CN116130477B - 智能功率模块和具有其的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能功率模块和具有其的电子设备，所述智能功率模块包括：低压驱动芯片和高压驱动芯片，所述高压驱动芯片集成有自举升压模块；低压功率芯片和高压功率芯片，所述低压功率芯片与所述低压驱动芯片电连接，所述高压功率芯片与所述高压驱动芯片电连接；其中，所述高压功率芯片为至少两个，每个所述高压功率芯片均包括漂移层，至少两个相邻的所述高压功率芯片的漂移层构造成一体件，以使所述至少两个相邻的所述高压功率芯片彼此贴靠且集成为一体。根据本发明实施例的智能功率模块具有尺寸小、成本低、生产工艺少以及生产效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及智能功率模块技术领域，尤其是涉及一种智能功率模块和具有其的电子设备。
背景技术
相关技术中的智能功率模块通常设置低压驱动芯片、高压驱动芯片、自举升压芯片、低压功率芯片和高压功率芯片，由于自举升压芯片有一定宽度，影响智能功率模块的尺寸缩小，并且多个高压功率芯片布置方式不合理，进一步地影响智能功率模块的尺寸缩小，智能功率模块的的成本较高，生产繁琐，影响了生产效率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种智能功率模块，该智能功率模块具有尺寸小、成本低、生产工艺少以及生产效率高等优点。
本发明还提出一种具有上述智能功率模块的电子设备。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面实施例提出了一种智能功率模块，包括：低压驱动芯片和高压驱动芯片，所述高压驱动芯片集成有自举升压模块；低压功率芯片和高压功率芯片，所述低压功率芯片与所述低压驱动芯片电连接，所述高压功率芯片与所述高压驱动芯片电连接；其中，所述高压功率芯片为至少两个，每个所述高压功率芯片均包括漂移层，至少两个相邻的所述高压功率芯片的漂移层构造成一体件，以使所述至少两个相邻的所述高压功率芯片彼此贴靠且集成为一体。
根据本发明实施例的智能功率模块具有尺寸小、成本低、生产工艺少以及生产效率高等优点。
根据本发明的一些实施例，所述至少两个相邻的所述高压功率芯片通过彼此之间漂移层不划片，而彼此贴靠且集成为一体。
根据本发明的一些实施例，每个所述高压功率芯片具有有源区和终端区，所述终端区围绕所述有源区设置，所述终端区具有钝化层；其中，对于集成为一体的所述高压功率芯片，所有所述高压功率芯片的钝化层位于所述漂移层的一侧表面且凸出于所述漂移层的所述一侧表面，相邻所述高压功率芯片的钝化层间隔设置，相邻所述高压功率芯片的钝化层之间的间隙在所述漂移层的所述一侧表面形成切割道。
根据本发明的一些实施例，所述切割道在制造过程中通过光罩对该区域极性进行定义而形成。
根据本发明的一些实施例，所述漂移层的所述一侧表面的对应所述切割道的位置设有电气隔离带。
根据本发明的一些实施例，所述电气隔离带与所述漂移层的所述一侧表面平齐设置。
根据本发明的一些实施例，所述电气隔离带在制造过程中通过离子注入对该区域的掺杂浓度进行定义而形成。
根据本发明的一些实施例，所述漂移层为低掺杂N型半导体，所述电气隔离带为高掺杂N型半导体。
根据本发明的一些实施例，每个所述高压功率芯片均还包括：场截止层，所述场截止层设于所述漂移层的另一侧表面，至少两个相邻的所述高压功率芯片的场截止层构造成一体件；集电极层，所述集电极层设于所述场截止层的背向所述漂移层的一侧表面，至少两个相邻的所述高压功率芯片的集电极层构造成一体件；金属层，所述金属层设于所述集电极层的背向所述场截止层的一侧表面，至少两个相邻的所述高压功率芯片的金属层构造成一体件。
根据本发明的一些实施例，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片中的至少一个为逆导型绝缘栅双极型晶体管；或所述低压功率芯片和所述高压功率芯片中的至少一个为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管。
根据本发明的一些实施例，所述高压驱动芯片具有电源端和高侧悬浮供电端，所述自举升压模块的正端与所述电源端连接，所述自举升压模块的负端与所述高侧悬浮供电端连接。
根据本发明的一些实施例，所述智能功率模块还包括：封装外壳，所述低压驱动芯片、所述高压驱动芯片、所述低压功率芯片和所述高压功率芯片被封装于所述封装外壳内，所述封装外壳的相对两侧分别为控制侧和功率侧；功率芯片基座，所述功率芯片基座的至少一部分被封装于所述封装外壳内，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片设于所述功率芯片基座；控制侧引线框架，所述控制侧引线框架具有低压芯片基岛、高压芯片基岛和多个控制侧引脚，所述低压驱动芯片设于所述低压芯片基岛，所述高压驱动芯片设于所述高压芯片基岛，多个所述控制侧引脚分别与所述低压驱动芯片和所述高压驱动芯片电连接且从所述控制侧伸出所述封装外壳；功率侧引线框架，所述功率侧引线框架具有多个功率侧引脚，多个所述功率侧引脚分别与所述低压功率芯片和所述高压功率芯片电连接且从所述功率侧伸出所述封装外壳。
