CN210607248U - Hvic芯片、智能功率模块及空调器 - Google Patents

Hvic芯片、智能功率模块及空调器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种HVIC芯片、智能功率模块及空调器，该HVIC芯片包括：安装载体，安装载体上设置有电源接入端；HVIC芯片本体，设置于安装载体上，HVIC芯片本体具有电源端；单向导通元件，设置于安装载体上，单向导通元件的输入端与电源接入端连接，单向导通元件的输出端与HVIC芯片本体的电源端连接。本实用新型提高了HVIC芯片的可靠性，有利于降低HVIC芯片失效率。

Description

HVIC芯片、智能功率模块及空调器
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种HVIC芯片、智能功率模块及空调器。
背景技术
目前，许多IC芯片产品都是对静电要求较高的产品，传统组装工艺是将IC芯片焊接在引线框架的引线基座中，然后直接将管脚与芯片各极用金丝直接连接，这种方式对IC芯片没有起到保护作用，容易造成IC芯片产品在生产、搬运过程中的静电击穿损坏，或使用过程中的提供反方向电源(包括元器件的损坏造成反向电压)从而损坏IC产品。尤其是智能功率模块内部HVIC，对其要求更为严格，极易出现上述问题，模块会出现失效，给用户带来损失。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种HVIC芯片、智能功率模块及空调器，旨在提高HVIC芯片的可靠性，降低HVIC芯片失效问题。
为实现上述目的，本实用新型提出一种HVIC芯片，所述HVIC芯片包括：
安装载体，所述安装载体上设置有电源接入端；
HVIC芯片本体，设置于所述安装载体上，所述HVIC芯片本体具有电源端；
单向导通元件，设置于所述安装载体上，所述单向导通元件的输入端与所述电源接入端连接，所述单向导通元件的输出端与所述HVIC芯片本体的电源端连接。
可选地，所述安装载体为引线框架。
可选地，所述单向导通元件为二极管，所述二极管的阳极为所述单向导通元件的输入端，所述二极管的阴极为所述单向导通元件的输出端。
可选地，所述HVIC芯片还包括塑封体，所述塑封体包覆于所述安装载体、所述HVIC芯片和所述单向导通元件上。
可选地，所述引线框架上设置有通孔，所述塑封体的填充料填充于所述通孔内。
可选地，所述HVIC芯片还包括散热片，所述散热片设置于所述塑封体上。
可选地，所述引线框架包括引线基座及芯片引脚；
所述HVIC芯片本体设置于所述引线基座上；
所述芯片引脚一端固定于所述引线基座上，所述芯片引脚的另一端朝远离所述HVIC芯片的方向延伸述的HVIC芯片。
本实用新型还提出一种智能功率模块，包括功率组件及如上所述的HVIC芯片，所述HVIC芯片的控制端与所述功率组件的受控端连接。
可选地，所述功率组件包括三相上桥臂功率开关管和三相下桥功率开关管；
所述HVIC芯片内集成有三相上桥臂驱动电路和三相下桥臂驱动电路，三相上桥臂驱动电路驱动三相所述上桥臂功率开关管工作，所述三相下桥臂驱动电路驱动三相所述下桥功率开关管工作；
或者，所述功率组件包括三相上桥臂功率开关管和三相下桥功率开关管；
所述HVIC芯片的数量为多个，多个所述HVIC芯片与三相所述上桥臂功率开关管和三相所述下桥功率开关管一对一设置。
本实用新型还提出一种空调器，包括如上所述的智能功率模块，和/或包括所述的智能功率模块。
本实用新型HVIC芯片通过在芯片的电源极引脚上增加一个单向导通元件，以控制正向电源的输入，阻断负向电源的传输，从而防止负向电压施加给芯片。本实用新型有利于防止芯片在生产、搬运过程中被静电击穿损坏，以及，防止其他元器件因损坏而产生负向，电压给芯片提供反方向电源，而损坏芯片。本实用新型有利于提高HVIC芯片的可靠性，降低HVIC芯片失效问题。
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HVIC芯片一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型HVIC芯片另一实施例的结构示意图；
图3为本实用新型HVIC芯片应用于智能功率模块一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 功率组件 30 单向导通元件
200 HVIC芯片 40 塑封体
10 安装载体 50 引脚
11 通孔 60 散热片
20 HVIC芯片本体
