智能功率模块和设备的制作方法

1.本发明涉及智能功率模块技术领域，尤其是涉及一种智能功率模块和设备。


背景技术：

2.相关技术中，在选型栅驱动芯片时，经常会面临虽然驱动芯片的各项功能与参数均满足需求，但驱动芯片布局与功率芯片布局失配而无法使用情况。如图1所示，栅驱动芯片的hox焊盘(高侧门驱动输出)在左侧，vsx焊盘(高侧供电地)在右侧，而功率芯片栅极(g极)在右上侧，根据功率模块电路设计，驱动芯片的hox需与功率芯片的栅极连接，驱动芯片的vsx需与功率芯片的发射极连接，此种情况下会造成交叉线，无法匹配使用。因为失配问题，造成驱动芯片即使各项功能与参数均满足，也无法使用，选型困难。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种智能功率模块，通过在控制ic芯片布局上将部分触点设置为两个，可兼容栅极在不同位置的功率模块，高效解决控制ic芯片与功率芯片连接匹配问题，避免交叉线。
4.本发明还提出了一种具有智能功率模块的设备。
5.根据本发明第一方面实施例的智能功率模块，包括：封装体，所述封装体内设置有控制ic芯片和多个功率芯片，所述多个功率芯片的每一个均与所述控制ic芯片电连接，所述控制ic芯片上设置有多种触点，至少一种所述触点的数量为至少两个，所述触点和所述功率芯片电连接；多个功率引脚，多个所述功率引脚在所述封装体的靠近所述功率芯片的一侧引出，所述多个功率芯片的每一个通过一个导电件与所述多个功率引脚中对应的功率引脚电连接；控制ic引脚，所述控制ic引脚在所述封装体的靠近所述控制ic芯片的一侧引出，所述控制ic引脚与所述触点电连接。
6.根据本发明实施例的智能功率模块，通过在控制ic芯片布局上将部分触点设置为两个，可兼容栅极在不同位置的功率模块，高效解决控制ic芯片与功率芯片连接匹配问题，避免交叉线，提升了控制ic芯片的兼容性，以及可以相应的削减控制ic芯片和控制ic引脚之间的键合线长度。
7.根据本发明的一些实施例，所述控制ic芯片为高压控制ic芯片，所述高压控制ic芯片上设置有高侧供电接地触点和高侧门驱动输出触点，所述高侧供电接地触点为至少两个，至少两个所述高侧供电接地触点设置于所述高侧门驱动输出触点的两侧，至少一个所述高侧供电接地触点和所述功率芯片电连接；或，所述控制ic芯片为高压控制ic芯片，所述高压控制ic芯片上设置有高侧供电接地触点和高侧门驱动输出触点，所述高侧门驱动输出触点为至少两个，至少两个所述高侧门驱动输出触点设置于所述高侧门驱动输出触点的两侧，至少一个所述高侧门驱动输出触点和所述功率芯片电连接。
8.根据本发明的一些实施例，所述高侧供电接地触点为两个或所述高侧门驱动输出触点为两个。
9.根据本发明的一些实施例，所述高侧供电接地触点为三相触点且所述高侧门驱动输出触点为三相触点。
10.根据本发明的一些实施例，所述控制ic芯片为低压控制ic芯片芯片，所述低压控制ic芯片芯片上设置有接地触点，所述接地触点为至少两个，至少一个所述接地触点和所述控制ic引脚电连接。
11.根据本发明的一些实施例，至少两个所述接地触点间隔设置在所述低压控制ic芯片芯片在长度方向上的两侧。
12.根据本发明的一些实施例，所述控制ic芯片为低压控制ic芯片芯片，所述低压控制ic芯片芯片上设置有供电触点，所述供电触点为至少两个，至少一个所述供电触点和所述控制ic引脚电连接。
13.根据本发明的一些实施例，至少两个所述供电触点间隔设置在所述低压控制ic芯片芯片相邻两侧，至少两个所述供电触点之间夹设有linx触点。
14.根据本发明的一些实施例，所述智能功率模块还包括：第一电连接件，所述第一电连接件电连接在所述功率引脚和功率芯片芯片之间；以及，所述智能功率模块还包括：第二电连接件，所述第二电连接件电连接在所述控制ic芯片和所述控制ic引脚之间。
15.根据本发明第二方面实施例的设备，包括所述智能功率模块和控制器，所述控制器与所述智能功率模块电连接。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是现有技术中的智能功率模块的实施例一的结构示意图；
19.图2是现有技术中的智能功率模块的实施例二的结构示意图；
20.图3是根据本发明实施例一的智能功率模块的结构示意图；
21.图4是根据本发明实施例一的高压控制ic芯片的结构简图；
22.图5是根据本发明实施例一的高压控制ic芯片的结构简图；
23.图6是根据本发明实施例二的智能功率模块的结构示意图；
24.图7是根据本发明实施例三的智能功率模块的结构示意图；
25.图8是根据本发明实施例四的智能功率模块的结构示意图；
26.图9是根据本发明实施例四的低压控制ic芯片芯片的结构示意图；
27.图10是根据本发明实施例五的智能功率模块的结构示意图；
28.图11是根据本发明实施例五的低压控制ic芯片芯片的结构示意图。
