一种半导体器件的制作方法

1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体器件。


背景技术：

2.智能功率模块(intelligent power module，ipm)是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品,兼有gtr(大功率晶体管)高电流、低饱和电压和高耐压的优点，以及mosfet(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且ipm内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，正是集成多个逻辑电路，使得应用设计简易，不仅减少了系统的体积，缩短了开发时间，也增强了系统的可靠性，适应了当今潮流发展，实现低碳、节能的可持续发展。顺势而为，随着智能时代的来临，ipm功率器件将会在家电、工控、汽车等领域上更加常用。
3.目前智能功率模块基本还是二维平面封装形式，而且内部集成度也不高，不便于主控pcb板小型化设计，增加主控板设计难度，也难以适用复杂结构安装环境。随着工业快速发展，正朝着智能化、集成化、小型化的方向发展，方案解决商为了可以减小产品体积、降低成本，产品的主控板会根据产品的整体结构而进行优化，采用多板拼接方式进行安装，与常规一块主板相比，多块主板拼接方式安装更加灵活，也能更充分利用空间，使得产品更紧凑，而且降低主控pcb板在产品内部的占用纵横空间面积，避免造成一些多余空间浪费。目前大多数的功率模块集成度也不高，不便于主控pcb做的更小型化设计，难以适用一些复杂结构安装应用环境。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种半导体器件，通过采用可折叠衬底支架为衬底，铝基板嵌在衬底上，使得铝基板上的功率器件可分别装贴在多个面，解决异形的主控pcb板功率器件匹配问题，而且能适应一些复杂的电腔体安装，使其结构更加紧凑。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种半导体器件，包括可折叠衬底支架，所述可折叠衬底支架上设置有若干块依次拼接的铝基板，所述铝基板上分别对应设置有第一逆变ipm电路、第二逆变ipm电路、pfc斩波电路及整流桥堆电路，所述第二逆变ipm电路分别与所述第一逆变ipm电路及pfc斩波电路电性连接，所述pfc斩波电路分别与所述第二逆变ipm电路及整流桥堆电路电性连接，所述铝基板的底部连接有若干个输出端子，所述铝基板的外部包裹有硅胶。
7.优选地，所述铝基板上印刷有锡膏，所述第一逆变ipm电路、第二逆变ipm电路、pfc斩波电路及整流桥堆电路均通过锡膏粘贴于所述铝基板上，所述铝基板嵌入设置于所述可折叠衬底支架上。
8.优选地，所述第一逆变ipm电路包括第一控制芯片及第一自举电路，所述第一控制芯片内设置有第一u相控制模块、第一v相控制模块、第一w相控制模块、第一电源模块及第
一故障检测模块，所述第一自举电路分别与所述第一u相控制模块、第一v相控制模块、第一w相控制模块、第一电源模块及第一故障检测模块电性连接。
9.优选地，所述第二逆变ipm电路包括第二控制芯片及第二自举电路，所述第二控制芯片内设置有第二u相控制模块、第二v相控制模块、第二w相控制模块、第二电源模块及第二故障检测模块，所述第二自举电路分别与所述第二u相控制模块、第二v相控制模块、第二w相控制模块、第二电源模块及第二故障检测模块电性连接。
10.优选地，所述pfc斩波电路包括第三控制芯片、功率管2500、整流二极管2501及滤波电容2502，所述功率管2500的漏极与整流二极管2501的正极相连，所述功率管2500的源极接地，所述功率管2500的栅极与所述第三控制芯片相连，所述第三控制芯片内设置有信号延时处理器。
