CN115102420A - 一种半导体电路、功率模组及其制造方法 - Google Patents

一种半导体电路、功率模组及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种半导体电路、功率模组及其制造方法，包括：集成8通道驱动电路、PFC电路、多桥臂电路以及多个电容，所述PFC电路和所述多桥臂电路分别与所述集成8通道驱动电路连接，所述多个电容连接在所述集成8通道驱动电路与所述多桥臂电路之间；所述PFC电路包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第一电感、第二电感、第一续流二极管和第二续流二极管；集成第一场效应管晶体管和第二场效应晶体管两个GaN FET，使模组可以实现交错式PFC控制，减小PFC电感的体积，使得PFC电感可以集成到模组里面，应用电控设计更小型化，降低电控成本和生产成本。本发明PFC控制效果好、节约成本、适应范围广。

Description

一种半导体电路、功率模组及其制造方法
技术领域
本发明涉及智能功率模组技术领域，尤其涉及一种半导体电路、功率模组及其制造方法。
背景技术
智能功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收MCU的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU。与传统分立方案相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种理想电力电子器件。
随着工业迅速发展，IPM智能功率模块广泛被应用各领域，特别在白色家电领域中，随着家用产品的智能化、小型化，变频电控主板体积设计小型化趋势，传统型的IPM智能功率模块难以适应发展需求。
目前智能功率模组是两个或两个以上的智能功率模块集成在一起。现有的三相驱动智能模块和PFC模块集成的智能功率模组，PFC功率元件IGBT是采用第二代半导体硅材料的IGBT，开关频率不高，只能做几十K,发热也比较大，PFC模块也是只集成一个IGBT，不利于实现交错PFC控制，其PFC电感大，更不可能把PFC电感集成到模组里面。
因此，上述现有的智能功率模组体积过大、PFC交错控制效果差、制造成本高、适用范围小。
发明内容
针对以上相关技术的不足，本发明提出一种体积小、制造成本低、PFC交错控制效果好及适应范围广的半导体电路、功率模组及其制造方法。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种半导体电路，包括：集成8通道驱动电路、PFC电路、多桥臂电路以及多个电容，所述PFC电路和所述多桥臂电路分别与所述集成8通道驱动电路连接，所述多个电容连接在所述集成8通道驱动电路与所述多桥臂电路之间；
所述PFC电路包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第一电感、第二电感、第一续流二极管和第二续流二极管，所述第一场效应晶体管的G极、所述第二场效应晶体管的G极分别连接所述集成8通道驱动电路的引脚上，所述第一场效应晶体管的S极与所述第二场效应晶体管的S极连接，所述第一场效应晶体管的D极、所述第二场效应晶体管的D极分别与所述第一续流二极管的阳极、所述第二续流二极管的阳极串联，所述第一续流二极管的阴极与所述第二续流二极管的阴极连接后与VCC1端口连接，所述第一电感的一端连接在所述第一场效应晶体管与所述第一续流二极管之间，所述第二电感的一端连接在所述第二场效应晶体管与所述第二续流二极管之间，所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端连接后与PFC端口连接。
优选的，所述多桥臂电路包括第一桥臂电路、第二桥臂电路以及第三桥臂电路，所述第一桥臂电路、所述第二桥臂电路和所述第三桥臂电路分别与所述集成8通道驱动电路连接。
优选的，所述第一桥臂电路、所述第二桥臂电路和所述第三桥臂电路的电路相同；
