一種半橋驅動電路晶片的製作方法

2023-04-29 03:37:11 1

專利名稱：一種半橋驅動電路晶片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種半導體晶片的封裝結構，尤其是涉及一種半橋驅動電路芯 片。
背景技術：
半橋驅動電路是開關電源裡的一種常見應用電路，特別是在電子鎮流器這一類產 品的應用上。圖1給出了典型的半橋驅動電路的原理圖，其包括第一功率器件50和第二功 率器件52，第一功率器件50用於高壓側驅動管，第二功率器件52用於低壓側驅動管，第一 功率器件50的電流輸入端501與高壓端相連接，第一功率器件50的電流輸出端502與第二 功率器件52的電流輸入端521相連接，第二功率器件52的電流輸出端522與電源地或低壓 端相連接，第一功率器件50的電流輸出端502與第二功率器件52的電流輸入端521的公 共連接端為半橋驅動電路的輸出端51，第一功率器件50的信號控制端503和第二功率器件 52的信號控制端523分別與用於為半橋驅動電路提供驅動信號的驅動控制電路的兩個驅 動信號輸出埠相連接，驅動控制電路的兩個驅動信號輸出埠提供驅動信號驅動第一功 率器件50和第二功率器件52工作。上述半橋驅動電路中所採用的第一功率器件50和第二 功率器件 52 可以是功率 M0SFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor, 金屬氧化物半導體場效應電晶體)，也可以是其它類型的功率器件，如IGBTdnsulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型電晶體)、晶閘管等。圖2a和圖2b給出了典型的 功率M0SFET的結構圖，該功率M0SFET的其中一個表面上設置有一個控制端柵極G和一個 源極S，該功率M0SFET的另一個表面上設置有一個漏極D，該功率M0SFET的柵極G為信號 控制端，源極S為電流輸出端，漏極D為電流輸入端。在現有應用中，通常是將驅動控制電路單獨封裝成一個晶片，將半橋驅動電路中 所使用的兩個功率器件也分別單獨封裝成兩個晶片，這樣在應用時，一般需要使用三個封 裝體，不僅成本較高，而且佔用空間很大，同時在應用時由於封裝有驅動控制電路的晶片與 封裝有功率器件的晶片之間的距離較遠及兩個封裝有功率器件的晶片之間的距離也較遠， 因此將導致驅動控制電路與功率器件相互之間的連線及兩個功率器件之間的連線較長，較 長的連線將引入很多的寄生參數。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種僅需使用一個封裝體就能夠將驅動 控制電路和兩個功率器件封裝在一起，可有效減少寄生參數，且能夠較好地滿足各個器件 散熱要求的半橋驅動電路晶片。本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為一種半橋驅動電路晶片，包 括引線框架，所述的引線框架具有一個封裝面，所述的封裝面上設置有多個引出腳，其特徵 在於所述的封裝面上還設置有三個相互隔離且絕緣的基島，三個所述的基島與各個所述的 引出腳互不相連，三個所述的基島各自均具有至少一個連接腳，各個所述的連接腳相互獨立，任一個所述的連接腳與至少一個所述的引出腳相連接，三個所述的基島上分別設置有 驅動控制電路模塊、第一功率器件和第二功率器件，所述的驅動控制電路模塊的第一驅動 信號輸出埠通過金屬導線與第一功率器件的信號控制端相連接，所述的驅動控制電路模 塊的第二驅動信號輸出埠通過金屬導線與第二功率器件的信號控制端相連接，所述的第 一功率器件的電流輸入端與所述的第一功率器件所在的所述的基島的連接腳相連接，所述 的第一功率器件的電流輸出端通過金屬導線與所述的第二功率器件的電流輸入端相連接， 所述的第二功率器件的電流輸入端與所述的第二功率器件所在的所述的基島的連接腳相 連接，所述的第二功率器件的電流輸出端通過金屬導線與一個所述的引出腳相連接，所述 的驅動控制電路模塊的其餘埠分別通過金屬導線與空閒的所述的引出腳相連接。