11.优选地，所述整流桥堆电路包括整流二极管d1、整流二极管d2、整流二极管d3及整流二极管d4，所述整流二极管d1的正极与整流二极管d4的负极相连，所述整流二极管d1的负极与整流二极管d2的负极相连，所述整流二极管d2的正极与整流二极管d3的负极相连，所述整流二极管d3的正极与整流二极管d4的正极相连。
12.优选地，所述第一自举电路包括第一高压dmos管003、第二高压dmos管004、第三高压dmos管005、功率管2200、功率管2201、功率管2202、功率管2203、功率管2204、功率管2205及滤波电容c23，所述功率管2200的栅极、功率管2201的栅极、功率管2202的栅极、功率管2203的栅极、功率管2204的栅极及功率管2205的栅极均与所述第一控制芯片连接，所述功率管2200的漏极、功率管2201的漏极及功率管2202的漏极均与滤波电容c23的一端连接，所述功率管2203的源极、功率管2204的源极及功率管2205的源极均与滤波电容c23的另一端连接，所述功率管2200的源极、功率管2201的源极及功率管2202的源极分别与所述功率管2203的漏极、功率管2204的漏极及功率管2205的漏极连接。
13.优选地，所述第二自举电路包括第一高压dmos管007、第二高压dmos管008、第三高压dmos管008、功率管2400、功率管2401、功率管2402、功率管2403、功率管2404、功率管2405及滤波电容c27，所述功率管2400的栅极、功率管2401的栅极、功率管2402的栅极、功率管2403的栅极、功率管2404的栅极及功率管2405的栅极均与所述第二控制芯片连接，所述功率管2400的漏极、功率管2401的漏极及功率管2402的漏极均与滤波电容c27的一端连接，所述功率管2403的源极、功率管2404的源极及功率管2405的源极均与滤波电容c27的另一端连接，所述功率管2400的源极、功率管2401的源极及功率管2402的源极分别与所述功率管2403的漏极、功率管2404的漏极及功率管2405的漏极连接。
14.采用上述技术方案，本发明提供的一种半导体器件，具有以下有益效果：该半导体器件中的可折叠衬底支架上设置有若干块依次拼接的铝基板，铝基板上分别对应设置有第一逆变ipm电路、第二逆变ipm电路、pfc斩波电路及整流桥堆电路，第二逆变ipm电路分别与第一逆变ipm电路及pfc斩波电路电性连接，pfc斩波电路分别与第二逆变ipm电路及整流桥堆电路电性连接，铝基板的底部连接有若干个输出端子，铝基板的外部包裹有硅胶，以铝基板作为衬底，至少一面是装贴pfc斩波电路、一面是装贴第一逆变ipm电路、一面装贴第二逆变ipm电路、一面装贴整流桥堆电路等，通过环氧树脂进行灌封，四个面所围成的空间可以通过风冷或者通过水冷等方式进行散热，散热更好，可以使得功率模块更可靠，功率器件分别放在多面为了适应异形的主控pcb板走线，如一些可以折叠主控板，同时可以方便设计走
线，而且能适应一些复杂的电腔体安装，使其结构更加紧凑；制作时内部采用可折叠得支架为衬底，在其上面粘贴功率器件，通过绑定线实现各部分电气链接，铝基板嵌在衬底上，使其牢固，盖上阻挡盖，最后采用灌封工艺注塑成型；安装灵活，节省空间，应用较为广泛。
附图说明
15.图1为本发明的电气拓扑图；
16.图2为本发明的内部结构示意图；
17.图3为本发明的结构示意图；
18.图4为本发明的应用结构示意图；
19.图5为本发明中半导体器件的生产流程图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
21.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”、“顺时针”、“逆时针”、“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。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
