电力电子模块的制备方法和电力电子模块

本申请涉及电力电子器件，具体涉及一种电力电子模块的制备方法和电力电子模块。

背景技术：

1、电力电子模块的封装结构主要包括dbc衬底（directed bonding copper，直接铜键合衬底）以及形成于dbc衬底上的灌封绝缘材料，dbc衬底包括陶瓷层以及位于陶瓷层表面间隔分布的金属层，陶瓷层、金属层和灌封绝缘材料的结合界面在极不均匀电场下构成“三固体”绝缘弱区。在工作状态下，“三固体”绝缘弱区容易发生局部放电，加速灌封绝缘材料的劣化，造成器件故障和模块崩溃。

技术实现思路

1、本申请针对相关技术的缺点，提出一种电力电子模块的制备方法和电力电子模块，用以解决相关技术中三固体绝缘弱区容易发生局部放电造成器件故障和模块崩溃的问题。

2、本申请提供一种电力电子模块的制备方法，包括以下步骤：

3、提供衬底，所述衬底包括绝缘层及位于所述绝缘层一侧的导电层，所述导电层包括间隔设置的高压导电结构和低压导电结构；

4、将模具固定在所述绝缘层朝向所述导电层的一侧表面，所述模具环绕所述高压导电结构设置，且所述模具部分位于所述高压导电结构和所述低压导电结构之间，所述高压导电结构的侧面中朝向所述低压导电结构的区域与所述模具之间存在间隙；

5、在所述间隙内填涂非线性电导复合材料，所述非线性电导复合材料包括非线性填料；

6、对所述非线性电导复合材料进行固化处理，形成电场调控结构；

7、去除所述模具；

8、形成绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖所述绝缘层、所述电场调控结构和所述导电层。

9、在一个实施例中，所述在所述间隙内填涂非线性电导复合材料包括：采用点胶工艺、丝网印刷工艺或液滴刮涂工艺将所述非线性电导复合材料填充于所述间隙内。

10、在一个实施例中，所述在所述间隙内填涂非线性电导复合材料之前，所述制备方法还包括：对所述非线性电导复合材料进行真空脱气处理。

11、在一个实施例中，所述模具的材质包括含氟聚合物材料和硅氧聚合物材料中的至少一种。

12、在一个实施例中，所述非线性填料包括氧化锌压敏微球和氧化锌晶须中的至少一种。

13、在一个实施例中，所述制备方法还包括：在所述高压导电结构的侧面中，在与所述朝向所述低压导电结构的区域相邻的区域涂覆非线性电导复合材料，形成与所述电场调控结构的端部邻接的电场调控部。

14、在一个实施例中，所述非线性电导复合材料还包括有机物基体材料，所述有机物基体材料包括环氧树脂和硅凝胶中的至少一种。

15、在一个实施例中，所述有机物基体材料和所述非线性填料的体积比的范围为4:6~7:3。

16、在一个实施例中，所述高压导电结构的侧面中，除与所述间隙相对应的区域之外的区域均与所述模具相贴合。

17、本申请还提供一种电力电力模块，包括衬底、电场调控结构和绝缘材料层。其中，衬底包括绝缘层及位于所述绝缘层一侧的导电层，所述导电层包括间隔设置的高压导电结构和低压导电结构。所述电场调控结构的材料包括非线性电导复合材料，所述非线性电导复合材料包括非线性填料；所述电场调控结构设置于所述绝缘层朝向所述导电层的一侧，且至少部分贴附于所述高压导电结构朝向所述低压导电结构的侧面区域，所述电场调控结构与所述低压导电结构之间存在间隙。所述绝缘材料层覆盖所述绝缘层、所述电场调控结构和所述导电层。

18、在一个实施例中，在所述绝缘层指向所述导电层的方向上，所述电场调控结构的长度与所述高压导电结构的长度相等。

19、在一个实施例中，所述非线性填料包括氧化锌压敏微球和氧化锌晶须中的至少一种。

20、在一个实施例中，所述电场调控结构的材料还包括有机物基体材料，所述有机物基体材料包括环氧树脂和硅凝胶中的至少一种。

21、在一个实施例中，所述有机物基体材料和所述非线性填料的体积比的范围为4:6~7:3。

22、本申请的有益效果包括：

23、本实施例中通过采用模具可限定非线性电导复合材料的涂覆位置，使电场调控结构形成于电力电子模块中的三固体绝缘弱区处，同时有利于控制电场调控结构的尺寸，有助于实现对电子电力模块的电场的有效调控；当外加电场较低时，非线性电导复合材料处于绝缘状态，当外加电场较高时，非线性电导复合材料电导率较高，处于导通状态，本实施例中在三固体绝缘弱区增设电场调控结构，可通过电场调控结构改变电场分布，则可降低三固体绝缘弱区的放电发生概率，从而避免电力电子模块产生局部放电造成器件故障。另外本申请提供的制备方法中由于模具位于高压导电结构和低压导电结构之间的间隙内，因此制备得到的电力电子模块中电场调控结构和低压导电结构之间存在间隙，可避免电场调控结构与低压导电结构之间相接触，在外加电场较高时电场调控结构使高压导电结构和低压导电结构电连接，进而导致器件无法正常工作，提升电子电力模块的可靠性。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种电力电子模块的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电力电子模块的制备方法，其特征在于，所述在所述间隙内填涂非线性电导复合材料包括：采用点胶工艺、丝网印刷工艺或液滴刮涂工艺将所述非线性电导复合材料填充于所述间隙内；和/或，

3.根据权利要求1所述的电力电子模块的制备方法，其特征在于，所述模具的材质包括含氟聚合物材料和硅氧聚合物材料中的至少一种；和/或，

4.根据权利要求1所述的电力电子模块的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述高压导电结构的侧面中，在与所述朝向所述低压导电结构的区域相邻的区域涂覆非线性电导复合材料，形成与所述电场调控结构的端部邻接的电场调控部。

5.根据权利要求1所述的电力电子模块的制备方法，其特征在于，所述非线性电导复合材料还包括有机物基体材料，其中，

6.根据权利要求1所述的电力电子模块的制备方法，其特征在于，所述高压导电结构的侧面中，除与所述间隙相对应的区域之外的区域均与所述模具相贴合。

7.一种电力电子模块，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的电力电子模块，其特征在于，在所述绝缘层指向所述导电层的方向上，所述电场调控结构的长度与所述高压导电结构的长度相等。

9.根据权利要求7所述的电力电子模块，其特征在于，所述非线性填料包括氧化锌压敏微球和氧化锌晶须中的至少一种。

10.根据权利要求7所述的电力电子模块，其特征在于，所述电场调控结构的材料还包括有机物基体材料，其中，

技术总结本申请提供一种电力电子模块的制备方法和电力电子模块。该制备方法包括以下步骤：提供衬底，衬底包括绝缘层及位于绝缘层一侧的导电层，导电层包括间隔设置的高压导电结构和低压导电结构；将模具固定在绝缘层朝向导电层的一侧表面，模具环绕高压导电结构设置，且模具部分位于高压导电结构和低压导电结构之间，高压导电结构的侧面中朝向低压导电结构的区域与模具之间存在间隙；在间隙内填涂非线性电导复合材料；对非线性电导复合材料进行固化处理，形成电场调控结构；去除模具；形成绝缘材料层，绝缘材料层覆盖绝缘层、电场调控结构和导电层。可实现，解决电力电子模块中三固体绝缘弱区容易发生局部放电造成器件故障和模块崩溃的问题。技术研发人员：胡军,孙雅,袁之康,黄智文,何金良,李琦,张波受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29