一种封装结构的制作方法

本实用新型涉及半导体封装领域，尤其涉及一种封装结构。

背景技术：

IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，意为绝缘栅双极型晶体管。IGBT是由BJT(双极型晶体管)与MOSFET(绝缘栅型场效应晶体管)组成的复合全控型电压驱动式电子器件。该器件具有开关频率高、输入阻抗较大、热稳定性好、驱动电路简单、低饱和电压及大电流等特性，被作为功率器件广泛应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动、数码相机、电磁加热设备、UPS、电焊机、风力发电等工业控制和电力电子系统领域中。

随着竞争的加剧，IGBT的封装技术一直在朝着提高集成度、减小芯片尺寸的趋势发展，与之相伴的是器件功率和功率密度急剧增加而产生的过高温及热应力的形成，由此带来器件工作稳定性的降低和损坏率的增加。而现有单IGBT只能在其附近增加测温装置，因此测温的准确性以及及时性不好，对IGBT的控温保护不及时。

此外，IGBT在整机中主要工作在开关状态下，且大多数使用在感性负载条件下，这样，对IGBT进行保护显得尤为重要。目前，在使用和设计IGBT的时候，一般所留的余量都较大，但仍无法抵抗来自外界的干扰和自身整机引起的各种失效问题。IGBT失效主要是由集电极和发射极的过压/过流和栅极的过压/过流引起。另外，漏感及引线电感的存在，将导致IGBT集电极过电压，而在器件内部产生擎住效应，使IGBT锁定失效。同时，较高的过电压会使IGBT击穿。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提出了一种封装结构。

本实用新型所提出的技术方案如下：

本实用新型提出了一种封装结构，包括IGBT芯片、二极管芯片、基板、第一引脚、第二引脚以及第三引脚；基板与第三引脚电连接，并分别与第一引脚和第二引脚隔离；IGBT芯片和二极管芯片分别焊接在基板上；IGBT芯片的集电极C与二极管芯片的阴极分别与基板电连接；IGBT芯片的发射极E与二极管芯片的阳极分别通过导线与第二引脚的打线区电连接；IGBT芯片的栅极G通过导线与第一引脚的打线区电连接；第三引脚位于第一引脚和第二引脚的同一侧。

本实用新型上述的封装结构中，还包括第四引脚、第五引脚、第六引脚以及用于辅助控制IGBT芯片进行工作的控制集成电路IC；基板分别与第四引脚、第五引脚、第六引脚隔离；控制集成电路IC焊接在第二引脚上，并且控制集成电路IC分别与第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚电性连接；第四引脚接外部电路的信号输入端；第五引脚接外部电路的信号输出端；第六引脚接电源端。

本实用新型上述的封装结构中，第四引脚设置在第一引脚和第二引脚之间，第五引脚和第六引脚分别设置在第二引脚和第三引脚之间。

本实用新型上述的封装结构中，还包括用于将IGBT芯片、控制集成电路IC、第一引脚的打线区、第四引脚的打线区、第二引脚的打线区、第五引脚的打线区、第六引脚的打线区封装在一起的塑料封装壳；该塑料封装壳在第六引脚和第三引脚之间的位置上开设有豁口。

本实用新型上述的封装结构中，IGBT芯片与控制集成电路IC不共面。

本实用新型上述的封装结构中，塑料封装壳的两侧分别开设有散热孔。

本实用新型上述的封装结构中，第四引脚包括与第一引脚平行的第一部分、与第一引脚共线的第三部分以及连接第一部分和第三部分的第二部分。

本实用新型的封装结构在IGBT芯片的集电极C和发射极E之间反向并联一二极管芯片，从而给IGBT芯片提供续流通道，防止其被击穿。通过二极管芯片与IGBT芯片的封装还实现IGBT芯片的驱动以及直接测温，增强测温的准确性。同时，还增加控制集成电路IC，以与IGBT芯片配合，从而使IGBT芯片对电器瞬变的敏感性大幅降低。此外，在封装结构中，控制集成电路IC与IGBT芯片隔离设置，从而提高了散热效率。本实用新型的封装结构结构巧妙，实用性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1示出了本实用新型第一实施例的封装结构的示意图；

图2示出了图1所示的封装结构的另一方向的示意图；

图3示出了本实用新型第二实施例的封装结构的示意图。

具体实施方式

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：IGBT的封装技术一直在朝着提高集成度、减小芯片尺寸的趋势发展，与之相伴的是器件功率和功率密度急剧增加而产生的过高温及热应力的形成，同时，IGBT会因集电极和发射极的过压/过流和栅极的过压/过流而失效。本实用新型就该技术问题而提出的技术思路是：在IGBT芯片的集电极C和发射极E之间反向并联一二极管芯片，从而给IGBT芯片提供续流通道，防止其被击穿。通过二极管芯片与IGBT芯片的封装还实现IGBT芯片的驱动以及直接测温，增强测温的准确性。同时，还增加控制集成电路IC，以与IGBT芯片配合，从而使IGBT芯片对电器瞬变的敏感性大幅降低。此外，在封装结构中，控制集成电路IC与IGBT芯片隔离设置，从而提高了散热效率。

为了使本实用新型的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本实用新型，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

