CN114666975A - 一种半导体电路结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体电路结构及其制造方法，包括基板、贴片电阻、贴片电容、元器件、驱动芯片、线路板框架、引脚和封装体；贴片电阻、贴片电容、元器件以及线路板框架均设置在基板，驱动芯片设置在线路板框架；引脚的一端与基板电连接，封装体将基板、贴片电阻、贴片电容、元器件、驱动芯片、线路板框架以及引脚的一端封装为塑封结构，引脚的另一端延伸至塑封结构的外侧；驱动芯片与贴片电阻、贴片电容、元器件、引脚以及线路板框架电连接；本申请旨在提供一种半导体电路结构及其制造方法，将驱动芯片焊接到线路板框架上，实现半导体电路结构集成，同时可以实现强、弱电分离，提高产品的抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体电路结构及其制造方法。
背景技术
半导体电路结构即模块化智能功率系统MIPS不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU或DSP作中断处理。它由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以MIPS自身不受损坏。MIPS一般使用IGBT作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。
现有MIPS模块化智能功率系统IC驱动控制电路、MIPS采样放大电路以及PFC电流保护电路等低压控制电路与高压半导体电路结构组成的逆变电路布局到同一板上，同时现有MIPS模块化智能功率系统都只集成单个MIPS模块，对于多个MIPS模块化智能功率系统集成还没有实现，而面对市场小型化、低成本竞争，对MIPS模块化智能功率系统高集成和高散热技术提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种半导体电路结构及其制造方法，将驱动芯片焊接到线路板框架上，实现半导体电路结构集成，同时可以实现强、弱电分离，提高产品的抗干扰能力。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种半导体电路结构，包括基板、贴片电阻、贴片电容、元器件、驱动芯片、线路板框架、引脚和封装体；
所述贴片电阻、贴片电容、元器件以及线路板框架均设置在所述基板，所述驱动芯片设置在所述线路板框架；
所述引脚的一端与所述基板电连接，所述封装体将所述基板、贴片电阻、贴片电容、元器件、驱动芯片、线路板框架以及所述引脚的一端封装为塑封结构，所述引脚的另一端延伸至塑封结构的外侧；
所述驱动芯片与所述贴片电阻、贴片电容、元器件、引脚以及线路板框架电连接。
优选的，所述基板包括金属基材、绝缘层和铜箔层，所述金属基材、所述绝缘层和所述铜箔层由下至上依序层叠设置；所述铜箔层用于蚀刻形成电路的布线结构。
优选的，所述基板航海包括保护层，所述保护层设置在所述铜箔层的表面。
优选的，还包括金属线，所述驱动芯片通过金属线与所述基板电连接，所述元器件通过金属线与所述基板电连接。
一种半导体电路结构的制造方法，包括下述步骤：
以金属基材为载体，在金属基材的表面设置铜箔层，在铜箔上通过蚀刻形成电路布线，在电路布线的表面形成绿油层，在绿油层未被覆盖的预留形状的金属基材的铜材表面进行形成镀层处理，制成金属连接器；
在预留形状的金属基材的铜材表面进行形成镀层处理，制成引脚；
在电路布线的预留位置涂装粘接材料，在粘接材料上放置电路元件，使粘接材料固化；
通过金属线完成电路元件与电路布线之间的电连接；
在电路元器件和电路布线的表面放置线路板框架；
在线路板框架的预留位置涂装粘接材料，在粘接材料上放置电路元件，使粘接材料固化；
通过塑封将金属基材、线路板框架及引脚密封成塑封结构，使电路布线的部分位置未被覆盖；
在金属散热片表面焊接芯片。
优选的，还包括在放置线路板框架工序之前，通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在金属基材上的助焊剂和铝屑等污染物。
优选的，还包括在塑封工序之前，通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在路板框架上的助焊剂和铝屑等污染物。