23.如图1-图5所示，该半导体器件包括可折叠衬底支架，该可折叠衬底支架上设置有若干块依次拼接的铝基板，该铝基板上分别对应设置有第一逆变ipm电路、第二逆变ipm电路、pfc斩波电路及整流桥堆电路，该第二逆变ipm电路分别与该第一逆变ipm电路及pfc斩波电路电性连接，该pfc斩波电路分别与该第二逆变ipm电路及整流桥堆电路电性连接，该铝基板的底部连接有若干个输出端子，该铝基板的外部包裹有硅胶。可以理解的，该铝基板上印刷有锡膏，该第一逆变ipm电路、第二逆变ipm电路、pfc斩波电路及整流桥堆电路均通过锡膏粘贴于该铝基板上，该铝基板嵌入设置于该可折叠衬底支架上。
24.具体地，该第一逆变ipm电路包括第一控制芯片及第一自举电路，该第一控制芯片内设置有第一u相控制模块、第一v相控制模块、第一w相控制模块、第一电源模块及第一故障检测模块，该第一自举电路分别与该第一u相控制模块、第一v相控制模块、第一w相控制模块、第一电源模块及第一故障检测模块电性连接；该第二逆变ipm电路包括第二控制芯片及第二自举电路，该第二控制芯片内设置有第二u相控制模块、第二v相控制模块、第二w相控制模块、第二电源模块及第二故障检测模块，该第二自举电路分别与该第二u相控制模块、第二v相控制模块、第二w相控制模块、第二电源模块及第二故障检测模块电性连接；该pfc斩波电路包括第三控制芯片、功率管2500、整流二极管2501及滤波电容2502，该功率管
2500的漏极与整流二极管2501的正极相连，该功率管2500的源极接地，该功率管2500的栅极与该第三控制芯片相连，该第三控制芯片内设置有信号延时处理器；该整流桥堆电路包括整流二极管d1、整流二极管d2、整流二极管d3及整流二极管d4，该整流二极管d1的正极与整流二极管d4的负极相连，该整流二极管d1的负极与整流二极管d2的负极相连，该整流二极管d2的正极与整流二极管d3的负极相连，该整流二极管d3的正极与整流二极管d4的正极相连；该第一自举电路包括第一高压dmos管003、第二高压dmos管004、第三高压dmos管005、功率管2200、功率管2201、功率管2202、功率管2203、功率管2204、功率管2205及滤波电容c23，该功率管2200的栅极、功率管2201的栅极、功率管2202的栅极、功率管2203的栅极、功率管2204的栅极及功率管2205的栅极均与该第一控制芯片连接，该功率管2200的漏极、功率管2201的漏极及功率管2202的漏极均与滤波电容c23的一端连接，该功率管2203的源极、功率管2204的源极及功率管2205的源极均与滤波电容c23的另一端连接，该功率管2200的源极、功率管2201的源极及功率管2202的源极分别与该功率管2203的漏极、功率管2204的漏极及功率管2205的漏极连接；该第二自举电路包括第一高压dmos管007、第二高压dmos管008、第三高压dmos管008、功率管2400、功率管2401、功率管2402、功率管2403、功率管2404、功率管2405及滤波电容c27，该功率管2400的栅极、功率管2401的栅极、功率管2402的栅极、功率管2403的栅极、功率管2404的栅极及功率管2405的栅极均与该第二控制芯片连接，该功率管2400的漏极、功率管2401的漏极及功率管2402的漏极均与滤波电容c27的一端连接，该功率管2403的源极、功率管2404的源极及功率管2405的源极均与滤波电容c27的另一端连接，该功率管2400的源极、功率管2401的源极及功率管2402的源极分别与该功率管2403的漏极、功率管2404的漏极及功率管2405的漏极连接。
25.具体地，该半导体器件010为智能功率模块010，包含ipm1、ipm2、pfc、桥堆四部分，即分别对应第一逆变ipm电路、第二逆变ipm电路、pfc斩波电路及整流桥堆电路。
