[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

说明书

本发明公开了一种Vienna整流用双面结构碳化硅功率模块及其制备方法，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。本发明具有回路寄生电感小，散热效率高，体积小，开关速度快等优点。

技术领域

本发明属于功率模块技术领域，具体涉及一种Vienna整流用双面结构碳化硅功率模块及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，环境问题和能源危机日益凸显，亟需清洁能源的开发和使用。因此以电动汽车为代表的新能源汽车具有广阔的应用发展前景。电动汽车的充电桩以及者车载充电器是电动汽车在未来实现大规模推广应用的关键基础设备。充电桩以及车载充电器设计中通常采用AC/DC加DC/DC两级拓扑，其中在AC/DC前级中Vienna整流拓扑是目前应用较多的一种拓扑结构。Vienna整流拓扑是一种三电平整流拓扑，但是与一般半桥三电平拓扑相比较，Vienna整流拓扑需要的开关器件数量更少，每个桥臂上只需要一个开关管结合几个二极管便可以实现因此可以极大的减小充电桩以及车载充电器的成本。这也促使Vienna整流拓扑成为一种在充电桩以及车载充电器的前级整流部分被广泛应用的拓扑。

碳化硅的材料特性使得碳化硅器件具有耐压高、通态内阻小、耐温高、开关速度快等优点。碳化硅功率半导体器件的诸多优点使其在充电桩以及车载充电器有良好的应用前景。首先，较低的通态内阻可以使得效率明显的提高，同时较高的开关频率可以极大地减小无源元件的体积和重量，此外碳化硅器件本身耐高温的特性降低了对于散热条件的要求，可以进一步减小散热系统的体积和重量，进而减小整个充电装置的体积和重量，提高整体的功率密度。但是碳化硅器件相较于传统的硅器件对于回路的寄生电感更加敏感，同样的寄生参数下，使用碳化硅器件带来的电压过冲和震荡更为严重，由此对器件的安全运行带来一定的威胁同时严重的震荡可能会导致电磁干扰的问题，影响整个系统的安全稳定运行。

综上，为了在Vienna整流器中使用碳化硅器件来提高充电桩以及车载充电器的效率和功率密度，提出了一种用于Vienna整流的双面散热高功率密度碳化硅功率模块。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种 Vienna整流用双面结构碳化硅功率模块及其制备方法，采用母排式双面散热结构。一方面极大地减小了换流回路的大小，进而减小了整个换流回路的寄生电感，有效的抑制了关断时的过电压以及开关过程中的电压电流震荡；另一方面该模块采用双面散热的结构，极大的提高了整体的散热效率，降低了对于散热系统的设计要求。

本发明采用以下技术方案：

一种Vienna整流用双面结构碳化硅功率模块，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。