所述的第一功率器件和所述的第二功率器件均為金屬氧化物半導體場效應晶體 管，所述的金屬氧化物半導體場效應電晶體的上表面上設置有柵極和源極，所述的金屬氧 化物半導體場效應電晶體的下表面上設置有漏極，所述的金屬氧化物半導體場效應電晶體 的柵極為信號控制端，所述的金屬氧化物半導體場效應電晶體的漏極為電流輸入端，所述 的金屬氧化物半導體場效應電晶體的源極為電流輸出端，所述的金屬氧化物半導體場效應 電晶體的下表面通過導電膠或其它導電物質或非導電膠粘接在所述的基島上。所述的第一功率器件和所述的第二功率器件均可為絕緣柵雙極型電晶體。所述的第一功率器件和所述的第二功率器件均可為晶閘管。所述的驅動控制電路模塊通過導電膠或其它導電物質或非導電膠固定於所述的 基島上o與現有技術相比，本實用新型的優點在於通過在引線框架的封裝面上設置三個相 互隔離且絕緣的基島，每個基島具有至少一個連接腳，通過連接腳將基島與引出腳連接起 來，驅動控制電路模塊、第一功率器件和第二功率器件分別設置於三個基島上，而驅動控制 電路模塊與第一功率器件和第二功率器件之間的連接、第一功率器件與第二功率器件之間 的連接、驅動控制電路模塊和兩個功率器件與引出腳之間的連接通過金屬導線實現，通過 上述方式將驅動控制電路模塊、第一功率器件和第二功率器件通過一個封裝體封裝在一起 構成晶片，與現有的將驅動控制電路模塊和兩個功率器件分別獨立封裝形成三個晶片的方 式相比，本實用新型的晶片更為緊湊、佔用空間更小，且由於只使用了一個封裝體，大大降 低了生產成本，同時由於一個晶片內部器件之間的相互連線的距離遠小於現有的三個獨立 的晶片之間連線的距離，大大減少了寄生參數。

圖1為典型的半橋驅動電路的原理圖；圖2a為典型的功率M0SFET的俯視圖；圖2b為圖2a的2B-2B方向的側視圖；圖3為本實用新型具體實施例一的基本結構示意圖；圖4為本實用新型具體實施例二的基本結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。[0017]實施例一如圖3所示，本實用新型提出的一種半橋驅動電路晶片，其包括DIP_8(直插八腳 集成)的引線框架9，引線框架9具有一個封裝面91，封裝面91上設置有八個相互隔離且 絕緣的引出腳，分別為第1引出腳、第2引出腳、第3引出腳、第4引出腳、第5引出腳、第6 引出腳、第7引出腳和第8引出腳，封裝面91上還設置有三個相互隔離且絕緣的基島21、 22、23，三個基島21、22、23與八個引出腳互不相連，三個基島21、22、23各自均具有一個連 接腳，基島21具有連接腳211，基島22具有連接腳221，基島23具有連接腳231，三個連接 腳211、221、231相互獨立，連接腳211與第6引出腳相連接，連接腳221與第3引出腳相連 接，連接腳231與第2引出腳相連接，三個基島21、22、23上分別對應設置有驅動控制電路 模塊31、第一功率器件32和第二功率器件33，驅動控制電路模塊31的第一驅動信號輸出 埠 311通過金屬導線與第一功率器件32的信號控制端相連接，為第一功率器件32提供 高壓側驅動信號，驅動控制電路模塊31的第二驅動信號輸出埠 312通過金屬導線與第二 功率器件33的信號控制端相連接，為第二功率器件33提供低壓側驅動信號，第一功率器件 