根据本发明的一些实施例，多个所述控制侧引脚包括至少两个高侧悬浮供电引脚，所述高侧悬浮供电引脚与所述高压驱动芯片电连接；在垂直于所述封装外壳厚度方向的平面内，所述高侧悬浮供电引脚的正投影的背向所述控制侧的边沿与所述封装外壳的所述控制侧的边沿的正投影之间的距离为1.4mm～2.05mm。
根据本发明的一些实施例，在垂直于所述封装外壳厚度方向的平面内，所述高压芯片基岛的正投影的朝向所述控制侧的边沿与所述封装外壳的所述控制侧的边沿的正投影之间的距离为1.8mm～2.45mm。
根据本发明的一些实施例，多个所述控制侧引脚包括至少两个高侧悬浮供电引脚，所述高侧悬浮供电引脚与所述高压驱动芯片电连接；在垂直于所述封装外壳厚度方向的平面内，至少一个所述高侧悬浮供电引脚的正投影的面积为1.8mm2～3mm2。
根据本发明的一些实施例，多个所述控制侧引脚包括电源引脚、输入引脚和高侧悬浮供电引脚，所述电源引脚、所述输入引脚和所述高侧悬浮供电引脚分别与所述高压驱动芯片电连接；所述电源引脚位于所述输入引脚和所述高侧悬浮供电引脚之间；或所述输入引脚位于所述电源引脚和所述高侧悬浮供电引脚之间。
根据本发明的一些实施例，所述低压功率芯片为多个，所有所述高压功率芯片集成为一体；所述功率芯片基座具有彼此间隔的多个低压导电区和一个高压导电区，多个所述低压功率芯片一一对应地设于多个所述低压导电区，集成为一体的所有所述高压功率芯片设于所述高压导电区，多个所述低压导电区和所述高压导电区分别连接对应的所述功率侧引脚。
根据本发明的一些实施例，所述功率芯片基座、所述控制侧引线框架和所述功率侧引线框架由一体框架构造而成；所述功率芯片基座被封装于所述封装外壳内。
根据本发明的一些实施例，所述智能功率模块还包括：绝缘片，所述绝缘片设于所述功率芯片基座的背向所述低压功率芯片和所述高压功率芯片的一侧；散热片，所述散热片设于所述绝缘片的背向所述功率芯片基座的一侧且从所述封装外壳露出。
根据本发明的一些实施例，所述控制侧引线框架和所述功率侧引线框架由一体框架构造而成，所述功率侧引线框架连接于所述功率芯片基座；所述功率芯片基座包括导电层、绝缘层和散热层，所述导电层和所述散热层分别设于所述绝缘层的两侧表面，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片设于所述导电层，所述散热层从所述封装外壳露出。
根据本发明的一些实施例，所述低压功率芯片为三个，所述高压功率芯片为三个，三个所述高压功率芯片依次贴靠排列成一排且集成为一体。
根据本发明的第二方面实施例提出了一种电子设备，包括根据本发明的第一方面实施例所述的智能功率模块。
根据本发明的第二方面实施例的电子设备，通过利用根据本发明的第一方面实施例所述的智能功率模块，具有尺寸小、成本低、生产工艺少以及生产效率高等优点。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的智能功率模块的结构示意图。
图2是根据本发明另一实施例的智能功率模块的结构示意图。
图3是根据本发明又一实施例的智能功率模块的另一视角的结构示意图。
图4是根据本发明再一实施例的智能功率模块的结构示意图。
图5是根据本发明实施例的智能功率模块的相邻高压功率芯片的结构示意图。
图6是根据本发明实施例的智能功率模块的高压功率芯片的结构示意图。
附图标记：
智能功率模块1、
低压驱动芯片100、高压驱动芯片200、低压功率芯片300、
高压功率芯片400、场截止层401、集电极层402、金属层403、漂移层410、有源区420、钝化层421、终端区430、切割道440、电气隔离带450、
封装外壳500、绝缘片510、散热片520、
功率芯片基座600、导电层601、绝缘层602、散热层603、低压导电区610、高压导电区620、
控制侧引线框架700、低压芯片基岛710、高压芯片基岛720、控制侧引脚730、高侧悬浮供电引脚740、电源引脚750、输入引脚760
功率侧引线框架800、功率侧引脚810。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面参考附图描述根据本发明实施例的智能功率模块1(Intelligent PowerModule，IPM)。
如图1-图6所示，根据本发明实施例的智能功率模块1包括低压驱动芯片100、高压驱动芯片200、低压功率芯片300和高压功率芯片400。
高压驱动芯片200集成有自举升压模块，低压功率芯片300与低压驱动芯片100电连接，高压功率芯片400与高压驱动芯片200电连接。其中，高压功率芯片400为至少两个，每个高压功率芯片400均包括漂移层410，至少两个相邻的高压功率芯片400的漂移层410构造成一体件，以使至少两个相邻的高压功率芯片400彼此贴靠且集成为一体。
