CN210129502U - 集成芯片、智能功率模块及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集成芯片、智能功率模块及空调器，该集成芯片包括：安装基板；电路布线层，设置于安装基板上，电路布线层包括电路布线及焊盘；其中，焊盘包括安装位及自安装位延伸形成的排气位；芯片，焊接于焊盘的安装位上，焊盘的排气位供芯片焊接过程中的助焊剂排出。本实用新型解决了焊接过程中产生的气体排气不及时，或者芯片焊接漂移而导致焊接不良的问题。

Description

集成芯片、智能功率模块及空调器

技术领域

本实用新型涉及集成芯片技术领域，特别涉及一种集成芯片、智能功率模块及空调器。

背景技术

集成芯片作为一种高度集成的电子器件，通常需要将芯片、晶圆等焊接在基板上，再通过封装材料进行封装，最终形成集成芯片，然而在芯片贴装的过程中，容易产生气体，若该气体无法及时排出，则容易导致焊接不良。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种集成芯片、智能功率模块及空调器，旨在解决焊接过程焊接不良的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种集成芯片，所述集成芯片包括：

安装基板；

电路布线层，设置于所述安装基板上，所述电路布线层包括电路布线及焊盘；其中，所述焊盘包括安装位及自所述安装位延伸形成的排气位；

芯片，焊接于所述焊盘的安装位上，所述焊盘的排气位供芯片焊接过程中的助焊剂排出。

可选地，所述焊盘的安装位的大小和形状与所述芯片适配。

可选地，所述焊盘的安装位形状与所述芯片适配；

和/或，所述焊盘的安装位大小与所述芯片适配。

可选地，所述焊盘的安装位为方形。

可选地，所述排气位的数量为多个，多个所述排气位分别设置于所述安装位的角部；

和/或，多个所述排气位分别设置于所述安装位的侧边。

可选地，所述焊盘的周侧还环设有阻焊层，所述阻焊层在所述安装基板的凸起高度大于所述焊盘的高度，所述阻焊层用于限定所述芯片的水平焊接位置。

可选地，所述芯片的数量为多个，多个所述芯片之间通过所述焊盘、电路布线和金属引线电连接。

本实用新型还提出一种智能功率模块，所述智能功率模块包括如上所述的集成芯片。

可选地，所述智能功率模块还包括对所述集成芯片进行封装的封装壳体。

可选地，所述智能功率模块还包括散热器，所述散热器设置于所述集成芯片的一侧。

本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括如上所述的智能功率模块，或者如上所述的智能功率模块。

本实用新型通过设置安装基板，以及电路布线层，并且电路布线层设置于安装基板上，电路布线层形成有电路布线及多个焊盘，其中，焊盘包括安装位及自焊盘延伸形成的排气位，该焊盘的排气位供芯片焊接过程中的助焊剂排出，使得芯片在焊接于焊盘的安装位上，在芯片焊接于安装位上时，无需增大焊盘来提供排气通道，焊接材料的助焊剂可以自该排气位及时排出。本实用新型解决了焊接过程中产生的气体排气不及时而出现焊接畸形，或者因为焊盘过大而出现芯片焊接漂移，等出现焊接不良等问题。本实用新型有利于降低回流焊接过程中的失效率，从而降低工艺制程中的不良率，从而降低集成芯片的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型智能功率模块一实施例的结构示意图；

图2为图1中焊盘一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型智能功率模块另一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	安装基板	23	绝缘散热层
20	电路布线层	24	金属引线
				30	芯片	40	阻焊层
21	电路布线	50	封装壳体
				22	焊盘	31	功率芯片
221	安装位	32	驱动芯片
				222	排气位	33	主控芯片

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提出一种集成芯片，适用于智能功率模块的封装中。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，该集成芯片30包括：

安装基板10；

电路布线层20，设置于所述安装基板10上，所述电路布线层20包括电路布线21及焊盘22；其中，所述焊盘22包括安装位221及自所述安装位延伸形成的排气位222；

芯片30，焊接于所述焊盘22的安装位221上，所述焊盘22的排气位222供芯片30焊接过程中的助焊剂排出。

本实施例中，安装基板10可以采用铝基板、铝合金基板、铜基板或者铜合金基板中的任意一种来实现。安装基板10的形状可以根据功率开关管的具体位置、数量及大小确定，可以为方形，但不限于方形。该安装基板10可以为陶瓷覆铜板，所述陶瓷覆铜板包括电路布线层20及绝缘散热层23，所述电路布线层20设置于所述绝缘散热层23上；所述芯片30设置于所述电路布线层20形成的焊盘22上。