所述第一桥臂电路包括：第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三续流二极管以及第四续流二极管，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的基极、所述第二绝缘栅双极型晶体管的基极分别与所述集成8通道驱动电路连接，所述第三续流二极管的阳极与阴极分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极与发射极，所述第四续流二极管的阳极与阴极分别连接所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极与发射极，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极连接VCC2端口。
优选的，所述多个电容包括：第一自举电容、第二自举电容、第三自举电容、第一滤波电容以及第二滤波电容，所述第一自举电容、所述第二自举电容及所述第三自举电容分别并联在所述集成8通道驱动电路上，所述第一滤波电容与所述第二滤波电容并联后与集成8通道驱动电路连接。
优选的，所述半导体电路还包括热敏电阻，所述热敏电阻的一端与所述集成8通道驱动电路连接，所述热敏电阻的另一端与VSS端口连接。
优选的，所述集成8通道驱动电路包括：高侧驱动电路、电源欠压保护电路、电源电路、过温保护电路、过流保护电路、互锁与死区电路、低侧驱动电路以及PFC控制器驱动电路，所述电源电路的第一端与所述高侧驱动电路连接，所述电源电路的第二端与所述电源欠压保护电路连接，所述过温保护电路与所述过流保护电路并联后与所述高侧驱动电路连接，所述高侧驱动电路与所述低侧驱动电路之间连接所述互锁与死区电路，所述PFC控制器驱动电路与所述高侧驱动电路连接。
优选的，所述高侧驱动电路包括高侧欠压保护电路和自举电路，所述高侧欠压保护电路、所述自举电路分别与所述电源电路连接。
第二方面，本发明实施例提供一种功率模组，包括：铝基板、设置于所述铝基板的正面上的绝缘层、设置于所述绝缘层上的电路布线、设置在所述电路布线上的多个电路元件、密封设置于所述铝基板上的密封树脂、以及上述的半导体电路，所述半导体电路集成在所述铝基板上，所述多个电路元件与所述电路布线通过导线连接，所述电路布线一侧还连接多个引脚。
优选的，所述铝基板的背面设置有凹凸不平的纹理结构。
第三方面，本发明实施例提供一种功率模组的制造方法，包括步骤：
S1、选取预设的铝材作为铝基板，并在所述铝基板的背面通过激光蚀刻和打磨形成纹理结构，在所述铝基板的正面设置绝缘层并在所述绝缘层上形成铜箔，通过蚀刻以使所述铜箔形成电路布线；
S2、在所述电路布线的特定位置涂装锡膏；
S3、选取预设的铜材形成预设形状，并进行表面镀层处理形成引脚，所述引脚与所述特定位置通过加强筋连接；
S4、在所述锡膏上放置电路元件和所述引脚；
S5、通过回流焊使所述锡膏固化，所述电路元件和所述引脚固化在所述电路布线上；
S6、通过喷淋和超声波清除残留在所述铝基板上的助焊剂；
S7、通过绑定线使所述电路元件和所述电路布线之间形成连接；
S8、通过使用热塑性树脂的注入模模制或使用热硬性树脂的传递模模制方式将上述部件形成密封；
S9、将所述引脚的加强筋切除并形成所需的形状；
S10、通过测试设备进行测试，测试合格者即为功率模组。
与相关技术相比，本发明通过将PFC电路和多桥臂电路分别与集成8通道驱动电路连接，多个电容连接在集成8通道驱动电路与多桥臂电路之间；PFC电路包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第一电感、第二电感、第一续流二极管和第二续流二极管，第一场效应晶体管的G极、第二场效应晶体管的G极分别连接集成8通道驱动电路的引脚上，第一场效应晶体管的S极与第二场效应晶体管的S极连接，第一场效应晶体管的D极、第二场效应晶体管的D极分别与第一续流二极管的阳极、第二续流二极管的阳极串联，第一续流二极管的阴极与第二续流二极管的阴极连接后与VCC1端口连接，第一电感的一端连接在第一场效应晶体管与第一续流二极管之间，第二电感的一端连接在第二场效应晶体管与第二续流二极管之间，第一电感的另一端与第二电感的另一端连接后与PFC端口连接；PFC电路采用第三代半导体材料的场效应晶体管，解决PFC开关频率低问题，同时集成第一场效应管晶体管和第二场效应晶体管两个GaN FET，使模组可以实现交错式PFC控制，减小PFC电感的体积，使得PFC电感可以集成到模组里面，应用电控设计更小型化，降低电控成本和生产成本，使得产品更具市场竞争力，适应范围更广。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：