举例而言，低压驱动芯片100和高压驱动芯片200可以沿智能功率模块1的长度方向排布，低压功率芯片300和高压功率芯片400可以沿智能功率模块1的长度方向排布。这样，能够提高智能功率模块1的空间利用率，且缩小智能功率模块1的体积。
并且，相邻的高压功率芯片400彼此贴靠是指，相邻的高压功率芯片400之间可以不存在间隙，或者间隙极小。而且，相邻的高压功率芯片400集成为一体是指，相邻的高压功率芯片400可以同步拆装，并且相邻的高压功率芯片400具有一定的连接强度。这样，能够提高智能功率模块1的空间利用率，且缩小智能功率模块1的体积。
根据本发明实施例的智能功率模块1，通过将自举升压模块集成到高压驱动芯片200，相比于现有技术中单独设置一个具有自举升压功能的芯片，本发明将两个具有不同功能的芯片集成为一体，高压驱动芯片200不仅能够实现对高压功率芯片400的驱动，而且能够实现自举升压功能，能够减少智能功率模块1的功率芯片数量，智能功率模块1在智能功率模块1的宽度方向的尺寸可以减小，提高生产效率，并且能够将智能功率模块1的芯片数量相比于现有技术大约减少17％，智能功率模块1的焊线数量相比于现有技术大约减少7％，封装工艺简化，封装周期缩短。
另外，低压功率芯片300与低压驱动芯片100电连接，高压功率芯片400与高压驱动芯片200电连接，智能功率模块1能够实现正常功能，例如智能功率模块1可以进行交流电和直流电之间的转化之间的转化。并且，高压功率芯片400为至少两个，每个高压功率芯片400均包括漂移层410，至少两个相邻的高压功率芯片400的漂移层410构造成一体件，以使至少两个相邻的高压功率芯片400彼此贴靠且集成为一体。
这样，相比于将高压功率芯片分体设置的现有技术，进一步地减少了智能功率模块1的功率芯片数量，提升封装效率，而且由于至少两个高压功率芯片400没有间隙，两个高压功率芯片400之间的距离相比于现有技术可以减少1.0mm～1.6mm，从而可以进一步地减小智能功率模块1的尺寸，以进一步地降低成本，同时高压功率芯片400连接的导线的长度可由现有技术中的4.65mm缩短至4.02mm，节省导线长度的同时，降低冲线风险。
此外，由于至少两个相邻的高压功率芯片400的漂移层410构造成一体件，因此相邻的高压功率芯片400在加工时无需划片，减少了生产工艺，进一步地提高了生产效率。
如此，根据本发明实施例的智能功率模块1具有尺寸小、成本低、生产工艺少以及生产效率高等优点。
根据本发明的一些具体实施例，如图5所示，至少两个相邻的高压功率芯片400通过彼此之间漂移层410不划片，而彼此贴靠且集成为一体。这样，能够提高智能功率模块1的空间利用率，且缩小智能功率模块1的体积。
这样，相比于通过连接件将相邻的高压功率芯片相连的现有技术，本发明实施例的智能功率模块1中通过漂移层410使相邻的高压功率芯片400之间直接贴靠设置，能够更有效地减小相邻的高压功率芯片400之间的距离，从而使高压功率芯片400的布置更为紧凑，以减小智能功率模块1的尺寸，降低成本，且相邻高压功率芯片400之间打线长度可以进一步地缩短，节省打线长度，降低冲线风险，并且减少了生产工艺，生效效率更高。
根据本发明的一些具体实施例，如图5和图6所示，每个高压功率芯片400具有有源区420和终端区430，终端区430围绕有源区420设置，终端区430具有钝化层421，其中，对于集成为一体的高压功率芯片400，所有高压功率芯片400的钝化层421位于漂移层410的一侧表面且凸出于漂移层410的一侧表面，相邻高压功率芯片400的钝化层421间隔设置，相邻高压功率芯片400的钝化层421之间的间隙在漂移层410的一侧表面形成切割道440。
其中，终端区430形成于高压功率芯片400的边缘处，当然本领域的技术人员可以理解的是，有源区420上也有钝化层421。
这样，切割道440能够用于将相邻两个高压功率芯片400做物理分隔，相邻的两个高压功率芯片400的钝化层421不直接接触，并且切割道440形成于相邻的两个高压功率芯片400的钝化层421之间，不会损坏相邻的两个高压功率芯片400的电气性能，以保证智能功率模块1的正常使用，高压功率芯片400的使用可靠性更高。
根据本发明的一些具体实施例，切割道440在制造过程中通过光罩对该区域极性进行定义而形成。这样，切割道440和上述至少两个高压功率芯片400可以同步形成，而无需对切割道440进行单独加工，减少了生产步骤，提高了生产效率。
根据本发明的一些具体实施例，如图5所示，漂移层410的一侧表面的对应切割道440的位置设有电气隔离带450，也就是说切割道440和电气隔离带450在高压绝缘栅双极型晶体管400的厚度方向上可以层叠设置。因此，切割道440和电气隔离带450可以在同一方向形成，以提高生产效率。
这样，电气隔离带450能够用于将相邻的两个高压功率芯片400做电气分隔，以避免相邻两个高压功率芯片400之间电导通，以防止出现短路等问题出现，提高相邻的两个高压功率芯片400之间的电气安全性。
