CN211700263U - 多基岛引线框架以及电机驱动芯片的封装结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型揭示了一种多基岛引线框架以及电机驱动芯片的封装结构。其中，多基岛引线框架包括多个基岛和多个第一引脚。多个第一引脚设置于多基岛引线框架的侧边；多个基岛包括相互之间电气隔离的第一基岛片区、第三基岛、第四基岛和第五基岛。第一基岛片区连接设置于多基岛引线框架的第一侧边的多个第一引脚，第一基岛片区能承载至少两个功率器件。第三基岛连接设置于多基岛引线框架的第二侧边的多个第一引脚，第三基岛能承载至少一个功率器件。第四基岛能承载至少一个功率器件，第五基岛能承载至少一个控制器晶元。本实用新型提供的多基岛引线框架以及封装结构，可提高电机驱动系统的集成度和可靠性，同时简化了系统的设计难度，降低系统成本。

Description

多基岛引线框架以及电机驱动芯片的封装结构
技术领域
本实用新型属于半导体封装技术领域，涉及一种电机驱动芯片封装技术，尤其涉及一种多基岛引线框架以及芯片封装结构。
背景技术
电机驱动模块作为一个庞大且快速增长的市场，同时也对驱动模块的体积、可靠性、成本、易用性等要求越来越高。一般电机驱动模块由控制器和功率器件组成。以常见的功率器件金属氧化物半导体场效应晶体管(简称MOS管)为例，全桥驱动模块如图1所示，通过控制器控制四个MOS管的Gate端实现对电机的控制。其中MOS管为三端口器件，符号如图2a所示，分别是Drain端、Gate端和Source端，以下亦可简称D、G、S。在高压或者大功率应用中，由于工艺或者成本的原因，一般功率器件无法和控制器在同一个晶元上集成，整个驱动模块需要用到4个独立的功率器件晶元和一个控制器晶元，这给系统的集成带来了很大困难。MOS管的晶元示意图如图2b，为MOS管一侧视角的示意图，其中晶元底部为Drain端，中央为Source端，侧边为Gate端。
在电机驱动芯片的封装过程中，需要将控制器晶元和功率器件晶元通过粘合剂固定到封装框架的基岛上，并把晶元上的特定的金属PAD通过导线连接到封装框架的引脚上。其中，粘合剂可分为导电型和绝缘型两种类型。如果使用导电胶，晶元底部的电位就是封装框架基岛的电位。如果使用绝缘胶，晶元底部的电位可以和基岛是不同的电位。由于封装成本和可靠性，在高压应用中通常采用导电胶。通常控制器晶元的底部电位为相对最低电位，即参考地，而MOS晶元的底部为Drain端，一般是高电位，这样就需要封装的框架有多个独立的基岛。由图1可以看出，晶体管Q1和晶体管Q2的Dr ian端都连接的是电源，它们的基岛可以为同一个电位。晶体管Q4的Dra in端连接的是OUT1，晶体管Q3的Drai n端连接的是OUT2，即两个Drain端分别连接负载的两端，因此需要两个独立的基岛。并且控制器的基岛需要作为参考地，通常一个高压的全桥驱动封装结构上需要有4个独立的基岛。此外，在大功率应用中，为了更好的散热，封装需要有较大面积的裸露的金属能够与PCB板接触以增大散热面积。
由于常用的封装形式独立基岛较少，并且散热能力不够，很难用于电机驱动的集成封装。而目前市场主流的驱动方案较多是采用控制器晶元和分立功率器件组合使用，该分立器件搭建的系统外围线路比较复杂，因此较大地影响了电机驱动系统的集成度和可靠性，也增加了电机驱动的设计难度。
实用新型内容
本实用新型提供了一种多基岛引线框架以及电机驱动芯片的封装结构，以提高电机驱动系统的集成度和可靠性，同时简化了电机驱动系统的设计难度，降低系统成本。
为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，采用如下技术方案：
本实用新型提出了一种应用于电机驱动芯片的多基岛引线框架，多基岛引线框架包括多个基岛和多个第一引脚；所述多个第一引脚设置于所述多基岛引线框架的侧边；所述多个基岛包括相互之间电气隔离的第一基岛片区、第三基岛、第四基岛和第五基岛；
所述第一基岛片区连接设置于所述多基岛引线框架的第一侧边的多个第一引脚，所述第一基岛片区能承载至少两个功率器件；
所述第三基岛连接设置于所述多基岛引线框架的第二侧边和/或第三侧边的多个第一引脚，所述第三基岛能承载至少一个功率器件；
所述第四基岛连接设置于所述多基岛引线框架的第四侧边和/或第三侧边的多个第一引脚，所述第四基岛能承载至少一个功率器件；
所述第五基岛能承载至少一个控制器晶元。
在本实用新型的一个实施例中，所述第一基岛片区包括：
第一基岛，其连接设置于所述多基岛引线框架的第一侧边和/或第四侧边的多个第一引脚，其能承载至少一个功率器件；
第二基岛，其连接设置于所述多基岛引线框架的第一侧边和/或第二侧边的多个第一引脚，其能承载至少一个功率器件；以及