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HVIC芯片，HVIC芯片可应用于智能功率模块中，用于驱动智能功率模块中的功率开关管工作。本方案中所述功率开关管可以为MOS管，或IGBT等功率开关管。
参照图1和图2，在本实用新型一实施例中，该HVIC芯片200包括：
安装载体10，所述安装载体10上设置有电源接入端；
HVIC芯片本体20，设置于所述安装载体10上，所述HVIC芯片本体20具有电源端；
单向导通元件30，设置于所述安装载体10上，所述单向导通元件30的输入端与所述电源接入端连接，所述单向导通元件30的输出端与所述HVIC芯片本体20的电源端连接。
本实施例中，安装载体10可以采用DBC板，PCB板、引线框架、纸板、半玻纤板、玻纤板等材料所制成的电路基板实现，安装载体10的形状可以根据高集成智能功率模块中集成于安装载体10上的HVIC芯片本体20和单向导通元件30的具体位置及大小确定，可以为方形，但不限于方形。本实施例可选采用引线框架来实现，引线框架根据HVIC芯片200的电路设计，形成对应的线路以及对应供HVIC芯片本体20固定安装的基座，HVIC芯片本体20上设置有金属层。金属层通过引线键合连接至引线框架的线路上，以实现电连接，并实现HVIC芯片200的各个电路功能。
引线框架还设置有供引脚50安装的基座，HVIC芯片本体20的电源端通过引线和引脚50接入外部工作电源而工作，HVIC芯片200基于外部信号的控制，用于根据接收到的控制信号产生对应的功率驱动信号，从而驱动智能功率模块中的功率开关管工作。HVIC芯片本体20的工作电压为直流电源，并且为正向的电源时工作，而在接入负向的电源时，则容易因为接入反方向电源而被损坏。
单向导通元件30设置于HVIC电源引脚50与HVIC芯片本体20的电源端之间，单向导通元件30在电源引脚VDD接入的引脚50为正时导通，从而向HVIC芯片本体20输出工作电源。而在HVIC芯片本体20工作或者非工作状态下，在电源引脚50接入反向的电源时，单向导通元件30截止，从而防止负向的电源接入至HVIC芯片本体20内部，实现对HVIC芯片本体20的负压保护。
本实用新型HVIC芯片200通过在芯片的电源极引脚50上增加一个单向导通元件30，以控制正向电源的输入，阻断负向电源的传输，从而防止负向电压施加给芯片。本实用新型有利于防止芯片在生产、搬运过程中被静电击穿损坏，或者防止其他元器件因损坏而产生负向，电压给芯片提供反方向电源，而损坏芯片，本实用新型有利于提高HVIC芯片200的可靠性，降低HVIC芯片200失效问题。
参照图1和图2，在一实施例中，所述单向导通元件30为二极管，所述二极管的阳极为所述单向导通元件30的输入端，所述二极管的阴极为所述单向导通元件30的输出端。
本实施例中，单向导通元件30可以是二极管、晶闸管等可以实现单向导通的元件。本实施例可选为二极管来实现，利用二极管正向导通，反向截止的特性，使得正向的电源电压能够通过二极管输出至HVIC芯片本体20，同时防止反向电压施加给HVIC芯片本体20，起到保护该芯片的作用。
参照图2，在一实施例中，所述HVIC芯片200还包括塑封体40，所述塑封体40包覆于所述安装载体10、所述HVIC芯片200和所述单向导通元件30上。
本实施例中，塑封体40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。在制作塑封体40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塑封体40材料进行轧制成形，以形成塑封体40。或者通过注塑工艺及封装模具，将安装有芯片的安装载体10放置于模具后，在模具中注入封装材料，将芯片和安装载体10封装在塑封体40内，以在成型后形成塑封体40。如此，可以实现对芯片进行绝缘处理，以及提高芯片的EMI性能。
本实用新型中单向导通元件30被塑封在塑封体40内，不与外界接触，因此在搬运转移过程中可以减少断线等连接问题产生。此外，在生产、搬运过程中产生静电引起负压，或由于电源连接问题产生的负压，可以利用单向导通元件30的反向截止性能，来隔离外界负压对芯片本身造成的影响，从而有效的保护芯片不受损伤。此外，二极管塑封在塑封体40内，无需占用多余空间，不需要额外处理连接，使用方便。
参照图1，在一实施例中，所述引线框架上设置有通孔11，所述塑封体40的填充料填充于所述通孔11内。
