用于对称开关和温度感测的功率模块布局制造技术

本发明专利技术涉及用于对称开关和温度感测的功率模块布局。一种功率半导体模块布置结构包括功率电子衬底，该功率电子衬底包括第一DC电压焊盘、第二DC电压焊盘、第一负载焊盘和第二负载焊盘、安装于第一负载焊盘上的第一和第二晶体管管芯、安装于第一DC电压焊盘上的第三和第四晶体管管芯，第一和第二晶体管管芯共同形成第一开关，第三和第四晶体管管芯共同形成第二开关，第一和第二DC电压焊盘布置成使得流经第一和第三晶体管管芯的第一换向环路的DC供电阻抗匹配流经第二和第四晶体管管芯的第二换向环路的DC供电阻抗，并且通往第三晶体管管芯的第一负载连接部的阻抗大于通往第四晶体管管芯的第二负载连接部的阻抗。管芯的第二负载连接部的阻抗。管芯的第二负载连接部的阻抗。

【技术实现步骤摘要】
用于对称开关和温度感测的功率模块布局


[0001]本专利技术涉及用于对称开关和温度感测的功率模块布局。

技术介绍

[0002]很多应用，例如汽车和工业应用，利用功率模块来适应和保护功率器件，并且允许功率电路与诸如PCB(印刷电路板)的外部设备配合。功率模块可以形成功率效率方案的一部分，以减少或防止温室气体(GHG)的人为排放。例如，功率模块可以用于混合电动或纯电动车辆中，以开关大量电流和/或电压。更一般地，现代功率效率功率模块可以并入任何电气装置中以提高效率并减小环境影响。
[0003]功率模块容纳的电路包括功率转换器电路，例如单相和多相半波整流器、单相和多相全波整流器、电压调节器等。诸如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、功率二极管等的功率器件形成这些功率转换器电路的基本构建块。在一些情况下，可以使用多个晶体管管芯来形成功率转换器电路的一个拓扑开关。在这些电路中，通过对称地开关形成每个拓扑开关的晶体管管芯，获得了高效率操作。此外，功率模块可以包括用于监测各个芯片的操作状态，例如温度、电流等的感测连接部。具有各个芯片和感测连接部的对称开关的功率模块需要创新方案来监测各个芯片中的一些芯片的操作状态。

