[发明专利]一种碳化硅功率模块、器件及其老化状态识别方法

说明书

本申请公开了一种碳化硅功率模块、器件及其老化状态识别方法，用以解决现有的考察碳化硅功率模块老化状态的方法不能实时反映碳化硅功率模块老化状态的技术问题。模块包括：覆铜陶瓷基板、铜基板、焊料层、MOS芯片以及预设数量的热电偶；焊料层与覆铜陶瓷基板复合，且覆铜陶瓷基板的中心位置固定有热电偶；MOS芯片固定于覆铜陶瓷基板上，且MOS芯片对应的铜基板底部位置固定有热电偶。识别方法包括：实时获取碳化硅功率模块上预设数量的热电偶分别对应的温度值，以确定温度分布矩阵；确定碳化硅功率模块对应的热阻值；通过预存的热阻值与老化状态关系，确定碳化硅功率模块的老化状态。本申请通过上述方法可以实时反映碳化硅功率模块的老化状态。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种碳化硅功率模块、器件及其老化状态识别方法。

背景技术

与传统的硅功率模块相比，碳化硅功率模块可以有效的实现电力电子系统的高效率、小型化和轻量化。但是，碳化硅功率模块增加了设计难度、降低了设计裕量、增加了失效的可能性。而且碳化硅模块由于材料性质以及应用场景的原因，大多数条件下的工作条件较为严苛，这也就意味着碳化硅功率模块的使用寿命大大缩短。

现有的对碳化硅功率模块的老化状态进行识别，考察碳化硅功率模块使用寿命的方法，主要是通过功率循环测试实现的。但这种方法是在实验室条件下进行测试的，无法实时反映碳化硅功率模块的老化状态。

发明内容

本申请提供了一种碳化硅功率模块、器件及其老化状态识别方法，用以解决现有的考察碳化硅功率模块老化状态的方法不能实时反映碳化硅功率模块的老化状态的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种碳化硅功率模块，模块包括：覆铜陶瓷基板、铜基板、焊料层、MOS芯片以及预设数量的热电偶；预设数量的热电偶均匀分布于焊料层的边界对应的铜基板底部位置；铜基板与覆铜陶瓷基板复合，且覆铜陶瓷基板中心点对应的铜基板底部位置固定有热电偶；MOS芯片固定于覆铜陶瓷基板上，且MOS芯片对应的铜基板底部位置固定有热电偶。

本申请实施例中的碳化硅功率模块，通过在焊料层的边界对应的铜基板底部位置、覆铜陶瓷基板中心点对应的铜基板底部位置以及MOS芯片对应的铜基板底部位置固定热电偶，可以有效地将碳化硅功率模块的所有关键发热位置的温度都采集到，以便于实时反映碳化硅功率模块的老化状态。

在本申请的一种实现方式中，预设数量的热电偶通过耐高温导热胶带均匀贴装在焊料层的边界对应的铜基板底部位置。通过耐高温导热胶带贴装热电偶不会改变碳化硅功率模块本身散热路径以及热阻，且操作简便。

在本申请的一种实现方式中，预设数量的热电偶为8个热电偶。

在本申请的一种实现方式中，碳化硅功率模块上的MOS芯片数量为n个，且各个MOS芯片对应的铜基板底部位置均通过耐高温导热双面胶贴装有一个热电偶；其中，n为大于等于1的整数。

在本申请的一种实现方式中，功率模块还包括SBD芯片，SBD芯片直接固定于覆铜陶瓷基板上，且SBD芯片的数量与MOS芯片的数量相等。

第二方面，本申请实施例还提供了一种碳化硅功率器件，包括如上述的一种碳化硅功率模块。

第三方面，本申请实施例还提供了一种如上述的碳化硅功率模块的老化状态识别方法，方法包括：实时获取碳化硅功率模块上预设数量的热电偶分别对应的温度值，以确定温度分布矩阵；基于温度分布矩阵，确定碳化硅功率模块对应的热阻值；根据碳化硅功率模块对应的热阻值，通过预存的热阻值与老化状态关系，确定碳化硅功率模块的老化状态。

在本申请的一种实现方式中，在实时获取碳化硅功率模块上预设数量的热电偶分别对应的温度值之前，方法还包括：确定碳化硅功率模块上预设数量的热电偶的实际数量，并基于预设数量的热电偶的实际数量及位置对预设数量的热电偶进行编号。