CN205004324U - 一种智能功率模块芯片 - Google Patents

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齐海润
仝飞
闫立辉
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    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors

Abstract

本实用新型公开了一种智能功率模块芯片，包括电子器件、金属基印刷线路板，所述的金属基印刷线路板包括金属基板、位于金属基板上表面的绝缘层、设置在绝缘层上的印刷电路，电子器件安装在金属基印刷线路板上并通过印刷电路进行电连接，在金属基印刷线路板的边缘位置通过若干引脚焊盘来连接若干引脚，塑封层将金属基印刷线路板上表面及电子器件包裹起来并且裸露出金属基板下表面，引脚从塑封层延伸出来，引脚通过引脚焊盘与印刷电路进行电连接，具有结构简单且、散热能力好，生产工艺简单、成本较低等多项优点。

Description

一种智能功率模块芯片
技术领域：
本实用新型涉及一种智能功率模块芯片，属于电力电子技术领域。
背景技术：
智能功率模块芯片(IPM)中主要发热元件是IGBT、FRD功率芯片，驱动IC及其外围电阻、电容等元器件对散热要求不高。现有智能功率模块芯片(IPM)封装内部元件支撑结构主要有以下几种方案：
方案a：采用覆铜陶瓷基板(DBC)作为支撑，将IGBT、FRD功率芯片与驱动IC及其外围电阻、电容等元器件焊接在覆铜陶瓷基板(DBC)上，然后用环氧塑料塑封，其中将没有元件焊接的一面露在外面，使用覆铜陶瓷基板(DBC)可提高产品的可靠性以及散热能力，但IPM产品成本相对较高；
方案b：采用引线框架作为支撑，将IGBT、FRD功率芯片与驱动IC及其外围电阻、电容等元器件焊接在引线框架上，引线框架通过粘接胶粘接在铝材质散热片的一面，用环氧塑料塑封时，将铝材质散热片的另一面露在外面，应用安装时使其与散热器直接接触，这种方式可满足低功率智能功率模块芯片的散热需求，但对于高功率智能功率模块芯片，因功率芯片热量要通过焊料、引线框架、粘接胶才能传递到铝材质散热片的散热面，增加了不少热阻，影响了智能功率模块芯片的散热能力；
方案c：采用覆铜陶瓷基板(DBC)与FR－4基材的PCB或与引线框架组合的方式，其中IGBT、FRD功率芯片焊接在覆铜陶瓷基板(DBC)上，驱动IC及其外围电阻、电容等元器件焊接在PCB或引线框架上，通过键合线将覆铜陶瓷基板(DBC)与PCB或引线框架结合在一起，塑封后，将没有功率芯片的覆铜陶瓷基板(DBC)的一面露在外面，安装时使其与散热器直接接触，PCB或引线框架可完全包封起来，这种方式需要将两个独立部分结合，不仅对设备、人员及工装提出了更高的要求，增加了成本，而且生产过程管控不到位容易增加产品的废品率。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种智能功率模块芯片，其具有结构简单且、散热能力好，生产工艺简单、成本较低等多项优点。
本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：
一种智能功率模块芯片，包括电子器件，其特征在于：它还包括金属基印刷线路板，所述的金属基印刷线路板包括金属基板、位于金属基板上表面的绝缘层、设置在绝缘层上的印刷电路，电子器件安装在金属基印刷线路板上并通过印刷电路进行电连接，在金属基印刷线路板的边缘位置通过若干引脚焊盘来连接若干引脚，塑封层将金属基印刷线路板上表面及电子器件包裹起来并且裸露出金属基板下表面，引脚从塑封层延伸出来，部分引脚通过引脚焊盘与印刷电路进行电连接。
上述所述的塑封层还覆盖金属基印刷线路板的侧面。
上述所述电子器件包括功率芯片、驱动芯片及外围器件，功率芯片和驱动芯片通过焊盘安装在金属基印刷线路板上，焊盘与印刷电路电连接。
上述所述的功率芯片可以由IGBT芯片和FRD芯片组成。
上述所述的功率芯片也可以由MOS管芯片和FRD芯片组成。
上述所述的IGBT芯片和FRD芯片均采用裸芯片，IGBT芯片、FRD芯片通过焊接安装在金属基印刷线路板的上表面。
上述所述的FRD芯片与IGBT芯片之间通过键合线电连接在一起。
上述所述的引脚采用双列直插封装或者单列直插封装。
上述所述外围器件包括若干个电阻和电容。
上述所述在绝缘层上的印刷电路在相互交叉的位置焊接有焊盘，焊盘通过键合线电连接在一起。
本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
1)本实用新型采用金属基印刷线路板，利用金属基印刷线路板上表面安装电子器件，塑封层将金属基印刷线路板上表面及电子器件包裹起来并且裸露出金属基板下表面，利用金属基板直接进行散热，结构简单，降低散热成本，且生产工艺简单可靠；
2)金属基印刷线路板采用单面安装电子器件，单面散热的形式，FRD芯片与IGBT芯片之间通过键合线电连接在一起，功率芯片热量经焊料、焊盘、金属基印刷线路板绝缘层即可传递到金属基板散热面，提高散热能力；
