基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构，本结构中覆铜陶瓷基板分别设有上桥、下桥源极和门极PIN针，覆铜陶瓷基板两侧设有上桥覆铜纹路、中部间隔设于两列下桥覆铜纹路，若干上桥和下桥功率半导体芯片间隔设于上桥覆铜纹路和下桥覆铜纹路，正极母排连接上桥覆铜纹路并且正极母排电流经上桥覆铜纹路分流后汇入三相母排，三相母排连接下桥覆铜纹路并且三相母排经下桥覆铜纹路分流后汇入负极母排，若干上桥功率半导体芯片的源极和门极连接上桥源极和门极PIN针，若干下桥功率半导体芯片的源极门极连接下桥源极和门极PIN针。本结构实现均流特性,确保功率半导体模块开管一致性，提高功率半导体模块使用寿命及性能。寿命及性能。寿命及性能。

【技术实现步骤摘要】
基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构


[0001]本技术涉及功率半导体
，尤其涉及一种基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构。

技术介绍

[0002]功率半导体模块是将功率半导体芯片按照一定的功能组合封装成一个整体的电路模块,具有尺寸小、功率密度高等优点,因此在新能源汽车领域有着广泛的应用。随着新能源汽车高功率、长续航的发展，功率半导体模块的应用环境日益严苛，功率半导体模块的均流特性得到广泛关注。
[0003]随着新能源汽车的快速发展,Si基和SiC基功率半导体模块得到持续发展。在这些大功率的应用领域,对功率半导体模块的开关频率提出了越来越高的要求。为了获得更高的额定电流和更低的制造成本,这些功率半导体模块通常采用多芯片并联的封装结构。然后,由于覆铜陶瓷基板的电流回路不对称、功率芯片的动静态参数不一致,并联芯片间会出现较大的暂态不平衡电流,给功率半导体模块的安全和稳定带来不小的挑战。
[0004]在三相交流电机控制系统中，功率半导体模块的电路图如图1所示，各相回路中并联连接多个功率半导体芯片a1至a6、b1至b6。如图2所示为U相电路图,在图2的电路图中，当上桥功率半导体芯片a1至a6导通,下桥功率半导体芯片b1至b6断开时，电流Ia从正极母排流向三相母排。各功率半导体芯片的源极与门极控制回路信号的电阻值、长度产生的电感、功率半导体芯片之间的电阻和电感等决定了各功率半导体芯片的开管时间。假设功率半导体芯片a1的开关时间早于其他功率半导体芯片，则大电流集中流过功率半导体芯片a1，极端情况下，会导致功率半导体芯片a1的损坏。同时，如图3所示，当下桥功率半导体芯片b1至b6导通，上桥功率半导体芯片a1至a6断开时，电流Ia从三相母排流向负极母排。在这种情况下，如上所述，若最靠近三相母排的功率半导体芯片b3的开管时间早于其他功率半导体芯片时，电流集中流过功率半导体芯片b3，极端情况下，会对功率半导体芯片b3造成破坏。如此，降低了功率半导体模块的使用寿命及性能，严重影响电机的控制性能，并存在一定的安全隐患。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是提供一种基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构，本结构克服传统功率半导体模块并联芯片间暂态电流不平衡的缺陷，通过调整各功率半导体芯片的开管时间,实现均流特性,确保功率半导体模块的开管一致性，提高功率半导体模块的使用寿命及性能，保证电机的稳定、可靠控制。
[0006]为解决上述技术问题，本技术基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构包括散热器、塑壳、覆铜陶瓷基板、正极母排、负极母排、三相母排、邦定线、若干上桥功率半导体芯片和若干下桥功率半导体芯片，所述覆铜陶瓷基板设于所述散热器表面，所述塑壳设于所述散热器并且包覆所述覆铜陶瓷基板，所述覆铜陶瓷基板分别设有上桥源极PIN针、
上桥门极PIN针和下桥源极PIN针、下桥门极PIN针，所述覆铜陶瓷基板两侧分别设有连通的上桥覆铜纹路、中部间隔设于两列下桥覆铜纹路，所述若干上桥功率半导体芯片分别间隔设于所述上桥覆铜纹路，所述若干下桥功率半导体芯片分别间隔设于所述下桥覆铜纹路，所述正极母排连接所述上桥覆铜纹路并且正极母排电流经所述覆铜陶瓷基板两侧的上桥覆铜纹路分流后汇入所述三相母排，所述三相母排连接所述覆铜陶瓷基板中部的两列下桥覆铜纹路并且三相母排经两列下桥覆铜纹路分流后汇入所述负极母排，所述若干上桥功率半导体芯片的源极通过所述邦定线依次串联后连接所述上桥源极PIN针，所述若干下桥功率半导体芯片的源极通过所述邦定线依次串联后连接所述下桥源极PIN针，所述若干上桥功率半导体芯片的门极通过所述邦定线连接所述上桥门极PIN针，所述若干下桥功率半导体芯片的门极通过所述邦定线连接所述下桥门极PIN针。