当安装基板10采用陶瓷覆铜板来实现时，陶瓷覆铜板包括绝缘散热层23及形成于所述绝缘散热层23上的电路布线层20，以及设置于绝缘散热层23另一侧的金属散热层，其中绝缘散热层23为陶瓷层。所述绝缘散热层23夹设于所述电路布线层20与所述金属散热层之间。该绝缘散热层23用于实现电路布线层20与金属散热层之间的电气隔离以及电磁屏蔽，以及对外部电磁干扰进行反射，从而避免外部电磁辐射干扰功率开关管正常工作，降低周围环境中的电磁辐射对智能功率模块中的芯片30的干扰影响。

在一些实施例中，安装基板10还可以采用铝或者铝质合金，铜或者铜质合金等金属材质来实现，绝缘散热层23可选采用热塑性胶或者热固性胶等材料制成，并在绝缘散热层23上设置覆铜层，以形成电路布线层20，通过绝缘层来实现安装基板10与电路布线层20之间的固定连接且绝缘。

电路布线层20会根据集成芯片30的电路设计，形成不同的电路布线21，以及用于安装芯片30的焊盘22，芯片30可以通过焊锡、导电胶等贴装在焊盘22上，从而通过焊盘22、电路布线21以及金属引线24完成集成芯片30整体的电路设计。在进行芯片30贴装时，可以采用表面贴装技术(SMT)来将芯片30贴装电路板上，具体为，在电路布线层20的焊盘22上涂布上锡膏等焊接材料，然后通过表面贴装技术将芯片30贴装到焊盘22上，而后经过回焊炉将芯片30焊接到焊盘22上，从而形成集成芯片30。在芯片30贴片焊接过程中，通常会采用助焊剂，例如在芯片30与焊盘22之间设置助焊剂，或者在焊接材料中混入助焊剂，以去除芯片30下表面的氧化物，防止焊接时金属表面的高温再氧化，降低焊料的表面张力，增强润湿性，提高可焊性，促使热量传递到焊接区等。然而，助焊剂中通常含有松香、乙醇，异丙醇等有机醇类溶剂，以及树脂等成分，松香等材料具有一定的挥发性，使得在焊接的过程中，容易产生气体，若助焊剂产生的气体排气不及时，或者排气不顺畅，则容易使焊盘22与芯片30之间焊接畸形，例如气体留在焊盘22中，使得焊接不平出现锡点凸起，而为了气体的排出，增大焊盘22的面积时，则又容易导致焊锡与芯片30之间产生拉力，将芯片30拉离设定的中心点，出现芯片30焊接漂移，这些原因均会导致芯片焊接不良。

为了解决上述问题，本实用新型通过设置安装基板10，以及电路布线层20，并且电路布线层20设置于安装基板10上，电路布线层20形成有电路布线21及多个焊盘22，其中，焊盘22包括安装位221及自焊盘22延伸形成的排气位222，该焊盘22的排气位222供芯片30焊接过程中的助焊剂排出，使得芯片30在焊接于焊盘22的安装位221上，在芯片30焊接于安装位221上时，无需增大焊盘来提供排气通道，焊接材料的助焊剂可以自该排气位222及时排出。本实用新型解决了焊接过程中产生的气体排气不及时而出现焊接畸形，或者因为焊盘过大而出现芯片30焊接漂移，等出现焊接不良等问题。本实用新型有利于降低回流焊接过程中的失效率，从而降低工艺制程中的不良率，从而降低集成芯片30的生产成本。

参照图1至图3，在一实施例中，所述焊盘22的安装位221的大小和形状与所述芯片30适配。

需要说明的是，芯片30贴装到安装基板10的位置通常由的焊盘22的位置来决定，而焊盘22的形状则与芯片30的形状适配，通常设置为相同。在焊盘22设置的较小使其面积与芯片30的面积相当或小于芯片30的面积时，容易出现焊盘22与芯片30之间的焊锡量不足的问题，并且由于助焊剂没有排气通道，而容易气体留在焊盘22中，使得焊接不平出现锡点凸起。而在焊盘22设置的较大，使其面积远大于芯片30的面积时，虽然有利于贴装过程中产生的气体排出，然而在将芯片30与电路板进行焊接时，在锡膏固定过程中由于锡膏凝固的拉力往往会将芯片30拉离其原来设定的中心点，使得芯片30的引脚60在焊盘22上发生漂移，从而导致该芯片30的位置发生偏移。

本实施例在焊盘22的安装位221上延伸形成有供气体排出的排气位222，使得焊盘22的大小可以与芯片30的大小适配，或者略大于芯片30的面积，无需增加焊盘22的面积，即可以解决焊接过程中产生的气体排气不及时，或者排气不顺畅，而导致焊接不良的问题，且不会出现焊接漂移。

参照图1至图3，在一实施例中，所述焊盘22的安装位221为方形，所述排气位222的数量为多个，多个所述排气位222分别设置于所述安装位221的角部。

可以理解的是，芯片30的形状可以是圆形，方形，设置为方形时可以是矩形、正方形等。对应地，本实施例中，在芯片30设置为方形时，焊盘22的安装位221也对应设置为方形。该方形可以是矩形或者正方形。

