[发明专利]一种基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块

权利要求书

1.一种基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块，其特征在于，包括若干串联或并联的宽禁带功率半导体芯片，宽禁带功率半导体芯片设置在顶部功率衬底(100)和底部功率衬底(200)之间，顶部功率衬底(100)和底部功率衬底(200)之间通过旁路铜柱和辅助铜柱支撑连接；

宽禁带功率半导体芯片与底部功率衬底(200)的上导电金属区域功率回路之间通过键合线连接，宽禁带功率半导体芯片与顶部功率衬底(100)的上导电金属区域功率回路之间通过旁路铜柱以及辅助铜柱连接，通过若干宽禁带功率半导体芯片构成半桥结构的上桥臂和下桥臂；

在底部功率衬底(200)的上表面设置有功率端子；顶部功率衬底(100)下表面的导电金属区域以及底部功率衬底(200)上表面的导电金属区域分别设置有驱动端子。

2.根据权利要求1所述的基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块，其特征在于，顶部功率衬底(100)从上到下依次包括顶部上表面金属层(101)、顶部绝缘介质层(102)和顶部下表面金属层(103)，顶部下表面金属层(103)上划分有若干导电区域。

3.根据权利要求2所述的基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块，其特征在于，若干导电区域包括顶部第一导电区域(111)、顶部第二导电区域(112)、顶部第三导电区域(113)、顶部第四导电区域(114)、顶部第五导电区域(115)和顶部第六导电区域(116)，顶部第一导电区域(111)和顶部第二导电区域(112)与驱动端子连接，顶部第三导电区域(113)和顶部第四导电区域(114)与宽禁带功率半导体芯片的导热路径连接，顶部第五导电区域(115)和顶部第六导电区域(116)连接驱动回路。

4.根据权利要求1所述的基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块，其特征在于，底部功率衬底(200)从上到下依次包括底部上表面金属层(201)、底部绝缘介质层(202)和底部下表面金属层(203)，底部上表面金属层(201)上设置有若干导电区域。

5.根据权利要求4所述的基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块，其特征在于，若干导电区域包括底部第一导电区域(211)、底部第二导电区域(212)、底部第三导电区域(213)、底部第四导电区域(214)、底部第五导电区域(215)、底部第六导电区域(216)、底部第七导电区域(217)、底部第八导电区域(218)、底部第九导电区域(219)和底部第十导电区域(220)；底部第一导电区域(211)、底部第五导电区域(215)和底部第六导电区域(216)与功率端子连接，底部第二导电区域(212)、底部第四导电区域(214)、底部第七导电区域(217)、底部第八导电区域(218)、底部第九导电区域(219)和底部第十导电区域(220)分别与对应驱动回路连接，底部第三导电区域(213)与旁路铜柱连接；宽禁带半导体功率芯片包括设置于底部第五导电区域(215)上的若干上桥臂芯片，以及设置于底部第三导电区域(213)上的若干下桥臂芯片。

6.根据权利要求5所述的基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块，其特征在于，上桥臂芯片和下桥臂芯片的数量相同，相邻上桥臂芯片之间，以及相邻下桥臂芯片之间的间距相同。

7.根据权利要求1所述的基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块，其特征在于，驱动端子包括设置在底部功率衬底(200)的底部上表面金属层(201)上的开尔文上桥臂源极端子和上桥臂栅极端子；设置在顶部功率衬底(100)的顶部下表面金属层(103)上的开尔文下桥臂源极端子和下桥臂栅极端子。

8.根据权利要求1所述的基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块，其特征在于，功率端子包括分别设置在底部功率衬底(200)的底部上表面金属层(201)上的直流功率负极端子(206)、直流功率正极端子(205)和交流功率端子(204)，直流功率正极端子(205)和直流功率负极端子(206)之间设置有第一耦合电容(701)和第二耦合电容(702)。