29.附图标记：
30.现有技术：
[0031]1′
、智能功率模块；200
′
、功率芯片；300
′
、控制ic芯片；
[0032]
本发明：
[0033]
1、智能功率模块；100、封装体；200、功率芯片；300、控制ic芯片；310、高压控制ic
芯片；311、高侧供电接地触点；312、高侧门驱动输出触点；320、低压控制ic芯片芯片；321、接地触点；322、供电触点；400、功率引脚；500、控制ic引脚；600、键合线；700、第二电连接件。
具体实施方式
[0034]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0035]
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
[0036]
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0037]
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
[0038]
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
[0039]
下面参考图3-图11描述根据本发明实施例的智能功率模块1，本发明还提出了一种具有上述智能功率模块1的设备。
[0040]
参照图3-图11所示，本发明实施例的智能功率模块1，包括：封装体100、多个功率引脚400和控制ic引脚500，封装体100内设置有控制ic芯片300和多个功率芯片200，多个功率芯片200的每一个均与控制ic芯片300电连接，多个功率引脚400在封装体100的靠近功率芯片200的一侧引出，多个功率芯片200的每一个通过导电件与多个功率引脚400中对应的功率引脚400电连接，控制ic引脚500在封装体100的靠近控制ic芯片300的一侧引出。
[0041]
其中，控制ic芯片300上设置有多种触点，至少一种触点的数量为至少两个，触点和功率芯片200电连接，控制ic引脚500与触点电连接。通过在控制ic芯片300布局上将部分触点设置为两个，可兼容栅极在不同位置的功率模块，高效解决控制ic芯片300与功率芯片200连接匹配问题，避免交叉线，提升了控制ic芯片300的兼容性，以及可以相应的削减控制ic芯片300和控制ic引脚500之间的键合线600长度
[0042]
根据本发明实施例的智能功率模块1，可兼容栅极在不同位置的功率模块，高效解决控制ic芯片300与功率芯片200连接匹配问题，避免交叉线，提升了控制ic芯片300的兼容性。
[0043]
现有技术中，参照图1-图2所示，部分现有技术为了解决控制ic芯片300
′
的适配问题，会将功率芯片200
′
逆时针旋转90度，以避免控制ic芯片300
′
的高侧门驱动输出触点和功率芯片200
′
的栅极键合线与控制ic芯片300
′
的高侧供电接地触点和功率芯片200
′
的发射极键合线交叉。但是，功率芯片200
′
旋转后会存在两个问题，第一：键合线(控制ic芯片300
′
的高侧供电接地触点和功率芯片200
′
的发射极键合线)的键合方向与功率芯片200
′
的沟槽栅方向相同，会影响功率芯片200
′
的可靠性；第二：功率芯片200
′
旋转后，功率芯片200
′
的发射极x方向较窄，键合3根铝线(12mil或更粗)空间不足，无法满足高功率智能功率
模块1
′
的需求。
[0044]
根据本发明的第一方面实施例，参照图3-图7所示，控制ic芯片300为高压控制ic芯片310，高压控制ic芯片310上设置有高侧供电接地触点311和高侧门驱动输出触点312，高侧供电接地触点311为至少两个，至少两个高侧供电接地触点311设置于高侧门驱动输出触点312的两侧，至少一个高侧供电接地触点311和功率芯片200电连接。由此，在高压控制ic芯片310上设置有至少两个高侧供电接地触点311，这样可以使得功率芯片200的栅极在与高侧供电接地触点311以及高侧门驱动输出触点312电连接时，高侧供电接地触点311和功率芯片200之间连接的键合线600可以选择性地连接在至少两个高侧供电接地触点311中的一个上，从而使得高侧供电接地触点311和功率芯片200之间连接的键合线600以及高侧门驱动输出触点312和功率芯片200之间连接的键合线600不会发生交叉。如此，控制ic芯片300可以适匹配不同栅极位置的功率芯片200，大幅提升控制ic芯片300的兼容性，同时不需要旋转功率芯片200的方向，提升了产品可靠性和生产效率。
[0045]
具体地，参照图3所示，当功率芯片200的栅极在右侧，控制ic芯片300的高侧门驱动输出触点312与功率芯片200的栅极连接，高侧门驱动输出触点312左侧的高侧供电接地触点311与功率芯片200的发射极连接，从而不需要旋转功率芯片200方向，减小键合线600的键合力对功率芯片200的沟槽栅极的影响，提升可靠性。同时，因为减少了功率芯片200的旋转动作，贴片效率提升。