3)IGBT芯片和驱动芯片焊接在同一块金属基印刷线路板(英文称MCPCB：即为MetalCorePCB)上，在保证散热要求的前提下，降低生产过程中设备及人为影响因素，保证产品质量，简化模块封装结构。
附图说明：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型功率芯片的电路图；
图3是本实用新型驱动芯片的电路图；
图4是本实用新型的印刷电路在相互交叉的位置的示意图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例一：如图1、图2和图3所示，本实施例是一种智能功率模块芯片，包括电子器件，另外它还包括金属基印刷线路板1，所述的金属基印刷线路板1包括金属基板11、位于金属基板11上表面的绝缘层12、设置在绝缘层12上的印刷电路13，电子器件安装在金属基印刷线路板1上并通过印刷电路13进行电连接，在金属基印刷线路板1的边缘位置通过若干引脚焊盘3来连接若干引脚5，塑封层4将金属基印刷线路板1上表面及电子器件包裹起来并且裸露出金属基板11下表面，引脚5从塑封层4延伸出来，引脚5通过引脚焊盘3与印刷电路13进行电连接。塑封层4还覆盖金属基印刷线路板1的侧面。电子器件包括功率芯片、驱动芯片23及外围器件24，功率芯片和驱动芯片23通过焊盘7安装在金属基印刷线路板1上，焊盘7与印刷电路13电连接。所述的功率芯片可以由IGBT芯片21和FRD芯片22组成。所述的功率芯片也可以采用MOS管芯片(图中未标示)和FRD芯片22组成。IGBT芯片21和FRD芯片22均采用裸芯片，IGBT芯片21、FRD芯片22通过焊接安装在金属基印刷线路板1的上表面。FRD芯片22与IGBT芯片21之间通过键合线6电连接在一起。所述引脚5采用双列直插封装或者单列直插封装。所述外围器件包括若干个电阻和电容。如图4所示，在绝缘层12上的印刷电路13在相互交叉的位置焊接有焊盘7，焊盘7通过键合线6电连接在一起。
FRD芯片21是快恢复二极管芯片的意思；IGBT芯片21与FRD芯片22是配对使用的，共同组成功率回路，可以统称为功率芯片，图2中列举3相桥式功率回路，IGBT芯片有6个管，分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，在每个IGBT的两个极连接一个快恢复二极管，公有6个恢复二极管，分别为D1、D2、D3、D4、D5、D6，图中还有驱动芯片IC3，还有多个电阻和电容组成的外围电路。
焊盘7是用于芯片焊接或打键合线所用，通过焊料将芯片下表面焊接固定在金属基印刷线路板1上，印刷电路13把焊盘7连接起来，实现电气连接；或通过键合线6(通常为铝线、铜线或金线)连接芯片上表面及焊盘，实现电气连接。
为保证可靠性，对完成引脚、电子器件(包括各芯片、电子、电容)焊接及电气连接后的金属基印刷线路板1进行塑封，塑封后的金属基印刷线路板1四个侧面及焊有元器件的上表面包封起来。只有金属基印刷线路板1的最底面一面是外露的，用于散热。
以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能功率模块芯片，包括电子器件，其特征在于：它还包括金属基印刷线路板，所述的金属基印刷线路板包括金属基板、位于金属基板上表面的绝缘层、设置在绝缘层上的印刷电路，电子器件安装在金属基印刷线路板上并通过印刷电路进行电连接，在金属基印刷线路板的边缘位置通过若干引脚焊盘来连接若干引脚，塑封层将金属基印刷线路板上表面及电子器件包裹起来并且裸露出金属基板下表面，引脚从塑封层延伸出来，引脚通过引脚焊盘与印刷电路进行电连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能功率模块芯片，其特征在于：塑封层还覆盖金属基印刷线路板的侧面。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能功率模块芯片，其特征在于：电子器件包括功率芯片、驱动芯片及外围器件，功率芯片和驱动芯片通过焊盘安装在金属基印刷线路板上，焊盘与印刷电路电连接。
4.根据权利要求3所述的一种智能功率模块芯片，其特征在于：所述的功率芯片由IGBT芯片和FRD芯片组成。
5.根据权利要求3所述的一种智能功率模块芯片，其特征在于：所述的功率芯片由MOS管芯片和FRD芯片组成。
6.根据权利要求4所述的一种智能功率模块芯片，其特征在于：IGBT芯片和FRD芯片均采用裸芯片，IGBT芯片、FRD芯片通过焊接安装在金属基印刷线路板的上表面。
7.根据权利要求6所述的一种智能功率模块芯片，其特征在于：FRD芯片与IGBT芯片之间通过键合线电连接在一起。
8.根据权利要求7所述的一种智能功率模块芯片，其特征在于：所述引脚采用双列直插封装或者单列直插封装。
9.根据权利要求3所述的一种智能功率模块芯片，其特征在于：所述外围器件包括若干个电阻和电容。
10.根据权利要求3所述的一种智能功率模块芯片，其特征在于：在绝缘层上的印刷电路在相互交叉的位置焊接有焊盘，焊盘通过键合线电连接在一起。
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