CN212750880U - 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，安装基板具有背对设置第一侧表面和第二侧表面，第二侧表面设置有第一安装位及与第一安装位连接的第二安装位；芯片本体，设置于第一安装位上；芯片引脚，芯片引脚的一端设置于第二安装位上，芯片引脚的另一端自安装基板的第二侧表面向背离第一侧表面方向，且远离安装基板中心方向延伸。本实用新型提出了一种新的芯片引脚封装结构，可以增大芯片引脚焊接在电控板上的距离，有利于提高芯片信号的抗干扰能力。

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

集成芯片中，引脚通常采用双列直插式封装或者扁平式封装脚等形式封装来实现，例如，双列直插式封装的芯片外引脚一般为垂直于芯片向下延伸，因此各个芯片引脚之间的距离固定，每一根引脚的长度以及宽度相同，这容易在芯片引脚之间产生信号干扰。

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，所述安装基板具有背对设置第一侧表面和第二侧表面，所述第二侧表面设置有第一安装位及与所述第一安装位连接的第二安装位；

芯片本体，设置于所述第一安装位上；

芯片引脚，所述芯片引脚的一端设置于所述第二安装位上，所述芯片引脚的另一端自所述安装基板的第二侧表面向背离所述第一侧表面方向，且远离所述安装基板中心方向延伸。

可选地，所述芯片引脚包括第一焊接部、至少一个弯折部及第二焊接部；所述第一焊接部的一端设置于所述第二安装位上，所述第一焊接部的另一端经所述弯折部与所述第二焊接部连接；其中，

所述第一焊接部垂直所述安装基板设置；所述第二焊接部与所述安装基板呈夹角设置。

可选地，所述芯片引脚为铍含量比例为0.2％-2.0％的铍铜合金引脚。

可选地，所述芯片引脚为圆形柱引脚或者为方形柱引脚。

可选地，所述集成芯片还包括：

封装壳体，所述安装基板及芯片本体封装于所述封装壳体内；所述芯片引脚远离所述芯片本体的一端凸设于所述封装壳体的表面。

可选地，所述集成芯片还包括：

散热器，所述散热器的一侧表面与所述安装基板固定连接，所述散热器的另一侧表面显露于所述封装壳体外。

可选地，所述散热器还包括散热器本体及凸设于所述散热器本体上的散热凸起。

可选地，所述集成芯片还包括：

绝缘件，所述绝缘件夹设于所述散热器与所述安装基板之间。

本实用新型还提出一种智能功率模块，包括如上所述的集成芯片。

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集成芯片；

和/或，所述空调器包括如上所述的智能功率模块。

本实用新型集成芯片通过设置安装基板，安装基板具有背对设置第一侧表面和第二侧表面，第二侧表面设置有第一安装位及与第一安装位连接的第二安装位；将芯片本体设置于第一安装位上，以及将芯片引脚的一端设置于所述第二安装位上，芯片引脚的另一端则自安装基板的第二侧表面向背离第一侧表面方向，且远离安装基板中心方向延伸，使得多个芯片引脚以安装基板为中心，呈辐射状设置，在集成芯片的截面上成呈凌锥型分布。本实用新型提出了一种新的芯片引脚封装结构，可以增大芯片引脚焊接在电控板上的距离，有利于提高芯片信号的抗干扰能力。

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为本实用新型集成芯片一实施例的截面结构示意图；

图2为本实用新型集成芯片一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型集成芯片中芯片引脚框架一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型集成芯片中散热器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	31	第一焊接部
20	芯片本体	32	弯折部
				30	芯片引脚	33	第二焊接部
40	封装壳体	51	散热器本体
				50	散热器	52	散热凸起
60	绝缘件

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。

参照图1至图4，在本实用新型一实施例中，该集成芯片包括：

安装基板10，所述安装基板10具有背对设置第一侧表面和第二侧表面，所述第二侧表面设置有第一安装位及与所述第一安装位连接的第二安装位；

芯片本体20，设置于所述第一安装位上；

芯片引脚30，所述芯片引脚30的一端设置于所述第二安装位上，所述芯片引脚30的另一端自所述安装基板10的第二侧表面向背离所述第一侧表面方向，且远离所述安装基板10中心方向延伸。

