CN109786367B - 一种具有内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集成温度保护装置的Mosfet半导体器件，将温度保护装置集成到Mosfet半导体器件内部，实现最高灵敏度的感知Mosfet半导体器件的温度变化，温度保护装置与Mosfet两者之间进行有效隔离，不产生漏电通路。
Description
技术领域
本发明涉及Mosfet半导体器件技术领域，具体涉及一种具有内部集成温度保护装置的Mosfet器件。
背景技术
随着电子产品的发展，消费类电子产品越来越向小型化方向发展。随着产品的做小做薄，电路中的Mosfet半导体器件在工作过程中产生和积累的热量会影响电子产品的使用寿命和可靠性，现有技术中，解决该技术问题的方法主要有两点：1.通过提升IC制程能力来降低电压等方式来减小发热量；2.电路中采用热敏电阻器对Mosfet半导体器件进行温度检测和保护。但在实际工作过程中，由于电路设计普遍将Mosfet半导体器件和热敏电阻器设计在电路的不同位置，因此导致热敏电阻感应Mosfet半导体器件温度变化的灵敏度随着距离的增加而下降，会导致Mosfet半导体器件的温度超过正常范围而热敏电阻未感应到而无法进行合理的保护。Mosfet半导体器件的温度保护问题不解决，会使得电子产品因过热而影响到产品的可靠性，严重地会缩短产品寿命甚至造成产品损毁。
发明内容
本发明目的是提供一种具有内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件，将温度保护装置集成到Mosfet半导体器件内部，实现最高灵敏度的感知Mosfet芯片的温度变化。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括框架本体区、载片基岛区、导电基盘、Mosfet芯片和温度保护装置，框架本体区和载片基岛区层叠设置，导电基盘、Mosfet芯片和温度保护装置均封装在载片基岛区内，Mosfet芯片上表面设有源极和栅极，下表面设有漏极，导电基盘由散热区和基盘引脚区组成。散热区位于Mosfet芯片和温度保护装置正下方，散热区与Mosfet芯片下表面之间通过导电焊料层电连接，散热区与温度保护装置下表面之间通过导电焊料层电连接，Mosfet芯片与温度保护装置之间形成隔离，相互之间绝缘，无电性连接。
还包括第一导电焊盘和第二导电焊盘，第一导电焊盘、第二导电焊盘位于Mosfet芯片另一侧，第一导电焊盘和第二导电焊盘均包括焊接区和引脚区，焊接区封装在载片基岛区内，引脚区从载片基岛区内向外延伸形成引脚，Mosfet芯片电性连接第一导电焊盘的焊接区，温度保护装置电性连接第二导电焊盘的焊接区。
优选的，Mosfet芯片设置于焊接区和温度保护装置之间。
进一步的，Mosfet芯片的源极和栅极通过若干根金属线或者金属导体带跨接于与第一导电焊盘的焊接区之间，温度保护装置通过若干根金属线跨接于第二导电焊盘的焊接区之间。
进一步的，第一导电焊盘的引脚区由由栅极引脚、漏极引脚和源极引脚组成。
进一步的，第二导电焊盘的引脚区由两根引脚组成。
优选的，温度保护装置为热敏电阻，将热敏电阻集成到Mosfet半导体器件内部，热敏电阻的正极端和负极端分别电性连接第二导电焊盘的引脚区的两根引脚，第二导电焊盘的引脚区的两根引脚相互绝缘。热敏电阻将Mosfet芯片的温度变化以电阻阻值的方式反馈回电路中。
作为本发明的进一步改进，导电基盘由层叠的基底、绝缘板构成，绝缘板设置在基底上，Mosfet芯片设置在绝缘板上，驱动及保护线路板设置在基底上，且驱动及保护线路板与Mosfet芯片电连接。基底为全铜基底，所述绝缘板为氧化铝陶瓷板。全铜基底作为电流通道以及散热基底；氧化铝陶瓷板为Mosfet芯片与全铜基底之间提供一层绝缘低热阻的过渡通道，并提供低阻抗的导电通道。
本发明提供的一种具有内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件，具有以下有益技术效果和优点：
1、可以同时将Mosfet芯片和热敏电阻封装在同一个半导体封装中以减少电路元件的数量，有利于电子产品的小型化；
2、使得Mosfet半导体器件应用中热敏电阻最靠近Mosfet芯片并且同位于散热区，实现最高灵敏度的感知Mosfet芯片的温度变化，从而在有效提高热敏电阻的灵敏度。
附图说明
附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明一实施例提供的内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件结构示意图。
图2为本发明一实施例提供的内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件内部封装结构示意图。
图3为现有技术中热敏电阻和Mosfet芯片的电路连接图。
图4为本发明一实施例提供的内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件和现有技术的热敏电阻电阻值-Mosfet芯片温度测试对比图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件，包括框架本体区1、载片基岛区2和引脚区3，框架本体区1与载片基岛区2相连接，引脚区3从载片基岛区2内部延伸出形成引脚。引脚区3包括五个引脚，其中引脚31、引脚32和引脚33三个为Mosfet芯片5的引脚，引脚34和引脚35两个为热敏电阻6的引脚。Mosfet芯片5的引脚31、引脚32和引脚33电连接电极分别为源极、漏极、栅极。