技术实现思路

[0004]本领域的技术人员在阅读以下具体实施方式并查看附图时将认识到额外的特征和优点。
[0005]公开了一种功率半导体模块布置结构。根据实施例，该功率半导体模块包括功率电子衬底，所述功率电子衬底包括电介质层，以及设置于所述电介质层的上表面上的第一金属化层，所述第一金属化层被结构化以包括第一DC电压焊盘、第二DC电压焊盘、第一负载焊盘和第二负载焊盘；安装于所述第一负载焊盘上的第一和第二晶体管管芯；安装于所述第一DC电压焊盘上的第三和第四晶体管管芯，其中，所述第一和第二晶体管管芯共同形成连接于所述第二DC电压焊盘和所述第一负载焊盘之间的第一开关，其中，所述第三和第四晶体管管芯共同形成连接于所述第一DC电压焊盘和所述第二负载焊盘之间的第二开关，其中，所述第一和第二DC电压焊盘被布置成使得流经所述第一和第三晶体管管芯的第一换向环路(commutation loop)的DC供电阻抗匹配流经所述第二和第四晶体管管芯的第二换向环路的DC供电阻抗，其中，所述第三晶体管管芯通过第一负载连接部连接到所述第二负载焊盘，其中，所述第四晶体管管芯通过第二负载连接部连接到所述第二负载焊盘，并且其中，所述第一负载连接部的阻抗大于所述第二负载连接部的阻抗。
[0006]独立地或组合地，所述第一金属化层被结构化以包括第一感测焊盘，其中，所述功率半导体模块还包括所述第一感测焊盘和所述第四晶体管管芯之间的感测连接部。
[0007]独立地或组合地，所述第一负载连接部包括连接于所述第三晶体管管芯的上表面
端子和所述第二负载焊盘之间的一个或多个互连元件，其中，所述第二负载连接部包括连接于所述第四晶体管管芯的上表面端子和所述第二负载焊盘之间的一个或多个互连元件，并且其中，所述第一负载连接部比所述第二负载连接部更大的阻抗包括来自所述第一负载连接部的所述一个或多个互连元件和来自所述第二负载连接部的所述一个或多个互连元件之间的物理差异。
[0008]独立地或组合地，所述物理差异包括如下任何一种或多种：互连元件长度的差异、互连元件数量的差异、互连元件材料成分的差异；以及互连元件截面积的差异。
[0009]独立地或组合地，所述第一DC电压焊盘具有u形几何形状，其中，所述u形第一DC电压焊盘的开放端侧面向所述第一负载焊盘和所述第二DC电压焊盘，并且其中，所述u形第一DC电压焊盘的闭合侧面向所述第二负载焊盘和所述第一感测焊盘。
[0010]独立地或组合地，所述第一金属化层被结构化以包括第二开关栅极焊盘，其中，所述功率半导体模块还包括所述第二开关栅极焊盘和所述第三和第四晶体管管芯的栅极端子之间的栅极连接部。
[0011]独立地或组合地，所述第一金属化层被结构化以包括第二开关栅极焊盘，其中，所述功率半导体模块还包括所述第二开关栅极焊盘和所述第三和第四晶体管管芯的栅极端子之间的栅极连接部，并且其中，所述第二开关栅极焊盘包括布置于所述第一DC电压焊盘和所述第二负载焊盘的一部分之间的条状物(runner)。
[0012]独立地或组合地，所述第二负载焊盘包括面向所述第一DC电压焊盘的内边缘侧，其中，所述条状物布置于所述第二负载焊盘的所述内边缘侧的第一扩展部(span)和所述第一DC电压焊盘之间，其中，所述第二负载焊盘的所述内边缘侧的第二扩展部布置成与所述第一DC电压焊盘直接相对，其中，来自所述第一负载连接部的所述互连元件在所述条状物和所述第一扩展部上方延伸，并且其中，来自所述第一负载连接部的所述互连元件在所述第二扩展部上方延伸。
[0013]独立地或组合地，来自所述第一负载连接部的所述互连元件包括第一多个键合引线，其中，来自所述第二负载连接部的所述互连元件包括第二多个键合引线，并且其中，所述第一多个键合引线的总长度大于所述第二多个键合引线的总长度。
[0014]独立地或组合地，所述第二开关栅极焊盘包括外焊盘区段，其中，所述外焊盘区段布置于所述第二负载焊盘和所述功率电子衬底的第三边缘侧之间，并且其中，所述第一感测焊盘布置于所述第二负载焊盘和所述功率电子衬底的第四边缘侧之间，所述第四边缘侧与所述第三边缘侧相反。
[0015]独立地或组合地，所述第一金属化层被结构化以包括第二感测焊盘，其中，所述功率半导体模块还包括所述第二感测焊盘和所述第四晶体管管芯之间的第二感测连接部，并且其中，所述第二感测焊盘布置于所述第一DC电压焊盘和所述功率电子衬底的所述第四边缘侧之间。
[0016]独立地或组合地，所述功率半导体模块布置结构包括半桥电路，其中，所述第一开关是所述半桥电路的低侧开关，并且其中，所述第二开关是所述半桥电路的高侧开关。
[0017]根据另一实施例，所述功率半导体模块布置结构包括功率电子衬底，所述功率电子衬底包括电介质层，以及设置于所述电介质层的上表面上的第一金属化层，所述第一金属化层被结构化以包括第一DC电压焊盘、第二DC电压焊盘、第一负载焊盘和第二负载焊盘，