本实施例中，在引线框架上，例如在设置HVIC芯片本体20的基座周缘，可以设置多个通孔11，通孔11的孔径、数量可以根据HVIC芯片200的体积进行调整，例如体积较大时，孔径和数量则可以相应的设置较多，反之则可以适量减少。通孔11的设置可以增加塑封材料的填充密度，从而增加塑封体40与引线框架的融合度。如此设置，可以有效的防止引线框架、HVIC芯片本体20与塑封体40之间产生分层，在金属和塑封材料之间原本并不能互相融合，因此极易引起塑封体40与引线框架之间的分层现象，由上述技术方案可以看出，在引线框架上增加通孔11，由塑封材料填充到该引线框架的通孔11内，使塑封体40与引线框架融合为一体，防止了产品出现分层，保证了产品质量。
参照图2，在一实施例中，所述HVIC芯片200还包括散热片60，所述散热片60设置于所述塑封体40上。
本实施例中，散热片60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HVIC芯片200中的电子元件产生的热量通过安装基板10传导至散热片60上，进一步增大HVIC芯片200产生的热量与空气的接触面积，提高散热速率。
参照图2，在一实施例中，所述引线框架包括引线基座及芯片引脚50；
所述HVIC芯片本体20设置于所述引线基座上；
所述芯片引脚50一端固定于所述引线基座上，所述芯片引脚50的另一端朝远离所述HVIC芯片200的方向延伸述的HVIC芯片200。
本实施例中，芯片引脚50可以采用固定框架来实现，固定框架向内延伸的多个导电条，导电条的自由端焊接于所述引线框架的基座上，在HVIC芯片200进行封装后，通过切脚的工艺来将固定框架切除，形成智能功率模块的引脚50。而在智能功率模块的封装前，固定框架的导电条的自由端焊接于引线框架的基座上之后，可以实现固定框架与引线框架的固定。在对智能功率模块进行封装后，将导电条连接在一起的固定框架部分切除，而使各个导电条的末端部分成为各自独立的部分，以形成HVIC芯片200的引脚50。
本实用新型还提出一种智能功率模块，包括功率组件100及如上所述的HVIC芯片200，所述HVIC芯片200的控制端与所述功率组件100的受控端连接。该HVIC芯片200的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述。
参照图3，本实施例中，智能功率模块还包括安装载体，安装载体可以采用引线框架或者金属基板、氮化铝陶瓷基板、DBC基板等来实现，功率组件100和HVIC芯片200安装在对应的安装位上。
HVIC芯片200可以与功率组件100封装于同一封装壳体内，或者，HVIC芯片200的HVIC芯片本体20与单向导通元件30进行封装后，进行二次封装，从而与功率组件100封装于同一封装壳体内。
在HVIC芯片200与功率组件100封装于同一封装壳体内时，用于安装HVIC芯片本体20的安装载体10也同时是HVIC芯片200的安装载体10，HVIC芯片本体20的电源端与智能功率模块的一电源接入端连接，以给HVIC芯片本体20供电，而单向导通元件30则设置于智能功率模块的电源接入端和HVIC芯片本体20之间。
在HVIC芯片200采用二次封装的方式和功率组件100封装于智能功率模块中时，HVIC芯片200可以设置有焊接层，HVIC芯片200焊接层焊接于智能功率模块的安装载体上，并通过电路布线、金属引线等与功率组件100实现电连接。
HVIC芯片200用于在智能功率模块工作时，HVIC芯片200输出相应的控制信号，以控制功率组件100中对应的功率开关管导通，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。在驱动功率开关管导通时，给功率开关管提供充电电流，以使功率开关管的栅源极间电圧迅速上升至所需值，保证功率开关管开关能快速导通。并在功率开关管导通期间保证功率开关管的栅源极间电圧维持稳定，以使功率开关管可靠导通。智能功率模块中的HVIC芯片200在电源极引脚50上增加一个单向导通元件30，以控制正向电源的输入，阻断负向电源的传输，从而防止负向电压施加给芯片。如此设置，可以避免HVIC芯片200时，智能功率模块无法正常工作，有利于提高智能功率模块的可靠性，降低智能功率模块的失效问题。
在一实施例中，功率组件100包括功率开关管；其中，功率开关管可以是氮化镓(GaN)功率开关管、Si基功率开关管或SiC基功率开关管，本实施例优选采用氮化镓(GaN)功率开关管。功率开关管的数量可以为一个，也可以为多个，当设置为多个时，可以包括四个所述功率开关管，也可以包括六个所述功率开关管，六个功率开关管组成逆变电路，从而应用在逆变电源、变频器、制冷设备、冶金机械设备、电力牵引设备等电器设备中，特别是变频家用电器中。在智能功率模块200工作时，HVIC芯片200输出相应的PWM控制信号，以驱动控制对应的功率开关管导通/截止，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。本实施例可选采用六个功率开关管组成三相逆变桥电路，三相逆变桥电路包括三相上桥臂功率开关管和三相下桥臂功率开关管。功率开关管可以组成PFC功率开关模块、压缩机功率模块及风机功率模块中的一种或者多种组合。