32的電流輸入端與第一功率器件32所在的基島22的連接腳221相連接，從而連接到第3 引出腳上，第3引出腳外接總線電壓，第一功率器件32的電流輸出端通過金屬導線與第二 功率器件33的電流輸入端相連接，第二功率器件33的電流輸入端與第二功率器件33所在 的基島23的連接腳231相連接，從而連接到第2引出腳上，其中可將連接腳231作為第一 功率器件32的電流輸出端和第二功率器件33的電流輸入端的公共連接端，作為由第一功 率器件32和第二功率器件33構成的半橋驅動電路的輸出端，第二功率器件33的電流輸出 端通過金屬導線與第1引出腳相連接，第1引出腳外接電源地或其他公共電位，驅動控制電 路模塊31的其餘埠依據各個埠的功能分別通過金屬導線與空閒的第4引出腳、第5引 出腳、第6引出腳、第7引出腳和第8引出腳相連接，實現將一個驅動控制電路模塊31、第一 功率器件32和第二功率器件33封裝為一體，構成一個晶片。在此具體實施例中，第一功率器件和第二功率器件均採用金屬氧化物半導體場效 應電晶體，其結構示意圖如圖2a和圖2b所示，其耐壓為400V 700V，金屬氧化物半導體場 效應電晶體的上表面上設置有柵極G和源極S，金屬氧化物半導體場效應電晶體的下表面 上設置有漏極D，金屬氧化物半導體場效應電晶體的柵極G為信號控制端，金屬氧化物半導 體場效應電晶體的漏極D為電流輸入端，金屬氧化物半導體場效應電晶體的源極S為電流 輸出端，金屬氧化物半導體場效應電晶體的下表面通過導電膠或非導電膠或其他用於導電 或導熱或固定的物質粘接在基島上。三個基島21、22、23及各自具有的連接腳211、221、231 一般均為金屬，當採用導電膠或其它導電物質將金屬氧化物半導體場效應電晶體的下表面 固定於基島上時，第一功率器件32的電流輸入端即漏極D直接與連接腳221電連接，第二 功率器件33的電流輸入端即漏極D直接與連接腳231電連接，無需使用任何金屬導線；第 一功率器件32的電流輸出端即源極S與第二功率器件33的電流輸入端即漏極D通過金屬 導線相連接構成半橋形式，但由於第二功率器件33的電流輸入端即漏極D與基島23是導 通的，因此實際設計時只需將第一功率器件32的電流輸出端即源極S通過金屬導線連接到 基鳥23上即可。在此具體實施例中，驅動控制電路模塊31也通過導電膠或其它導電物質或非導 電膠或其他用於固定的物質固定於基島21上；驅動控制電路模塊31可採用現有的任意成熟的用於提供驅動信號的控制電路，如常見的柵驅動控制電路有UBA2014，UBA2014是 NXP(恩智浦)公司推出的用來驅動螢光燈的電子鎮流器的控制集成電路，像一般的控制集 成電路一樣，其能夠驅動兩個功率器件。在此，第一功率器件和第二功率器件除採用金屬氧化物半導體場效應電晶體 (M0SFET)外，也可採用絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)、晶閘管等功率器件。對於絕緣柵雙極 型電晶體(IGBT)，將其集電極作為電流輸入埠，將其發射極作為電流輸出埠，將其柵 極作為信號控制埠 ；對於晶閘管，將其陽極作為電流輸入埠，將其陰極作為電流輸出端 口，將其門極作為信號控制埠。