一种功率半导体模块衬底制造技术

本发明专利技术提供了一种功率半导体模块衬底，包括主功率衬底，所述主功率衬底上设有若干个辅助功率衬底；所述主功率衬底上设有若干个主金属敷层和若干个次金属敷层，所述若干个辅助功率衬底设于所述若干个次金属敷层中的一个或多个上；所述主金属敷层设于所述主功率衬底的中部，所述主金属敷层上布置有芯片；所述辅助功率衬底设于所述主功率衬底的侧部，所述辅助功率衬底上布置有信号端子；所述主功率衬底上的芯片与远离该主功率衬底的所述辅助功率衬底上的信号端子进行源极、栅极连接；所述主功率衬底上的芯片与相邻的所述主金属敷层或次金属敷层通过键合线连接，所述键合线为斜线，且越靠近相连接的所述辅助功率衬底的所述键合线的斜度越大。合线的斜度越大。合线的斜度越大。

【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体模块衬底


[0001]本专利技术涉及功率半导体
，尤其涉及一种功率半导体模块衬底。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车电机控制器的整体尺寸朝着小型化、高密度的方向不断发展，对于模块的紧凑性设计的相关需求日益提高。如何在减小模块整体衬底尺寸的先提下均衡各芯片结温分布情况，降低寄生参数激发的电压、电流高频振荡，进而保障功率模块的高效运行与长期可靠性，成为衬底布局设计难题。
[0003]为解决车规级功率模块在电气、散热方面的问题，电控生产厂商趋向于在驱动板卡中增大吸收电路的RC时间常数以抑制电压、电流的过冲与振荡，或优化冷却系统的相关结构设计，这势必会增大系统的总体成本，降低电控运行效率，丧失部分产品的相关竞争优势。
[0004]现有功率模块衬底设计多为定性分析，可靠性影响机理不明晰，且验证周期长。

