[发明专利]一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块

说明书

本发明公开了一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块。本发明的功率半导体模块衬底，包括第一桥臂单元，第一桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第一功率金属敷层、第一辅助金属敷层和第二功率金属敷层；第二功率金属敷层设有第一功率开关；其中，第一功率开关的第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组依次沿第二方向并排设置，第一开关组的晶体管芯片和第三开关组的晶体管芯片分别靠近第一辅助金属敷层设置，第二开关组的晶体管芯片和第四开关组的晶体管芯片分别远离第一辅助金属敷层设置。本发明的功率半导体模块衬底及功率半导体模块，能够降低功率开关的各个芯片之间的热耦合程度、均衡功率开关的各个芯片之间的杂散参数。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块。

背景技术

单个功率半导体芯片的通流能力有限，为扩展功率半导体模块的功率处理能力，大容量的功率半导体模块内部通常采用多芯片并联的方式组成桥臂开关。在每个桥臂开关中，为实现电流的双向流动或降低损耗，并联的芯片通常采用可由控制电极控制其开关状态的晶体管芯片和具有单向导通能力的二极管芯片，其中，晶体管芯片和二极管芯片在其功率电极并联。

对于具有控制电极的晶体管芯片，具有4芯片的功率半导体模块内部的芯片驱动电路的布局如图1所示。晶体管芯片120和二极管芯片130分两排布置，同类芯片布置于一排内。这种布置方式的优点是：连接晶体管芯片120的信号端子121和功率半导体模块的辅助金属敷层110的连接装置140(绑定线)长度一致，能够降低连接装置140造成的杂散参数不均程度。由于连接装置的杂散参数占功率半导体模块的芯片驱动回路的总杂散参数的比值较大，因此，这种布局方式能够均衡芯片驱动回路的杂散参数。

但是，这种布局方式为降低栅极辅助金属敷层造成的杂散参数不均程度，会尽量减小芯片间距。而在功率半导体模块运行过程中，因同类芯片的工作状态相同，会同时产生热量，较小的芯片间距会增加芯片间热耦合程度，从而限制功率半导体模块的最大输出功率。另外，还可能在过流等故障状态下，增大芯片的最大结温，影响功率半导体模块的可靠性。

因此，针对现有的功率半导体模块的晶体管芯片的热耦合程度大、杂散参数不一致的问题，需要提供一种具有低热耦合程度并且能够均衡晶体管芯片的杂散参数的功率半导体模块衬底及功率半导体模块。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块，其功率开关的布局方式能够降低功率开关的各个芯片之间的热耦合程度、均衡功率开关的各个芯片之间的杂散参数，提高功率半导体模块的可靠性和输出功率。

为实现上述目的，本发明提供了一种功率半导体模块衬底，包括第一桥臂单元，第一桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第一功率金属敷层、第一辅助金属敷层和第二功率金属敷层；第二功率金属敷层设有第一功率开关，第一功率金属敷层通过第一功率开关与第二功率金属敷层导电连接；第一辅助金属敷层与第一功率金属敷层、第二功率金属敷层绝缘设置，并且与第一功率开关信号连接；其中，

第一功率开关包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组，第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组依次沿第二方向并排设置，开关组分别包括沿第一方向设置并且相互连接的晶体管芯片和二极管芯片，第一开关组的晶体管芯片和第三开关组的晶体管芯片分别靠近第一辅助金属敷层设置，第二开关组的晶体管芯片和第四开关组的晶体管芯片分别远离第一辅助金属敷层设置。

进一步地，还包括第二桥臂单元，第二桥臂单元包括沿第一方向依次设置的第三功率金属敷层、第二辅助金属敷层和第四功率金属敷层；第三功率金属敷层设有第二功率开关，第三功率金属敷层通过第一功率开关与第二功率金属敷层导电连接，第四功率金属敷层通过第二功率开关与第三功率金属敷层导电连接；第二辅助金属敷层与第三功率金属敷层、第四功率金属敷层绝缘设置，并且与第二功率开关信号连接；其中，