[實用新型]用于電機驅(qū)動的集成功率模塊和智能功率模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721289551.X
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN207425843U
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李祥;吳美飛
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/498;H01L23/495;H01L25/07;H01L27/02
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;范芳茗

本申請公開了一種用于電機驅(qū)動的集成功率模塊和智能功率模塊。該集成功率模塊包括：引線框架，所述引線框架具有多個管芯墊和多個管腳；以及固定在所述多個管芯墊上的多個高側(cè)晶體管和多個低側(cè)晶體管、第一柵極驅(qū)動芯片、第二柵極驅(qū)動芯片和輔助模塊；其中，所述第一柵極驅(qū)動芯片用于為所述多個高側(cè)晶體管提供柵極驅(qū)動信號，所述第二柵極驅(qū)動芯片用于為所述多個低側(cè)晶體管提供柵極驅(qū)動信號，所述輔助模塊布置在所述第一柵極驅(qū)動芯片和所述第二柵極驅(qū)動芯片之間。該集成功率模塊采用輔助模塊改善模塊內(nèi)的芯片布局和走線，從而可以提高集成功率模塊的可靠性，提升生產(chǎn)良率和效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及集成半導體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于電機驅(qū)動的集成功率模塊及智能功率模塊。

背景技術(shù)

在電機驅(qū)動應(yīng)用中，可以采用電機驅(qū)動電路從直流電源產(chǎn)生三相的驅(qū)動電壓，用于向三相電機供電。現(xiàn)有的電機驅(qū)動電路包括控制芯片、多個柵極驅(qū)動芯片、以及由多個晶體管組成的全橋電路。隨著人們對于芯片高集成、小型化的需求，已經(jīng)將電機驅(qū)動電路形成集成功率模塊，以實現(xiàn)電機控制和功率驅(qū)動一體化。

圖1和2分別示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的集成功率模塊的示意性電路圖和內(nèi)部透視圖。如圖1所示，現(xiàn)有的電機驅(qū)動電路包括電機控制專用芯片A1、第一至第三柵極驅(qū)動芯片U1至U3、以及第一至第三高側(cè)晶體管Q11、Q21和Q31、第一至第三低側(cè)晶體管Q12、Q22和Q32。電機控制專用芯片A1用于產(chǎn)生預定相位差的邏輯控制信號。第一柵極驅(qū)動芯片U1用于產(chǎn)生控制信號，用于控制串聯(lián)連接的第一高側(cè)晶體管Q11和第一低側(cè)晶體管Q12的導通狀態(tài)，在二者的中間節(jié)點U產(chǎn)生隨時間周期性變化的U相輸出信號。類似地，在第二高側(cè)晶體管Q21和第二低側(cè)晶體管Q22的中間節(jié)點V產(chǎn)生V相輸出信號，以及在第三高側(cè)晶體管Q31和第三低側(cè)晶體管Q32的中間節(jié)點W產(chǎn)生W相輸出信號。

柵極驅(qū)動芯片如圖2所示，集成功率模塊100將控制芯片、柵極驅(qū)動芯片和晶體管安裝在同一個引線框上。在集成功率模塊100中，第一至第三高側(cè)晶體管Q11、Q21、Q31和第一至第三低側(cè)晶體管Q12、Q22、Q32沿橫向并列設(shè)置于獨立的焊芯墊上。由于焊芯墊之間需要留有安全距離，晶體管橫向上的尺寸受到限制。柵極驅(qū)動芯片第一至第三柵極驅(qū)動芯片U1至U3和電機控制專用芯片A1的位置選擇大大占用了縱向空間，進一步使得晶體管縱向的尺寸也受到了限制。由于晶體管的尺寸受到限制，因此集成功率模塊100的輸出功率也受到限制。進一步地，在集成功率模塊100中，第一至第三低側(cè)晶體管Q12、Q22、Q32的源極均連接至同一管腳PGND，在系統(tǒng)應(yīng)用上只能應(yīng)用于單電阻采樣，無法應(yīng)用擴展或升級。

此外，集成功率模塊100中的芯片數(shù)量多達4個。芯片之間采用引線連接，因此，在集成功率模塊100內(nèi)部，引線數(shù)量多、亂、雜、長，封裝時容易受到應(yīng)力發(fā)生引線彎曲、短路、塌陷、漏引線、引線斷裂等問題，使得模塊生產(chǎn)的不良率增加，生產(chǎn)成本增高。高壓管腳與低壓管腳設(shè)置混亂，增加了外圍PCB走線的復雜程度。

此外，現(xiàn)有技術(shù)提供的集成功率模塊100中的柵極驅(qū)動芯片第一至第三柵極驅(qū)動芯片U1至U3中包括自舉二極管，由于生產(chǎn)工藝的限制，自舉電阻的阻值在300Ω左右，高于一般模塊十幾倍，可能會導致系統(tǒng)啟動不良或變慢，影響系統(tǒng)性能。

進一步地，該集成功率模塊100中的柵極驅(qū)動芯片第一至第三柵極驅(qū)動芯片U1至U3沒有集成過流保護、過溫保護、FO報警等功能，使得該集成功率模塊100的布局設(shè)計無法用來重復封裝成不內(nèi)置電機控制專用芯片A1的集成功率模塊，如額外增加低壓柵極驅(qū)動模塊，其管腳引線又會非常困難。

實用新型內(nèi)容

鑒于上述問題，本實用新型的目的在于提供一種集成功率模塊，其可在實現(xiàn)小體積封裝模塊的低成本、多管腳布局的基礎(chǔ)上實現(xiàn)大功率以及可擴展功能的智能功率模塊。