技术实现思路

[0005]为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种体积小且模块均流化的功率半导体模块衬底。
[0006]本专利技术公开了一种功率半导体模块衬底，包括主功率衬底，所述主功率衬底上设有若干个辅助功率衬底；所述主功率衬底上设有若干个主金属敷层和若干个次金属敷层，所述若干个辅助功率衬底设于所述若干个次金属敷层中的一个或多个上；所述主金属敷层设于所述主功率衬底的中部，所述主金属敷层上布置有芯片；所述辅助功率衬底设于所述主功率衬底的侧部，所述辅助功率衬底上布置有信号端子；所述主功率衬底上的芯片与远离该主功率衬底的所述辅助功率衬底上的信号端子进行源极、栅极连接；所述主功率衬底上的芯片与相邻的所述主金属敷层或次金属敷层通过键合线连接，所述键合线为斜线，且越靠近相连接的所述辅助功率衬底的所述键合线的斜度越大。
[0007]优选的，所述所述主功率衬底上设有第一主金属敷层和第二主金属敷层，所述第一主金属敷层在第一方向上嵌设于所述第二主金属敷层内，使得所述第二主金属敷层的第一部分设于所述第一主金属敷层的两侧、第二部分设于所述第一主金属敷层沿所述第一方向的一端；所述第一主金属敷层和所述第二主金属敷层的第二部分上布置有若干芯片；所述第一主金属敷层上的芯片与相邻的所述第二主金属敷层上的第一部分通过键合线连接。
[0008]优选的，所述第一主金属敷层和第二主金属敷层所形成的结合敷层的两侧设有次金属敷层；所述若干个辅助功率衬底分别设于两侧的所述次金属敷层上。
[0009]优选的，所述若干个辅助功率衬底包括第一辅助功率衬底和第二辅助功率衬底，所述第一辅助功率衬底和第二辅助功率衬底分别沿所述主功率衬底的对角布置。
[0010]优选的，所述主功率衬底上设有若干个连接金属敷层，所述连接金属敷层设于若干个芯片之间与芯片的门级回路相连接；所述连接金属敷层还与所述辅助功率衬底上的信
号端子相连接，从而使得所述芯片与所述辅助功率衬底上的信号端子相连接。
[0011]优选的，所述连接金属敷层包括第一连接金属敷层组和第二接金属敷层组；所述第一连接金属敷层组的一部分在第一方向上嵌设于所述第一主金属敷层内以与所述第一主金属敷层上的芯片连接，所述第二连接金属敷层组的一部分在第一方向上嵌设于所述第二主金属敷层内以与所述第二主金属敷层上的芯片连接；所述第一连接金属敷层组和第二接金属敷层组包括两个连接金属敷层。
[0012]优选的，温度传感器与所述第一辅助功率衬底或所述第二辅助功率衬底相连接。
[0013]优选的，所述第一辅助功率衬底与所述主功率衬底之间、所述第二辅助功率衬底与所述主功率衬底之间、所述主功率衬底的底部设有下敷层。
[0014]采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0015]1.采用所述辅助功率衬底来承接模块的信号端子的走线，规避了信号端子引线框架的应用，减少模块纵向尺寸，使得模块整体更加紧凑，体积更小，有助于实现变换器的高功率密度与小型化设计；
[0016]2.通过将所述主功率衬底上的芯片与远离该主功率衬底的所述辅助功率衬底上的信号端子进行源极、栅极连接，拉长了芯片源极、栅极信号走线，减小各芯片门级回路杂散电感的不均衡度，实现了更优异的模块均流设计；
[0017]3.通过将所述键合线为斜线，且越靠近相连接的所述辅助功率衬底的所述键合线的斜度越大，补偿了由于各芯片衬底不对称所产生的源极杂散电感的不均衡度，实现了更优异的模块均流设计。
附图说明
[0018]图1为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的一种优选实施例的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的所述主功率衬底的结构示意图；
[0020]图3为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的所述第一辅助功率衬底的结构示意图；
[0021]图4为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的所述第二辅助功率衬底的结构示意图；
[0022]图5为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的侧视图；
[0023]图6为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的的一种优选实施例的各芯片换流回路杂散电感大小；
[0024]图7为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的的一种优选实施例的各芯片驱动回路杂散电感的仿真结果；
[0025]图8为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的的一种优选实施例的各芯片源极杂散电感的仿真结果；
[0026]图9为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的的一种优选实施例的上桥SiC MOSFET的开通与关断过程的源极电流波形；
[0027]图10为本专利技术提供的功率半导体模块衬底的的一种优选实施例的下桥SiC MOSFET的开通与关断过程的源极电流波形。
[0028]其中：1
‑
第一主金属敷层，2
‑
第二主金属敷层，3
‑
次金属敷层，4
‑
第一连接金属敷
层组，5
‑
第二连接金属敷层组，6
‑
绝缘层，7
‑
辅助金属敷层，8
‑
用于连接温度传感器的辅助金属敷层，9
‑
信号端子，10
‑
用于连接温度传感器的信号端子，11
‑
芯片，12
‑
温度传感器，13
‑
下敷层。
具体实施方式
[0029]以下结合附图与具体实施例进一步阐述本专利技术的优点。
[0030]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0031]在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体模块衬底，其特征在于，包括主功率衬底，所述主功率衬底上设有若干个辅助功率衬底；所述主功率衬底上设有若干个主金属敷层和若干个次金属敷层，所述若干个辅助功率衬底设于所述若干个次金属敷层中的一个或多个上；所述主金属敷层设于所述主功率衬底的中部，所述主金属敷层上布置有芯片；所述辅助功率衬底设于所述主功率衬底的侧部，所述辅助功率衬底上布置有信号端子；所述主功率衬底上的芯片与远离该主功率衬底的所述辅助功率衬底上的信号端子进行源极、栅极连接；所述主功率衬底上的芯片与相邻的所述主金属敷层或次金属敷层通过键合线连接，所述键合线为斜线，且越靠近相连接的所述辅助功率衬底的所述键合线的斜度越大。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块衬底，其特征在于，所述所述主功率衬底上设有第一主金属敷层和第二主金属敷层，所述第一主金属敷层在第一方向上嵌设于所述第二主金属敷层内，使得所述第二主金属敷层的第一部分设于所述第一主金属敷层的两侧、第二部分设于所述第一主金属敷层沿所述第一方向的一端；所述第一主金属敷层和所述第二主金属敷层的第二部分上布置有若干芯片；所述第一主金属敷层上的芯片与相邻的所述第二主金属敷层上的第一部分通过键合线连接。3.根据权利要求2所述的功率半导体模块衬底，其特征在于，所述第一主金属敷层和第二主金属敷层所形成的结合敷层的两侧设有次金属敷层；所述若干个辅助功率衬...

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