图1为本发明半导体电路的电路图；
图2为本发明集成8通道驱动电路的电路图；
图3为本发明铝基板的结构示意图；
图4为本发明半导体电路的应用电路的电路图；
图5为本发明常规PFC电路回路的电路图；
图6为本发明交错式PFC电路回路的电路图；
图7为本发明功率模组的截面结构示意图；
图8为本发明功率模组的引脚结构示意图；
图9为本发明功率模组的俯视图；
图10为本发明功率模组的制造方法的方法流程图。
图中，100、半导体电路，1、集成8通道驱动电路，2、PFC电路，3、多桥臂电路，4、多个电容，41、第一自举电容，42、第二自举电容，43、第三自举电容，44、第一滤波电容，45、第二滤波电容，5、高侧驱动电路，51、高侧欠压保护电路，52、自举电路，6、电源欠压保护电路，7、电源电路，8、过温保护电路，9、过流保护电路，10、互锁与死区电路，11、低侧驱动电路，12、PFC控制器驱动电路，200、功率模组，21、铝基板，22、绝缘层，23、电路布线，24、电路元件，25、密封树脂，26、导线，27、引脚，28、纹理结构，29、铜皮，210、管脚，211、加强筋，300、应用电路，31、交流220VAC电源输入，32,、整流桥堆，33、交流电压采样电路，34、PFC电路采样电阻，35、PFC电流采样电路，36、母线电压采样电路，37、直流母线电流采样电阻，38、RC滤波电路，39、三相驱动和PFC，310、MCU处理器,311、母线滤波电容，312、被控制电机，313、第一点，314、第二点。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
在此记载的具体实施方式\实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。
实施例一
请参考图1-6所示，本发明提供一种半导体电路100，包括：集成8通道驱动电路1、PFC电路2、多桥臂电路3以及多个电容4，所述PFC电路2和所述多桥臂电路3分别与所述集成8通道驱动电路1连接，所述多个电容4连接在所述集成8通道驱动电路1与所述多桥臂电路3之间。所述PFC电路2包括第一场效应晶体管GaN FET1、第二场效应晶体管GaN FET2、第一电感L1、第二电感L2、第一续流二极管和第二续流二极管，所述第一场效应晶体管GaN FET1的G极、所述第二场效应晶体管GaN FET2的G极分别连接所述集成8通道驱动电路的引脚上，所述第一场效应晶体管GaN FET1的S极与所述第二场效应晶体管GaN FET2的S极连接，所述第一场效应晶体管GaN FET1的D极、所述第二场效应晶体管GaN FET2的D极分别与所述第一续流二极管FRD1的阳极、所述第二续流二极管FRD2的阳极串联，所述第一续流二极管FRD1的阴极与所述第二续流二极管FRD2的阴极连接后与VCC1端口连接，所述第一电感L1的一端连接在所述第一场效应晶体管GaN FET1与所述第一续流二极管FRD1之间，所述第二电感L2的一端连接在所述第二场效应晶体管GaN FET2与所述第二续流二极管FRD2之间，所述第一电感L1的另一端与所述第二电感L2的另一端连接后与PFC端口连接。PFC电路采用第三代半导体材料的场效应晶体管，解决PFC开关频率低问题，同时集成第一场效应管晶体管和第二场效应晶体管GaN FET2两个GaN FET，使模组可以实现交错式PFC控制，减小PFC电感的体积，使得PFC电感可以集成到模组里面，应用电控设计更小型化，降低电控成本和生产成本，使得产品更具市场竞争力，适应范围更广。
在本实施例中，所述多桥臂电路3包括第一桥臂电路、第二桥臂电路以及第三桥臂电路，所述第一桥臂电路、所述第二桥臂电路和所述第三桥臂电路分别与所述集成8通道驱动电路连接。
具体的，第一桥臂电路、第二桥臂电路以及第三桥臂电路分别为A桥、B桥以及C桥。
