一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块制造技术

本发明专利技术公开了一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块。本发明专利技术的功率半导体模块衬底，包括第一桥臂单元，第一桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第一功率金属敷层、第一辅助金属敷层和第二功率金属敷层；第二功率金属敷层设有第一功率开关；其中，第一功率开关的第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组依次沿第二方向并排设置，第一开关组的晶体管芯片和第三开关组的晶体管芯片分别靠近第一辅助金属敷层设置，第二开关组的晶体管芯片和第四开关组的晶体管芯片分别远离第一辅助金属敷层设置。本发明专利技术的功率半导体模块衬底及功率半导体模块，能够降低功率开关的各个芯片之间的热耦合程度、均衡功率开关的各个芯片之间的杂散参数。

【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块。
技术介绍
单个功率半导体芯片的通流能力有限，为扩展功率半导体模块的功率处理能力，大容量的功率半导体模块内部通常采用多芯片并联的方式组成桥臂开关。在每个桥臂开关中，为实现电流的双向流动或降低损耗，并联的芯片通常采用可由控制电极控制其开关状态的晶体管芯片和具有单向导通能力的二极管芯片，其中，晶体管芯片和二极管芯片在其功率电极并联。对于具有控制电极的晶体管芯片，具有4芯片的功率半导体模块内部的芯片驱动电路的布局如图1所示。晶体管芯片120和二极管芯片130分两排布置，同类芯片布置于一排内。这种布置方式的优点是：连接晶体管芯片120的信号端子121和功率半导体模块的辅助金属敷层110的连接装置140(绑定线)长度一致，能够降低连接装置140造成的杂散参数不均程度。由于连接装置的杂散参数占功率半导体模块的芯片驱动回路的总杂散参数的比值较大，因此，这种布局方式能够均衡芯片驱动回路的杂散参数。但是，这种布局方式为降低栅极辅助金属敷层造成的杂散参数不均程度，会尽量减小芯片间距。而在功率半导体模块运行过程中，因同类芯片的工作状态相同，会同时产生热量，较小的芯片间距会增加芯片间热耦合程度，从而限制功率半导体模块的最大输出功率。另外，还可能在过流等故障状态下，增大芯片的最大结温，影响功率半导体模块的可靠性。因此，针对现有的功率半导体模块的晶体管芯片的热耦合程度大、杂散参数不一致的问题，需要提供一种具有低热耦合程度并且能够均衡晶体管芯片的杂散参数的功率半导体模块衬底及功率半导体模块。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块，其功率开关的布局方式能够降低功率开关的各个芯片之间的热耦合程度、均衡功率开关的各个芯片之间的杂散参数，提高功率半导体模块的可靠性和输出功率。为实现上述目的，本专利技术提供了一种功率半导体模块衬底，包括第一桥臂单元，第一桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第一功率金属敷层、第一辅助金属敷层和第二功率金属敷层；第二功率金属敷层设有第一功率开关，第一功率金属敷层通过第一功率开关与第二功率金属敷层导电连接；第一辅助金属敷层与第一功率金属敷层、第二功率金属敷层绝缘设置，并且与第一功率开关信号连接；其中，第一功率开关包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组，第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组依次沿第二方向并排设置，开关组分别包括沿第一方向设置并且相互连接的晶体管芯片和二极管芯片，第一开关组的晶体管芯片和第三开关组的晶体管芯片分别靠近第一辅助金属敷层设置，第二开关组的晶体管芯片和第四开关组的晶体管芯片分别远离第一辅助金属敷层设置。进一步地，还包括第二桥臂单元，第二桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第三功率金属敷层、第二辅助金属敷层和第四功率金属敷层；第三功率金属敷层设有第二功率开关，第三功率金属敷层通过第一功率开关与第二功率金属敷层导电连接，第四功率金属敷层通过第二功率开关与第三功率金属敷层导电连接；第二辅助金属敷层与第三功率金属敷层、第四功率金属敷层绝缘设置，并且与第二功率开关信号连接；其中，第二功率开关包括第五开关组、第六开关组、第七开关组和第八开关组，第五开关组、第六开关组、第七开关组和第八开关组依次沿第二方向并排设置，开关组分别包括沿第一方向设置并且相互连接的晶体管芯片和二极管芯片，第五开关组的晶体管芯片和第七开关组的晶体管芯片分别靠近第二辅助金属敷层设置，第六开关组的晶体管芯片和第八开关组的晶体管芯片分别远离第二辅助金属敷层设置。进一步地，晶体管芯片和二极管芯片沿第一方向分别设有两组功率电极，晶体管芯片和二极管芯片相互靠近的一端的功率端子用于相互连接，晶体管芯片和二极管芯片相互远离的一端的功率端子用于与功率金属敷层导电连接。进一步地，晶体管芯片设有控制电极，第一辅助金属敷层通过晶体管芯片的控制电极与第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组信号连接。进一步地，第一辅助金属敷层上设有第一栅极信号端子，第一开关组和第二开关组的晶体管芯片的控制电极分别相对设置，第三开关组和第四开关组的晶体管芯片的控制电极分别相对设置；第二开关组的晶体管芯片的控制电极与第一开关组的晶体管芯片的控制电极连接后与第一辅助金属敷层信号连接；第四开关组的晶体管芯片的控制电极与第三开关组的晶体管芯片的控制电极连接后与第一辅助金属敷层信号连接。进一步地，第一功率金属敷层上与第一控制端子对应的位置设有第一发射极信号端子。进一步地，晶体管芯片设有控制电极，第二辅助金属敷层通过晶体管芯片的控制电极与第五开关组、第六开关组、第七开关组和第八开关组信号连接。进一步地，第二辅助金属敷层上设有第二栅极信号端子，第五开关组和第六开关组的晶体管芯片的控制电极分别相对设置，第七开关组和第八开关组的晶体管芯片的控制电极分别相对设置；第六开关组的晶体管芯片的控制电极与第五开关组的晶体管芯片的控制电极连接后与第二辅助金属敷层信号连接，第八开关组的晶体管芯片的控制电极与第七开关组的晶体管芯片的控制电极连接后与第一辅助金属敷层信号连接。进一步地，第四金属敷层上与第二控制端子对应的位置设有第二发射极信号端子。本专利技术还提供了一种功率半导体模块，包括上述的功率半导体模块衬底。本专利技术的功率半导体模块衬底及功率半导体模块，其每个桥臂单元的功率开关的四组开关组内的晶体管芯片和半导体芯片均交替布置，能够有效均衡开关过程中并联的功率开关的各个芯片的功率电流，降低功率开关的各个芯片之间的热耦合程度，均衡功率开关的各个芯片之间的杂散参数，从而降低功率半导体模块在高速开关时的误触发风险，提高功率半导体模块运行可靠性，并且提高功率半导体模块的输出功率。附图说明图1为现有技术功率半导体模块衬底的结构示意图；图2为本专利技术功率半导体模块衬底的结构示意图；图3为本专利技术第一桥臂单元的功率开关的排列结构图；图4为本专利技术第二桥臂单元的功率开关的排列结构图。具体实施方式下面，结合附图，对本专利技术的结构以及工作原理等作进一步的说明。如图2-4所示，本专利技术实施例提供了一种功率半导体模块衬底，包括第一桥臂单元和第二桥臂单元。其中，第一桥臂单元包括沿第一方向(第一方向为图2-4中由上至下的方向)依次设置的第一功率金属敷层210、第一辅助金属敷层230和第二功率金属敷层220。第一功率金属敷层210靠近第二功率金属敷层220的一侧设有第一镂空结构，第一辅助金属敷层230位于第一镂空结构内。第一辅助金属敷层230与第一功率金属敷层210、第二功率金属敷层220绝缘设置。第二桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第三功率金属敷层240、第二辅助金属敷层260和第四功率金属敷层250。第四功率金属敷层250靠近第三功率金属敷层240的一侧设有第二镂空结构，第二辅助金属敷层260位于第二镂空结构内。第二辅助金属敷层260与第三功率金属敷层240、第四功率金属敷层250绝缘设置。第一功率金属敷层210上设有功率电流的输出端子211，第二功率金属敷层220和第四功率金属敷层250上分别设有功率电流的输入端子221,251。如图2-3所示，在本专利技术实施例中，在第二功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体模块衬底，其特征在于，包括第一桥臂单元，所述第一桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第一功率金属敷层、第一辅助金属敷层和第二功率金属敷层；所述第二功率金属敷层设有第一功率开关，所述第一功率金属敷层通过所述第一功率开关与所述第二功率金属敷层导电连接；所述第一辅助金属敷层与所述第一功率金属敷层、所述第二功率金属敷层绝缘设置，并且与所述第一功率开关信号连接；其中，所述第一功率开关包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组，所述第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组依次沿第二方向并排设置，开关组分别包括沿所述第一方向设置并且相互连接的晶体管芯片和二极管芯片，所述第一开关组的晶体管芯片和所述第三开关组的晶体管芯片分别靠近所述第一辅助金属敷层设置，所述第二开关组的晶体管芯片和所述第四开关组的晶体管芯片分别远离所述第一辅助金属敷层设置。