[0007]进一步，所述覆铜陶瓷基板两侧的上桥覆铜纹路在相邻上桥功率半导体芯片之间设有突起浮铜接点，所述若干上桥功率半导体芯片的源极通过所述邦定线连接所述突起浮铜接点实现串联连接。
[0008]进一步，所述若干上桥功率半导体芯片在所述上桥覆铜纹路上相邻芯片的间距至少大于或等于芯片最小边长的一半，并且所述覆铜陶瓷基板表面的覆铜厚度为0.3～0.8mm。
[0009]进一步，所述上桥源极PIN针与上桥门极PIN针之间的控制信号和所述下桥源极PIN针与下桥门极PIN针之间的控制信号从外部输入，所述上桥源极PIN针和上桥门极PIN针在所述覆铜陶瓷基板上的位置位于距离所述正极母排最远的上桥功率半导体芯片外侧，所述下桥源极PIN针和下桥门极PIN针在所述覆铜陶瓷基板上的位置位于距离所述三相母排最远的下桥功率半导体芯片外侧。
[0010]进一步，所述若干上桥功率半导体芯片中各芯片中心距所述正极母排与上桥源极PIN针距离之和相等，并且距离所述正极母排最近的上桥功率半导体芯片距离所述上桥源极PIN针最远，距离所述正极母排最远的上桥功率半导体芯片距离所述上桥源极PIN针最近，所述若干下桥功率半导体芯片中各芯片中心距所述三相母排与下桥源极PIN针距离之和相等，并且距离所述三相母排最近的下桥功率半导体芯片距离所述下桥源极PIN针最远，距离所述三相母排最远的下桥功率半导体芯片距离所述下桥源极PIN针最近。
[0011]进一步，所述若干上桥功率半导体芯片和若干下桥功率半导体芯片分别为并联的至少四个功率半导体芯片。
[0012]由于本技术基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构采用了上述技术方案，即本结构覆铜陶瓷基板设于散热器表面，塑壳设于散热器并且包覆覆铜陶瓷基板，覆铜陶瓷基板分别设有上桥源极和门极PIN针、下桥源极和门极PIN针，覆铜陶瓷基板两侧设有连通的上桥覆铜纹路、中部间隔设于两列下桥覆铜纹路，若干上桥功率半导体芯片间隔设于上桥覆铜纹路，若干下桥功率半导体芯片间隔设于下桥覆铜纹路，正极母排连接上桥覆铜纹路并且正极母排电流经覆铜陶瓷基板两侧的上桥覆铜纹路分流后汇入三相母排，三相母排连接覆铜陶瓷基板中部的两列下桥覆铜纹路并且三相母排经两列下桥覆铜纹路分流后汇入负极母排，若干上桥功率半导体芯片的源极通过邦定线依次串联后连接上桥源极PIN针，若干下桥功率半导体芯片的源极通过邦定线依次串联后连接下桥源极PIN针，若干上桥功率半导体芯片的门极通过邦定线连接上桥门极PIN针，若干下桥功率半导体芯片的
门极通过邦定线连接下桥门极PIN针。本结构克服传统功率半导体模块并联芯片间暂态电流不平衡的缺陷，通过调整各功率半导体芯片的开管时间,实现均流特性,确保功率半导体模块的开管一致性，提高功率半导体模块的使用寿命及性能，保证电机的稳定、可靠控制。
附图说明
[0013]下面结合附图和实施方式对本技术作进一步的详细说明：
[0014]图1为三相交流电机控制系统中功率半导体模块电路图；
[0015]图2为图1中单相上桥电流流动方向示意图；
[0016]图3为图1中单相下桥电流流动方向示意图；
[0017]图4为本技术基于覆铜陶瓷基板布置的功率半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构，包括散热器、塑壳、覆铜陶瓷基板、正极母排、负极母排、三相母排、邦定线、若干上桥功率半导体芯片和若干下桥功率半导体芯片，所述覆铜陶瓷基板设于所述散热器表面，所述塑壳设于所述散热器并且包覆所述覆铜陶瓷基板，其特征在于：所述覆铜陶瓷基板分别设有上桥源极PIN针、上桥门极PIN针和下桥源极PIN针、下桥门极PIN针，所述覆铜陶瓷基板两侧分别设有连通的上桥覆铜纹路、中部间隔设于两列下桥覆铜纹路，所述若干上桥功率半导体芯片分别间隔设于所述上桥覆铜纹路，所述若干下桥功率半导体芯片分别间隔设于所述下桥覆铜纹路，所述正极母排连接所述上桥覆铜纹路并且正极母排电流经所述覆铜陶瓷基板两侧的上桥覆铜纹路分流后汇入所述三相母排，所述三相母排连接所述覆铜陶瓷基板中部的两列下桥覆铜纹路并且三相母排经两列下桥覆铜纹路分流后汇入所述负极母排，所述若干上桥功率半导体芯片的源极通过所述邦定线依次串联后连接所述上桥源极PIN针，所述若干下桥功率半导体芯片的源极通过所述邦定线依次串联后连接所述下桥源极PIN针，所述若干上桥功率半导体芯片的门极通过所述邦定线连接所述上桥门极PIN针，所述若干下桥功率半导体芯片的门极通过所述邦定线连接所述下桥门极PIN针。2.根据权利要求1所述的基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构，其特征在于：所述覆铜陶瓷基板两侧的上桥覆铜纹路在相邻上桥功率半导体芯片之间设有突起浮铜接点，所述若干上桥功率半导体芯片的源极通过所述邦定线连接所述突起浮铜接点实现串联连接。3.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高崎哲，王庆凯，毛先叶，
申请(专利权)人：正海集团有限公司，
类型：新型
国别省市：