在本实施例中，所述第一桥臂电路、所述第二桥臂电路和所述第三桥臂电路的电路相同；所述第一桥臂电路包括：第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1、第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2、第三续流二极管FRD3以及第四续流二极管FRD5，所述第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极与所述第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的集电极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的基极、所述第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的基极分别与所述集成8通道驱动电路连接，所述第三续流二极管FRD3的阳极与阴极分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的集电极与发射极，所述第四续流二极管FRD5的阳极与阴极分别连接所述第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的集电极与发射极，所述第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的集电极连接VCC2端口。
具体的，所述第二桥臂电路包括：第三绝缘栅双极型晶体管IGBT3、第四绝缘栅双极型晶体管IGBT4、第五续流二极管FRD4以及第六续流二极管FRD6，所述第三绝缘栅双极型晶体管IGBT3的发射极与所述第四绝缘栅双极型晶体管IGBT4的集电极连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管IGBT3的基极、所述第四绝缘栅双极型晶体管IGBT4的基极分别与所述集成8通道驱动电路连接，所述第五续流二极管FRD4的阳极与阴极分别连接所述第三绝缘栅双极型晶体管IGBT3的集电极与发射极，所述第六续流二极管FRD6的阳极与阴极分别连接所述第四绝缘栅双极型晶体管IGBT4的集电极与发射极，所述第三绝缘栅双极型晶体管IGBT3的集电极连接VCC2端口。
具体的，所述第三桥臂电路包括：第五绝缘栅双极型晶体管IGBT5、第六绝缘栅双极型晶体管IGBT6、第七续流二极管FRD4以及第八续流二极管FRD7，所述第五绝缘栅双极型晶体管IGBT5的发射极与所述第六绝缘栅双极型晶体管IGBT6的集电极连接，所述第五绝缘栅双极型晶体管IGBT5的基极、所述第六绝缘栅双极型晶体管IGBT6的基极分别与所述集成8通道驱动电路连接，所述第七续流二极管FRD4的阳极与阴极分别连接所述第五绝缘栅双极型晶体管IGBT5的集电极与发射极，所述第八续流二极管FRD7的阳极与阴极分别连接所述第六绝缘栅双极型晶体管IGBT6的集电极与发射极，所述第五绝缘栅双极型晶体管IGBT5的集电极连接VCC2端口。
在本实施例中，所述多个电容4包括：第一自举电容41、第二自举电容42、第三自举电容43、第一滤波电容44以及第二滤波电容45，所述第一自举电容41、所述第二自举电容42及所述第三自举电容43分别并联在所述集成8通道驱动电路上，所述第一滤波电容44与所述第二滤波电容45并联后与集成8通道驱动电路1连接。
在本实施例中，所述半导体电路还包括热敏电阻NTC，所述热敏电阻NTC的一端与所述集成8通道驱动电路1连接，所述热敏电阻NTC的另一端与VSS端口连接。
在本实施例中，所述集成8通道驱动电路1包括：高侧驱动电路5、电源欠压保护电路6、电源电路7、过温保护电路8、过流保护电路9、互锁与死区电路10、低侧驱动电路11以及PFC控制器驱动电路12，所述电源电路7的第一端与所述高侧驱动电路5连接，所述电源电路7的第二端与所述电源欠压保护电路6连接，所述过温保护电路8与所述过流保护电路9并联后与所述高侧驱动电路5连接，所述高侧驱动电路5与所述低侧驱动电路11之间连接所述互锁与死区电路10，所述PFC控制器驱动电路12与所述高侧驱动电路5连接。
具体的，集成8通道驱动电路1包括3通道高侧驱动电路5和3通道低侧驱动电路11，2通道PFC IGBT控制驱动电路12。所述高侧驱动电路5内部包含高侧欠压保护电路51和自举电路52，实现高侧驱动欠压保护功能和自举供电功能。