第一连接部，其第一端固定连接所述第一基岛，其第二端固定连接所述第二基岛。
在本实用新型的一个实施例中，所述第一基岛和第二基岛之间通过第一连接部或邦定线实现电连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述多基岛引线框架还包括：
第二连接部，其第一端固定连接所述第五基岛，其第二端固定连接所述第四侧边上的第一引脚；
第三连接部，其第一端固定连接所述第五基岛，其第二端固定连接所述第二侧边上的第一引脚；以及
第四连接部，其第一端固定连接所述第五基岛，其第二端固定连接所述第三侧边上的第一引脚。
在本实用新型的一个实施例中，所述第一基岛片区、第三基岛和第四基岛上分别设置有至少一处打线区。
本实用新型提出了一种电机驱动芯片的封装结构，所述封装结构包括至少四个功率器件、一个控制器晶元以及如上所述的多基岛引线框架，所述至少四个功率器件中的四个功率器件分别为第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件和第四功率器件，所述第一功率器件和第二功率器件分别安装于所述第一基岛片区，所述第三功率器件安装于所述第三基岛，所述第四功率器件安装于所述第四基岛，所述控制器晶元安装于所述第五基岛；第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件和第四功率器件构成H桥电路。
在本实用新型的一个实施例中，所述至少四个功率器件都为三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管中的一种。
在本实用新型的一个实施例中，所述至少四个功率器件都为金属氧化物半导体场效应晶体管；
所述第一功率器件，其漏极与第一基岛连接，其源极通过邦定线与所述第四基岛的打线区连接，其栅极通过邦定线与所述控制器晶元连接；
所述第二功率器件，其漏极与第二基岛连接，其源极通过邦定线与所述第三基岛的打线区连接，其栅极通过邦定线与所述控制器晶元连接；
所述第三功率器件，其漏极与第三基岛连接，其源极和栅极分别通过邦定线与所述控制器晶元连接；
所述第四功率器件，其漏极与第四基岛连接，其源极和栅极分别通过邦定线与所述控制器晶元连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述多个基岛的第二表面裸露在塑封体的表面。
在本实用新型的一个实施例中，所述多个第一引脚中的至少两个引脚为拓展引脚，所述拓展引脚通过邦定线与控制器晶元连接。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供了一种多基岛引线框架以及电机驱动芯片的封装结构，该多基岛引线框架和封装结构具有多个独立的基岛，可以将多颗不同衬底电位的晶元封装在一起，有效实现电机驱动芯片的集成化，提高了电机驱动系统的可靠性，同时简化了系统的设计难度，降低系统成本。
附图说明
图1为现有技术的电机驱动系统的全桥驱动电路示意图。
图2a为现有技术的金属氧化物半导体场效应晶体管的电路符号示意图。
图2b为现有技术的金属氧化物半导体场效应晶体管的结构示意图。
图3为本实用新型一实施例中的多基岛引线框架的结构示意图。
图4为本实用新型一实施例中的电机驱动芯片的封装结构的结构示意图。
图5为本实用新型另一实施例中的电机驱动芯片的封装结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。
该部分的描述只针对几个典型的实施例，本实用新型并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本实用新型描述和保护的范围内。
说明书中的“耦接”或连接既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接；还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。
如图3所示，本实用新型的一实施例给出了一种应用于电机驱动系统的多基岛引线框架，其包括多个基岛和多个第一引脚。其中，多个基岛分别为第一基岛100、第二基岛200、第三基岛300、第四基岛400和第五基岛500。第一基岛100和第二基岛200也可属于第一基岛片区。多基岛引线框架的四个侧边依次为第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边。多个第一引脚为设置于多基岛引线框架的四个侧边的引脚。各侧边的第一引脚数量以及设置在何处侧边可以根据实际驱动电路的需要进行选择调节。在一实施例中，第一引脚的设置如下：第一侧边上设有第一引脚29、第一引脚28、第一引脚27、第一引脚26、第一引脚25、第一引脚24；第二侧边上设有第一引脚23、第一引脚22、第一引脚21、第一引脚20、第一引脚19、第一引脚18；第三侧边上设有第一引脚7、第一引脚8、第一引脚9、第一引脚10、第一引脚11、第一引脚12、第一引脚13、第一引脚14、第一引脚15、第一引脚16、第一引脚17；第四侧边上设有第一引脚1、第一引脚2、第一引脚3、第一引脚4、第一引脚5、第一引脚6。
