本發(fā)明涉及功率器件，具體而言，涉及一種功率子模組及具有其的功率模塊。

背景技術(shù)：

1、全控型器件功率場效應(yīng)晶體管（mosfet）是一種半導(dǎo)體器件，它屬于電壓控制型器件，使用柵極電壓來控制電流的流動。mosfet是金屬-氧化物-半導(dǎo)體（mos）結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)晶體管，廣泛應(yīng)用于各種電子電路中，尤其是在功率電子領(lǐng)域。全控型器件功率場效應(yīng)晶體管（mosfet），憑借其輸入阻抗高、開關(guān)速率快、驅(qū)動要求低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是理想的開關(guān)器件。但是傳統(tǒng)硅基功率mosfet器件在高壓領(lǐng)域的功率處理能力受到芯片內(nèi)阻的限制，如何降低芯片導(dǎo)通電阻，提高芯片擊穿電壓，是下一代功率mosfet器件的研究重點(diǎn)。

2、在相關(guān)技術(shù)中，以碳化硅材料為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，以其優(yōu)良的材料特性：寬的禁帶寬度，高的臨界擊穿場強(qiáng)，高的飽和載流子遷移率，被認(rèn)為是下一代高壓功率器件的理想材料。在所有的碳化硅器件中，碳化硅mosfet具有導(dǎo)通電阻低、開關(guān)速度快、耐受電壓高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸替代硅基mosfet和igbt器件。由于單顆芯片的電流等級較低，在大電流應(yīng)用下，一般采用多顆芯片并聯(lián)封裝成功率模塊。目前，碳化硅功率模塊的封裝依舊采用傳統(tǒng)的硅基功率模塊的封裝，功率模塊的寄生電感較大，而碳化硅的開關(guān)速度快，較大的寄生電感在開關(guān)瞬態(tài)產(chǎn)生較大的電壓過沖，嚴(yán)重限制了碳化硅器件在高壓領(lǐng)域的應(yīng)用，無法充分發(fā)揮碳化硅耐受電壓高的優(yōu)勢。

3、因此，相關(guān)技術(shù)中存在功率模塊的寄生電感較大，限制了碳化硅器件在高壓領(lǐng)域的應(yīng)用的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種功率子模組及具有其的功率模塊，以解決相關(guān)技術(shù)中的功率模塊的寄生電感較大，限制了碳化硅器件在高壓領(lǐng)域的應(yīng)用的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種功率子模組，功率子模組包括：上半橋單元，包括上基板、多個并聯(lián)的上mosfet芯片、上串聯(lián)二極管以及多個并聯(lián)的上二極管芯片，上mosfet芯片的數(shù)量為偶數(shù)，且兩個上mosfet芯片為一個上mosfet芯片組，兩個上mosfet芯片組之間設(shè)置有一個上串聯(lián)二極管，上mosfet芯片的漏極與上基板的第一上漏極導(dǎo)電層連接，上mosfet芯片的功率源極與上二極管芯片的陽極連接，上串聯(lián)二極管的陰極與第一上漏極導(dǎo)電層連接，上串聯(lián)二極管的陽極與上基板的第二上漏極導(dǎo)電層連接，上二極管芯片的陰極與第二上漏極導(dǎo)電層連接，上二極管芯片的陽極與上基板的上功率源極導(dǎo)電層連接；下半橋單元，包括下基板、多個并聯(lián)的下mosfet芯片、下串聯(lián)二極管以及多個并聯(lián)的下二極管芯片，下mosfet芯片的數(shù)量為偶數(shù)，且兩個下mosfet芯片為一個下mosfet芯片組，兩個下mosfet芯片組之間設(shè)置有一個下串聯(lián)二極管，下mosfet芯片的漏極與下基板的第一下漏極導(dǎo)電層連接，下mosfet芯片的功率源極與下二極管芯片的陽極連接，下串聯(lián)二極管的陰極與第一下漏極導(dǎo)電層連接，下串聯(lián)二極管的陽極與下基板的第二下漏極導(dǎo)電層連接，下二極管芯片的陰極與第二下漏極導(dǎo)電層連接，下二極管芯片的陽極與下基板的下功率源極導(dǎo)電層連接，上功率源極導(dǎo)電層與第二下漏極導(dǎo)電層連接。

3、進(jìn)一步地，上半橋單元還包括上漏極功率端子，上漏極功率端子與第二上漏極導(dǎo)電層連接；下半橋單元還包括第一下輸出功率端子、第二下輸出功率端子以及下功率源極功率端子，下功率源極功率端子與下功率源極導(dǎo)電層連接，第一下輸出功率端子和第二下輸出功率端子分別與第二下漏極導(dǎo)電層連接。