高侧驱动电路5与低侧驱动电路11之间连接互锁和死区电路10实现互锁和死区功能。电源电路7包括5V LDO电路和1.2V BANDGAP电路，给HVIC内部所有电路和外部电路供给5V电压，给HVIC以及外部电路提供稳定的1.2V电压基准。电源电路7与电源欠压保护电路6连接，实现电源欠压保护功能。
PFC控制驱动电路12主要包括PFC的电流过流保护、PFC电压保护电路、PFC故障处理电路和2路驱动电路，实现PFC IGBT驱动功能。HVIC内部还包含使能电路，实现使能功能。过流保护电路9实现过流保护功能，过压保护电路实现过压保护功能；过温保护电路8实现温度保护功能。
报错电路当内部出现欠压、过流、PFC故障、过压、过温等情况时，对外输出报错信号。
在本实施例中，所述高侧驱动电路5包括高侧欠压保护电路51和自举电路52，所述高侧欠压保护电路51、所述自举电路52分别与所述电源电路连接。起到保护电路的效果。
本发明的电路具体连接方式如下：
集成8通道驱动HVIC的PFCOUT1\PFCOUT2\HO1\HO2\HO3\LO1\LO2\LO3端口分别通过GaN FET1\GaN FET2\TGBT1\IGBT2\IGBT3\IGBT4\IGBT5\IGBT6的G端口连接；GaN FET1的D端口与FRD1的AN端口和PFC第一电感L1的一个端口连接；GaN FET2的D端口与FRD2的AN端口和PFC第二电感L2的一个端口连接；PFC第一电感L1、第二电感L2的另一端连接在一起，并引出作为模组的第1脚PFC1端口。
GaN FET1、GaN FET2的S端口连接在一起，并引出作为模组的-VCC端口；FRD1、FRD2的CN端口连接在一起，并引出作为模组的第16脚VCC1端口。
IGBT2\IGBT3\IGBT4\IGBT5\IGBT6\IGBT1的E端口与FRD3\FRD4\FRD5\FRD6\FRD7\FRD8的AN端口连接，IGBT2\IGBT3\IGBT4\IGBT5\IGBT6\IGBT1的C端口与FRD3\FRD4\FRD5\FRD6\FRD7\FRD8的CN端口连接，IGBT1\IGBT3\IGBT5的C端口连接起来，并引出作为模组的第17脚VCC2端口；IGBT1的E极引出作为模组的第23脚U-端口；IGBT3的E极引出作为模组的第22脚V-端口；IGBT5的E极引出作为模组的第21脚W-端口；
8通道驱动HVIC 0101的VB1\VS1,VB2\VS2,VB3\VS3分别与自举电容(41、42、43)两端连接；VB3引出作为模组的第4脚VB3端口。
C桥上桥臂IGBT5与下桥臂IGBT6的连接点引出作为模组的第5脚W，VS3端口；VB2引出作为模组的第8脚VB2端口。
B桥上桥臂IGBT3与下桥臂IGBT4的连接点引出作为模组的第9脚V，VS2端口；VB1引出作为模组的第12脚VB1端口。
A桥上桥臂IGBT1与下桥臂IGBT2的连接点引出作为模组的第13脚U，VS1端口。
HIN1引出作为模组的第24脚HIN1端口；HIN2引出作为模组的第25脚HIN2端口；HIN3引出作为模组的第26脚HIN3端口；LIN1引出作为模组的第27脚LIN1端口；LIN2引出作为模组的第28脚LIN2端口；LIN3引出作为模组的第29脚LIN3端口；FLT与温度传感器热敏电阻NTC的一端连接，并引出作为模组的第30脚FLT端口，热敏电阻NTC的另一端与VSS连接。ITRIP与第一滤波电容44的一端连接，并引出作为IPM的第31脚ITRIP端口，第一滤波电容44的另一端与VSS连接。
8通道驱动HVIC 0101的PFCIN1、PFCIN1分别引出作为模组的第32脚PFCIN1端口、第33脚PFCIN2端口；8通道驱动HVIC 0101的PTRIP引出作为模组的第34脚PRTIP端口；VDD与VSS之间接入第二滤波电容45；VDD引出作为IPM的第35脚VDD端口；VSS引出作为IPM的第36脚VSS端口。
在本实施例中，半导体电路100的应用电路原理如下：
应用电路包括：半导体电路100、交流220VAC电源输入31、整流桥堆32、交流电压采样电路33、PFC电路采样电阻34、PFC电流采样电路35、母线电压采样电路36、直流母线电流采样电阻37、RC滤波电路38、三相驱动和PFC39、MCU处理器310、母线滤波电容311以及被控制电机312。