根据本发明的一些具体实施例，如图5所示，电气隔离带450与漂移层410的一侧表面平齐设置。这样，能够保证电气隔离带450与漂移层410之间平滑过渡，更为整齐，便于加工。且电气隔离带450不会低于漂移层410，在保证相邻两个高压功率芯片400能够稳定电气隔离的同时，由于电气隔离带450无需凸出漂移层410，降低了电气隔离带450的制作成本。
根据本发明的一些具体实施例，电气隔离带450在制造过程中通过离子注入对该区域的掺杂浓度进行定义而形成，例如漂移层410为低掺杂N型半导体，电气隔离带450为高掺杂N型半导体，其中电气隔离带450的厚度可以小于漂移层410的厚度，也就是说，电气隔离带450并没有完全断开漂移层410，以保证漂移层410的结构完整性，并且，电气隔离带450主要形成于漂移层410的朝向切割道440的一侧，由于切割道440的设置，便于向该区域的漂移层410内注入离子，制作更为方便，且电气隔离的可靠性高，不会过度影响漂移层410的除了电气性能之外的其他性能。
根据本发明的一些具体实施例，如图5所示，每个高压功率芯片400均还包括场截止层401、集电极层402和金属层403。
场截止层401设于漂移层410的另一侧表面，至少两个相邻的高压功率芯片400的场截止层401构造成一体件，集电极层402设于场截止层401的背向漂移层410的一侧表面，至少两个相邻的高压功率芯片400的集电极层402构造成一体件，金属层403设于集电极层402的背向场截止层401的一侧表面，至少两个相邻的高压功率芯片400的金属层403构造成一体件。
也就是说，漂移层410、场截止层401、集电极层402和金属层403可以沿高压功率芯片400的厚度方向依次层叠设置。其中，金属层403的设置，又有利于高压功率芯片400实现电连接以及散热。
这样，通过将相邻两个高压功率芯片400的场截止层401、集电极层402和金属层403三者都构造为一体件，相邻两个高压功率芯片400之间的连接强度更高，从而保证相邻两个高压功率芯片400之间的相对位置更为稳定，在使用过程中相邻两个高压功率芯片400的性能更为可靠。
根据本发明的一些具体实施例，低压功率芯片300和高压功率芯片400中的至少一个为逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)，也就是说，低压功率芯片300单独为逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)，或者高压功率芯片400单独为逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)，再或者低压功率芯片300和高压功率芯片400均为逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)。
或低压功率芯片300和高压功率芯片400中的至少一个为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管(MOSFET)，也就是说，低压功率芯片300单独为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管(MOSFET)，高压功率芯片400单独为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管(MOSFET)，低压功率芯片300和高压功率芯片400均为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管(MOSFET)。
这样，低压功率芯片300和高压功率芯片400的种类可以根据智能功率模块1的使用场景而选择，智能功率模块1的构造更为多样，智能功率模块1的适用场景更多。
根据本发明的一些具体实施例，高压驱动芯片200具有电源端和高侧悬浮供电端，自举升压模块的正端与电源端连接，自举升压模块的负端与高侧悬浮供电端连接。
这样，能够实现自举升压模块的正负极的电连接，智能功率模块1使用时，仅需要将电源端和高侧悬浮供电端与外界电气件连接，就能够实现自举升压模块的电连接，以便于后期智能功率模块1的拆装。
根据本发明的一些具体实施例，如图1-图4所示，智能功率模块1还包括封装外壳500、功率芯片基座600、控制侧引线框架700和功率侧引线框架800。
低压驱动芯片100、高压驱动芯片200、低压功率芯片300和高压功率芯片400被封装于封装外壳500内，封装外壳500的相对两侧分别为控制侧和功率侧，功率芯片基座600的至少一部分被封装于封装外壳500内，低压功率芯片300和高压功率芯片400设于功率芯片基座600。控制侧引线框架700具有低压芯片基岛710、高压芯片基岛720和多个控制侧引脚730，低压驱动芯片100设于低压芯片基岛710，高压驱动芯片200设于高压芯片基岛720，多个控制侧引脚730分别与低压驱动芯片100和高压驱动芯片200电连接且从控制侧伸出封装外壳500。功率侧引线框架800具有多个功率侧引脚810，多个功率侧引脚810分别与低压功率芯片300和高压功率芯片400电连接且从功率侧伸出封装外壳500。