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为芯片本体20的安装载体，安装基板10的形状可以根据芯片本体20的具体位置、数量及大小确定，可以为方形，但不限于方形。安装基板10上设置有电路布线层，电路布线层根据集成芯片的电路设计，在安装基板10上形成对应的线路以及对应供芯片本体20中的各电子元件安装的安装位，即焊盘。第一安装位与第二安装位之间通过电路布线层连接。

当安装基板10在采用氮化铝陶瓷安装基板10来实现时，氮化铝陶瓷安装基板10包括绝缘散热层及形成于所述绝缘散热层上的电路布线层。在采用金属材质制成的安装基板10时，安装基板10包括金属散热安装基板10、铺设在金属散热安装基板10上的绝缘层及形成于绝缘层上的电路布线层。本实施例中，安装基板10可选为单面布线板，也即第一安装位和第二安装位设置于安装基板10的同一侧。所述绝缘层夹设于所述电路布线层与所述金属安装基板10之间。该绝缘层用于实现电路布线层与金属安装基板10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芯片本体20正常工作，降低周围环境中的电磁辐射对集成芯片中的电子元件的干扰影响。该绝缘层可选采用热塑性胶或者热固性胶等材料制成，以实现安装基板10与电路布线层之间的固定连接且绝缘。绝缘层可以采用环氧树脂、氧化铝、高导热填充材料一种或多种材质混合实现的高导热绝缘层来实现。在制作安装基板10的过程中，可以在安装基板10上设置好绝缘层后，将铜箔铺设在绝缘层上，并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔，从而形成电路布线层。芯片本体20与芯片引脚30之间通过电路布线层实现电连接，无需设置金属引线，可以防止因金属引线断裂而使得芯片故障，无法使用的问题发生。

芯片本体20可以是贴片式的电子元件，还可以是裸die晶圆，安装基板10上设置有焊盘，芯片本体20可以通过焊锡、导电胶等粘接于安装基板10形成的焊盘上。本实施例可选采用球栅阵列封装的半分封装芯片来实现。集成芯片可以是任意一种半导体器件，本实施例可选为应用于逆变电源、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。该集成芯片可以是驱动芯片，以驱动由多个功率管组成的逆变电路工作，在实际应用中，驱动芯片输出相应的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。

集成芯片还可以是主控芯片，例如空调室外机、室内机等的MCU，MCU中集成有逻辑控制器、存储器、数据处理器等，以及存储在所述存储器上并可在所述数据处理器上运行的软件程序和/或模块，MCU通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，输出相应的控制信号至智能功率模块的驱动芯片，使得驱动芯片根据接收到的控制信号驱动对应的功率开关管导通/关断，以驱动风机、压缩机、电机等负载工作。或者驱动PFC模块工作，从而实现对接入的直流电源进行功率因素校正。

芯片引脚30可以为铍铜合金引脚(铍含量为0.2％～至2.0％可调，其中，合金成分，铍含量为0.2％～至0.6％的是高导(电、热)铍青铜；铍含量为1.6％～2.0％的是高强铍青专铜，本实施例可选采用铍含量比例为1.6％-2.0％的铍铜合金引脚，可以理解的是，铍铜是一种过饱和固溶体铜基合金，是机械性能，物理性能，化学性能及抗蚀性能良好结合的有色合金，经固溶和时效处理后，具有与特殊钢相当的高强度极限，弹性极限，屈服极限和疲劳极限，同时又具备有高导电率，可以提高集成芯片的信号响应速度。芯片引脚30在采用导热率的铍铜合金引脚来实现时，还可以提高集成芯片的散热效率，高硬度和耐磨性，高的蠕变抗力及耐蚀性，出色的机械与物理性能，高抗退火性能，耐磨性优良。高硬度、高耐磨性，可进一步延长集成芯片的使用寿命。并且，抗拉强度、屈服强度与硬度均为适中值，因此具有良好的加工性。在高温下导电性亦能良好，从而使得集成芯片可以工作在高温及其他极端环境下，有利于提高集成芯片的适用范围。引脚的数量为多个，多个所述芯片引脚30以所述安装基板10为中心，呈辐射状设置。也即，多个所述芯片引脚30围合形成开口槽，所述开口槽自与所述安装基板10向远离所述基板方向呈扩口设置。各个芯片引脚30的一端固定在安装基板10上，另一端自安装基板10向远离芯片本体20的一侧散开，使得多个芯片引脚30以安装基板10为中心，呈辐射状设置，芯片引脚30与安装基板10之间形成的整体结构成凌锥型。如此设置，有利于增大芯片引脚30端部之间的距离，从而提高产品的封装良率，可以增大芯片引脚30焊接在电控板上的距离，提高芯片信号的抗干扰能力。并且各个芯片引脚30之间的间距不定，各个芯片引脚30可以根据强弱电进行排布，例如强电引脚可以设置在引脚较稀疏的中间位置，弱电引脚则设置在强电引脚的两侧，例如引脚较密集的位置。如此设置，可以有效的进行强弱电风力，进一步提高信号的抗干扰能力。