[0046]
以及，功率芯片200发射极的x方向较宽，可以进行三根较大直径的键合线600的焊接。
[0047]
具体地，如图7所示，当功率芯片200的栅极在左侧，控制ic芯片300的高侧门驱动输出触点312与功率芯片200的栅极连接，高侧门驱动输出触点312左侧的高侧供电接地触点311与功率芯片200的发射极连接，同样无需旋转功率芯片200方向，控制ic芯片300具有很高的兼容性，在控制ic芯片300选型时，大大提高效率，节省开发时间。
[0048]
根据本发明的第二方面实施例，参照图3-图7所示，控制ic芯片300为高压控制ic芯片310，高压控制ic芯片310上设置有高侧供电接地触点311和高侧门驱动输出触点312，高侧门驱动输出触点312为至少两个，至少两个高侧门驱动输出触点312设置于高侧供电接地触点311的两侧，至少一个高侧门驱动输出触点312和功率芯片200电连接。由此，在高压控制ic芯片310上设置有至少两个高侧门驱动输出触点312，这样可以使得功率芯片200的栅极在与高侧供电接地触点311以及高侧门驱动输出触点312电连接时，高侧门驱动输出触点312和功率芯片200之间连接的键合线600可以选择性地连接在至少两个高侧门驱动输出触点312中的一个上，从而使得高侧供电接地触点311和功率芯片200之间连接的键合线600以及高侧门驱动输出触点312和功率芯片200之间连接的键合线600不会发生交叉。如此，控制ic芯片300可以适匹配不同栅极位置的功率芯片200，大幅提升控制ic芯片300的兼容性，同时不需要旋转功率芯片200的方向，提升了产品可靠性和生产效率。
[0049]
具体地，参照图3所示，当功率芯片200的栅极在右侧，控制ic芯片300的高侧门驱动输出触点312与功率芯片200的栅极连接，高侧供电接地触点311右侧的高侧门驱动输出触点312与功率芯片200的发射极连接，从而不需要旋转功率芯片200方向，减小键合线600的键合力对功率芯片200的沟槽栅极的影响，提升可靠性。同时，因为减少了功率芯片200的旋转动作，贴片效率提升。
[0050]
以及，功率芯片200发射极的x方向较宽，可以进行三根较大直径的键合线600的焊接。
[0051]
具体地，如图6所示，当功率芯片200的栅极在右侧，控制ic芯片300的高侧门驱动输出触点312与功率芯片200的栅极连接，高侧供电接地触点311右侧的高侧门驱动输出触点312与功率芯片200的发射极连接，同样无需旋转功率芯片200方向，控制ic芯片300具有很高的兼容性，在控制ic芯片300选型时，大大提高效率，节省开发时间。
[0052]
进一步地，参照图4所示，高侧供电接地触点311可以为两个。如此，两个高侧供电接地触点311可以分别设置在高侧门驱动输出触点312的两侧，从而方便高侧供电接地触点311和率芯片的发射极之间的连接。当然，高侧供电接地触点311可以为三个，三个高侧供电接地触点311设置在高侧门驱动输出触点312的三侧，这样可以扩展控制ic芯片300的应用范围，即，高侧供电接地触点311和功率芯片200的发射极之间的电连接更加多样化。
[0053]
同理，参照图5所示，高侧门驱动输出触点312可以为两个。如此，两个高侧门驱动输出触点312可以分别设置在高侧供电接地触点311的两侧，从而方便高侧门驱动输出触点312和率芯片的发射极之间的连接。当然，高侧门驱动输出触点312可以为三个，三个高侧门驱动输出触点312设置在高侧供电接地触点311的三侧，这样可以扩展控制ic芯片300的应用范围，即，高侧门驱动输出触点312和功率芯片200的发射极之间的电连接更加多样化。
[0054]
其中，高侧供电接地触点311为三相触点且高侧门驱动输出触点312为三相触点。即，高侧供电接地触点311具有三类触点，分别为高侧供电接地u触点、高侧供电接地v触点和高侧供电接地w触点。同理，高侧门驱动输出触点312具有三类触点，高侧门驱动输出u触点、高侧门驱动输出v触点和高侧门驱动输出w触点。如此，高侧供电接地触点311具有三类触点，且每类高侧供电接地触点311均具有两个，从而使得每类高侧供电接地触点311的两个均可以设置在每类高侧门驱动输出触点312的两侧。
[0055]
参照图8和图9所示，控制ic芯片300可以为低压控制ic芯片芯片320，低压控制ic芯片芯片320上设置有接地触点321，接地触点321为至少两个，至少一个接地触点321和控制ic引脚500电连接。也就是说，在低压控制ic芯片芯片320上设置至少两个接地触点321，这样使得控制ic芯片300在与控制ic引脚500电连接时，接地触点321和控制ic引脚500之间连接的键合线600可以选择性地连接在至少两个接地触点321中的一个上，有效缩短键合线600的长度，大幅提升控制ic芯片300的兼容性，即，控制ic芯片300可以应用在不同规格的智能功率模块1上，从而减小智能功率模块1的设计成本和生产成本。
