[發明專利]一種單開關IGBT模塊的芯片布局結構

在審

• 申請號: 202011260802.8
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112234055A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 潘政薇;姚二現;董長城;駱健
• 申請（專利權）人: 南瑞聯研半導體有限責任公司
• 主分類號: H01L25/18
• 分類號: H01L25/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張賞

本發明公開了一種單開關IGBT模塊的芯片布局結構，由三組IGBT芯片組構成；每組IGBT芯片組由8顆IGBT芯片和反并聯的4顆續流二極管FRD芯片構成；所述每組IGBT芯片組均焊接在上下兩個DBC襯板上；上下兩個DBC襯板上，位于左上和右上位置的IGBT芯片的柵極位于IGBT芯片的下部中間位置；位于左下和右下位置的IGBT芯片的柵極位于IGBT芯片的上部中間位置；反并聯的續流二極管FRD芯片位于同一個DBC襯板的上下兩顆IGBT芯片之間。本發明結構中IGBT芯片的結溫溫升降低約2℃，芯片結溫溫升的降低，有利于芯片的長期穩定運行。

技術領域

本發明屬于可控功率半導體器件技術領域，具體涉及一種單開關IGBT模塊的芯片布局結構。

背景技術

傳統單開關IGBT模塊的芯片布局如圖1 所示，由三組IGBT芯片組構成，每組IGBT芯片組由8顆IGBT芯片和反并聯的4顆續流二極管FRD構成，第一組IGBT芯片1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、1-8與反并聯的FRD芯片1-9、1-10、1-11、1-12背面焊接在DBC襯板1、2上，各芯片正面通過鍵合線組10-1、10-2實現連接；第二組IGBT芯片2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8與反并聯的FRD芯片2-9、2-10、2-11、2-12背面焊接在DBC襯板3、4上，各芯片正面通過鍵合線組10-3、10-4實現連接；第三組IGBT芯片3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8與反并聯的FRD芯片3-9、3-10、3-11、3-12背面焊接在DBC襯板5、6上，各芯片正面通過鍵合線組10-5、10-6實現連接；DBC襯板1、2、3、4、5、6焊接在基板7上；三組IGBT芯片組各由正極端子8與負極端子9與外電路相連。

上述傳統單開關IGBT模塊的芯片布局中，由于IGBT芯片、FRD芯片呈順次一致分布，一般未對IGBT芯片、FRD芯片的由損耗產生在基板上溫升的均勻性進行詳細考慮。對于芯片電流增大時，導致更加明顯的熱耦合效應，溫度不均勻性明顯增加，大大增加了高結溫芯片的失效隱患。從IGBT芯片與FRD芯片由于其大小、損耗的不同產生一定的溫度梯度，導致底板溫度不均勻，由于熱耦合效應，在芯片電流增大時，溫度不均勻性明顯增加，大大增加了高結溫芯片的失效隱患。芯片的結溫過高，容易導致芯片失效甚至損壞主電路，為此，有必要采取相應布局調整、優化措施來改善某些IGBT芯片的結溫溫升。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單開關IGBT模塊的芯片布局結構,解決現有模塊中IGBT芯片結溫溫升較高的問題，通過進一步優化芯片布局，降低芯片結溫，避免芯片過早失效。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種單開關IGBT模塊的芯片布局結構，由三組IGBT芯片組構成；每組IGBT芯片組由8顆IGBT芯片和反并聯的4顆續流二極管FRD芯片構成；所述每組IGBT芯片組均焊接在上下兩個DBC襯板上；DBC襯板焊接在基板上；所述每組IGBT芯片組配置正極端子與負極端子，三組IGBT芯片組通過正極端子與負極端子與外電路相連；DBC襯板上各芯片正面通過鍵合線組連接；

所述上下兩個DBC襯板上，位于左上和右上位置的IGBT芯片的柵極位于IGBT芯片的下部中間位置；位于左下和右下位置的IGBT芯片的柵極位于IGBT芯片的上部中間位置；反并聯的續流二極管FRD芯片位于同一個DBC襯板的上下兩顆IGBT芯片之間。

進一步的，所述每組IGBT芯片組中，每4顆IGBT芯片和反并聯的2顆續流二極管FRD芯片背面焊接在一個DBC襯板上。

進一步的，每個DBC襯板上的4顆IGBT芯片和2顆續流二極管FRD芯片關于DBC襯板中心呈對稱分布。

進一步的，所述每組IGBT芯片組中，上DBC襯板和下DBC襯板關于IGBT模塊基板的中線以及基板中心對稱分布。