本实用新型集成芯片通过设置安装基板10，安装基板10具有背对设置第一侧表面和第二侧表面，第二侧表面设置有第一安装位及与第一安装位连接的第二安装位；将芯片本体20设置于第一安装位上，以及将芯片引脚30的一端设置于所述第二安装位上，芯片引脚30的另一端则自安装基板10的第二侧表面向背离第一侧表面方向，且远离安装基板10中心方向延伸，使得多个芯片引脚30以安装基板10为中心，呈辐射状设置，在集成芯片的截面上成呈凌锥型分布。本实用新型提出了一种新的引脚封装结构，可以增大芯片引脚30焊接在电控板上的距离，有利于提高芯片信号的抗干扰能力。

参照图1，在一实施例中，所述芯片引脚30包括第一焊接部31、至少一个弯折部32及第二焊接部33；所述第一焊接部31的一端设置于所述第二安装位上，所述第一焊接部31的另一端经所述弯折部32与所述第二焊接部33连接。

本实施例中，第一焊接部31用于将引脚焊接至安装基板10上，第二焊接部33用于将集成芯片焊接于电控板上，第一焊接部31与第二焊接部33之间通过至少一个弯折部32进行电连接。如此设置，可以减小芯片引脚30在安装于电控板上时，或者在搬运或者跌落的过程中产生的应力，从而可以防止芯片引脚30因跌落或者搬运被折断而损坏集成芯片。其中，弯折部32可以设置为一个，也可以设置为多个，多个弯折部32连接第一焊接部31与第二焊接部33，使得芯片引脚30呈阶梯状设置。在芯片引脚30设置为多个时，多个引脚安装在安装基板10上，各个引脚在集成芯片的横截面上成呈凌锥型分布。在设置有多个弯折部32时，位于弯折处两侧的部分的延伸方向不平行；例如第一段弯折部32邻近对应弯折处的一端的延伸方向与第二段弯折部32对应弯折处的一端的延伸方向不平行，第二段弯折部32的邻近对应弯折处的一端的延伸方向与第三段弯折部32邻近对应弯折处的一端的延伸方向不平行。并且，各个弯折部32之间的长度不等，第二段弯折部32的长度大于第一段弯折部32与第三段弯折部32的长度，也即靠近第一焊接部31与第二焊接部33的弯折部32的长度小于远离第一焊接部31与第二焊接部33的弯折部32的长度。如此设置，可以提高第一焊接部31与安装基板10之间的连接强度，以及提高第二焊接部33与电控板之间的连接强度，同时还可以提高集成芯片的抗压能力，进一步防止芯片在跌落时断裂。

参照图4，在实际应用时，各个引脚之间通过芯片引脚框架固定连接，在将芯片引脚30固定于安装基板10上时，可以将整体的芯片引脚框架放置于对应的安装位后再进行固定连接，可以使各个引脚之间不会因为操作原因而发生相对运动，从而提高集成芯片的制作便利性，并且提高芯片引脚30的安装效率。

