一种半桥模块和封装方法技术

本发明专利技术公开一种半桥模块和封装方法。所述半桥模块是以两个芯片为子单元的并联分组布设，所述半桥模块包括上半桥模块和下半桥模块；上半桥模块包括多个两芯片直接并联的上半桥子单元、一个辅助源极驱动信号端子、一个栅极驱动信号端子、一个漏极功率端子和一个源极功率端子，下半桥模块包括多个两芯片直接并联的下半桥子单元、一个辅助源极驱动信号端子、一个栅极驱动信号端子、一个漏极功率信号端子和一个源极功率信号端子，下半桥的漏极功率端子与上半桥的源极功率端子电气上是互连的。功率信号端子以及驱动信号端子的结构均为二叉树状结构。采用本发明专利技术的半桥模块或封装方法，可以降低电路杂散电感的分布差异，实现较好的碳化硅芯片的均流特性。

Half bridge module and packaging method

The invention discloses a half bridge module and a packaging method. The half bridge module is based on two chip parallel packet layout module, the module including the module and the half bridge half bridge half bridge module; upper half bridge module comprises a plurality of two parallel chip directly on the half bridge unit, an auxiliary source driving signal terminal, a terminal, a gate driving signal drain the power terminal and a power source terminal, a half bridge module comprises a plurality of half bridge sub two chip directly parallel unit, an auxiliary source driving signal terminal, a gate driving signal terminal, a drain terminal and a power signal source power signal terminals, terminal power drain with the source of the bridge under the bridge is the interconnection of electrical power terminal. The structure of the power signal terminal and the drive signal terminal are all two dendritic structures. The half bridge module or encapsulation method can reduce the distribution difference of stray inductance and realize the current sharing characteristic of the silicon carbide chip.