本发明的一个技术方案的有益效果：将驱动芯片焊接到线路板框架上，通过这种制造方法可以实现半导体电路结构集成，实现强、弱电分离，提高产品的抗干扰能力，低压控制电路结构不需要采用玻纤板进行电路承载，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
其中：金属基材01、绝缘层02、铜箔层03、保护层04、贴片电阻05、贴片电容06、元器件07、驱动芯片08、线路板框架09、引脚10、封装体11。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1所示，一种半导体电路结构，包括基板、贴片电阻、贴片电容、元器件、驱动芯片、线路板框架、引脚和封装体；
所述贴片电阻、贴片电容、元器件以及线路板框架均设置在所述基板，所述驱动芯片设置在所述线路板框架；
所述引脚的一端与所述基板电连接，所述封装体将所述基板、贴片电阻、贴片电容、元器件、驱动芯片、线路板框架以及所述引脚的一端封装为塑封结构，所述引脚的另一端延伸至塑封结构的外侧；
所述驱动芯片与所述贴片电阻、贴片电容、元器件、引脚以及线路板框架电连接。
贴片电阻06，在半导体电路结构里面的IGBT芯片的栅极处接入，通过限流达到限制IGBT芯片202的开关速度。
贴片电容07在半导体电路结构里面起到滤波、耦合、自举作用。
驱动芯片08，用于发出半导体电路结构的驱动控制信号，同时接收来自MCU的逻辑信号。
线路板框架09，在玻纤板上面印制线路形成线路板，然后在线路板四角设置绝缘脚，通过绝缘脚使线路板架在基板上方；线路板框架用于承载控制驱动部分电路及组成电路的元器件，实现叠加集成。
引脚10，材质采用C19或KFC，通过机加工对0.5mm铜板材进行冲压加工形成所需形状，再对表面进行先镀镍厚度0.1-0.5um再镀锡厚度2-5um。
封装体11，由环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等为填料，以及添加多种助剂混配而成的粉状模塑料，通过热传递成型法挤压入模腔并将其中的半导体芯片包埋，同时交联固化成型，成为具有一定外型结构器件。
同时，所述基板包括金属基材、绝缘层和铜箔层，所述金属基材、所述绝缘层和所述铜箔层由下至上依序层叠设置；所述铜箔层用于蚀刻形成电路的布线结构。
金属基材01作为半导体电路结构的整个内部电路的载体，且对整个半导体电路结构起到散热作用；绝缘层02防止电路布线层与金属基材通电导致内部电路发生短路、漏电风险；铜箔层03通过对铜箔层的蚀刻形成所需电路，制成电路布线结构。
具体地，所述基板航海包括保护层，所述保护层设置在所述铜箔层的表面。保护层即绿油层，起到保护作用，防止在不该上锡的地方上锡，增加线路之间的耐压，防止因线路氧化或污染导致的短路，对线路起保护作用。
优选的，还包括金属线，所述驱动芯片通过金属线与所述基板电连接，所述元器件通过金属线与所述基板电连接。
一种半导体电路结构的制造方法，包括下述步骤：
以金属基材为载体，在金属基材的表面设置铜箔层，在铜箔上通过蚀刻形成电路布线，在电路布线的表面形成绿油层，在绿油层未被覆盖的预留形状的金属基材的铜材表面进行形成镀层处理，制成金属连接器；
在预留形状的金属基材的铜材表面进行形成镀层处理，制成引脚；
在电路布线的预留位置涂装粘接材料，在粘接材料上放置电路元件，使粘接材料固化；
通过金属线完成电路元件与电路布线之间的电连接；
在电路元器件和电路布线的表面放置线路板框架；
在线路板框架的预留位置涂装粘接材料，在粘接材料上放置电路元件，使粘接材料固化；
通过塑封将金属基材、线路板框架及引脚密封成塑封结构，使电路布线的部分位置未被覆盖；
在金属散热片表面焊接芯片。
半导体电路结构的加工工艺包括：
金属基材作为载体；
布置在金属基材与铜箔层中间的绝缘层；
用于形成电路布线层的铜箔层；
将绝缘层与铜箔层压合形成压合半成品；
将压合半成品绝缘层面与金属基材进行压合形成基板半成品；
在基板半层品铜箔层表面形成电路布线层；
在电路布线层形成起到保护作用的绿油层形成基板成品；
表面镀银的金属散热片；
将芯片焊接到金属散热片形成元器件半成品；
与电路布线连接并向外延伸的作为输入输出的金属引脚；
配置在所述电路布线特定部位的电路元器件；
用于支撑控制驱动部分的支架；
放置在支架上的线路板；
用于电路布线与电路元器件进行电连接的金属线；