[0056]
其中，参照图9所示，至少两个接地触点321间隔设置在低压控制ic芯片芯片320在长度方向上的两侧。即，将至少两个接地触点321分布在低压控制ic芯片芯片320的两侧，可以根据控制ic引脚500的位置，选用其中单个接地触点321，从而有效缩短引线长度，大幅提升控制ic芯片300的兼容性。以及，将控制ic芯片300设置在智能功率模块1的左侧或者右侧时，控制ic芯片300两侧的接地触点321均可以很方便的与控制ic引脚500电连接。
[0057]
以及，参照图10和图11所示，控制ic芯片300可以为低压控制ic芯片芯片320，低压控制ic芯片芯片320上设置有供电触点322，供电触点322为至少两个，至少一个供电触点322和控制ic引脚500电连接。也就是说，在低压控制ic芯片芯片320上设置至少两个供电触点322，这样使得控制ic芯片300在与控制ic引脚500电连接时，供电触点322和控制ic引脚500之间连接的键合线600可以选择性地连接在至少两个供电触点322中的一个上，有效缩
短键合线600的长度，大幅提升控制ic芯片300的兼容性，即，控制ic芯片300可以应用在不同规格的智能功率模块1上，从而减小智能功率模块1的设计成本和生产成本。
[0058]
以及，参照图11所示，至少两个供电触点322间隔设置在低压控制ic芯片芯片320相邻两侧，至少两个供电触点322之间夹设有linx触点。将至少两个接地触点321分布在低压控制ic芯片芯片320的两侧，可以根据控制ic引脚500的位置，选用其中单个接地触点321，从而有效缩短引线长度，大幅提升控制ic芯片300的兼容性。并且，在两个供电触点322之间设置有linx触点，其中linx触点为三相触点
[0059]
参照图3-图11所示，智能功率模块1还包括：第一电连接件，第一电连接件电连接在功率引脚400和功率芯片200芯片之间。如此，功率引脚400和功率芯片200芯片之间可以设置第一电连接件，以及在控制ic芯片300和功率芯片200之间设置有第一电连接件。其中，第一电连接件可以为键合线600，进一步地，键合线600包含不限于金线、银线、铜线、铝线、铜箔、铝箔。
[0060]
以及，参照图3-图11所示，智能功率模块1还包括：第二电连接件700，第二电连接件700电连接在控制ic芯片300和控制ic引脚500之间。通过在每个功率引脚400与对应的功率芯片200之间通过一个第二电连接件700连接，在对应的功率芯片200以及功率引脚400之间形成整体的连接结构，使第二电连接件700可以设置较大的横截面积的形状，功率芯片200和功率引脚400之间的通流能力更强，进而第二电连接件700发热较低。
[0061]
例如，第二电连接件700形成带状的导电带，第二电连接件700与功率芯片200的焊接更加牢固。且相比铝线的焊接方式，第二电连接件700的焊接面积较大，无需每个铝线单独焊接，只需单独焊接第二电连接件700整体即可，减少了焊接次数。
[0062]
在本发明的一些具体实施例中，第二电连接件700为铝带。铝带焊接宽度较大，焊接工艺相对简单。并且铝带相比铝线更加可靠，铝带与功率芯片200和功率引脚400接触的表面形成平面，铝带与功率芯片200以及功率引脚400键合更加牢固，铝带将功率芯片200的电极和功率引脚400连接形成回路，不会造成跳点撕裂的问题。
[0063]
在本发明的另一些实施例中，第二电连接件700为铝包裹铜芯的导电带，铝包裹铜芯的导电带连接于功率芯片200和功率引脚400。铜芯包裹铝的导电带具有良好的焊接性能，且在铜芯外周面形成致密的氧化膜，提升第二电连接件700的耐用性。
[0064]
下面描述根据本发明实施例的设备。
[0065]
根据本发明实施例的设备，包括根据本发明上述实施例的智能功率模块1和控制器。控制器与智能功率模块1电连接。
[0066]
根据本发明实施例的设备，通过利用根据本发明上述实施例的智能功率模块1，具有通流能力强、连接牢固、焊接效率高等优点。
[0067]
根据本发明实施例的智能功率模块1和设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0068]
根据本发明实施例的智能功率模块1和设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0069]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0070]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。