其中，交流电压采样电路33主要由二极管子、电阻、电容组成，交流电源火线接二极管D2阳极，阴极与R2连接，通过R2、R4、R5进行分压，交流电源零线接二极管D1阳极，阴极与R1连接，通过R1、R3、R5进行分压，得到第一点313的电压，C1滤波后输入到MCU。
其中，PFC电流采样电路35由R7、C2组成滤波电路，滤波后输入到MCU和模组的HVIC。
其中，母线电压采样电路36主要由电阻、电容组成，通过R8、R9、R10进行分压，得到第二点的电压，C3滤波后输入MCU。
其中，RC滤波电路38直流母线电流采样信号滤波后输入到MCU和模组的HVIC。三相驱动和PFC电路，PFC电路包含了功率元件及其控制驱动的功率模组。
GaN FET是第三代半导体，其内置FRD相对Si材料的IGBT，不需再反并FRD。
具体的，第三代半导体GaN FET对比硅材料的IGBT、MOSFET具有的优势：
有着更加出色的击穿能力，更高的电子密度和电子迁移率，还有更高的工作温度。能够带来低损耗和高开关频率：低损耗可降低导阻带来的发热，高开关频率可减小电感、变压器和电容的体积，有助于减小应用电控的体积和重量。同时GaN FET具有更小的Qg，可以很容易的提升频率，降低驱动损耗。与硅材料的IGBT相比，由于氮化镓的晶体具备更强的化学键，因此它可以承受比硅器件高出很多倍的电场而不会崩溃。这意味我们可以把晶体管的各个电端子之间的距离缩短十倍。这样可以实现更低的电阻损耗，以及电子具备更短的转换时间。总的来说，氮化镓器件具备开关快、功率损耗及成本低的优势。非常适合于常高成集成功率模组。
PFC电感设计计算原理：
PFC电感L计算公式如下：
Figure BDA0003751330860000131
其中，Uimin是PFC电路的最小输电压，Dpmim是PFC电路的PWM波的最大占空比，ΔI为电感电流变化量:
Figure BDA0003751330860000132
K为定义系数K＝(0.15-0.2)；f是PFC电路开关器件的开关频率；当Uimin、Dpmim、ΔI都不变时,增大PFC电路开关器件的开关频率f，PFC电感值会减少。
图5是常规PFC电路回路，图6是交错式PFC电路回路。
交错式PFC电感L1、L2计算公式如下：
Figure BDA0003751330860000133
模组集成两个PFC开关器件，可实现交错式PFC控制，PFC的电感会大大减小。
本文的PFC电感采用一体成型电感。一体成型电感包括座体和绕组本体，即将绕组本体埋入金属磁性粉末内部进而压制铸造而成，SMD引脚为绕组本体的引出脚直接成形于座体表面，主要解决在大电流的条件下长期工作，并能稳定供电和滤波，使得电感的体积越来越小，功率越来越大。
本发明的模组采用上述技术，把三相驱动和PFC，PFC电路开关器件采用第三代半超导体GaN FET，集成两个开关器件，同时把PFC电感也集成模组里，使得模组可以实现交错式PFC控制，同时，使得其用电控更加简单，减小应用电路的PCB空间，降低应用电控系统的开发难度，降低电控系统成本，提高电控系统的可靠性，便得产品更具市场竞争力。
实施例二
请参阅附图7-9所示，本发明实施例提供一种功率模组200，包括：铝基板21、设置于所述铝基板21的正面上的绝缘层22、设置于所述绝缘层22上的电路布线23、设置在所述电路布线23上的多个电路元件24、密封设置于所述铝基板21上的密封树脂25、以及如上述实施例一的半导体电路100，所述半导体电路100集成在所述铝基板21上，所述多个电路元件24与所述电路布线23通过导线26连接，所述电路布线23一侧还连接多个引脚27。
其中，导线26为金属线，金属线为铝线或铜线，节约成本，导电效果好。
具体的，通过将半导体电路100集成在铝基板21上，将绝缘层22设置在铝基板21的正面上，并形成电路布线23，将电路元件24固定在电路元件24上，通过导线26将电路元件24和电路布线25进行连接，通过引脚27与电路布线23进行连接用于连接外部设备，其余部分被电镀层覆盖；所述功率模块的整体被密封树脂25密封。这样通过PFC电路采用第三代半导体材料的场效应晶体管，解决PFC开关频率低问题，同时集成第一场效应管晶体管和第二场效应晶体管两个GaN FET，使模组可以实现交错式PFC控制，减小PFC电感的体积，使得PFC电感可以集成到模组里面，应用电控设计更小型化，降低电控成本和生产成本，使得产品更具市场竞争力，适应范围更广。
