[发明专利]一种带辅助绝缘衬底的功率半导体模块及制造方法

权利要求书

1.一种带辅助绝缘衬底的功率半导体模块，其特征在于，至少包括主绝缘衬底和辅助绝缘衬底两个绝缘衬底；

所述主绝缘衬底从上到下依次包括第一金属层、第一陶瓷层和第二金属层，所述第一金属层上布置有功率半导体芯片和辅助绝缘衬底；所述的功率半导体芯片在主绝缘衬底的第一金属层上排列形成上桥臂单元和/或下桥臂单元；

所述的辅助绝缘衬底布置在上桥臂单元和/或下桥臂单元的一侧，且平行于主绝缘衬底布置，辅助绝缘衬底从上到下依次包括第三金属层、第二陶瓷层和第四金属层，所述第四金属层与主绝缘衬底的第一金属层连接，所述第三金属层与所述功率半导体芯片上的驱动电极通过连接装置连接，所述第三金属层上承载有驱动元件，所述驱动元件包括电阻、电感、电容、保险丝或驱动端子中的任一一种或多种。

2.根据权利要求1所述的带辅助绝缘衬底的功率半导体模块，其特征在于，所述的第一陶瓷层和第二陶瓷层的材料为氧化铝Al₂O₃、氮化铝AlN和氮化硅Si₃N₄中的任一一种或多种；所述的第一金属层、第二金属层、第三金属层和第四金属层的材料为铜金属、铝金属中的任一一种或两种。

3.根据权利要求1所述的带辅助绝缘衬底的功率半导体模块，其特征在于，所述的功率半导体芯片为IGBT、MOSFET、Diode和BJT中的任一一种或多种。

4.根据权利要求1所述的带辅助绝缘衬底的功率半导体模块，其特征在于，所述的连接装置为绑定线或金属条带，所述的绑定线和金属条带的材料为铝或铜。

5.根据权利要求1所述的带辅助绝缘衬底的功率半导体模块，其特征在于，所述辅助绝缘衬底的第四金属层与主绝缘衬底的第一金属层的连接方式为钎焊或烧结。

6.一种权利要求1所述的带辅助绝缘衬底的功率半导体模块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)清洗：依次采用稀盐酸和无水乙醇清洗主绝缘衬底和辅助绝缘衬底；

2)主绝缘衬底焊料涂覆：在主绝缘衬底第一金属层上的功率回路区域和栅极区域的预设位置处放置焊片或涂覆焊膏，焊片或焊膏的厚度为0.10-0.30mm；

3)衬底贴片及焊接：将功率半导体芯片放置在功率回路区域的焊片或焊膏上构成桥臂单元，并将辅助绝缘衬底放置在栅极区域的焊片或焊膏上；预干燥处理后进行焊接，形成第一焊接组件；

4)驱动元件焊料涂覆：在辅助绝缘衬底的第三金属层上的驱动元件安装区域放置焊片或涂覆焊膏，焊片或焊膏的厚度为0.10-0.30mm；

5)驱动元件贴片及焊接：将驱动元件放置在辅助绝缘衬底第三金属层上的焊片或焊膏上，预干燥处理后进行焊接，形成第二焊接组件；

6)键合：将第二焊接组件中功率半导体芯片上的驱动电极采用连接装置连接到第三金属层上，使得连接装置的两端分别与驱动电极、第三金属层键合。

7.根据权利要求6所述的带辅助绝缘衬底的功率半导体模块的制备方法，其特征在于，所述焊片的材料为PbSn5Ag2.5或SnSb8，焊膏的材料为纳米银焊膏、SnSb8、SnAgCu或SnAg，所述焊膏涂覆方式为模具印刷或丝网印刷。