[发明专利]一种Vienna整流用双面结构碳化硅功率模块及其制备方法

权利要求书

1.一种Vienna整流用双面结构碳化硅功率模块，其特征在于，采用母排式的双面结构，包括上下两块DBC基板，每个DBC基板中包含两层铜层，其中一层铜层上设置有Vienna整流拓扑电路，Vienna整流拓扑电路的输入交流端包括AC₁和AC₂，直流侧中点包括O₁和O₂；下层DBC基板上设置键合线，实现驱动部分的开尔文连接；通过双面结构碳化硅功率模块中的两个换流路径彼此解耦实现换流回路路径的最小化，Vienna整流拓扑电路包括碳化硅MOSFET管Q1，碳化硅MOSFET管Q1的栅极连接驱动栅极G，漏极分三路，分别与二极管D1的正极，二极管D2的负极和二极管D3的负极连接，二极管D1的负极连接DC+，二极管D2的正极连接交流输入端口AC₁，二极管D3的正极连接直流侧中点O₁；碳化硅MOSFET管Q1的源极分四路，一路连接驱动源极K，剩余三路分别连接二极管D4的正极，二极管D5的正极和二极管D6的负极，二极管D4的负极交流输入端口AC₂，二极管D5的负极连接直流侧中点O₂，二极管D6的正极连接DC-。

2.根据权利要求1所述的Vienna整流用双面结构碳化硅功率模块，其特征在于，上层DBC基板中换流路径经过二极管D1和二极管D6，二极管D1和二极管D6通过纳米银烧结的方式焊接在上层DBC基板上。

3.根据权利要求1所述的Vienna整流用双面结构碳化硅功率模块，其特征在于，下层DBC基板中换流路径经过二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5以及碳化硅MOSFET管Q1，二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5以及碳化硅MOSFET管Q1通过纳米银烧结的方式焊接在下层DBC基板上。

4.一种制备权利要求1所述Vienna整流用双面结构碳化硅功率模块的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将二极管D1和二极管D6通过纳米银烧结的方式焊接在上层DBC基板上，将二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5以及碳化硅MOSFET管Q1通过纳米银烧结的方式焊接在下层DBC基板上；

S2、在下层DBC基板上打键合线，实现碳化硅MOSFET管Q1的开尔文连接；

S3、通过纳米银烧结的方式实现铜-钼-铜金属柱与二极管阳极以及碳化硅MOSFET源极的连接以及功率端子与上层DBC基板、下层DBC基板的连接；

S4、将上下层DBC基板按照指定的方式装配起来，并将铜-钼-铜柱的另一端通过纳米银烧结或者焊接的方式与上层DBC基板或下层DBC基板实现稳定的连接。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，二极管D1和二极管D6的负极与上层DBC基板通过纳米银烧结连接在一起，二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5的负极以及化硅MOSFET管Q1的漏极与下层DBC基板通过纳米银烧结的方式连接在一起，纳米银焊料的厚度为0.05～0.1mm。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S2中，采用直径小于5mil的铝键合线实现碳化硅MOSFET管Q1的开尔文连接。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中，铜-钼-铜金属柱的高度为3mm，同时金属柱与芯片的接触面小于芯片的金属电极大小。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S4中，纳米银焊料的厚度为0.1～0.15mm。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，碳化硅MOSFET和二极管电极均进行重新金属化处理，电极上采用金属蒸镀方式增加有厚度100nm/200nm的铬/银金属层。