實施例二 如圖4 所示，本實施例中採用了 S0IC-14(Small Outline Integrated Circuit Package，小外形集成電路封裝)的引線框架9，該引線框架9的封裝面91上設置有十四個 相互隔離且絕緣的引出腳，分別為第1引出腳、第2引出腳、第3引出腳、第4引出腳、第5 引出腳、第6引出腳、第7引出腳、第8引出腳、第9引出腳、第10引出腳、第11引出腳、第 12引出腳、第13引出腳及第14引出腳，封裝面11上還設置有三個相互隔離且絕緣的基島 21、22、23，三個基島21、22、23與十四個引出腳互不相連，基島21具有兩個連接腳215、216， 基島22具有兩個連接腳225、226，基島23具有兩個連接腳235、236，六個連接腳215、216、 225、226、235、236相互獨立，連接腳215與第6引出腳相連接，連接腳216與第11引出腳 相連接，第6引出腳和第11引出腳通過基島21相互電連接，連接腳225與第7引出腳相連 接，連接腳226與第8引出腳相連接，第7引出腳和第8引出腳通過基島22相互電連接，連 接腳235分別與第3引出腳和第5引出腳相連接，連接腳236與第14引出腳相連接，第3 引出腳、第5引出腳和第14引出腳通過基島23相互電連接，三個基島21、22、23上分別對 應設置有驅動控制電路模塊31、第一功率器件32和第二功率器件33，驅動控制電路模塊31 的第一驅動信號輸出埠 311通過金屬導線連接到第4引出腳上，第一功率器件32的信號 控制端通過金屬導線連接到第4引出腳上，從而實現驅動控制電路模塊31的第一驅動信號 輸出埠 311通過金屬導線與第一功率器件32的信號控制端的連接，驅動控制電路模塊31 的第一驅動信號輸出埠 311為第一功率器件32提供高壓側驅動信號，驅動控制電路模塊 31的第二驅動信號輸出埠 312通過金屬導線連接到第2引出腳上，第二功率器件33的信 號控制端通過金屬導線連接到第2引出腳上，從而實現驅動控制電路模塊31的第二驅動信 號輸出埠 312通過金屬導線與第二功率器件33的信號控制端的連接，實現驅動控制電路 模塊31的第二驅動信號輸出埠 312為第二功率器件33提供低壓側驅動信號，第一功率 器件32的電流輸入端與第一功率器件32所在的基島22的兩個連接腳225、226相連接，從 而連接到第7引出腳和第8引出腳上，第7引出腳和第8引出腳外接總線電壓，第一功率器 件32的電流輸出端通過金屬導線與第二功率器件33的電流輸入端相連接，第二功率器件 33的電流輸入端與第二功率器件33所在的基島23的兩個連接腳235、236相連接，從而連 接到第3引出腳、第5引出腳和第14引出腳上，其中可將連接腳235或連接腳236作為第 一功率器件32的電流輸出端和第二功率器件33的電流輸入端的公共連接端，作為由第一 功率器件32和第二功率器件33構成的半橋驅動電路的輸出端，第二功率器件33的電流輸 出端通過金屬導線與第1引出腳相連接，第1引出腳外接電源地或其他公共電位，驅動控制 電路模塊31的其餘埠依據各個埠的功能分別通過金屬導線與空閒的第9引出腳、第10引出腳、第12引出腳和第13引出腳相連接，實現將一個驅動控制電路模塊31、第一功率器 件32和第二功率器件33封裝為一體。在此具體實施例中，第6引出腳和第11引出腳通過基島21相互電連接，目的是為 了使設置於基島21上的驅動控制電路模塊31工作時，能夠很好地起到散熱作用和支撐作 用；第7引出腳和第8引出腳通過基島22相互電連接，目的是為了使設置於基島22上的第 一功率器件32工作時，能夠很好地起到散熱作用和支撐作用；第3引出腳、第5引出腳和第 14引出腳通過基島23相互電連接，目的是為了使設置於基島23上的第二功率器件33工作 時，能夠很好地起到散熱作用和支撐作用。在此，各個基島的封裝面上設置的連接腳的個數及各個連接腳的形狀可以根據實 際情況而定，連接腳主要起到支撐基島、為設置於基島上的器件工作時散熱及連接基島與 引出腳三方面作用。在此各個連接腳具體與哪個引出腳，及跟幾個引出腳相連接，也是根據實際情況 自定義的。本實用新型的半橋驅動電路晶片，不局限於採用實施例一給出的DIP-8封裝或實 施例二給出的S0IC-14封裝，可採用現有的任意成熟的引線框架實現。在具體設計本實用 新型的半橋驅動電路晶片時，在引線框架允許的情況下，應將用於放置第一功率器件和第 二功率器件的兩個基島的面積儘可能的設計的大些，這樣更有利於第一功率器件和第二功 率器件工作時散熱。