也即，所述功率组件100包括三相上桥臂功率开关管和三相下桥功率开关管；
所述HVIC芯片200内集成有三相上桥臂驱动电路和三相下桥臂驱动电路，三相上桥臂驱动电路驱动三相所述上桥臂功率开关管工作，所述三相下桥臂驱动电路驱动三相所述下桥功率开关管工作。
本实施例中，HVIC芯片200的数量可以是一个，也可以设置为多个，在设置一个HVIC芯片200时，HVIC芯片200内部可以集成三相上桥臂驱动电路和三相下桥臂驱动电路，从而输出多路驱动信号以驱动各个功率开关管工作。
在一实施例中，所述功率组件100包括三相上桥臂功率开关管和三相下桥功率开关管；
所述HVIC芯片200的数量为多个，多个所述HVIC芯片200与三相所述上桥臂功率开关管和三相所述下桥功率开关管一对一设置。
在HVIC芯片200设置为多个，例如两个时，可以分为驱动三相上桥臂功率开关管的上桥臂HVIC芯片200和驱动三相下桥功率开关管的下桥臂HVIC芯片200。或者，对应功率开关管的数量来设置，例如六个，也即每个HVIC芯片200分别驱动一个功率开关管，有利于简化HVIC芯片200的算法，提高功率开关管的响应速度，并且HVIC芯片200独立驱动一个功率开关管，可以较好的监测该功率开关管的工作状态，从而提高智能功率模块的可靠性。
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电控组件。该电控组件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电控组件，因此，本实用新型空调器的实施例包括上述电控组件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。
以上所述仅为本实用新型的实施例，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HVIC芯片，其特征在于，所述HVIC芯片包括：
安装载体，所述安装载体上设置有电源接入端；
HVIC芯片本体，设置于所述安装载体上，所述HVIC芯片本体具有电源端；
单向导通元件，设置于所述安装载体上，所述单向导通元件的输入端与所述电源接入端连接，所述单向导通元件的输出端与所述HVIC芯片本体的电源端连接。
2.如权利要求1所述的HVIC芯片，其特征在于，所述安装载体为引线框架。
3.如权利要求2所述的HVIC芯片，其特征在于，所述单向导通元件为二极管，所述二极管的阳极为所述单向导通元件的输入端，所述二极管的阴极为所述单向导通元件的输出端。
4.如权利要求2所述的HVIC芯片，其特征在于，所述HVIC芯片还包括塑封体，所述塑封体包覆于所述安装载体、所述HVIC芯片和所述单向导通元件上。
5.如权利要求4所述的HVIC芯片，其特征在于，所述引线框架上设置有通孔，所述塑封体的填充料填充于所述通孔内。
6.如权利要求4所述的HVIC芯片，其特征在于，所述HVIC芯片还包括散热片，所述散热片设置于所述塑封体上。
7.如权利要求2至6任意一项所述的HVIC芯片，其特征在于，所述引线框架包括引线基座及芯片引脚；
所述HVIC芯片本体设置于所述引线基座上；
所述芯片引脚一端固定于所述引线基座上，所述芯片引脚的另一端朝远离所述HVIC芯片的方向延伸述的HVIC芯片。
8.一种智能功率模块，其特征在于，包括功率组件及如权利要求1至7任意一项所述的HVIC芯片，所述HVIC芯片的控制端与所述功率组件的受控端连接。
9.如权利要求8所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率组件包括三相上桥臂功率开关管和三相下桥功率开关管；
所述HVIC芯片内集成有三相上桥臂驱动电路和三相下桥臂驱动电路，三相上桥臂驱动电路驱动三相所述上桥臂功率开关管工作，所述三相下桥臂驱动电路驱动三相所述下桥功率开关管工作；
或者，所述功率组件包括三相上桥臂功率开关管和三相下桥功率开关管；
所述HVIC芯片的数量为多个，多个所述HVIC芯片与三相所述上桥臂功率开关管和三相所述下桥功率开关管一对一设置。
10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的HVIC芯片；
和/或包括如权利要求8或9任意一项所述的智能功率模块。
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