【技术实现步骤摘要】
一种半桥模块和封装方法
本专利技术涉及模块封装
，特别是涉及一种半桥模块和封装方法。
技术介绍
作为目前技术上最为成熟，结构上较稳定，产业化最好的第三代高温宽带隙半导体器件，碳化硅器件具有高阻断电压能力，高开关频率、更低的通态电阻，更低的开关损耗以及更高的热导率。最近几年里，尽管其材料性能和制作工艺在得到了极大的改善，但与同类的硅基器件相比，其芯片尺寸较小，电流等级较低。对于大电流应用场合，目前的芯片尺寸甚至将来技术上可能达到的芯片尺寸都不足以实现单芯片大电流开断能力。这是因为芯片尺寸过大会导致器件的成品率降低，产量减小，成本增加。因此，日益增强的大功率应用需求和现有碳化硅MOSFET电流密度的物理限制使得装备研发人员不得不采用多器件或多芯片模块并联作为一种替代的解决方案。目前的焊接模块内部均是采取多芯片并联从而实现更大电流等级，但是随着并联芯片数量的增多，很难实现对称化布局，从而使得杂散电感分布不均匀。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种半桥模块和封装方法，用于降低电路杂散电感的分布差异，实现较好的碳化硅芯片的均流特性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种半桥模块，其特征在于，所述半桥模块包括上半桥模块和下半桥模块；所述上半桥模块包括多个并联上半桥子单元、一个辅助源极驱动信号端子、一个栅极驱动信号端子、一个漏极功率信号端子和一个源极功率信号端子，每个所述上半桥子单元包括两个碳化硅芯片、一个覆铜陶瓷基板、一个栅极信号汇集区域、辅助源极信号汇集区域和漏极信号汇集区域，所述两个碳化硅芯片关于所述覆铜陶瓷基板的中轴线对称分布，所述辅助源极驱动信号端子与相邻的两个所述上半桥子单元的所述辅助源极信号汇集区域连接，所述栅极驱动信号端子与相邻的两个所述上半桥子单元的所述栅极信号汇集区域连接；所述漏极功率信号端子与相邻的两个所述上半桥子单元的所述漏极信号汇集区域连接；所述下半桥模块包括多个并联下半桥子单元、一个所述辅助源极驱动信号端子、一个所述栅极驱动信号端子、一个所述漏极功率信号端子和一个所述源极功率信号端子，所述下半桥子单元包括两个碳化硅芯片、一个覆铜陶瓷基板、栅极信号汇集区域、辅助源极信号汇集区域、漏极信号汇集区域和源极信号汇集区域，所述两个碳化硅芯片关于所述覆铜陶瓷基板的中轴线对称分布，所述辅助源极驱动信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的所述辅助源极信号汇集区域连接，所述栅极驱动信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的所述栅极信号汇集区域连接；所述漏极功率信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的所述漏极信号汇集区域连接，所述源极功率信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的源极信号汇集区域连接；所述功率信号端子和所述驱动信号端子的结构为二叉树状结构。可选的，所述上半桥模块相邻的两个第一单元之间的距离相同，所述下半桥模块相邻的两个第二单元之间的距离大小相同。可选的，所述驱动信号端子和所述功率信号端子结构的每一层分叉数量均为2个，所述驱动信号端子和所述功率信号端子结构的每一层分叉中轴线部分留有缺口，所述驱动信号端子和所述功率信号端子的材料为铜，每一层所述树枝结构端子的长度相同，每一层所述树枝结构端子的间隔相同，每一层所述树枝结构端子的厚度相同。可选的，所述驱动信号端子和所述功率信号端子的结构边缘棱角为圆角形式，四周被硅胶灌封。为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：在上半桥覆铜陶瓷基板单元上设置两个碳化硅芯片区域、栅极信号汇集区域、辅助源极信号汇集区域和漏极信号汇集区域；多个所述覆铜陶瓷基板单元组成上半桥模块；在下半桥覆铜陶瓷基板单元设置两个碳化硅芯片、栅极信号汇集区域、辅助源极信号汇集区域、源极信号汇集区域和漏极信号汇集区域；多个所述覆铜陶瓷基板单元组成下半桥模块；在所述碳化硅芯片区域内焊接碳化硅芯片；在上半桥模块的所述栅极信号汇集区域和所述辅助源极信号汇集区域分别焊接驱动信号端子，在所述漏极信号汇集区域焊接功率信号端子；在下半桥模块的所述栅极信号汇集区域和所述辅助源极信号汇集区域分别焊接驱动信号端子，在所述源极信号汇集区域和所述漏极信号汇集区域焊接功率信号端子；将半桥模块的所述碳化硅芯片的栅极通过键合线连接到栅极信号汇集区域，将半桥模块的所述碳化硅芯片的源极通过键合线连接到辅助源极信号汇集区域，将上半桥模块所述碳化硅芯片的源极和下半桥模块的漏极相连；将液态复合物用灌入半桥模块内，在常温或加热条件下将所述液态复合物固化成为热固性高分子绝缘材料。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术的半桥模块通过将碳化硅芯片设计为关于覆铜陶瓷基板的中轴线对称分布以及采用二叉树状结构的驱动信号端子和二叉树状结构的功率信号端子，保证了并联芯片功率回路和驱动回路布局的对称性，降低了芯片之间主功率回路杂散电感的分散性和不一致性，从而改善了电流分布的均匀性；采用树枝状结构的驱动信号端子提升了驱动回路杂散电感的一致性，减小了驱动信号的延时差异，保证了开关的同步性；同时在保证半桥模块对称布局和改善电流分布的前提下，能够避免回路寄生电感的增加。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术半桥模块的结构图；图2为本专利技术上半桥模块上半桥子单元的结构图；图3为本专利技术下半桥模块下半桥子单元的结构图；图4为本专利技术驱动信号端子结构图；图5为本专利技术功率信号端子结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种半桥模块和封装方法，用于降低电路杂散电感的分布差异，实现较好的碳化硅芯片的均流特性。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术半桥模块的结构图，如图1所示，一种半桥模块，所述半桥模块包括上半桥模块和下半桥模块；所述上半桥模块包括多个并联上半桥子单元1、一个辅助源极驱动信号端子2、一个栅极驱动信号端子3和一个漏极功率信号端子4。图2为本专利技术上半桥的一个子单元结构图，如图2所示，所述子单元包括两个碳化硅芯片11、一个覆铜陶瓷基板12、一个栅极信号汇集区域13、一个辅助源极信号汇集区域14和一个漏极信号汇集区域15，所述两个碳化硅芯片11关于所述覆铜陶瓷基板12的中轴线对称分布，所述辅助源极驱动信号端子2与相邻的两个所述上半桥子单元的所述辅助源极信号汇集区域14连接，所述栅极驱动信号端子3与相邻的两个所述上半桥子单元的所述栅极信号汇集区域13连接；所述漏极功率信号端子4与相邻的两个所述上半桥子单元的所述漏极信号汇集区域15连接；所述下半桥模块包括多个并联下半桥子单元6、一个所述辅助源极驱动信号端子2、一个所述栅极驱动信号端子3、一个所述漏极功率信号端子4和一个所述源极功率信号端子5。图3为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半桥模块，其特征在于，所述半桥模块包括上半桥模块和下半桥模块；所述上半桥模块包括多个两芯片直接并联的上半桥子单元、一个辅助源极驱动信号端子、一个栅极驱动信号端子、一个漏极功率信号端子和一个源极功率端子，所述上半桥子单元包括两个直接并联碳化硅芯片、一个覆铜陶瓷基板、上半桥并联芯片的栅极信号汇集区域、上半桥并联芯片的辅助源极信号汇集区域、上半桥并联芯片的漏极汇流区域和源极汇流区，所述子单元内的两个碳化硅芯片关于所述上半桥子单元内覆铜陶瓷基板的中轴线对称分布，所述辅助源极驱动信号端子与相邻的两个所述上半桥子单元的所述上半桥辅助源极信号汇集区域连接，所述栅极驱动信号端子与相邻的两个所述上半桥子单元的所述上半桥栅极信号汇集区域连接；所述漏极功率信号端子与相邻的两个所述上半桥子单元的所述漏极信号汇集区域连接；所述下半桥模块包括多个并联的下半桥子单元、一个所述辅助源极驱动信号端子、一个所述栅极驱动信号端子、一个所述漏极功率信号端子和一个所述源极功率信号端子，所述下半桥并联子单元包括两个并联碳化硅芯片、一个覆铜陶瓷基板、下半桥栅极信号汇集区域、下半桥辅助源极信号汇集区域、下半桥漏极信号汇集区域和下半桥源极信号汇集区域，所述两个碳化硅芯片关于所述下半桥覆铜陶瓷基板的中轴线对称分布，所述辅助源极驱动信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的所述下半桥辅助源极信号汇集区域连接，所述栅极驱动信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的所述下半桥栅极信号汇集区域连接；所述漏极功率信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的所述下半桥漏极信号汇集区域连接，所述源极功率信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的下半桥源极信号汇集区域连接；所述功率信号端子和所述驱动信号端子的结构为二叉树状结构。...