导电基盘4、Mosfet芯片5和热敏电阻6封装在载片基岛区2内，载片基岛区2是粘附装载导电基盘的平台，引脚区3是用于连接Mosfet芯片5和热敏电阻6到封装外的电连接通路。载片基岛区2内部可采用TO-220封装技术。
如图2所示，载片基岛区2内部的封装结构，包括Mosfet芯片5、热敏电阻6，所述Mosfet芯片5上表面设有源极52和栅极53，下表面设有漏极51，还包括导电基盘4、第一导电焊盘7和第二导电焊盘8，Mosfet芯片5下表面通过导电焊料层电连接导电基盘4，热敏电阻6表面通过导电焊料层电连接导电基盘4，Mosfet芯片5与热敏电阻6之间形成隔离，相互之间绝缘，无电性连接。载片基岛区2内部还包括第一导电焊盘7和第二导电焊盘8，一导电焊盘7和第二导电焊盘8位于Mosfet芯片5另一侧，第一导电焊盘7包括焊接区和引脚31、引脚32和引脚33，第二导电焊盘8均包括焊接区和引脚34和引脚35。三根金属线9分别跨接于MOSFET芯片5的源极52、栅极53和漏极51与第一导电焊盘7的焊接区之间，二根金属线9分别跨接于热敏电阻6的正极端、负极端与第二导电焊盘8的焊接区之间。
如图3所示，现有技术中，Mosfet芯片5a的栅极串联有可感应对应Mosfet芯片5a工作温度的热敏电阻6a。该电路广泛应用于大电流输出的DC/DC PWM变换器的整流电路中，热敏电阻6a可视为Mosfet芯片5a的栅极触发极。通过串联在Mosfet芯片5a的栅极上的热敏电阻6a感应Mosfet芯片5a的工作温度，检测Mosfet芯片5a的温度变化，来补偿由于Mosfet芯片5a的温度变化而出现的参数漂移。当Mosfet芯片5a温度升高时，热敏电阻6a阻值下降使Mosfet芯片5a的输入电压升高，减少了Mosfet芯片5a开关时的导通沿和关断沿时间，使得Mosfet芯片5a的发热量减少，改善了Mosfet芯片5a的参数漂移问题。但现有技术中，工作电路上的热敏电阻6a与Mosfet芯片5a存在一定距离，距离越远中热敏电阻6a感知Mosfet芯片5a的温度变化的灵敏度降低，容易导致Mosfet芯片5a发热时热敏电阻6a的阻值未变化。
如图4所示，将本实施例提供的一种内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件应用于如图3的电路中，与现有技术进行对比，分别测试工作过程中热敏电阻6电阻值对应Mosfet芯片5温度的变化以及热敏电阻6a电阻值对应Mosfet芯片5a温度的变化，现有技术中随着Mosfet芯片5a温度的变化而热敏电阻6a的电阻值变化迟钝，而本实施例提供的一种内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件，其热敏电阻6感应Mosfet芯片5温度变化的灵敏度最高，热敏电阻6的电阻值能时刻随着Mosfet芯片5的温度变化而变化，提高了精确度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种具有内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件，包括框架本体区、载片基岛区、导电基盘、Mosfet芯片和温度保护装置，所述框架本体区和载片基岛区层叠设置，所述导电基盘、Mosfet芯片和温度保护装置均封装在所述载片基岛区内，所述Mosfet芯片上表面设有源极和栅极，下表面设有漏极，所述导电基盘由散热区和基盘引脚区组成，其特征在于：
所述散热区位于Mosfet芯片和温度保护装置正下方，所述散热区与Mosfet芯片下表面之间通过导电焊料层电连接，所述散热区与温度保护装置下表面之间通过导电焊料层电连接，所述Mosfet芯片与温度保护装置之间形成隔离，相互之间绝缘，无电性连接；
还包括第一导电焊盘和第二导电焊盘，所述第一导电焊盘、第二导电焊盘位于Mosfet芯片另一侧，第一导电焊盘和第二导电焊盘均包括焊接区和引脚区，所述焊接区封装在载片基岛区内，所述引脚区从所述载片基岛区内向外延伸形成引脚，所述Mosfet芯片电性连接所述第一导电焊盘的焊接区，所述温度保护装置电性连接所述第二导电焊盘的焊接区；
所述Mosfet芯片设置于所述温度保护装置和焊接区之间；
所述Mosfet芯片的漏极、源极和栅极通过若干根金属线跨接于与所述第一导电焊盘的焊接区之间或所述Mosfet芯片的漏极、源极和栅极通过金属导体带跨接于与所述第一导电焊盘的焊接区之间，所述温度保护装置通过若干根金属线跨接于所述第二导电焊盘的焊接区之间；
所述温度保护装置为热敏电阻；
所述热敏电阻的正极端和负极端分别电性连接所述第二导电焊盘的引脚区的两根引脚，所述第二导电焊盘的引脚区的两根引脚相互绝缘；
导电基盘由层叠的基底、绝缘板构成，绝缘板设置在基底上，Mosfet芯片设置在绝缘板上，驱动及保护线路板设置在基底上，且驱动及保护线路板与Mosfet芯片电连接；基底为全铜基底，所述绝缘板为氧化铝陶瓷板；全铜基底作为电流通道以及散热基底；氧化铝陶瓷板为Mosfet芯片与全铜基底之间提供一层绝缘低热阻的过渡通道，并提供低阻抗的导电通道。
2.根据权利要求1所述一种具有内部集成温度保护装置的Mosfet半导体器件，其特征在于：所述第一导电焊盘的引脚区由栅极引脚、漏极引脚和源极引脚组成。
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