4、進(jìn)一步地，上漏極功率端子、第一下輸出功率端子、第二下輸出功率端子以及下功率源極功率端子均為低螺紋功率端子。

5、進(jìn)一步地，上基板上設(shè)置有兩個上功率源極導(dǎo)電層，兩個上功率源極導(dǎo)電層分別設(shè)置在上漏極功率端子的兩側(cè)；第二下漏極導(dǎo)電層包括第一段、第二段以及第三段，第一段和第三段分別與第二段的兩端連接，第一段和第三段位于第二段的同一側(cè)，多個下二極管芯片沿第二段的延伸方向間隔設(shè)置在第二段上，第二下輸出功率端子設(shè)置在第一段上，第一下輸出功率端子設(shè)置在第三段上；第一段與其中一個上功率源極導(dǎo)電層連接，第三段與另一個上功率源極導(dǎo)電層連接。

6、進(jìn)一步地，第二上漏極導(dǎo)電層包括相垂直的第四段和第五段，第五段的一端與第四段的中部連接，多個上二極管芯片沿第四段的長度方向間隔設(shè)置在第四段上，上漏極功率端子設(shè)置在第五段上。

7、進(jìn)一步地，第一段通過第一橋臂連接鍵合線與其中一個上功率源極導(dǎo)電層連接，第三段通過第二橋臂連接鍵合線與另一個上功率源極導(dǎo)電層連接。

8、進(jìn)一步地，上mosfet芯片的柵極與上基板的第一上柵極導(dǎo)電層連接，上mosfet芯片的驅(qū)動源極與上基板的上驅(qū)動源極導(dǎo)電層連接，上半橋單元還包括上驅(qū)動電阻、第一上柵極信號端子、第一上驅(qū)動源極信號端子、第二上驅(qū)動源極信號端子以及第二上柵極信號端子，第一上柵極導(dǎo)電層與上驅(qū)動電阻連接，上驅(qū)動電阻與上基板的第二上柵極導(dǎo)電層連接，第一上柵極信號端子和第二上柵極信號端子分別與第二上柵極導(dǎo)電層連接，第一上驅(qū)動源極信號端子和第二上驅(qū)動源極信號端子分別與上驅(qū)動源極導(dǎo)電層連接；下mosfet芯片的柵極與下基板的第一下柵極導(dǎo)電層連接，下mosfet芯片的驅(qū)動源極與下基板的下驅(qū)動源極導(dǎo)電層連接，下半橋單元還包括下驅(qū)動電阻、第一下驅(qū)動源極信號端子、第一下柵極信號端子、第二下驅(qū)動源極信號端子以及第二下柵極信號端子，第一下柵極導(dǎo)電層與下驅(qū)動電阻連接，下驅(qū)動電阻與下基板的第二下柵極導(dǎo)電層連接，第一下柵極信號端子和第二下柵極信號端子分別與第二下柵極導(dǎo)電層連接，第一下驅(qū)動源極信號端子和第二下驅(qū)動源極信號端子分別與下驅(qū)動源極導(dǎo)電層連接。

9、進(jìn)一步地，第一上漏極導(dǎo)電層位于第二上漏極導(dǎo)電層遠(yuǎn)離上功率源極導(dǎo)電層的一側(cè)，多個上mosfet芯片沿第一上漏極導(dǎo)電層的長度方向間隔排布，上半橋單元包括多個上驅(qū)動電阻，上基板上設(shè)置有多個第一上柵極導(dǎo)電層，多個第一上柵極導(dǎo)電層與多個上mosfet芯片一一對應(yīng)設(shè)置，多個上驅(qū)動電阻與多個第一上柵極導(dǎo)電層一一對應(yīng)設(shè)置，多個第一上柵極導(dǎo)電層均位于第一上漏極導(dǎo)電層遠(yuǎn)離第二上漏極導(dǎo)電層的一側(cè)，第二上柵極導(dǎo)電層位于第一上柵極導(dǎo)電層遠(yuǎn)離第一上漏極導(dǎo)電層的一側(cè)，上驅(qū)動源極導(dǎo)電層位于第二上柵極導(dǎo)電層遠(yuǎn)離第一上柵極導(dǎo)電層的一側(cè)；第一下漏極導(dǎo)電層位于第二下漏極導(dǎo)電層的遠(yuǎn)離下功率源極導(dǎo)電層的一側(cè)，下半橋單元包括多個下驅(qū)動電阻，下基板上設(shè)置有多個第一下柵極導(dǎo)電層，多個第一下柵極導(dǎo)電層與多個下mosfet芯片一一對應(yīng)設(shè)置，多個下驅(qū)動電阻與多個第一下柵極導(dǎo)電層一一對應(yīng)設(shè)置，多個第一下柵極導(dǎo)電層均位于第一下漏極導(dǎo)電層的遠(yuǎn)離第二下漏極導(dǎo)電層一側(cè)，第二下柵極導(dǎo)電層位于第一下柵極導(dǎo)電層的遠(yuǎn)離第一下漏極導(dǎo)電層的一側(cè)，下驅(qū)動源極導(dǎo)電層位于第二下柵極導(dǎo)電層的遠(yuǎn)離第一下柵極導(dǎo)電層的一側(cè)。

