[发明专利]一种三维结构单元组装的功率半导体模块

摘要

一种三维结构单元组装的功率半导体模块，由多个三维结构单元（6）通过机械装配而成。一个三维结构单元的发射极通过连接端子与另外一个三维结构单元的集电极串联作为一个半桥单元，多个半桥单元并联。每个功率半导体模块的三维结构单元（6）由全控型功率半导体芯片（10a）、不控型功率半导体芯片（10b）、第一衬底（1）、第二衬底（5）组成；所述的全控型功率半导体芯片（10a）和不控型功率半导体芯片（10b）位于第一衬底（1）和第二衬底（5）之间，并列布置。全控型功率半导体芯片（10a）的栅极（10a2）位于不控型功率半导体芯片（10a）芯片边角处。所述的功率半导体模块通入绝缘冷却液体冷却。

主权项

一种三维结构单元组装的功率半导体模块，其特征在于，所述的功率半导体模块由多个三维结构单元组成，每个三维结构单元固定安装在绝缘底板（17）上；一个三维结构单元的发射极通过连接端子与另外一个三维结构单元的集电极串联作为一个半桥单元，多个半桥单元并联；每个三维结构单元由全控型功率半导体芯片（10a）、不控型功率半导体芯片（10b）、第一衬底（1）、第二衬底（5）、第一金属垫片（8a）、第二金属垫片（9a），以及第三金属垫片（9b）组成,第一金属垫片（8a）焊接在全控型功率半导体芯片的栅极（10a2），第二金属垫片（9a）焊接在全控型功率半导体芯片的发射极（10a1），第三金属垫片（9b）焊接在不控型功率半导体芯片（10b）的正极（10b1）；所述的全控型功率半导体芯片（10a）和不控型功率半导体芯片（10b）位于第一衬底（1）和第二衬底（5）之间，并列布置；所述的第一衬底（1）由三层结构组成：位于上面的第一金属层（1a），位于中间的第一电绝缘层（1b）和位于下面的第二金属层（1c）；所述的第一金属层（1a）通过刻蚀工艺形成两部分：第一金属层栅极侧（1a2）和第一金属层发射极侧（1a1），所述的第一金属层发射极侧（1a1）与第一金属层栅极侧（1a2）之间不导通；所述的第二金属层（1c）通过刻蚀工艺形成两部分：第二金属层栅极侧（1c2）和第二金属层发射极侧（1c1）；第一金属层栅极侧（1a2）与第二金属层栅极侧（1c2）的位置上下对应，第一金属层发射极侧（1a1）与第二金属层发射极侧（1c1）上下对应；位于中间的第一电绝缘层有一个金属化通孔（7c），第一金属层栅极侧（1a2）与第二金属层栅极侧（1c2）通过所述的金属化通孔（7c）连接；第一金属层发射极侧（1a1）与第二金属层发射极侧（1c1）之间电气绝缘；全控型功率半导体芯片（10a）的栅极（10a2）与第二金属层栅极侧（1c2）相对应，全控型功率半导体芯片（10a）的发射极（10a1）、不控型功率半导体芯片的正极（10b1）与第二金属层的集电极侧（1c1）相对应；第二衬底（5）由三层组成：位于上面的第三金属层（5a），位于中间的第二电绝缘层（5b）和位于下面的第四金属层(5c)；第三金属层（5a）通过刻蚀工艺形成不连接的两部分：第三金属层集电极侧（5a1）和第三金属层发射极侧（5a2），第三金属层集电极侧（5a1）和第三金属层发射极侧（5a2）不导通。