通过环氧树脂至少将引脚与电路布线的连接部分密封，并且向外延伸的引脚至少有一部分未被树脂密封而露出。
还包括在放置线路板框架工序之前，通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在金属基材上的助焊剂和铝屑等污染物。
还包括在塑封工序之前，通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在路板框架上的助焊剂和铝屑等污染物。
将已经做好的基板成品放入到特制载具(载具可以是铝、合成石、陶瓷、PPS等耐高温200℃以上的材料)，在铜箔层预留的元器件安装位通过刷锡膏或点银胶方式，通过自动粘晶设备将半导体逆变电路芯片贴装到元器件安装位上，通过自动贴片SMT设备将阻、容件贴装到元器件安装位上，通过机械手或人工将引脚的框架放置到基板对应焊接位，在线路板框架预留的元器件安装位刷锡膏或点银胶，然后通过自动粘晶设备(DA机)将半导体驱动芯片贴装到元器件安装位上，将半导体框架安装到贴满元器件基板上，整个半成品包括载具一起过回流炉将所有的元器件焊接到对应安装位上，通过视觉检查AOI设备对元器件焊接质量进行检测，通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在所述绝缘基板上的助焊剂和铝屑等异物，通过金属线使电路元件和电路布线形成电连接，通过封装设备在特定模具里面对基板电路进行塑封，然后经过激光打标对产品进行标记，通过高温烘箱对产品进行后固化去应力处理，通过切筋成型设备对引脚的连筋和假引脚进行切除并整型所需形状，最后进行电参数测试后形成最终合格产品。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种半导体电路结构，其特征在于，包括基板、贴片电阻、贴片电容、元器件、驱动芯片、线路板框架、引脚和封装体；
所述贴片电阻、贴片电容、元器件以及线路板框架均设置在所述基板，所述驱动芯片设置在所述线路板框架；
所述引脚的一端与所述基板电连接，所述封装体将所述基板、贴片电阻、贴片电容、元器件、驱动芯片、线路板框架以及所述引脚的一端封装为塑封结构，所述引脚的另一端延伸至塑封结构的外侧；
所述驱动芯片与所述贴片电阻、贴片电容、元器件、引脚以及线路板框架电连接。
2.根据权利要求1所述的一种半导体电路结构结构，其特征在于，所述基板包括金属基材、绝缘层和铜箔层，所述金属基材、所述绝缘层和所述铜箔层由下至上依序层叠设置；所述铜箔层用于蚀刻形成电路的布线结构。
3.根据权利要求2所述的一种半导体电路结构，其特征在于，所述基板航海包括保护层，所述保护层设置在所述铜箔层的表面。
4.根据权利要求1所述的一种半导体电路结构，其特征在于，还包括金属线，所述驱动芯片通过金属线与所述基板电连接，所述元器件通过金属线与所述基板电连接。
5.一种半导体电路结构的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：
以金属基材为载体，在金属基材的表面设置铜箔层，在铜箔上通过蚀刻形成电路布线，在电路布线的表面形成绿油层，在绿油层未被覆盖的预留形状的金属基材的铜材表面进行形成镀层处理，制成金属连接器；
在预留形状的金属基材的铜材表面进行形成镀层处理，制成引脚；
在电路布线的预留位置涂装粘接材料，在粘接材料上放置电路元件，使粘接材料固化；
通过金属线完成电路元件与电路布线之间的电连接；
在电路元器件和电路布线的表面放置线路板框架；
在线路板框架的预留位置涂装粘接材料，在粘接材料上放置电路元件，使粘接材料固化；
通过塑封将金属基材、线路板框架及引脚密封成塑封结构，使电路布线的部分位置未被覆盖；
在金属散热片表面焊接芯片。
6.根据权利要求5所述的一种半导体电路结构的制造方法，其特征在于，还包括在放置线路板框架工序之前，通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在金属基材上的助焊剂和铝屑等污染物。
7.根据权利要求5所述的一种半导体电路结构的制造方法，其特征在于，还包括在塑封工序之前，通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在路板框架上的助焊剂和铝屑等污染物。
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