本发明专利技术提供了一种平衡多芯片并联功率模块电流的DBC基板结构，属于模块封装技术领域。该DBC基板结构从上至下依次为顶部铜层、陶瓷层和底部铜层。其中顶部铜层中的SiC半导体芯片为两组并联SiC半导体芯片，在矩形DBC基板上平行直线排布，且在直线布局中还设置了排布均匀的缓冲区，可以平衡DBC基板的热应力，减少翘曲现象的发生。同时，本发明专利技术运用对称等距的思想方法，根据电路的功率等级，可以扩展SiC半导体芯片并联数量，设计相同的电流路径以及合适的端口位置和数量，使DBC基板上贴装的SiC半导体芯片具有均衡的电流分布，提高模块使用寿命。命。命。
【技术实现步骤摘要】
平衡多芯片并联功率模块电流的DBC基板结构
[0001]本专利技术涉及模块封装
，具体的，提供了一种平衡多芯片并联功率模块电流的DBC基板结构。
技术介绍
[0002]近些年，SiC MOSFET器件在电力电子领域中备受瞩目，因为其具有临界击穿场强高、热传导性好、导通电阻小、电子饱和速度更高等优点。然而，为了满足大功率应用，单芯片SiC MOSFET器件不能满足其需求，因此，通过并联SiC MOSFET扩大电流容量以达到设计要求就十分有必要。但由于SiCMOSFET器件的静态参数具有分散性，功率回路的寄生参数具有不对称性，会导致并联器件之间的电流出现不平衡现象，因此，需要对并联器件进行对称布局，尽可能的使主功率回路的电气参数一致，来改善并联器件电流不平衡的现象。
[0003]DBC基板是铜和陶瓷直接结合在一起的复合材料，既具有陶瓷的高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀等特性，又兼具无氧铜的高导电性和优异焊接性能，且能像PCB线路板一样刻蚀出各种图形，因此，选用DBC基板作为功率模块芯片的承载体在电力电子领域中运用十分广泛。
[0004]中国专利技术专利申请公开说明书(CN 104124213 B)公开的《一种平衡DBC板上应力的方法及DBC板封装结构》，通过在DBC板上空闲位置处贴金属假片，从而可利用金属假片来平衡DBC板上的热应力，降低翘曲现象的发生，提高了产品的性能和美观性。但是，该结构有以下不足：
[0005]1、该结构并未考虑对称化布局，可能会存在并联电流不均衡问题；
[0006]2、该结构不能根据功率等级来并联相应数量的芯片。
[0007]中国专利技术专利申请公开说明书(CN 213242533 U)公开的《一种车用新型DBC基板结构》，通过在DBC上设计排列均匀的梯形图形，可以在芯片贴装时，带来散热效果，也可减少使用过程中因热应力不平衡而带来的翘曲现象的发生。但是，该结构有以下不足：
[0008]1、该结构并未考虑对称化布局，
[0009]2、DBC基板空间利用率不高。
技术实现思路
[0010]本专利技术所要解决的技术问题是现有DBC基板应对多SiC半导体芯片并联封装结构的均流问题。并且根据电路的功率等级，可以扩展SiC半导体芯片并联数量，设计相同的电流路径以及合适的端口位置和数量，使DBC基板上贴装的SiC半导体芯片具有均衡的电流分布。本专利技术运用对称等距的思想方法，可以根据特定的SiC半导体芯片并联数量，均衡各支路芯片的电流，提高模块使用寿命。
[0011]本专利技术的目的是这样实现的，本专利技术提供了一种平衡多芯片并联功率模块电流的DBC基板结构，所述DBC基板结构的横截面为矩形，从上至下依次为：顶部铜层、陶瓷层和底部铜层；所述顶部铜层与陶瓷层保持同心，且每个边长分别比陶瓷层的对应边长短2a，即在