其中，控制侧引线框架700分别与低压驱动芯片100和高压驱动芯片200可以通过金线或者铜线连接，当然控制侧引线框架700分别与低压驱动芯片100和高压驱动芯片200也可以通过其他电阻率小的材料连接；功率侧引线框架800分别与低压功率芯片300和高压功率芯片400可以通过金线或者铜线连接，当然功率侧引线框架800分别与低压功率芯片300和高压功率芯片400也可以通过其他电阻率小的材料连接。
举例而言，由于将自举升压模块集成到高压驱动芯片200，因此功率芯片基座600的面积相应可以增大，功率芯片基座600的面积相比于现有技术智能功率模块中的功率芯片基座大约可以增加14.6％，从而功率芯片基座600的散热面积增大，散热性能提升，智能功率模块1的温升下降，可以提升产品可靠性。并且，功率芯片基座600在智能功率模块1的宽度方向的尺寸相比于现有技术最大可以增加1.9mm。
并且，高侧悬浮供电引脚740和高压芯片基岛720之间焊线的长度可以从现有技术中的长线3.8mm缩短至3.2mm，线长相比于现有技术缩短了约15.7％，高侧悬浮供电引脚740和高压芯片基岛720之间距离由现有技术中的1.2mm缩小至最小0.4mm，高侧悬浮供电引脚740的焊盘面积可以由之前现有技术中的最小3.7mm2减少为最小0.95mm2。
另外，多个控制侧引脚730和多个功率侧引脚810可以为金属铜或者铜合金制成，当然，多个控制侧引脚730和多个功率侧引脚810也可以通过其他导电性能好的材料制成。封装外壳500可以为环氧树脂材料制成，环氧树脂材料具备一定抗压强度、绝缘性，环氧树脂材料能够提供物理和电气保护，防止外部环境冲击芯片，当然封装外壳500也可以通过其他抗压强度高且绝缘性好的材料制成。
此外，低压驱动芯片100和高压驱动芯片200可以通过银胶或者其他粘性材料粘接在控制侧引线框架700，控制侧引线框架700和功率侧引线框架800可以通过锡膏印刷或者激光焊接与功率芯片基座600进行预固定，低压功率芯片300和高压功率芯片400可以通过锡膏印刷与功率芯片基座600连接。
这样，通过封装外壳500的设置，能够对低压驱动芯片100、高压驱动芯片200、低压功率芯片300、高压功率芯片400以及功率芯片基座600的至少一部分实现封装，从而不仅能够避免低压驱动芯片100、高压驱动芯片200、低压功率芯片300、高压功率芯片400以及功率芯片基座600损坏，又能够防止低压驱动芯片100、高压驱动芯片200、低压功率芯片300和高压功率芯片400与外界直接发生电导通，提高电路安全性。
另外，功率芯片基座600用于承载低压功率芯片300和高压功率芯片400，控制侧引线框架700通过低压芯片基岛710和高压芯片基岛720用于承载低压驱动芯片100和高压驱动芯片200，并且，控制侧引线框架700通过控制侧引脚730将低压驱动芯片100和高压驱动芯片200与外界电气件连接，多个控制侧引脚730能够同步拆装，降低了智能功率模块1的拆装难度。
此外，功率侧引脚810将低压功率芯片300和高压功率芯片400与外界电气件连接，多个功率侧引脚810能够同步拆装，更进一步地降低了智能功率模块1的拆装难度。
根据本发明的一些具体实施例，如图1-图3所示，多个控制侧引脚730包括至少两个高侧悬浮供电引脚740，高侧悬浮供电引脚740与高压驱动芯片200电连接。在垂直于封装外壳500厚度方向的平面内，高侧悬浮供电引脚740的正投影的背向控制侧的边沿与封装外壳500的控制侧的边沿的正投影之间的距离为1.4mm～2.05mm。
举例而言，举例而言，上述至少两个高侧悬浮供电引脚740在智能功率模块1的长度方向上的一侧边沿均不超出高压芯片基岛720在智能功率模块1的长度方向上的以侧边沿，上述至少两个高侧悬浮供电引脚740在智能功率模块1的长度方向上的另一侧边沿均不超出高压芯片基岛720在智能功率模块1的长度方向上的另一侧边沿。并且，高侧悬浮供电引脚740的数量可以与高压功率芯片400的数量一一对应。
这样，在垂直于封装外壳500厚度方向的平面内，高侧悬浮供电引脚740的正投影的背向控制侧的边沿与封装外壳500的控制侧的边沿的正投影之间更近，有利于减小智能功率模块1的宽度方向的尺寸。
根据本发明的一些具体实施例，如图1-图3所示，在垂直于封装外壳500厚度方向的平面内，高压芯片基岛720的正投影的朝向控制侧的边沿与封装外壳500的控制侧的边沿的正投影之间的距离为1.8mm～2.45mm。
其中，上述至少两个高侧悬浮供电引脚740的部分可以位于高压芯片基岛720的正投影的朝向控制侧的边沿与封装外壳500的控制侧的边沿的正投影之间。由于高侧悬浮供电引脚740在智能功率模块1的宽度方向的尺寸减小，因此高压芯片基岛720的正投影的朝向控制侧的边沿与封装外壳500的控制侧的边沿的正投影之间的距离能够随之减小，在垂直于封装外壳500厚度方向的平面内，高压芯片基岛720的正投影的朝向控制侧的边沿与封装外壳500的控制侧的边沿的正投影之间的距离更近，有利于进一步减小智能功率模块1的宽度方向的尺寸。