權利要求一種半橋驅動電路晶片，包括引線框架，所述的引線框架具有一個封裝面，所述的封裝面上設置有多個引出腳，其特徵在於所述的封裝面上還設置有三個相互隔離且絕緣的基島，三個所述的基島與各個所述的引出腳互不相連，三個所述的基島各自均具有至少一個連接腳，各個所述的連接腳相互獨立，任一個所述的連接腳與至少一個所述的引出腳相連接，三個所述的基島上分別設置有驅動控制電路模塊、第一功率器件和第二功率器件，所述的驅動控制電路模塊的第一驅動信號輸出埠通過金屬導線與第一功率器件的信號控制端相連接，所述的驅動控制電路模塊的第二驅動信號輸出埠通過金屬導線與第二功率器件的信號控制端相連接，所述的第一功率器件的電流輸入端與所述的第一功率器件所在的所述的基島的連接腳相連接，所述的第一功率器件的電流輸出端通過金屬導線與所述的第二功率器件的電流輸入端相連接，所述的第二功率器件的電流輸入端與所述的第二功率器件所在的所述的基島的連接腳相連接，所述的第二功率器件的電流輸出端通過金屬導線與一個所述的引出腳相連接，所述的驅動控制電路模塊的其餘埠分別通過金屬導線與空閒的所述的引出腳相連接。
2.根據權利要求1所述的一種半橋驅動電路晶片，其特徵在於所述的第一功率器件和 所述的第二功率器件均為金屬氧化物半導體場效應電晶體，所述的金屬氧化物半導體場效 應電晶體的上表面上設置有柵極和源極，所述的金屬氧化物半導體場效應電晶體的下表面 上設置有漏極，所述的金屬氧化物半導體場效應電晶體的柵極為信號控制端，所述的金屬 氧化物半導體場效應電晶體的漏極為電流輸入端，所述的金屬氧化物半導體場效應電晶體 的源極為電流輸出端，所述的金屬氧化物半導體場效應電晶體的下表面通過導電膠或其它 導電物質或非導電膠粘接在所述的基島上。
3.根據權利要求1所述的一種半橋驅動電路晶片，其特徵在於所述的第一功率器件和 所述的第二功率器件均為絕緣柵雙極型電晶體。
4.根據權利要求1所述的一種半橋驅動電路晶片，其特徵在於所述的第一功率器件和 所述的第二功率器件均為晶閘管。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的一種半橋驅動電路晶片，其特徵在於所述的驅 動控制電路模塊通過導電膠或其它導電物質或非導電膠固定於所述的基島上。
專利摘要本實用新型公開了一種半橋驅動電路晶片，通過在引線框架的封裝面上設置三個相互隔離且絕緣的基島，每個基島具有至少一個連接腳，驅動控制電路模塊、第一功率器件和第二功率器件分別設置於三個基島上，而驅動控制電路模塊、第一功率器件和第二功率器件相互之間的連接通過金屬導線實現，通過上述方式將驅動控制電路模塊、第一功率器件和第二功率器件通過一個封裝體封裝在一起構成晶片，與現有的將驅動控制電路模塊和兩個功率器件分別獨立封裝形成三個晶片的方式相比，本晶片更為緊湊，且由於只使用了一個封裝體，大大降低了生產成本，同時由於一個晶片內器件之間的相互連線的距離遠小於現有的三個獨立晶片之間的連線距離，大大減少了寄生參數。
文檔編號H01L23/52GK201655805SQ201020169249
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月26日 優先權日2010年4月26日
發明者吳小曄, 滕謀豔, 潘建立 申請人:日銀Imp微電子有限公司