在本实施例中，所述铝基板21的背面设置有凹凸不平的纹理结构28。纹理结构28方便安装设置其他电子器件。电路铝基板21是将PFC+IPM组合成的智能功率模组的元件(GaN FET、IGBT、FRD、电阻、电容、HVIC等)布局在铝基板上，通过铜皮29和金属线27按图2中原理图的电气连接图连接起来。PFC+IPM组合成的智能功率模组的管脚排列如210。
实施例三
请参阅附图7-10所示，本发明实施例提供一种功率模组的制造方法，包括步骤：
S1、选取预设的铝材作为铝基板21，并在所述铝基板21的背面通过激光蚀刻和打磨形成纹理结构28，在所述铝基板21的正面设置绝缘层22并在所述绝缘层22上形成铜箔，通过蚀刻以使所述铜箔形成电路布线23。
S2、在所述电路布线23的特定位置涂装锡膏。
S3、选取预设的铜材形成预设形状，并进行表面镀层处理形成引脚27，所述引脚27与所述特定位置通过加强筋连接。
S4、在所述锡膏上放置电路元件24和所述引脚27。
S5、通过回流焊使所述锡膏固化，所述电路元件24和所述引脚27固化在所述电路布线23上。
S6、通过喷淋和超声波清除残留在所述铝基板21上的助焊剂。
S7、通过绑定线使所述电路元件24和所述电路布线23之间形成连接。
S8、通过使用热塑性树脂的注入模模制或使用热硬性树脂的传递模模制方式将上述部件形成密封。
S9、将所述引脚27的加强筋切除并形成所需的形状。
S10、通过测试设备进行测试，测试合格者即为功率模组。
具体的，将铝材形成适当大小作为电路铝基板21并在其背面通过激光蚀刻、打磨等方式形成纹理，在电路铝基板21表面上设置绝缘层22并在绝缘层22上形成铜箔，通过刻蚀使铜箔形成电路布线23；在电路布线23的特定位置涂装锡膏；将铜材形成适当形状，并进行表面镀层处理，作为引脚27，为了避免电路元件24在后续加工工序中被静电损伤，引脚27的特定位置通过加强筋相连；在锡膏上放置电路元件24和引脚27；通过回流焊使锡膏固化，电路元件24和引脚27固定在电路布线23上；通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在电路铝基板21上的助焊剂；通过绑定线，使电路元件24和电路布线23间形成连接；若电路铝基板21需要连接地电位，还包括通过转孔将绝缘层22转穿，通过邦定线在电路布线23的地电位和电路铝基板21之间形成连接的工序；通过使用热塑性树脂的注入模模制或使用热硬性树脂的传递模模制方式，将上述要素密封；将引脚27的加强筋切除并形成所需的形状；通过测试设备进行必要的测试，测试合格者就成为PFC+IPM组合成的智能功率模组200。使模组可以实现交错式PFC控制，减小PFC电感的体积，使得PFC电感可以集成到模组里面，应用电控设计更小型化，降低电控成本和生产成本，使得产品更具市场竞争力，适应范围更广。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体电路，其特征在于，包括：集成8通道驱动电路、PFC电路、多桥臂电路以及多个电容，所述PFC电路和所述多桥臂电路分别与所述集成8通道驱动电路连接，所述多个电容连接在所述集成8通道驱动电路与所述多桥臂电路之间；
所述PFC电路包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第一电感、第二电感、第一续流二极管和第二续流二极管，所述第一场效应晶体管的G极、所述第二场效应晶体管的G极分别连接所述集成8通道驱动电路的引脚上，所述第一场效应晶体管的S极与所述第二场效应晶体管的S极连接，所述第一场效应晶体管的D极、所述第二场效应晶体管的D极分别与所述第一续流二极管的阳极、所述第二续流二极管的阳极串联，所述第一续流二极管的阴极与所述第二续流二极管的阴极连接后与VCC1端口连接，所述第一电感的一端连接在所述第一场效应晶体管与所述第一续流二极管之间，所述第二电感的一端连接在所述第二场效应晶体管与所述第二续流二极管之间，所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端连接后与PFC端口连接。