参照图1，在一实施例中，所述第一焊接部31垂直所述安装基板10设置；所述第二焊接部33与所述安装基板10呈夹角设置。

本实施例中，第一焊接部31垂直于安装基板10设置，第二焊接部33则与安装基板10呈夹角设置，例如可以是45度夹角，各个芯片引脚30呈柱状设置，具体可以是所述柱状芯片引脚30为圆形柱引脚或者为方形柱引脚。第一焊接部31焊接于安装基板10上，也即柱状的第一焊接部31与安装基板10之间抵接，并通过导电胶、锡膏等固定连接。如此设置，可以增大引脚对大电流的耐受能力，进而提高集成芯片的驱动能力。

参照图1或图2，在一实施例中，所述集成芯片还包括：

封装壳体40，所述安装基板10及芯片本体20封装于所述封装壳体40内；所述芯片引脚30远离所述芯片本体20的一端凸设于所述封装壳体40的表面。

本实施例中，封装壳体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。在制作封装壳体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封装壳体40材料进行轧制成形，以形成封装壳体40，再将芯片本体20和安装基板10封装在封装壳体40内。或者通过注塑工艺及封装模具，将安装有芯片的安装基板10放置于模具后，在模具中注入封装材料，将芯片和安装基板10封装在封装壳体40内，以在成型后形成封装壳体40。如此，可以实现对芯片进行绝缘处理，以及提高集成芯片的EMI性能。

本实施例的芯片引脚30封装于封装壳体40内，与封装壳体40、芯片本体20及安装基板10之间一体设置，仅第二焊接部33显露于封装壳体40的表面，相较于鸥翼型的引脚及直插型引脚，本实施例引脚的第二焊接部33与电控板平行设置，在将引脚通过焊锡、导电胶固定于电控板上，引脚的第二焊接部33与电控板贴合，进而可以提高芯片引脚30的紧固性，有利于防止电控板在跌落时，导致引脚断裂。可以理解的是，封装壳体40通常具有绝缘性及电磁屏蔽性能，将引脚封装于封装壳体40内还可以提高集成芯片的抗电磁干扰能力，同时还可以减少芯片引脚30之间发生黏连而出现短路等故障。

参照图2或图3，在一实施例中，所述集成芯片还包括：

散热器50，所述散热器50的一侧表面与所述安装基板10固定连接，所述散热器50的另一侧表面显露于所述封装壳体40外。

本实施例中，散热器50可以采用铝质、铝合金等散热效果较好的高导热材料制得，以使得集成芯片产生的热量通过安装基板10传导至散热器50上，进一步增大功率器件产生的热量与空气的接触面积，提高散热速率。可以理解的是，集成芯片可以采用全包封封装和半包封封装。而在为了提高集成芯片的散热效率，在采用半包封封装时，可以将集成芯片的散热器50部分裸露在封装壳体40外，在集成芯片还设置有散热器50时，散热器50裸露于集成芯片的封装壳体40之外的表面可以更好的与空气接触，提高集成芯片的散热效率。

参照图2或图3，在一实施例中，所述散热器50还包括散热器本体51及凸设于所述散热器本体51上的散热凸起52。

本实施例中，散热凸起52的数量为多个，多个所述散热叶片间隔设置于所述散热器本体51的一侧。如此设置，可以增加散热器50与空气的接触面积，也即在散热器50工作时，增加散热器50上的热量与空气的接触面积，以加快散热器50的散热速率。同时还可以减少散热器50的物料，避免散热片因材料应用过多，造成成本过高。可以理解的是，在安装基板10采用铝基板来实现时，散热器50可以与安装基板10一体设置，也即散热器50与铝基板之间为一体成型设置。此外，散热凸起52可以凸设于封装壳体40的一侧表面，在散热器50进行风冷散热时，可以进一步增大散热器50与空气的接触面积，有利于提高集成芯片的散热效率。散热凸起52凸设于散热器本体51，且高于封装壳体40，可以有效的增强整个芯片的运放功能和散热效果。如此设置，新型封装技术有利于半导体结构多元化的发展。散热凸起52可以设置成方形的散热片，也可以设置成其他形状，散热片之间间隔设置，可以实现与散热风扇配合使用，实现风冷散热。