如图3所示，在一实施例中，除第一基岛100和第二基岛200之间电连接之外，第一基岛100、第二基岛200、第三基岛300、第四基岛400和第五基岛500相互之间电气隔离。除了第一基岛100和第二基岛200电连接外，其余的基岛均彼此独立，有效的解决了电机驱动系统中的控制器晶元和功率器件需要多个独立基岛的问题。第一基岛100连接设置于多基岛引线框架的第一侧边的多个第一引脚，分别为第一引脚29和第一引脚28；此外，第一基岛100还连接设置于多基岛引线框架的第四侧边的多个第一引脚，分别为第一引脚1和第一引脚2；第一基岛100能承载至少一个功率器件。第二基岛200连接设置于多基岛引线框架的第一侧边的多个第一引脚，分别为第一引脚25和第一引脚24；此外，第二基岛200还连接设置于多基岛引线框架的第二侧边的多个第一引脚，分别为第一引脚23和第一引脚22；第二基岛200能承载至少一个功率器件。第三基岛300连接设置于多基岛引线框架的第二侧边和第三侧边的多个第一引脚，分别为第一引脚19、第一引脚18、第一引脚17和第一引脚16；第三基岛300能承载至少一个功率器件。第四基岛400连接设置于多基岛引线框架的第四侧边和第三侧边的多个第一引脚，分别为第一引脚5、第一引脚6、第一引脚7和第一引脚8；第四基岛400能承载至少一个功率器件。在一实施例中，第五基岛500与各侧边的多个第一引脚隔离，此处的隔离具体指的是，第五基岛500与各侧边的多个第一引脚不直接连接；第五基岛500能承载至少一个控制器晶元。在另一实施例中，第五基岛500设置在多基岛引线框架的一侧边或者两侧边衔接的位置，即第五基岛500与各侧边的多个第一引脚连接。
在另一实施例中，多基岛引线框架包括多个基岛和多个第一引脚。多个第一引脚设置于多基岛引线框架的侧边。多个基岛包括相互之间电气隔离的第一基岛片区、第三基岛、第四基岛和第五基岛。第一基岛片区连接设置于所述多基岛引线框架的第一侧边的多个第一引脚，所述第一基岛片区能承载至少两个功率器件。在一实施例中，第一基岛片区承载两个功率器件，分别为第一功率器件和第二功率器件。第三基岛连接设置于所述多基岛引线框架的第二侧边和/或第三侧边的多个第一引脚，第三基岛能承载至少一个功率器件。第四基岛连接设置于所述多基岛引线框架的第四侧边和/或第三侧边的多个第一引脚，第四基岛能承载至少一个功率器件。在一实施例中,第五基岛与多个第一引脚隔离，第五基岛能承载至少一个控制器晶元。
继续如图3所示实施例的描述，第一连接部C1的第一端固定连接第一基岛100，第一连接部C1的第二端固定连接第二基岛200。通过第一引脚1、第一引脚2、第一引脚29、第一引脚28和第一连接部C1可将第一基岛100固定。通过第一引脚25、第一引脚24、第一引脚23、第一引脚22和第一连接部C1可将第二基岛200固定。以上第一连接部和第一引脚的设置，可提高第一基岛和第二基岛在引线框架上的稳定性。此外，第一基岛100和第二基岛200之间可通过第一连接部C1或邦定线实现电连接，从而实现第一基岛100和第二基岛200的电位相等。
在一实施例中，多基岛引线框架还包括第二连接部C2、第三连接部C3和第四连接部C4。如图3所示的一实施例中，多基岛引线框架包括第二连接部C2、第三连接部C3、第四连接部C4和第五连接部C5。第二连接部C2的第一端固定连接第五基岛，第二连接部C2的第二端固定连接所述第四侧边上的第一引脚3。第三连接部C3的第一端固定连接第五基岛，第三连接部C3的第二端固定连接第二侧边上的第一引脚21。第四连接部C4的第一端固定连接所述第五基岛，第四连接部C4的第二端固定连接所述第三侧边上的第一引脚9。第五连接部C5的第一端固定连接所述第五基岛，第五连接部C5的第二端固定连接所述第三侧边上的第一引脚14。第二连接部C2、第三连接部C3、第四连接部C4和第五连接部C5的设置，可起到连接固定作用，有效的避免了由于基岛引起的框架塌陷，提高了封装的可靠性。
在一实施例中，如图3所示，第一基岛片区中的第一连接部C1的两端各设有打线区。此外，第三基岛300上也设有打线区，该打线区可通过第一引脚19与外部电路实现电连接。第四基岛400上也设有打线区，该打线区可通过第一引脚5与外部电路实现电连接。