2.如权利要求1所述的半导体电路，其特征在于，所述多桥臂电路包括第一桥臂电路、第二桥臂电路以及第三桥臂电路，所述第一桥臂电路、所述第二桥臂电路和所述第三桥臂电路分别与所述集成8通道驱动电路连接。
3.如权利要求2所述的半导体电路，其特征在于，所述第一桥臂电路、所述第二桥臂电路和所述第三桥臂电路的电路相同；
所述第一桥臂电路包括：第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三续流二极管以及第四续流二极管，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的基极、所述第二绝缘栅双极型晶体管的基极分别与所述集成8通道驱动电路连接，所述第三续流二极管的阳极与阴极分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极与发射极，所述第四续流二极管的阳极与阴极分别连接所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极与发射极，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极连接VCC2端口。
4.如权利要求1所述的半导体电路，其特征在于，所述多个电容包括：第一自举电容、第二自举电容、第三自举电容、第一滤波电容以及第二滤波电容，所述第一自举电容、所述第二自举电容及所述第三自举电容分别并联在所述集成8通道驱动电路上，所述第一滤波电容与所述第二滤波电容并联后与集成8通道驱动电路连接。
5.如权利要求1所述的半导体电路，其特征在于，所述半导体电路还包括热敏电阻，所述热敏电阻的一端与所述集成8通道驱动电路连接，所述热敏电阻的另一端与VSS端口连接。
6.如权利要求1所述的半导体电路，其特征在于，所述集成8通道驱动电路包括：高侧驱动电路、电源欠压保护电路、电源电路、过温保护电路、过流保护电路、互锁与死区电路、低侧驱动电路以及PFC控制器驱动电路，所述电源电路的第一端与所述高侧驱动电路连接，所述电源电路的第二端与所述电源欠压保护电路连接，所述过温保护电路与所述过流保护电路并联后与所述高侧驱动电路连接，所述高侧驱动电路与所述低侧驱动电路之间连接所述互锁与死区电路，所述PFC控制器驱动电路与所述高侧驱动电路连接。
7.如权利要求6所述的半导体电路，其特征在于，所述高侧驱动电路包括高侧欠压保护电路和自举电路，所述高侧欠压保护电路、所述自举电路分别与所述电源电路连接。
8.一种功率模组，其特征在于，包括：铝基板、设置于所述铝基板的正面上的绝缘层、设置于所述绝缘层上的电路布线、设置在所述电路布线上的多个电路元件、密封设置于所述铝基板上的密封树脂、以及如权利要求1-7任一项所述的半导体电路，所述半导体电路集成在所述铝基板上，所述多个电路元件与所述电路布线通过导线连接，所述电路布线一侧还连接多个引脚。
9.如权利要求8所述的功率模组，其特征在于，所述铝基板的背面设置有凹凸不平的纹理结构。
10.一种如权利要求8-9任一项所述的功率模组的制造方法，其特征在于，包括步骤：
S1、选取预设的铝材作为铝基板，并在所述铝基板的背面通过激光蚀刻和打磨形成纹理结构，在所述铝基板的正面设置绝缘层并在所述绝缘层上形成铜箔，通过蚀刻以使所述铜箔形成电路布线；
S2、在所述电路布线的特定位置涂装锡膏；
S3、选取预设的铜材形成预设形状，并进行表面镀层处理形成引脚，所述引脚与所述特定位置通过加强筋连接；
S4、在所述锡膏上放置电路元件和所述引脚；
S5、通过回流焊使所述锡膏固化，所述电路元件和所述引脚固化在所述电路布线上；
S6、通过喷淋和超声波清除残留在所述铝基板上的助焊剂；
S7、通过绑定线使所述电路元件和所述电路布线之间形成连接；
S8、通过使用热塑性树脂的注入模模制或使用热硬性树脂的传递模模制方式将上述部件形成密封；
S9、将所述引脚的加强筋切除并形成所需的形状；
S10、通过测试设备进行测试，测试合格者即为功率模组。
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