进一步地，排气位222的数量可以是一个，也可以为多个，例如两个、三个、四个，在设置为一个时，可以设置在方形安装位221四个角部的任一个，在设置为多个，例如四个时，则可以分设于方形安装位221的四个角部。

参照图1至图3，在另一实施例中，一个排气位222也可以设置在安装位221四条侧边的任意一条，或者多个所述排气位222分别设置于所述安装位221的侧边。

上述实施例中，排气位222的形状可以是圆形、方形或者不规则多边形中的一种或者多种组合，本实施例排气位222可选为圆形耳朵结构，安装位221可选为矩形，在实际应用时，可以在矩形安装位221的四个角上设置圆形耳朵结构，其中矩形结构可以限制芯片30的水平焊接位置，而通过圆形耳朵形状有利于焊接中助焊剂的排出，无需增加焊盘22的面积，即可以解决焊接过程中产生的气体排气不及时，或者排气不顺畅，而导致焊接不良的问题，且不会出现焊接漂移。当然在其他实施例中，多个排气位222也可以同时设置在安装位221的侧边和角部，此处不做限制。

参照图1至图3，在一实施例中，所述焊盘22的周侧还环设有阻焊层40，所述阻焊层40在所述安装基板10的凸起高度大于所述焊盘22的高度，以限定所述芯片30的水平焊接位置。

本实施例中，阻焊层40可以采用丙烯酸低聚物，也可以是环氧树脂等阻焊材料来实现，并且阻焊层40还可以铺设在电路布线21上，阻焊材料与锡膏等焊接材料不相熔，并且阻焊层40在所述安装基板10的凸起高度大于所述焊盘22的高度，使得锡膏等焊接材料无法凝固在其上，从而将锡膏等焊接材料限制在焊盘22的安装位221上，使得在芯片30焊接过程中，防止芯片30在焊盘22进行漂移，实现精确定位芯片30。在一些实施例中，焊盘22安装位221的大小也可以通过阻焊层40来进行限制。

参照图1至图3，在一实施例中，所述芯片30的数量为多个，多个所述芯片30通过焊盘22、电路布线21和金属引线24电连接。

本实施例中，芯片30可以是IGBT芯片、FRD芯片30、驱动芯片32中的一种或者多种组合，当然在其他实施例中，芯片30也可以是其他半导体芯片30，或者控制芯片33等。本实施例中，可以对单个芯片30进行封装，也可以是对多个芯片30进行集成封装，例如对单个IGBT芯片30的晶圆进行封装，形成IGBT单体，也可以是将IGBT芯片30、FRD芯片30、驱动芯片32等集成在一个封装中，形成智能功率模块的集成芯片30，集成芯片30的数量具体可以根据实际应用进行设置，此处不做限定。

本实用新型还提出一种智能功率模块，所述智能功率模块包括如上所述的集成芯片30。

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，一般应用于驱动风机、压缩机等设备的电控板上。目前，智能功率模块大多将功率器件、驱动电路及MCU等集成于一基板上。

参照图3，本实施例中，在集成芯片30应用于智能功率模块内时，在智能功率模块中，可以集成有IGBT芯片30、FRD芯片30等功率器件，以及驱动芯片32等用于实现智能功率模块功能的芯片30晶圆，将上述芯片30晶圆集成于一个安装基板10中，以组成智能功率模块，该智能功率模块可以用于驱动压缩机、风机等负载工作。在一些实施例中，智能功率模块内可以集成功率芯片31，驱动芯片32，还可以集成有主控芯片33，在智能功率模块工作时，主控芯片33输出相应的控制信号至驱动芯片32，驱动芯片32驱动对应的功率开关管芯片30导通，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作，这个过程中功率开关管产生的热量通过安装基板10进行散热。

参照图3，在一实施例中，所述智能功率模块还包括封装壳体50，所述集成芯片30及安装基板10封装于的所述封装壳体50内。

本实施例中，封装壳体50可以采用环氧树脂、氧化铝、导热填充材料等材料制成，其中，导热填充材料可以是氮化硼、氮化铝材质，氮化铝和氮化硼的绝缘性较好，且导热率较高，耐热性及热传导性较佳，使得氮化铝和氮化硼有较高的传热能力。在制作封装壳体50时，可以将环氧树脂、氧化铝、氮化硼或者氮化铝等材料进行混料，然后将混合好的封装材料进行加热；待冷却后，粉碎所述封装材料，再以锭粒成型工艺将封装壳体50材料进行轧制成形，以形成封装壳体50，并将温度传感器通过贴装，镶嵌等方式固定于所述封装壳体50靠近所述集成芯片30的一侧。再将芯片30和安装基板10封装在封装壳体50内。或者通过注塑工艺及封装模具，将安装有芯片30的安装基板10放置于模具后，在模具中注入封装材料，将芯片30和安装基板10封装在封装壳体50内，以在成型后形成封装壳体50。如此，可以实现对芯片30进行绝缘处理，以及提高智能功率模块的EMI性能。智能功率模块可以采用全包封封装和半包封封装。