如图4所示，本实用新型的一实施例给出了一种电机驱动芯片的封装结构，该封装结构包括第一功率器件Q1、第二功率器件Q2、第三功率器件Q3、第四功率器件Q4、控制器晶元Q5以及多基岛引线框架。第一功率器件Q1安装于第一基岛100上，第二功率器件Q2安装于第二基岛200上，第三功率器件Q3安装于第三基岛300上，第四功率器件Q4安装于第四基岛400上，控制器晶元Q5安装于第五基岛500上。在第五基岛500上还设有糙面区510，糙面区可以增加封装的稳定性，防止封装后的分层。在一实施例中，四个功率器件可以是三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(简称MOSFET管)、结型场效应晶体管(简称JFET管)和绝缘栅双极型晶体管(简称IGBT管)等中的一种。在一实施例中，四个功率器件都为金属氧化物半导体场效应晶体管。如图4所示，在一实施例中，四个功率器件都为金属氧化物半导体场效应晶体管。
如图5所示，在一实施例中，电机驱动芯片的封装结构包括四个功率器件和一个控制器晶元，四个功率器件分别为第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4。四个功率器件都为金属氧化物半导体场效应晶体管。第一晶体管Q1的漏极与第一基岛100连接，具体的，第一晶体管Q1的漏极通过导电胶固定在第一基岛100上；第一晶体管Q1的源极S通过邦定线L2与第四基岛400的打线区连接，第一晶体管Q1的栅极G通过邦定线L1与控制器晶元Q5连接。第二晶体管Q2的漏极与第二基岛200连接，具体的，第二晶体管Q2的漏极通过导电胶固定在第二基岛200上；第二晶体管Q2的源极S通过邦定线与第三基岛300的打线区连接，第二晶体管Q2的栅极G通过邦定线与控制器晶元Q5连接。第三晶体管Q3的漏极与第三基岛300连接，具体的，第三晶体管Q3的漏极通过导电胶固定在第三基岛300上；第三晶体管Q3的源极S和栅极G分别通过邦定线与控制器晶元Q5连接。第四晶体管Q4的漏极与第四基岛400连接，具体的，第四晶体管Q4的漏极通过导电胶固定在第四基岛400上；第四晶体管Q4的源极S通过邦定线L3与控制器晶元Q5连接，第四晶体管Q4的栅极G通过邦定线L4与控制器晶元Q5连接。控制器晶元Q5固定安装在第五基岛500上。在一实施例中，第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4构成H桥电路，控制器晶元Q5分别耦接第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的栅极。第一晶体管Q1的源极耦接电机的第一端，第一晶体管Q1的漏极耦接电源，第二晶体管Q2的漏极耦接电源，第二晶体管Q2的源极耦接电机的第二端；第三晶体管Q3的源极耦接地，第三晶体管Q3的漏极耦接电机的第二端，第四晶体管Q4的漏极耦接电机的第一端，第四晶体管Q4的源极耦接地。电机驱动芯片的封装结构的四边分别设置各一个功率器件，封装结构的中央设置地线和/或控制器晶元。
在一实施例中，多个第一引脚中的至少两个引脚为拓展引脚，所述拓展引脚通过邦定线与控制器晶元连接。如图5所示，多基岛引线框架的第三侧边的第一引脚10、第一引脚11、第一引脚12、第一引脚13和第一引脚14可作为拓展引脚，可分别通过邦定线与晶体管晶元Q5连接。此外，第一引脚4、第一引脚20、第一引脚26和第一引脚27也可作为拓展引脚。拓展引脚可以使控制器晶元实现更多复杂的拓展功能，并且可以通过保持外围线路不变，仅仅更换控制器晶元来满足不同的应用需求，极大的简化了使用和开发的难度和周期。
在一实施例中，第一基岛100、第二基岛200、第三基岛300、第四基岛400和第五基岛500的第二表面裸露在塑封体的表面。例如，可将第一基岛100安装固定第一功率器件之后所裸露的表面称为第二表面，第一基岛100的第二表面有较大面积的裸露金属，同样的，第二基岛200、第三基岛300、第四基岛400和第五基岛500的第二表面也存在较大面积的裸露金属，以上第二表面与PCB形成良好的接触，增大了散热面积，使本实用新型所提出的封装结构可以用在大功率应用中。
本实用新型提供了的多基岛引线框架以及电机驱动芯片的封装结构，该多基岛引线框架和封装结构具有多个独立的基岛，可以将多颗不同衬底电位的晶元封装在一起，有效实现电机驱动芯片的集成化，提高了电机驱动系统的可靠性，同时简化了系统的设计难度，降低系统成本。
