[實用新型]一種功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820870902.4
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN208637413U
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安冰翀
• 申請（專利權(quán)）人: 臻驅(qū)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 劉鋒;吳崇

本實用新型公開了一種功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊。本實用新型的功率半導體模塊襯底，包括第一橋臂單元，第一橋臂單元包括第一功率金屬敷層、第二功率金屬敷層、第一輔助金屬敷層和第二輔助金屬敷層；第一功率金屬敷層靠近第二功率金屬敷層的一側(cè)沿第一方向?qū)ΨQ設(shè)有第一鏤空結(jié)構(gòu)和第二鏤空結(jié)構(gòu)，第一輔助金屬敷層和第二輔助金屬敷層分別設(shè)置于第一鏤空結(jié)構(gòu)和第二鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)。本實用新型的功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊，能夠使功率半導體模塊襯底緊湊布局，并且降低功率開關(guān)的各個芯片之間的熱耦合程度、均衡功率開關(guān)的各個芯片之間的雜散參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及半導體技術(shù)領(lǐng)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(shù)

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(nèi)部通常采用多芯片并聯(lián)的方式組成橋臂開關(guān)。在每個橋臂開關(guān)中，為實現(xiàn)電流的雙向流動或降低損耗，并聯(lián)的芯片通常采用可由控制電極控制其開關(guān)狀態(tài)的晶體管芯片和具有單向?qū)芰Φ亩O管芯片，其中，晶體管芯片和二極管芯片在其功率電極并聯(lián)。

對于具有控制端的晶體管芯片，具有2芯片門級的功率半導體模塊內(nèi)部的芯片驅(qū)動電路的模型如圖1-2所示。其中，圖1為上橋臂單元的布置方式，圖2為下橋臂單元的布置方式。

功率半導體模塊襯底具有第一功率金屬敷層110、第二功率金屬敷層120和第三金屬敷層130，晶體管芯片121和二極管芯片122設(shè)置于第二功率金屬敷層120上。第一輔助金屬敷層140設(shè)置于第一功率金屬敷層110和第二功率金屬敷層120之間，第二功率金屬敷層120中部設(shè)有鏤空結(jié)構(gòu)，第二輔助金屬敷層150和第三輔助金屬敷層160設(shè)置于鏤空結(jié)構(gòu)上。為了實現(xiàn)緊湊布局，將第一柵極信號端子111布置于第一輔助金屬敷層140的一角，將第二柵極信號端子121布置于第二輔助金屬敷層150上。為了減小同類芯片間的熱耦合程度，將晶體管芯片130和二極管芯片140沿如圖1和圖2由左至右的方向交錯排列于第二功率金屬敷層120上。

但是，這種布局方式中，第二輔助金屬敷層150和第三輔助金屬敷層160會將第二功率金屬敷層120分割，導致電流分布的不均，從而影響半導體芯片的均流程度，使晶體管芯片130的熱耦合程度大、雜散參數(shù)不一致。此外，由于第一柵極信號端子111和第二柵極信號端子121之間的距離較小，因此，功率半導體模塊襯底需要進行足夠的絕緣設(shè)置，不利于功率半導體模塊襯底的緊湊設(shè)計。

因此，針對現(xiàn)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(shù)不一致，以及功率半導體模塊襯底的布局不緊湊的問題，需要提供一種結(jié)構(gòu)布局緊湊、具有低熱耦合程度并且能夠均衡晶體管芯片的雜散參數(shù)的功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊。

實用新型內(nèi)容

為解決上述問題，本實用新型提供一種功率半導體模塊襯底及功率半導體模塊，能夠使功率半導體模塊襯底緊湊布局，并且降低功率開關(guān)的各個芯片之間的熱耦合程度、均衡功率開關(guān)的各個芯片之間的雜散參數(shù)，提高功率半導體模塊的可靠性和輸出功率。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種功率半導體模塊襯底，包括第一橋臂單元，第一橋臂單元包括第一功率金屬敷層、第二功率金屬敷層、第一輔助金屬敷層和第二輔助金屬敷層；第一功率金屬敷層靠近第二功率金屬敷層的一側(cè)沿第一方向?qū)ΨQ設(shè)有第一鏤空結(jié)構(gòu)和第二鏤空結(jié)構(gòu)，第一輔助金屬敷層和第二輔助金屬敷層分別設(shè)置于第一鏤空結(jié)構(gòu)和第二鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)；第二功率金屬敷層設(shè)有第一功率開關(guān)，第一功率金屬敷層通過第一功率開關(guān)與第二功率金屬敷層導電連接；第一輔助金屬敷層和第二輔助金屬敷層分別與第一功率金屬敷層和第二功率金屬敷層絕緣設(shè)置，并且與第一功率開關(guān)信號連接；其中，第一功率開關(guān)包括沿第一方向排列的第一開關(guān)組和第二開關(guān)組，第一開關(guān)組和第二開關(guān)組分別包括沿第一方向排列的晶體管芯片和二極管芯片。