10、進(jìn)一步地，第一上漏極導(dǎo)電層、第二上柵極導(dǎo)電層以及上驅(qū)動源極導(dǎo)電層均為長條狀結(jié)構(gòu)；第一下漏極導(dǎo)電層、第二下柵極導(dǎo)電層以及下驅(qū)動源極導(dǎo)電層均為長條狀結(jié)構(gòu)。

11、進(jìn)一步地，上mosfet芯片的漏極通過焊料與第一上漏極導(dǎo)電層燒結(jié)連接，上mosfet芯片的功率源極通過第一上mosfet功率源極鍵合線與上二極管芯片的陽極連接，上mosfet芯片的柵極通過上mosfet柵極鍵合線與第一上柵極導(dǎo)電層連接，上mosfet芯片的驅(qū)動源極通過上mosfet驅(qū)動源極鍵合線與上驅(qū)動源極導(dǎo)電層連接，上串聯(lián)二極管的陰極通過焊料與第一上漏極導(dǎo)電層燒結(jié)連接，上串聯(lián)二極管的陽極通過上串聯(lián)二極管陽極鍵合線與第二上漏極導(dǎo)電層連接，上二極管芯片的陰極通過焊料與第二上漏極導(dǎo)電層燒結(jié)連接，上二極管芯片的陽極通過第二上mosfet功率源極鍵合線與上功率源極導(dǎo)電層連接；下mosfet芯片的漏極通過焊料與第一下漏極導(dǎo)電層燒結(jié)連接，下mosfet芯片的功率源極通過第一下mosfet功率源極鍵合線與下二極管芯片的陽極連接，下mosfet芯片的柵極通過下mosfet柵極鍵合線與第一下柵極導(dǎo)電層連接，下mosfet芯片的驅(qū)動源極通過下mosfet驅(qū)動源極鍵合線與下驅(qū)動源極導(dǎo)電層連接，下串聯(lián)二極管的陰極通過焊料與第一下漏極導(dǎo)電層燒結(jié)連接，下串聯(lián)二極管的陽極通過下串聯(lián)二極管陽極鍵合線與第二下漏極導(dǎo)電層連接，下二極管芯片的陰極通過焊料與第二下漏極導(dǎo)電層燒結(jié)連接，下二極管芯片的陽極通過第二下mosfet功率源極鍵合線與下功率源極導(dǎo)電層連接，上功率源極導(dǎo)電層與第二下漏極導(dǎo)電層連接。

12、進(jìn)一步地，上半橋單元包括四個并聯(lián)的上mosfet芯片、一個上串聯(lián)二極管以及三個并聯(lián)的上二極管芯片；下半橋單元包括四個并聯(lián)的下mosfet芯片、一個下串聯(lián)二極管以及三個并聯(lián)的下二極管芯片。

13、進(jìn)一步地，上基板和下基板均為陶瓷基板。

14、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種功率模塊，功率模塊包括：基板；功率子模組，設(shè)置在基板上，功率子模組為上述提供的功率子模組。

15、進(jìn)一步地，功率模塊包括多個功率子模組。

16、進(jìn)一步地，多個功率子模組在基板的長度方向上間隔排布，每個功率子模組的上半橋單元和下半橋單元在基板的寬度方向上間隔排布。

17、進(jìn)一步地，相鄰兩個功率子模組的電流流向相反。

18、進(jìn)一步地，功率子模組的上基板的下表面與基板通過焊料燒結(jié)連接，功率子模組的下基板的下表面與基板通過焊料燒結(jié)連接。

19、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，該功率子模組包括上半橋單元和下半橋單元，上半橋單元包括上基板、多個并聯(lián)的上mosfet芯片、上串聯(lián)二極管以及多個并聯(lián)的上二極管芯片，上mosfet芯片的數(shù)量為偶數(shù)，且兩個上mosfet芯片為一個上mosfet芯片組，兩個上mosfet芯片組之間設(shè)置有一個上串聯(lián)二極管。下半橋單元包括下基板、多個并聯(lián)的下mosfet芯片、下串聯(lián)二極管以及多個并聯(lián)的下二極管芯片，下mosfet芯片的數(shù)量為偶數(shù)，且兩個下mosfet芯片為一個下mosfet芯片組，兩個下mosfet芯片組之間設(shè)置有一個下串聯(lián)二極管。采用上述結(jié)構(gòu)，上串聯(lián)二極管可以對多個并聯(lián)的上mosfet芯片進(jìn)行分組，下串聯(lián)二極管可以對多個并聯(lián)的下mosfet芯片進(jìn)行分組，消除了電流耦合效應(yīng)。