【技术特征摘要】
1.一种半桥模块，其特征在于，所述半桥模块包括上半桥模块和下半桥模块；所述上半桥模块包括多个两芯片直接并联的上半桥子单元、一个辅助源极驱动信号端子、一个栅极驱动信号端子、一个漏极功率信号端子和一个源极功率端子，所述上半桥子单元包括两个直接并联碳化硅芯片、一个覆铜陶瓷基板、上半桥并联芯片的栅极信号汇集区域、上半桥并联芯片的辅助源极信号汇集区域、上半桥并联芯片的漏极汇流区域和源极汇流区，所述子单元内的两个碳化硅芯片关于所述上半桥子单元内覆铜陶瓷基板的中轴线对称分布，所述辅助源极驱动信号端子与相邻的两个所述上半桥子单元的所述上半桥辅助源极信号汇集区域连接，所述栅极驱动信号端子与相邻的两个所述上半桥子单元的所述上半桥栅极信号汇集区域连接；所述漏极功率信号端子与相邻的两个所述上半桥子单元的所述漏极信号汇集区域连接；所述下半桥模块包括多个并联的下半桥子单元、一个所述辅助源极驱动信号端子、一个所述栅极驱动信号端子、一个所述漏极功率信号端子和一个所述源极功率信号端子，所述下半桥并联子单元包括两个并联碳化硅芯片、一个覆铜陶瓷基板、下半桥栅极信号汇集区域、下半桥辅助源极信号汇集区域、下半桥漏极信号汇集区域和下半桥源极信号汇集区域，所述两个碳化硅芯片关于所述下半桥覆铜陶瓷基板的中轴线对称分布，所述辅助源极驱动信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的所述下半桥辅助源极信号汇集区域连接，所述栅极驱动信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的所述下半桥栅极信号汇集区域连接；所述漏极功率信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的所述下半桥漏极信号汇集区域连接，所述源极功率信号端子与相邻的两个所述下半桥子单元的下半桥源极信号汇集区域连接；所述功率信号端子和所述驱动信号端子的结构为二叉树状结构。2.根据权利要求1所述的半桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯俊吉，谢宗奎，孙鹏，魏昌俊，赵志斌，崔翔，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11