根据本发明的一些具体实施例，如图1-图3所示，多个控制侧引脚730包括至少两个高侧悬浮供电引脚740，高侧悬浮供电引脚740与高压驱动芯片200电连接。在垂直于封装外壳500厚度方向的平面内，至少一个高侧悬浮供电引脚740的正投影的面积为1.8mm2～3mm2。
举例而言，高侧悬浮供电引脚740的数量可以与高压功率芯片400的数量一一对应。并且，至少一个高侧悬浮供电引脚740的正投影在智能功率模块1的长度方向上与高压芯片基岛720间隔布置。
这样，高侧悬浮供电引脚740的正投影的面积不会过大，有利于减小智能功率模块1的长度方向的尺寸，既能够保证打线面积，又能够保证引脚强度，并且高侧悬浮供电引脚740的正投影的面积也不会过小，从而保证高压驱动芯片200与高侧悬浮供电引脚740的连接便捷性，节省设计成本和加工成本。
根据本发明的一些具体实施例，如图1-图3所示，多个控制侧引脚730包括电源引脚750、输入引脚760和高侧悬浮供电引脚740，电源引脚750、输入引脚760和高侧悬浮供电引脚740分别与高压驱动芯片200电连接。电源引脚750位于输入引脚760和高侧悬浮供电引脚740之间，这样，电源引脚750能够从L形调整为直线形，电源引脚750的长度缩短，能够减少智能功率模块1的宽度方向的尺寸，并且减少材料和成本。
或输入引脚760位于电源引脚750和高侧悬浮供电引脚740之间。
这样，控制侧引脚730的布置方式更为多样，智能功率模块1在不同场景应用时，可以选择不同的电源引脚750、输入引脚760和高侧悬浮供电引脚740的布置方式，有利于提高智能功率模块1的适用性。
根据本发明的一些具体实施例，如图1-图3所示，低压功率芯片300为多个，所有高压功率芯片400集成为一体，功率芯片基座600具有彼此间隔的多个低压导电区610和一个高压导电区620，多个低压功率芯片300一一对应地设于多个低压导电区610，集成为一体的所有高压功率芯片400设于高压导电区620，多个低压导电区610和高压导电区620分别连接对应的功率侧引脚。
这样，通过将所有高压功率芯片400集成为一体，能够更有效地减小智能功率模块1在长度方向的尺寸，降低高压功率芯片400的布置难度，而且功率芯片基座600仅需要设置一个高压导电区620，无需根据高压功率芯片400设置与其数量对应的高压导电区620，极大地降低了功率芯片基座600的加工难度，降低生产成本。
根据本发明的一些具体实施例，如图3所示，功率芯片基座600、控制侧引线框架700和功率侧引线框架800由一体框架构造而成，也就是说，控制侧引线框架700和功率侧引线框架800之间可以同步拆装，并且，控制侧引线框架700和功率侧引线框架800之间具有一定的连接强度，功率芯片基座600被封装于封装外壳500内。
这样，功率芯片基座600、控制侧引线框架700和功率侧引线框架800之间的相对位置固定为一体，可以同步进行拆装，极大地提高了智能功率模块1的组装效率以及定位精度，并且，功率芯片基座600被封装于封装外壳500内被封装于封装外壳500内，对功率芯片基座600的保护效果更好。
根据本发明的一些具体实施例，如图3所示，智能功率模块1还包括绝缘片510和散热片520，绝缘片510设于功率芯片基座600的背向低压功率芯片300和高压功率芯片400的一侧，散热片520设于绝缘片510的背向功率芯片基座600的一侧且从封装外壳500露出。
举例而言，散热片520可以为金属材料制成，例如铜，当然散热片520也可以为其他的散热材料制成。由于散热片520的导热效果好，有利于降低功率芯片基座600、低压功率芯片300和高压功率芯片400的温度，避免智能功率模块1时，低压功率芯片300和高压功率芯片400产生热堆积，保证安全性。并且，绝缘片510可以为导热性能和绝缘性能好的材料制成，例如绝缘片510可以为陶瓷，当然绝缘片510也可以为其他具有绝缘性能的材料制成，例如AL2O3也可以是AlN，通过设置绝缘片510，能够避免散热片520和功率芯片基座600之间发生电连接，也就能够避免低压功率芯片300和高压功率芯片400通过散热片520与外界发生电导通，提高了智能功率模块1的电气安全性。
根据本发明的一些具体实施例，如图4所示，控制侧引线框架700和功率侧引线框架800由一体框架构造而成，也就是说，控制侧引线框架700和功率侧引线框架800之间可以同步拆装，并且，控制侧引线框架700和功率侧引线框架800之间具有一定的连接强度，功率侧引线框架800连接于功率芯片基座600。功率芯片基座600包括导电层601、绝缘层602和散热层603，导电层601和散热层603分别设于绝缘层602的两侧表面，低压功率芯片300和高压功率芯片400设于导电层601，散热层603从封装外壳500露出。
