[實用新型]一種智能功率模塊半導(dǎo)體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022567815.1
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN213519937U
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶鵬;趙沖;莊偉東
• 申請（專利權(quán)）人: 南京銀茂微電子制造有限公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L25/16
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本實用新型公開了一種智能功率模塊半導(dǎo)體器件，由芯片、外殼、蓋板、主電路板和銅底板組成，主電路板密封固定在外殼的下部，芯片通過焊接連接到主電路板上的覆銅陶瓷基板上，覆銅陶瓷基板通過焊接固定在銅底板上，蓋板安裝在外殼的上部，從主電路板的主電極延伸的端子固定在外殼并向上穿出蓋板，主電路板上包含整流部分、SCR部分、逆變部分和驅(qū)動部分。本實用新型的智能功率模塊半導(dǎo)體器件集整流、軟啟動、驅(qū)動和溫度檢測于一體，將更多的器件集成到一個外殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)合理，集成度更高，大幅度提升功率模塊的功能，實現(xiàn)了復(fù)雜電路的連接，減少了應(yīng)用端產(chǎn)品的體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于半導(dǎo)體電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能型功率半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

智能功率模塊是一種先進的功率開關(guān)器件，兼有GTR（大功率晶體管）高電流密度、低飽和電壓和高耐壓的優(yōu)點，以及MOSFET（場效應(yīng)晶體管）高輸入阻抗、高開關(guān)頻率和低驅(qū)動功率的優(yōu)點。而且智能功率模塊內(nèi)部集成了邏輯、控制、檢測和保護電路，使用起來方便，不僅減小了系統(tǒng)的體積，縮短了開發(fā)時間，也大大增強了系統(tǒng)的可靠性，適應(yīng)了當(dāng)今功率器件的發(fā)展方向。智能功率模塊在功率電子領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，尤其適合于驅(qū)動電機的變頻器及各種逆變電源、變頻調(diào)速、伺服驅(qū)動等，是一種理想的電力電子元器件。

智能功率模塊等于IGBT功率模塊+驅(qū)動+保護+制動，智能功率模塊中的每個功率組件都設(shè)置有各自獨立的驅(qū)動電路和多種保護電路，能夠?qū)崿F(xiàn)過電流、短路電流、控制電壓降低及過熱保護等功能。一旦發(fā)生負(fù)載事故或使用不當(dāng)?shù)犬惓Ｇ闆r，模塊內(nèi)部即以最快的速度進行保護，同時將保護信號送給外部CPU進行第二次保護。這種多重保護措施可保證智能功率模塊自身不受損壞，與IGBT模塊相比，可靠性顯著提高。而且，智能功率模塊的開關(guān)損耗、轉(zhuǎn)換效率都優(yōu)于IGBT模塊。智能功率模塊的出現(xiàn)解決了長期困擾人們的模塊損壞的難題，使采用功率器件的設(shè)備的可靠性顯著提高。

但是傳統(tǒng)的智能功率模塊一般是指將功率開關(guān)的芯片和驅(qū)動芯片集成在一起的封裝產(chǎn)品。將多種功率開關(guān)芯片與驅(qū)動芯片集成在一起，可以提高生產(chǎn)效率，降低封裝成本，減小PCB面積，但在實際應(yīng)用端使用時仍然需要外加整流、軟啟動部分。傳統(tǒng)的智能功率器件集成度低，致使終端應(yīng)用的外部電路占用空間大，成本高。

實用新型內(nèi)容

本實用新型公開的功率半導(dǎo)體器件，集整流、軟啟動、驅(qū)動和溫度檢測于一體，具有更高的集成度。

具體來說，本實用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種智能功率模塊半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件由芯片、外殼、蓋板、主電路板和銅底板組成，主電路板密封固定在外殼的下部，芯片通過焊接連接到主電路板上的覆銅陶瓷基板上，覆銅陶瓷基板通過焊接固定在銅底板上，蓋板安裝在外殼的上部，從主電路板的主電極延伸的端子固定在外殼并向上穿出蓋板，其特征在于，主電路板上包含整流部分、SCR部分、逆變部分和驅(qū)動部分，整流部分包含整流二極管，SCR部分包含可控硅芯片，逆變部分包含IGBT，驅(qū)動部分包含驅(qū)動IC，其中輸入電流由整流部分進行整流，并由SCR部分控制實現(xiàn)軟啟動，整流后的直流電輸入逆變部分變?yōu)榻涣麟娸敵觯孀儾糠值尿?qū)動控制由驅(qū)動部分完成，驅(qū)動部分的驅(qū)動IC通過焊接和鋁線鍵合連接到IGBT的門極來控制IGBT的開通和關(guān)斷。

優(yōu)選地，在主電路板上還設(shè)置了溫度檢測部分。更優(yōu)選，所述溫度檢測部分由NTC組成，其中NTC焊接在覆銅陶瓷基板上，通過鍵合線與引出端子相連，再與外部控制芯片連接。

在優(yōu)選方案中，整流二極管為快恢復(fù)二極管。

在一個優(yōu)選方案中，驅(qū)動部分設(shè)置兩個驅(qū)動IC芯片，驅(qū)動IC芯片選擇IRS2113，每顆驅(qū)動IC芯片有2個獨立的通道，能夠驅(qū)動2顆IGBT。

本實用新型智能功率模塊不僅集成了IGBT芯片、快恢復(fù)二極管芯片、驅(qū)動IC芯片和溫度檢測電阻NTC，還集成了整流作用的二極管芯片和軟開關(guān)作用的SCR芯片，將更多的器件集成到一個外殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)合理，集成度更高，大幅度提升功率模塊的功能，以實現(xiàn)復(fù)雜電路的連接。