在采用全包封封装时，通过设置有双层氧化铝层的安装基板10，可以增大安装基板10与封装材料之间的接触面积，从而使安装基板10与周围的塑封料之间的接触更紧密，从而防止芯片30、安装基板10与封装壳体50之间产生断裂、分层等现象。

而在为了提高智能功率模块的散热效率，在采用半包封封装时，可以将智能功率模块的安装基板10部分裸露在封装壳体50外，在智能功率模块还设置有散热器时，安装基板10裸露于智能功率模块的封装壳体50之外的表面可以更好的与散热器贴合，从而可以进一步提高智能功率模块的散热效率，通过设置有双层氧化铝层的安装基板10，还可以提升安装基板10的抗腐蚀性能。

参照图3，在一实施例中，所述智能功率模块还包括散热器(图未示出)，所述散热器设置于所述集成芯片30的一侧。

本实施例中，散热器可以采用铝质、铝合金等散热效果较好的高导热材料制得，以使得集成芯片30产生的热量通过安装基板10传导至散热器上，进一步增大产生的热量与空气的接触面积，提高散热速率。所述散热器还可以设置有散热器本体及多个散热叶片，多个所述散热叶片间隔设置于所述散热器本体的一侧。如此设置，可以增加散热器与空气的接触面积，也即在散热器工作时，增加散热器上的热量与空气的接触面积，以加快散热器的散热速率。同时还可以减少散热器的物料，避免散热片因材料应用过多，造成成本过高。

参照图3，在一实施例中，所述智能功率模块还包括引脚60，所述引脚60设置于所述安装基板10的电路布线层20上，且通过金属引线24与各所述芯片30电连接。

本实施例中，对应的在电路布线层上，还设置有引脚60的引脚焊盘26，引脚60对应焊接于该引脚焊盘26上.

引脚60可以采用鸥翼型引脚60或者直插型引脚60来实现，本实施例优选为直插型引脚60，引脚60焊接在电路布线层20对应的安装位221上的引脚焊盘26位置，并通过金属引线24与功率开关管、驱动芯片32实现电气连接。在另一实施例中，各个引脚60的一端固定于所述安装基板10上，引脚60的另一端朝远离所述铝基板的方向延伸，引脚60的延伸方向与所述安装基板10所在的平面平行。

本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括如上所述的智能功率模块和集成芯片。该智能功率模块和集成芯片的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型空调器中使用了上述智能功率模块和集成芯片，因此，本实用新型空调器的实施例包括上述智能功率模块和集成芯片全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

在实际应用时，空调器还包括电控板，上述集成芯片和/或智能功率模块设置于电控板上，再通过电路布线与电控板上的电子元件电连接。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成芯片，其特征在于，所述集成芯片包括：

安装基板；

电路布线层，设置于所述安装基板上，所述电路布线层包括电路布线及焊盘；其中，所述焊盘包括安装位及自所述安装位延伸形成的排气位；

芯片，焊接于所述焊盘的安装位上，所述焊盘的排气位供芯片焊接过程中的助焊剂排出。

2.如权利要求1所述的集成芯片，其特征在于，所述焊盘的安装位形状与所述芯片适配；

和/或，所述焊盘的安装位大小与所述芯片适配。

3.如权利要求2所述的集成芯片，其特征在于，所述焊盘的安装位为方形。

4.如权利要求3所述的集成芯片，其特征在于，所述排气位的数量为多个，多个所述排气位分别设置于所述安装位的角部；

和/或，多个所述排气位分别设置于所述安装位的侧边。

5.如权利要求1所述的集成芯片，其特征在于，所述焊盘的周侧还环设有阻焊层，所述阻焊层在所述安装基板的凸起高度大于所述焊盘的高度，所述阻焊层用于限定所述芯片的水平焊接位置。

6.如权利要求1至5任意一项所述的集成芯片，其特征在于，所述芯片的数量为多个，多个所述芯片之间通过所述焊盘、电路布线和金属引线电连接。

7.一种智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块包括如权利要求1至6任意一项所述的集成芯片。

8.如权利要求7所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括对所述集成芯片进行封装的封装壳体。

9.如权利要求7所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括散热器，所述散热器设置于所述集成芯片的一侧。

10.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如权利要求1至6任意一项所述的集成芯片，或者如权利要求7至9任意一项所述的智能功率模块。

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