顶部铜层的周围形成了一个宽度为a的条状非铜边缘区；
[0012]所述顶部铜层为图形化铜层，所述图形化铜层是在陶瓷层上采用敷接方法形成铜层，然后通过刻蚀的方法形成的图形化布局，具体的，在该图形化布局中包括缓冲区、压焊端子区、芯片封装区和线路区；
[0013]所述缓冲区由两片第一L型铜、两片第二L型铜、2(n
‑
2)片边部缓冲矩形铜、(n
‑
1)片上缓冲矩形铜和(n
‑
1)片下缓冲矩形铜组成，第二L型铜的面积＞第一L型铜的面积；所述压焊端子区包括2(n
‑
1)片连接矩形铜；所述芯片封装区包括n组封装矩形铜，每组封装矩形铜包括1片上封装矩形铜和1片下封装矩形铜，即芯片封装区共包括n片上封装矩形铜和n片下封装矩形铜；
[0014]将顶部铜层的任意一个边记为边A，以边A为上，顺时针转动将其他三个边分别记为边B、边C和边D，并将边D方向记为左；
[0015]所述两片第一L型铜的直角边朝外，分别布设在顶部铜层的角AD和角BC处，两片第二L型铜的直角边朝外，分别布设在顶部铜层的角AB和角CD处，即四片L型铜的直边部分与条状非铜边缘区相接，且同样的L型铜为对角线布置；沿着四片L型铜的非直边部分且与该非直边部分相贴各有一根非铜隔断条，且该根非铜隔断条的两端均与条状非铜边缘区相通；所述非铜隔断条为陶瓷层在形成铜层的各个图形之间呈现出的条状非铜区，将非铜隔断条的条宽记为b，b≤a；
[0016]所述n组封装矩形铜沿着边A的方向均匀分布在图形化布局中部，每组中的上封装矩形铜和下封装矩形铜上下对齐，且中间相隔一个大于a的宽度，一根非铜隔断条从上封装矩形铜的右上角开始，沿上封装矩形铜的上边、上封装矩形铜左边、上封装矩形铜下边、下封装矩形铜的右边、下封装矩形铜下边布设，即一根非铜隔断条呈5字型，每组的两个封装矩形铜分别布设在在上下开口的结构中；其中，从左往右，第1片下封装矩形铜下边的非铜隔断条与角CD处的第二L型铜外的非铜隔断条相通，第n片上封装矩形铜上边的非铜隔断条与角AB处的第二L型铜外的非铜隔断条相通；
[0017]在n片上封装矩形铜中，除第n片上封装矩形铜外，其他n
‑
1片上封装矩形铜上边处的非铜隔断条均向右上角方向延伸并形成了一个回字型的区域，其中，口字外为非铜隔断条，口字内部为一片上缓冲矩形铜；在n片下封装矩形铜中，除第1片下封装矩形铜外，其他n
‑
1片下封装矩形铜下边处的非铜隔断条均向左下角方向延伸并形成了一个回字型的区域，其中，口字外为非铜隔断条，口字内部为一片下缓冲矩形铜，且相邻上下两个回字型中的非铜隔断条之间用一根垂直的非铜隔断条接通；
[0018]除第1组封装矩形铜和第n组封装矩形铜外，与其他各组封装矩形铜沿边B方向对齐，在边A和边C处均对应设置有一片被条状非铜边缘区和非铜隔断条包围在其中的边部缓冲矩形铜，在该边部缓冲矩形铜左右两侧的非铜隔离条外各有一片连接矩形铜，且连接矩形铜与条状非铜边缘区、非铜隔断条之间均不接触，即沿着边A和边B，分别设置了(n
‑
2)片边部缓冲矩形铜和(n
‑
1)片连接矩形铜，且每片边部缓冲矩形铜均被一个非铜区包围；
[0019]除以上芯片封装区、压焊端子区、缓冲区和设置在其中的非铜隔断条占据的区域外，顶部铜层中的其他区域均为线路区，该线路区内均覆盖了铜层。
[0020]优选地，所述线路区和缓冲区的铜层厚度相同，记为δ1，所述压焊端子区和芯片封装区的铜层厚度相等，记为δ2，δ2＜δ1；