其中，所述第一DC电压焊盘包括中心区段、第一外部扩展部和第二外部扩展部，所述第一和第二外部扩展部均从所述中心区段的相反两端朝向所述功率电子衬底的第一边缘侧延伸，其中，所述第二DC电压焊盘和所述第一负载焊盘在第一方向上布置于所述第一和第二外部扩展部之间，其中，所述第二DC电压焊盘和所述第一负载焊盘在垂直于所述第一方向的第二方向上布置于所述中心区段和所述功率电子衬底的所述第一边缘侧之间，并且其中，所述第二负载焊盘在所述第二方向上布置于所述DC电压焊盘和所述功率电子衬底的第二边缘侧之间，所述第二边缘侧与所述第一侧相反，其中，所述第一DC电压焊盘的所述第一和第二外部扩展部相对于在所述第二方向延伸的对称轴对称，并且其中，所述第二负载焊盘的几何形状相对于所述对称轴不对称。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体模块布置结构，包括：功率电子衬底，所述功率电子衬底包括电介质层以及设置于所述电介质层的上表面上的第一金属化层，所述第一金属化层被结构化以包括第一DC电压焊盘、第二DC电压焊盘、第一负载焊盘和第二负载焊盘；安装于所述第一负载焊盘上的第一晶体管管芯和第二晶体管管芯；安装于所述第一DC电压焊盘上的第三晶体管管芯和第四晶体管管芯，其中，所述第一晶体管管芯和所述第二晶体管管芯共同形成连接于所述第二DC电压焊盘与所述第一负载焊盘之间的第一开关，其中，所述第三晶体管管芯和所述第四晶体管管芯共同形成连接于所述第一DC电压焊盘与所述第二负载焊盘之间的第二开关，其中，所述第一DC电压焊盘和所述第二DC电压焊盘被布置成使得流经所述第一晶体管管芯和所述第三晶体管管芯的第一换向环路的DC供电阻抗匹配流经所述第二晶体管管芯和所述第四晶体管管芯的第二换向环路的DC供电阻抗，其中，所述第三晶体管管芯通过第一负载连接部连接到所述第二负载焊盘，其中，所述第四晶体管管芯通过第二负载连接部连接到所述第二负载焊盘，并且其中，所述第一负载连接部的阻抗大于所述第二负载连接部的阻抗。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块布置结构，其中，所述第一金属化层被结构化以包括第一感测焊盘，其中，所述功率半导体模块还包括所述第一感测焊盘与所述第四晶体管管芯之间的感测连接部。3.根据权利要求2所述的功率半导体模块布置结构，其中，所述第一负载连接部包括连接于所述第三晶体管管芯的上表面端子与所述第二负载焊盘之间的一个或多个互连元件，其中，所述第二负载连接部包括连接于所述第四晶体管管芯的上表面端子与所述第二负载焊盘之间的一个或多个互连元件，并且其中，所述第一负载连接部的比所述第二负载连接部大的阻抗包括来自所述第一负载连接部的所述一个或多个互连元件与来自所述第二负载连接部的所述一个或多个互连元件之间的物理差异。4.根据权利要求3所述的功率半导体模块布置结构，其中，所述物理差异包括如下任一种或多种：所述互连元件的长度差异；所述互连元件的数量差异；所述互连元件的材料成分差异；以及所述互连元件的截面面积差异。5.根据权利要求2所述的功率半导体模块布置结构，其中，所述第一DC电压焊盘具有u形几何形状，其中，u形的所述第一DC电压焊盘的开放端侧面向所述第一负载焊盘和所述第二DC电压焊盘，并且其中，u形的所述第一DC电压焊盘的闭合侧面向所述第二负载焊盘和所述第一感测焊盘。6.根据权利要求5所述的功率半导体模块布置结构，其中，所述第一金属化层被结构化以包括第二开关栅极焊盘，其中，所述功率半导体模块还包括所述第二开关栅极焊盘与所述第三晶体管管芯和所述第四晶体管管芯的栅极端子之间的栅极连接部。7.根据权利要求5所述的功率半导体模块布置结构，其中，所述第一金属化层被结构化
以包括第二开关栅极焊盘，其中，所述功率半导体模块还包括所述第二开关栅极焊盘与所述第三晶体管管芯和所述第四晶体管管芯的栅极端子之间的栅极连接部，并且其中，所述第二开关栅极焊盘包括布置于所述第一DC电压焊盘与所述第二负载焊盘的一部分之间的条状物。8.根据权利要求7所述的功率半导体模块布置结构，其中，所述第二负载焊盘包括面向所述第一DC电压焊盘的内边缘侧，其中，所述条状物布置于所述第二负载焊盘的所述内边缘侧的第一扩展部与所述第一DC电压焊盘之间，其中，所述第二负载焊盘的所述内边缘侧的第二扩展部布置成与所述第一DC电压焊盘直接相对，其中，来自所述第一负载连接部的所述互连元件在所述条状物和所述第一扩展部上方延伸，并且其中，来自所述第一负载连接部的所述互连元件在所述第二扩展部上方延伸。9.根据权利要求8所述的功率半导体模块布置结构，其中，来自所述第一负载连接部的所述互连元件包括第一多个键合引线，其中，来自所述第二负载连接部的所述互连元件包括第二多个键合引线，并且其中，所述第一多个键合引线的总长度大于所述第二多个键合引线的总长度。10.根据权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：