第一实施例

如图1和图2，图1示出了本实用新型第一实施例的封装结构的示意图；图2示出了图1所示的封装结构的另一方向的示意图。该封装结构包括IGBT芯片1、二极管芯片2、基板3、第一引脚4、第二引脚5以及第三引脚6；其中，基板3与第三引脚6电连接，并分别与第一引脚4和第二引脚5隔离；IGBT芯片1和二极管芯片2分别焊接在基板3上；IGBT芯片1的集电极C与二极管芯片2的阴极分别与基板3电连接；IGBT芯片1的发射极E与二极管芯片2的阳极分别通过导线与第二引脚5的打线区电连接；IGBT芯片1的栅极G通过导线与第一引脚的打线区电连接。这样，当IGBT芯片1导通时，其集电极C的电位比发射极E的高，电流从集电极C流往发射极E，这种条件下，反并联的二极管芯片2因为电压反向而处于截止状态；当二极管芯片2导通时，其阳极的电位比阴极的高，电流从阳极流往阴极，这种条件下，IGBT因为电压反向而处于截止状态。进一步地，在本实施例中，第三引脚6位于第一引脚4和第二引脚5的同一侧，从而避免了第三引脚6的高电位对第一引脚4和第二引脚5的影响，防止高压放电。同时，通过二极管芯片2与IGBT芯片1的封装还实现IGBT芯片的驱动以及直接测温，增强测温的准确性。

一般地，基板3可以为陶瓷覆铜板(即DBC，Direct Bonding Copper)，是由陶瓷基材、键合粘结层和导电层构成；是通过铜箔在高温下直接键合到氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面来制造实现，其具有高导热特性，高附着强度，优异的软钎焊性和优良电绝缘性能，是大功率电力电子电路互连技术和结构技术的基础材料。可以理解，基板3还可以为PCB板等。

进一步地，在本实施例中，封装结构还包括第四引脚7、第五引脚8、第六引脚9以及用于辅助控制IGBT芯片1进行工作的控制集成电路IC；在这里，控制集成电路IC包括过压保护电路和/或电压监测电路等。基板3分别与第四引脚7、第五引脚8、第六引脚9隔离；控制集成电路IC焊接在第二引脚5上，并且控制集成电路IC分别与第一引脚4、第四引脚7、第五引脚8和第六引脚9电性连接。第四引脚7接外部电路的信号输入端；第五引脚8接外部电路的信号输出端；第六引脚9接电源端。这样，控制集成电路IC和IGBT芯片1便集成在一起，从而大幅降低了IGBT芯片1对电气瞬变的敏感度。同时，控制集成电路IC在实体上实现了与IGBT芯片1隔离，没有会导致两个器件互相影响的任何意外和不需要的节点。

进一步地，如图2所示，IGBT芯片1与控制集成电路IC不共面，这样，就提高了IGBT芯片1散热能力。

在本实施例中，第四引脚7设置在第一引脚4和第二引脚5之间，第五引脚8和第六引脚9分别设置在第二引脚5和第三引脚6之间，从而进一步避免了第三引脚6的高电位对其他引脚的影响，防止高压放电。

进一步地，封装结构还包括用于将IGBT芯片1、控制集成电路IC、第一引脚4的打线区、第四引脚7的打线区、第二引脚5的打线区、第五引脚8的打线区、第六引脚9的打线区封装在一起的塑料封装壳10。该塑料封装壳10在第六引脚9和第三引脚6之间的位置上开设有豁口11，以增大表面的爬电距离，防止高压放电。

进一步地，在本实施例中，第二引脚5和第三引脚6的引线宽度为1mm；其他引脚的引线宽度为0.6mm；IGBT芯片1的栅极G和第一引脚4采用125μm铝线进行焊接；IGBT芯片1的发射极E和二极管芯片2分别与第二引脚5采用300μm铝线进行焊接；控制集成电路IC与IGBT芯片1的发射极E采用25μm铜线进行焊接。

进一步地，在本实施例中，如图1所示，封装结构开设有分别贯穿塑料封装壳10和基板3的安装通孔12；通过该安装通孔12，可以实现封装结构的固定安装。

进一步地，在本实施例中，如图1所示，塑料封装壳10的两侧分别开设有散热孔13，通过两侧的散热孔13，可以提高IGBT芯片1的散热效率。

进一步地，由于第一引脚4较短，在本实施例中，如图1所示，第四引脚7包括与第一引脚4平行的第一部分、与第一引脚4共线的第三部分以及连接第一部分和第三部分的第二部分，从而使得第四引脚7占据了第一引脚4所不需要的空间，这样就使得其他引脚之间的距离可以得到扩大，从而减小引脚之间的相互干扰。

第二实施例

如图3所示，图3示出了本实用新型第二实施例的封装结构的示意图。第二实施例与第一实施例的区别在于：第二实施例的封装结构没有设置散热孔13，并且封装结构的引脚形状不同。

具体地，在本实施例中，第四引脚7与第一引脚4平行设置。

本实用新型的封装结构在IGBT芯片的集电极C和发射极E之间反向并联一二极管芯片，从而给IGBT芯片提供续流通道，防止其被击穿。同时，还增加控制集成电路IC，以与IGBT芯片配合，从而使IGBT芯片对电器瞬变的敏感性大幅降低。此外，在封装结构中，控制集成电路IC与IGBT芯片隔离设置，从而提高了散热效率。本实用新型的封装结构结构巧妙，实用性强。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。