[实用新型]一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块

说明书

本实用新型公开了一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块。本实用新型的功率半导体模块衬底，包括第一桥臂单元，第一桥臂单元包括第一功率金属敷层、第二功率金属敷层、第一辅助金属敷层和第二辅助金属敷层；第一功率金属敷层靠近第二功率金属敷层的一侧沿第一方向对称设有第一镂空结构和第二镂空结构，第一辅助金属敷层和第二辅助金属敷层分别设置于第一镂空结构和第二镂空结构内。本实用新型的功率半导体模块衬底及功率半导体模块，能够使功率半导体模块衬底紧凑布局，并且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

本实用新型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。

对于具有控制端的晶体管芯片，具有2芯片门级的功率半导体模块内部的芯片驱动电路的模型如图1-2所示。其中，图1为上桥臂单元的布置方式，图2为下桥臂单元的布置方式。

功率半导体模块衬底具有第一功率金属敷层110、第二功率金属敷层120和第三金属敷层130，晶体管芯片121和二极管芯片122设置于第二功率金属敷层120上。第一辅助金属敷层140设置于第一功率金属敷层110和第二功率金属敷层120之间，第二功率金属敷层120中部设有镂空结构，第二辅助金属敷层150和第三辅助金属敷层160设置于镂空结构上。为了实现紧凑布局，将第一栅极信号端子111布置于第一辅助金属敷层140的一角，将第二栅极信号端子121布置于第二辅助金属敷层150上。为了减小同类芯片间的热耦合程度，将晶体管芯片130和二极管芯片140沿如图1和图2由左至右的方向交错排列于第二功率金属敷层120上。

但是，这种布局方式中，第二辅助金属敷层150和第三辅助金属敷层160会将第二功率金属敷层120分割，导致电流分布的不均，从而影响半导体芯片的均流程度，使晶体管芯片130的热耦合程度大、杂散参数不一致。此外，由于第一栅极信号端子111和第二栅极信号端子121之间的距离较小，因此，功率半导体模块衬底需要进行足够的绝缘设置，不利于功率半导体模块衬底的紧凑设计。

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，以及功率半导体模块衬底的布局不紧凑的问题，需要提供一种结构布局紧凑、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。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块，能够使功率半导体模块衬底紧凑布局，并且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，本实用新型提供了一种功率半导体模块衬底，包括第一桥臂单元，第一桥臂单元包括第一功率金属敷层、第二功率金属敷层、第一辅助金属敷层和第二辅助金属敷层；第一功率金属敷层靠近第二功率金属敷层的一侧沿第一方向对称设有第一镂空结构和第二镂空结构，第一辅助金属敷层和第二辅助金属敷层分别设置于第一镂空结构和第二镂空结构内；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；第一辅助金属敷层和第二辅助金属敷层分别与第一功率金属敷层和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，第一功率开关包括沿第一方向排列的第一开关组和第二开关组，第一开关组和第二开关组分别包括沿第一方向排列的晶体管芯片和二极管芯片。