[0021]优选地，n为大于2的正整数。
[0022]优选地，在每片上封装矩形铜和下封装矩形铜上，均通过银烧结连接一个SiC半导体芯片；每片连接矩形铜均与外电路相连接。
[0023]优选地，非铜隔断条的条宽b为2mm
‑
3mm。
[0024]优选地，所述相邻上下两个回字型的非铜隔断条之间用一根垂直方向的非铜隔断条接通，该垂直方向的非铜隔断条的上端向右延伸C长度、下端向左延伸C长度，记上缓冲矩形铜的长边边长为L，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种平衡多芯片并联功率模块电流的DBC基板结构，其特征在于：所述DBC基板结构的横截面为矩形，从上至下依次为：顶部铜层(11)、陶瓷层(12)和底部铜层(13)；所述顶部铜层(11)与陶瓷层(12)保持同心，且每个边长分别比陶瓷层(12)的对应边长短2a，即在顶部铜层(11)的周围形成了一个宽度为a的条状非铜边缘区(10)；所述顶部铜层(11)为图形化铜层，所述图形化铜层是在陶瓷层(12)上采用敷接方法形成铜层，然后通过刻蚀的方法形成的图形化布局，具体的，在该图形化布局中包括缓冲区、压焊端子区、芯片封装区和线路区(14)；所述缓冲区由两片第一L型铜(1)、两片第二L型铜(2)、2(n
‑
2)片边部缓冲矩形铜(3)、(n
‑
1)片上缓冲矩形铜(4)和(n
‑
1)片下缓冲矩形铜(5)组成，第二L型铜(2)的面积＞第一L型铜(1)的面积；所述压焊端子区包括2(n
‑
1)片连接矩形铜(8)；所述芯片封装区包括n组封装矩形铜，每组封装矩形铜包括1片上封装矩形铜(6)和1片下封装矩形铜(7)，即芯片封装区共包括n片上封装矩形铜(6)和n片下封装矩形铜(7)；将顶部铜层(11)的任意一个边记为边A，以边A为上，顺时针转动将其他三个边分别记为边B、边C和边D，并将边D方向记为左；所述两片第一L型铜(1)的直角边朝外，分别布设在顶部铜层(11)的角AD和角BC处，两片第二L型铜(2)的直角边朝外，分别布设在顶部铜层(11)的角AB和角CD处，即四片L型铜的直边部分与条状非铜边缘区(10)相接，且同样的L型铜为对角线布置；沿着四片L型铜的非直边部分且与该非直边部分相贴各有一根非铜隔断条(9)，且该根非铜隔断条(9)的两端均与条状非铜边缘区(10)相通；所述非铜隔断条(9)为陶瓷层(12)在形成铜层的各个图形之间呈现出的条状非铜区，将非铜隔断条(9)的条宽记为b，b≤a；所述n组封装矩形铜沿着边A的方向均匀分布在图形化布局中部，每组中的上封装矩形铜(6)和下封装矩形铜(7)上下对齐，且中间相隔一个大于a的宽度，一根非铜隔断条(9)从上封装矩形铜(6)的右上角开始，沿上封装矩形铜(6)的上边、上封装矩形铜(6)左边、上封装矩形铜(6)下边、下封装矩形铜(7)的右边、下封装矩形铜(7)下边布设，即一根非铜隔断条(9)呈5字型，每组的两个封装矩形铜分别布设在在上下开口的结构中；其中，从左往右，第1片下封装矩形铜(7)下边的非铜隔断条(9)与角CD处的第二L型铜(2)外的非铜隔断条(9)相通，第n片上封装矩形铜(6)上边的非铜隔断条(9)与角AB处的第二L型铜(2)外的非铜隔断...
【专利技术属性】
技术研发人员：王佳宁，王琛，於少林，刘元剑，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。