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体模块衬底，其特征在于，包括第一桥臂单元，所述第一桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第一功率金属敷层、第一辅助金属敷层和第二功率金属敷层；所述第二功率金属敷层设有第一功率开关，所述第一功率金属敷层通过所述第一功率开关与所述第二功率金属敷层导电连接；所述第一辅助金属敷层与所述第一功率金属敷层、所述第二功率金属敷层绝缘设置，并且与所述第一功率开关信号连接；其中，所述第一功率开关包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组，所述第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组依次沿第二方向并排设置，开关组分别包括沿所述第一方向设置并且相互连接的晶体管芯片和二极管芯片，所述第一开关组的晶体管芯片和所述第三开关组的晶体管芯片分别靠近所述第一辅助金属敷层设置，所述第二开关组的晶体管芯片和所述第四开关组的晶体管芯片分别远离所述第一辅助金属敷层设置。2.如权利要求1所述的功率半导体模块衬底，其特征在于，还包括第二桥臂单元，所述第二桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第三功率金属敷层、第二辅助金属敷层和第四功率金属敷层；所述第三功率金属敷层设有第二功率开关，所述第三功率金属敷层通过所述第一功率开关与所述第二功率金属敷层导电连接，所述第四功率金属敷层通过所述第二功率开关与所述第三功率金属敷层导电连接；所述第二辅助金属敷层与所述第三功率金属敷层、所述第四功率金属敷层绝缘设置，并且与所述第二功率开关信号连接；其中，所述第二功率开关包括第五开关组、第六开关组、第七开关组和第八开关组，所述第五开关组、第六开关组、第七开关组和第八开关组依次沿第二方向并排设置，开关组分别包括沿所述第一方向设置并且相互连接的晶体管芯片和二极管芯片，所述第五开关组的晶体管芯片和所述第七开关组的晶体管芯片分别靠近所述第二辅助金属敷层设置，所述第六开关组的晶体管芯片和所述第八开关组的晶体管芯片分别远离所述第二辅助金属敷层设置。3.如权利要求1或2所述的功率半导体模块衬底，其特征在于，所述晶体管芯片和所述二极管芯片沿所述第一方向分别设有两组功率电极，所述晶体管芯片和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：安冰翀，
申请(专利权)人：臻驱科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31