[發明專利]一種功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊

在審

• 申請號: 201810576056.X
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108447847A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 安冰翀
• 申請（專利權）人: 臻驅科技(上海)有限公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L23/538;H01L25/18
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 劉鋒;吳崇

本發明公開了一種功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊。本發明的功率半導體模塊襯底，包括第一橋臂單元，第一橋臂單元包括沿第一方向依次設置的第一功率金屬敷層、第一輔助金屬敷層和第二功率金屬敷層；第二功率金屬敷層設有第一功率開關；其中，第一功率開關的第一開關組、第二開關組、第三開關組和第四開關組依次沿第二方向并排設置，第一開關組的晶體管芯片和第三開關組的晶體管芯片分別靠近第一輔助金屬敷層設置，第二開關組的晶體管芯片和第四開關組的晶體管芯片分別遠離第一輔助金屬敷層設置。本發明的功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊，能夠降低功率開關的各個芯片之間的熱耦合程度、均衡功率開關的各個芯片之間的雜散參數。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊。

背景技術

單個功率半導體芯片的通流能力有限，為擴展功率半導體模塊的功率處理能力，大容量的功率半導體模塊內部通常采用多芯片并聯的方式組成橋臂開關。在每個橋臂開關中，為實現電流的雙向流動或降低損耗，并聯的芯片通常采用可由控制電極控制其開關狀態的晶體管芯片和具有單向導通能力的二極管芯片，其中，晶體管芯片和二極管芯片在其功率電極并聯。

對于具有控制電極的晶體管芯片，具有4芯片的功率半導體模塊內部的芯片驅動電路的布局如圖1所示。晶體管芯片120和二極管芯片130分兩排布置，同類芯片布置于一排內。這種布置方式的優點是：連接晶體管芯片120的信號端子121和功率半導體模塊的輔助金屬敷層110的連接裝置140(綁定線)長度一致，能夠降低連接裝置140造成的雜散參數不均程度。由于連接裝置的雜散參數占功率半導體模塊的芯片驅動回路的總雜散參數的比值較大，因此，這種布局方式能夠均衡芯片驅動回路的雜散參數。

但是，這種布局方式為降低柵極輔助金屬敷層造成的雜散參數不均程度，會盡量減小芯片間距。而在功率半導體模塊運行過程中，因同類芯片的工作狀態相同，會同時產生熱量，較小的芯片間距會增加芯片間熱耦合程度，從而限制功率半導體模塊的最大輸出功率。另外，還可能在過流等故障狀態下，增大芯片的最大結溫，影響功率半導體模塊的可靠性。

因此，針對現有的功率半導體模塊的晶體管芯片的熱耦合程度大、雜散參數不一致的問題，需要提供一種具有低熱耦合程度并且能夠均衡晶體管芯片的雜散參數的功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊，其功率開關的布局方式能夠降低功率開關的各個芯片之間的熱耦合程度、均衡功率開關的各個芯片之間的雜散參數，提高功率半導體模塊的可靠性和輸出功率。

為實現上述目的，本發明提供了一種功率半導體模塊襯底，包括第一橋臂單元，第一橋臂單元包括沿第一方向依次設置的第一功率金屬敷層、第一輔助金屬敷層和第二功率金屬敷層；第二功率金屬敷層設有第一功率開關，第一功率金屬敷層通過第一功率開關與第二功率金屬敷層導電連接；第一輔助金屬敷層與第一功率金屬敷層、第二功率金屬敷層絕緣設置，并且與第一功率開關信號連接；其中，

第一功率開關包括第一開關組、第二開關組、第三開關組和第四開關組，第一開關組、第二開關組、第三開關組和第四開關組依次沿第二方向并排設置，開關組分別包括沿第一方向設置并且相互連接的晶體管芯片和二極管芯片，第一開關組的晶體管芯片和第三開關組的晶體管芯片分別靠近第一輔助金屬敷層設置，第二開關組的晶體管芯片和第四開關組的晶體管芯片分別遠離第一輔助金屬敷層設置。

進一步地，還包括第二橋臂單元，第二橋臂單元包括沿第一方向依次設置的第三功率金屬敷層、第二輔助金屬敷層和第四功率金屬敷層；第三功率金屬敷層設有第二功率開關，第三功率金屬敷層通過第一功率開關與第二功率金屬敷層導電連接，第四功率金屬敷層通過第二功率開關與第三功率金屬敷層導電連接；第二輔助金屬敷層與第三功率金屬敷層、第四功率金屬敷層絕緣設置，并且與第二功率開關信號連接；其中，