其中，导电层601和散热层603可以为金属，例如金属铜或者铜合金，当然导电层601和散热层603也可以为其他材料制成，例如导电层601需要为具有导电性和导热性好的材料制成，散热层603需要为具有导热性好的材料制成，绝缘层602可以为导热性能好的绝缘材料制成，例如陶瓷，当然绝缘层602也可以其他的具有绝缘性能的材料制成，例如AL2O3也可以是AlN。
这样，功率芯片基座600、控制侧引线框架700和功率侧引线框架800之间的相对位置固定为一体，可以同步进行拆装，极大地提高了智能功率模块1的组装效率以及定位精度。并且，功率芯片基座600的导电层601能够用于承载低压功率芯片300和高压功率芯片400以及与控制侧引线框架700和功率侧引线框架800连接，绝缘层602能够隔断导电层601和散热层603，散热层603可以将功率芯片基座600、低压功率芯片300和高压功率芯片400的热量散出。
根据本发明的一些具体实施例，如图1-图3所示，低压功率芯片300为三个，高压功率芯片400为三个，三个高压功率芯片400依次贴靠排列成一排且集成为一体。
举例而言，三个低压功率芯片300可以沿智能功率模块1的长度方向布置，三个高压功率芯片400可以沿智能功率模块1的长度方向布置。
这样，智能功率模块1可以形成三相桥电路，并且三个高压功率芯片400之间的排布，更方便每个高压功率芯片400与高压驱动芯片200连接，智能功率模块1的布局更为简单。
下面参考附图描述根据本发明实施例的电子设备，电子设备包括根据本发明上述实施例的智能功率模块1。
根据本发明的电子设备，通过利用根据本发明上述实施例的智能功率模块1，具有尺寸小、成本低、生产工艺少以及生产效率高等优点。
根据本发明实施例的智能功率模块1和具有其的电子设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (21)
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：
低压驱动芯片和高压驱动芯片，所述高压驱动芯片集成有自举升压模块；
低压功率芯片和高压功率芯片，所述低压功率芯片与所述低压驱动芯片电连接，所述高压功率芯片与所述高压驱动芯片电连接；
其中，所述高压功率芯片为至少两个，每个所述高压功率芯片均包括漂移层，至少两个相邻的所述高压功率芯片的漂移层构造成一体件，以使所述至少两个相邻的所述高压功率芯片彼此贴靠且集成为一体，相邻两个所述高压功率芯片设置有切割道作为物理分隔，所述漂移层的一侧表面的对应所述切割道的位置设有电气隔离带。
2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述至少两个相邻的所述高压功率芯片通过彼此之间漂移层不划片，而彼此贴靠且集成为一体。
3.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，每个所述高压功率芯片具有有源区和终端区，所述终端区围绕所述有源区设置，所述终端区具有钝化层；
其中，对于集成为一体的所述高压功率芯片，所有所述高压功率芯片的钝化层位于所述漂移层的所述一侧表面且凸出于所述漂移层的所述一侧表面，相邻所述高压功率芯片的钝化层间隔设置，相邻所述高压功率芯片的钝化层之间的间隙在所述漂移层的所述一侧表面形成切割道。
4.根据权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，所述切割道在制造过程中通过光罩对该区域极性进行定义而形成。
5.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述电气隔离带与所述漂移层的所述一侧表面平齐设置。
6.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述电气隔离带在制造过程中通过离子注入对该区域的掺杂浓度进行定义而形成。
7.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述漂移层为低掺杂N型半导体，所述电气隔离带为高掺杂N型半导体。
8.根据权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，每个所述高压功率芯片均还包括：
场截止层，所述场截止层设于所述漂移层的另一侧表面，至少两个相邻的所述高压功率芯片的场截止层构造成一体件；
集电极层，所述集电极层设于所述场截止层的背向所述漂移层的一侧表面，至少两个相邻的所述高压功率芯片的集电极层构造成一体件；
金属层，所述金属层设于所述集电极层的背向所述场截止层的一侧表面，至少两个相邻的所述高压功率芯片的金属层构造成一体件。
9.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片中的至少一个为逆导型绝缘栅双极型晶体管；或
所述低压功率芯片和所述高压功率芯片中的至少一个为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管。