这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种应用于电机驱动芯片的多基岛引线框架，其特征在于，所述多基岛引线框架包括多个基岛和多个第一引脚；所述多个第一引脚设置于所述多基岛引线框架的侧边；所述多个基岛包括相互之间电气隔离的第一基岛片区、第三基岛、第四基岛和第五基岛；
所述第一基岛片区连接设置于所述多基岛引线框架的第一侧边的多个第一引脚，所述第一基岛片区能承载至少两个功率器件；
所述第三基岛连接设置于所述多基岛引线框架的第二侧边和/或第三侧边的多个第一引脚，所述第三基岛能承载至少一个功率器件；
所述第四基岛连接设置于所述多基岛引线框架的第四侧边和/或第三侧边的多个第一引脚，所述第四基岛能承载至少一个功率器件；
所述第五基岛能承载至少一个控制器晶元。
2.根据权利要求1所述的多基岛引线框架，其特征在于，所述第一基岛片区包括：
第一基岛，其连接设置于所述多基岛引线框架的第一侧边和/或第四侧边的多个第一引脚，其能承载至少一个功率器件；
第二基岛，其连接设置于所述多基岛引线框架的第一侧边和/或第二侧边的多个第一引脚，其能承载至少一个功率器件；以及
第一连接部，其第一端固定连接所述第一基岛，其第二端固定连接所述第二基岛。
3.根据权利要求2所述的多基岛引线框架，其特征在于，所述第一基岛和第二基岛之间通过第一连接部或邦定线实现电连接。
4.根据权利要求1所述的多基岛引线框架，其特征在于，所述多基岛引线框架还包括：
第二连接部，其第一端固定连接所述第五基岛，其第二端固定连接所述第四侧边上的第一引脚；
第三连接部，其第一端固定连接所述第五基岛，其第二端固定连接所述第二侧边上的第一引脚；以及
第四连接部，其第一端固定连接所述第五基岛，其第二端固定连接所述第三侧边上的第一引脚。
5.根据权利要求1所述的多基岛引线框架，其特征在于，所述第一基岛片区、第三基岛和第四基岛上分别设置有至少一处打线区。
6.一种电机驱动芯片的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括至少四个功率器件、一个控制器晶元以及如权利要求1-5任一所述的多基岛引线框架，所述至少四个功率器件中的四个功率器件分别为第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件和第四功率器件，所述第一功率器件和第二功率器件分别安装于所述第一基岛片区，所述第三功率器件安装于所述第三基岛，所述第四功率器件安装于所述第四基岛，所述控制器晶元安装于所述第五基岛；所述第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件和第四功率器件构成H桥电路。
7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述至少四个功率器件都为三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管中的一种。
8.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述至少四个功率器件都为金属氧化物半导体场效应晶体管；
所述第一功率器件，其漏极与第一基岛连接，其源极通过邦定线与所述第四基岛的打线区连接，其栅极通过邦定线与所述控制器晶元连接；
所述第二功率器件，其漏极与第二基岛连接，其源极通过邦定线与所述第三基岛的打线区连接，其栅极通过邦定线与所述控制器晶元连接；
所述第三功率器件，其漏极与第三基岛连接，其源极和栅极分别通过邦定线与所述控制器晶元连接；
所述第四功率器件，其漏极与第四基岛连接，其源极和栅极分别通过邦定线与所述控制器晶元连接。
9.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述多个基岛的第二表面裸露在塑封体的表面。
10.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述多个第一引脚中的至少两个引脚为拓展引脚，所述拓展引脚通过邦定线与控制器晶元连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113745186A (zh) * 2021-08-30 2021-12-03 深圳云潼科技有限公司 芯片框架和功率模块芯片
CN114420664A (zh) * 2022-01-18 2022-04-29 广东气派科技有限公司 一种多基岛大功率模组qfn的封装结构
CN115700919A (zh) * 2023-01-03 2023-02-07 华羿微电子股份有限公司 一种sip封装模块及其封装方法

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