参照图1，在一实施例中，所述集成芯片还包括：

绝缘件60，所述绝缘件60夹设于所述散热器50与所述安装基板10之间。

本实施例中，该绝缘件60用于实现安装基板10与散热器50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芯片本体20正常工作，降低周围环境中的电磁辐射对集成芯片中的芯片本体20及引脚的干扰影响。其中，绝缘件60可以采用绝缘胶来实现，以实现安装基板10与散热器50之间的固定连接，当然在其他实施例中，也可将绝缘件60夹设于散热器50与安装基板10之间后，通过压合的方式实现散热器50与安装基板10的固定连接。

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。该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，由于在本实用新型智能功率模块中使用了上述集成芯片，因此，本实用新型智能功率模块的实施例包括上述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。

本实施例中，智能功率模块还包括功率管，功率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管，也可以包括六个所述功率管，六个功率管组成逆变电路，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。本实施例可选采用六个功率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管和三相下桥臂功率管。功率管可以组成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。

其中，集成芯片可以是用于驱动功率管工作的驱动芯片，在智能功率模块工作时，驱动芯片输出相应的PWM控制信号，以驱动控制对应的功率管导通/截止，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。在驱动功率管导通时，给功率管提供充电电流，以使功率管的栅源极间电圧迅速上升至所需值，保证功率管开关能快速导通。并在功率管导通期间保证功率管的栅源极间电圧维持稳定，以使功率管可靠导通。智能功率模块中可以设置一个驱动芯片，也可以设置多个驱动芯片，在设置一个驱动芯片时，驱动芯片输出多路驱动信号以驱动各个功率管工作，而在设置多个驱动芯片时，可以分为上桥臂驱动芯片和下桥臂驱动芯片，或者对应功率管的数量来设置，也即每个驱动芯片分别驱动一个功率管，相较于采用一个集成的驱动芯片来同时驱动多个功率管，本实施例驱动芯片的算法简单，可以提高功率管的响应速度，并且驱动芯片独立驱动一个功率管，可以较好的监测该功率管的工作状态，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，包括如上所述的集成芯片，或者如上所述的智能功率模块。

该智能功率模块和功率管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功率管，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功率管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 (9)

1.一种集成芯片，其特征在于，所述集成芯片包括：

安装基板，所述安装基板具有背对设置第一侧表面和第二侧表面，所述第二侧表面设置有第一安装位及与所述第一安装位连接的第二安装位；

芯片本体，设置于所述第一安装位上；

芯片引脚，所述芯片引脚的一端设置于所述第二安装位上，所述芯片引脚的另一端自所述安装基板的第二侧表面向背离所述第一侧表面方向，且远离所述安装基板中心方向延伸。

2.如权利要求1所述的集成芯片，其特征在于，所述芯片引脚包括第一焊接部、至少一个弯折部及第二焊接部；所述第一焊接部的一端设置于所述第二安装位上，所述第一焊接部的另一端经所述弯折部与所述第二焊接部连接；其中，

所述第一焊接部垂直所述安装基板设置；所述第二焊接部与所述安装基板呈夹角设置。

3.如权利要求1所述的集成芯片，其特征在于，所述芯片引脚为圆形柱引脚或者为方形柱引脚。

4.如权利要求1至3任意一项所述的集成芯片，其特征在于，所述集成芯片还包括：

封装壳体，所述安装基板及芯片本体封装于所述封装壳体内；所述芯片引脚远离所述芯片本体的一端凸设于所述封装壳体的表面。

5.如权利要求4所述的集成芯片，其特征在于，所述集成芯片还包括：

散热器，所述散热器的一侧表面与所述安装基板固定连接，所述散热器的另一侧表面显露于所述封装壳体外。

6.如权利要求5所述的集成芯片，其特征在于，所述散热器还包括散热器本体及凸设于所述散热器本体上的散热凸起。

7.如权利要求5所述的集成芯片，其特征在于，所述集成芯片还包括：

绝缘件，所述绝缘件夹设于所述散热器与所述安装基板之间。

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

9.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如权利要求1至7任意一项所述的集成芯片；

和/或，所述空调器包括如权利要求8所述的智能功率模块。

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