10.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述高压驱动芯片具有电源端和高侧悬浮供电端，所述自举升压模块的正端与所述电源端连接，所述自举升压模块的负端与所述高侧悬浮供电端连接。
11.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：
封装外壳，所述低压驱动芯片、所述高压驱动芯片、所述低压功率芯片和所述高压功率芯片被封装于所述封装外壳内，所述封装外壳的相对两侧分别为控制侧和功率侧；
功率芯片基座，所述功率芯片基座的至少一部分被封装于所述封装外壳内，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片设于所述功率芯片基座；
控制侧引线框架，所述控制侧引线框架具有低压芯片基岛、高压芯片基岛和多个控制侧引脚，所述低压驱动芯片设于所述低压芯片基岛，所述高压驱动芯片设于所述高压芯片基岛，多个所述控制侧引脚分别与所述低压驱动芯片和所述高压驱动芯片电连接且从所述控制侧伸出所述封装外壳；
功率侧引线框架，所述功率侧引线框架具有多个功率侧引脚，多个所述功率侧引脚分别与所述低压功率芯片和所述高压功率芯片电连接且从所述功率侧伸出所述封装外壳。
12.根据权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，多个所述控制侧引脚包括至少两个高侧悬浮供电引脚，所述高侧悬浮供电引脚与所述高压驱动芯片电连接；
在垂直于所述封装外壳厚度方向的平面内，所述高侧悬浮供电引脚的正投影的背向所述控制侧的边沿与所述封装外壳的所述控制侧的边沿的正投影之间的距离为1.4mm~2.05mm。
13.根据权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，在垂直于所述封装外壳厚度方向的平面内，所述高压芯片基岛的正投影的朝向所述控制侧的边沿与所述封装外壳的所述控制侧的边沿的正投影之间的距离为1.8mm~2.45mm。
14.根据权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，多个所述控制侧引脚包括至少两个高侧悬浮供电引脚，所述高侧悬浮供电引脚与所述高压驱动芯片电连接；
在垂直于所述封装外壳厚度方向的平面内，至少一个所述高侧悬浮供电引脚的正投影的面积为1.8mm²~3mm²。
15.根据权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，多个所述控制侧引脚包括电源引脚、输入引脚和高侧悬浮供电引脚，所述电源引脚、所述输入引脚和所述高侧悬浮供电引脚分别与所述高压驱动芯片电连接；
所述电源引脚位于所述输入引脚和所述高侧悬浮供电引脚之间；或
所述输入引脚位于所述电源引脚和所述高侧悬浮供电引脚之间。
16.根据权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，所述低压功率芯片为多个，所有所述高压功率芯片集成为一体；
所述功率芯片基座具有彼此间隔的多个低压导电区和一个高压导电区，多个所述低压功率芯片一一对应地设于多个所述低压导电区，集成为一体的所有所述高压功率芯片设于所述高压导电区，多个所述低压导电区和所述高压导电区分别连接对应的所述功率侧引脚。
17.根据权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率芯片基座、所述控制侧引线框架和所述功率侧引线框架由一体框架构造而成；
所述功率芯片基座被封装于所述封装外壳内。
18.根据权利要求17所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：
绝缘片，所述绝缘片设于所述功率芯片基座的背向所述低压功率芯片和所述高压功率芯片的一侧；
散热片，所述散热片设于所述绝缘片的背向所述功率芯片基座的一侧且从所述封装外壳露出。
19.根据权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，所述控制侧引线框架和所述功率侧引线框架由一体框架构造而成，所述功率侧引线框架连接于所述功率芯片基座；
所述功率芯片基座包括导电层、绝缘层和散热层，所述导电层和所述散热层分别设于所述绝缘层的两侧表面，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片设于所述导电层，所述散热层从所述封装外壳露出。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的智能功率模块，其特征在于，所述低压功率芯片为三个，所述高压功率芯片为三个，三个所述高压功率芯片依次贴靠排列成一排且集成为一体。
21.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1-20任一项所述的智能功率模块。
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