[實用新型]一種功率半導體模塊和功率半導體器件

有效

• 申請號: 201922010344.1
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN210516724U
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 新居良英;劉樂;劉莉飛;王慶凱;高崎哲;茍文輝
• 申請（專利權）人: 上海大郡動力控制技術有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L23/15
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本實用新型公開了一種功率半導體模塊和功率半導體器件。該模塊包括：上橋IGBT芯片、下橋IGBT芯片、第一DBC和DBC；所述第一DBC中第一金屬層包括相互絕緣的第一子金屬層和第二子金屬層；所述上橋IGBT芯片的集電極與所述第一子金屬層連接，所述下橋IGBT芯片的集電極與所述第二子金屬層連接；所述第一子金屬層與直流回路正極電連接；所述上橋IGBT芯片的發射極與所述第二子金屬層電連接；所述下橋IGBT芯片的發射極與所述第二DBC中第三金屬層的第一綁定焊點電連接；所述第三金屬層的第二綁定焊點與直流回路負極電連接；所述第一綁定焊點和所述第二綁定焊點位于所述第一DBC的相對兩側。該模塊能夠減小內部寄生電感，提升器件的性能。

技術領域

本實用新型實施例涉及半導體技術領域，尤其涉及一種功率半導體模塊和功率半導體器件。

背景技術

新能源汽車電池、電機控制器和電機構成新能源汽車“三電”系統，電機控制器承擔著能量轉換、電機轉矩控制和轉速控制的關鍵角色。目前，以絕緣柵雙極性晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)為代表的功率器件是電機控制器的核心元器件，決定了電機控制器的功率密度等關鍵性能，并占電機控制器成本的很大比例。

目前市場應用的IGBT，無論是分立式IGBT、框架式IGBT還是雙面水冷式IGBT，其內部IGBT和二極管芯片均為平鋪結構，即IGBT芯片和二極管芯片以“平鋪”的形式焊接在同一塊直接覆銅陶瓷基板(Direct Bonding Copper,DBC)上。該結構中，電流回路面積較大，寄生電感較大，導致IGBT關斷電壓尖峰較高，使得實際使用時不得不考慮較高的電壓尖峰，從而影響IGBT性能發揮，對電機控制器整體性能發揮和成本也不利。特別是，近些年來，碳化硅(Silicon Carbide，SiC)器件在新能源汽車上的應用趨勢愈發明顯，國際著名整車廠和零部件巨頭等都在開展SiC器件在汽車的應用和測試。SiC器件具有高耐壓、高耐溫、高開關速度、低損耗等優點，但對寄生電感更為敏感。高寄生電感的結構對SiC應用十分不利。

實用新型內容

為解決上述問題，本實用新型提供一種功率半導體模塊和功率半導體器件，能夠減小內部寄生電感，提升器件的性能。

第一方面，本實用新型實施例提供了一種功率半導體模塊，該模塊包括：

上橋絕緣柵雙極性晶體管IGBT芯片、下橋絕緣柵雙極性晶體管IGBT芯片、第一直接覆銅陶瓷基板DBC和第二直接覆銅陶瓷基板DBC；

所述第一DBC包括層疊設置的第一金屬層、第一絕緣層和第二金屬層；

所述第二DBC包括層疊設置的第三金屬層、第二絕緣層和第四金屬層；

所述第一絕緣層位于所述第二金屬層背離所述第三金屬層的一側；

所述第一金屬層包括相互絕緣的第一子金屬層和第二子金屬層；

所述上橋IGBT芯片設置于所述第一子金屬層背離所述第一絕緣層的一側；所述下橋IGBT芯片設置于所述第二子金屬層背離所述第一絕緣層的一側；所述上橋IGBT芯片的集電極與所述第一子金屬層連接，所述下橋IGBT芯片的集電極與所述第二子金屬層連接；

所述第一子金屬層與直流回路正極電連接；所述上橋IGBT芯片的發射極與所述第二子金屬層電連接；所述下橋IGBT芯片的發射極與所述第三金屬層的第一綁定焊點電連接；所述第三金屬層的第二綁定焊點與直流回路負極電連接；所述第一綁定焊點和所述第二綁定焊點位于所述第一DBC的相對兩側；所述第三金屬層與所述第二金屬層通過焊接層連接。

可選的，所述模塊還包括第一二極管芯片和第二二極管芯片；所述第一二極管芯片的正極連接所述上橋IGBT芯片的發射極，所述第一二極管芯片的負極連接所述上橋IGBT芯片的集電極；所述第二二極管芯片的正極連接所述下橋IGBT芯片的發射極，所述第二二極管芯片的負極連接所述下橋IGBT芯片的集電極。