26.其中第一逆变ipm电路包括第一控制芯片56及第一自举电路，其中该第一控制芯片56包含u相控制模块、v相控制模块、w相控制模块及电源模块、故障检测模块，该第一自举电路包括：第一高压dmos管003、第二高压dmos管004、第三高压dmos管005，3个逆变器单元，该逆变器单元包括3组逆变模块，每组逆变模块包括两个功率管，其中功率管2200与功率管2203为一组，功率管2201与功率管2204为一组，功率管2202与功率管2205为一组，每组两个功率管分为上桥臂和下桥臂，其中功率管2200为上桥臂，功率管2203为下桥臂，功率管2201为上桥臂，功率管2204为下桥臂，功率管2202为上桥臂，功率管2205为下桥臂，上桥臂的功率管2200的漏极与模块的高压输入端p连接，上桥臂的功率管2200的源极与下桥臂的功率管2203的漏极连接，下桥臂的功率管2203的源极与模块外引脚un端连接，两个功率管的栅极均与第一控制芯片56相连，上桥臂功率管2201的源极与下桥臂的功率管2204的漏极连接，下桥臂的功率管2204的源极与模块外引脚vn端连接，两个功率管的栅极均与第一控制芯片56相连,上桥臂的功率管2202的源极与下桥臂的功率管2205的漏极连接，下桥臂的功率管2205的源极与模块外引脚wn端连接，两个三极晶体管的栅极均与第一控制芯片56相连。电容c20为自举uvb与uvs的滤波电容，其用于滤掉高频信号，防止自举电路损坏。电容c21为自举vvb与vvs的滤波电容，其滤掉高频信号，防止自举电路损坏，电容c22为自举wvb与wvs的滤波电容，其滤掉高频信号，防止自举电路损坏，电容c23为母线p与-wn-vn-un滤波电容，防止高频开关震荡引起的itrip触发。
27.其中第二逆变ipm电路包括第二控制芯片57及第二自举电路，其中包含u相控制模块、v相控制模块、w相控制模块及电源模块、障检测模块，该第二自举电路包括：第一高压dmos管007、第二高压dmos管008、第三高压dmos管009，3个逆变器单元，该逆变器单元包括3组逆变模块，每组逆变模块包括两个功率管，其中功率管2400与功率管2403为一组，功率管2401与功率管2404为一组，功率管2402与功率管2405为一组，每组两功率管分为上桥臂和下桥臂，其中功率管2400为上桥臂，功率管2403为下桥臂，功率管2401为上桥臂，功率管2404为下桥臂，功率管2402为上桥臂，功率管2405为下桥臂，上桥臂的功率管2400的漏极与模块的高压输入端p连接，上桥臂的功率管2400的源极与下桥臂的功率管2403的漏极连接，下桥臂的功率管2403的源极与模块外引脚un端连接，两个功率管的栅极均与第二控制芯片57相连，上桥臂功率管2401的源极与下桥臂的功率管2404的漏极连接，下桥臂的功率管2404的源极与模块外引脚vn端连接，两个功率管的栅极均与第二控制芯片57相连,上桥臂的功率管2402的源极与下桥臂的功率管2405的漏极连接，下桥臂的功率管2405的源极与模块外引脚wn端连接，两个三极晶体管的栅极均与控制芯片57相连。电容c24为自举uvb与uvs的滤波电容，其滤掉高频信号，防止自举电路损坏。电容c25为自举vvb与vvs的滤波电容，其滤掉高频信号，防止自举电路损坏，电容c26为自举wvb与wvs的滤波电容，其滤掉高频信号，防止自举电路损坏，电容c27为母线p与-wn-vn-un滤波电容，防止高频开关震荡引起的itrip触发。
28.其中pfc斩波电路包含第三控制芯片58、功率管2500、整流二极管2501、滤波电容c2502，该第三控制芯片58的内部包含信号延时处理器。功率管2500的漏极与整流二极管2501的正极相连，功率管2500的源极与gnd相连。功率管c2502为母线vcc与-vcc滤波电容，防止高频开关震荡引起的itrip触发。
29.其中，整流桥堆电路为整流器部分，包含整流二极管d1、整流二极管d2、整流二极管d3、整流二极管d4，其中整流二极管d1的正极与整流二极管d4的负极相连，整流二极管d1的负极与整流二极管d2的负极相连，整流二极管d2的正极与整流二极管d3的负极相连，整流二极管d3的正极与整流二极管d4的正极相连。
30.可以理解的，图2为本发明的内部结构示意图，其整体包含四个散热基板，即逆变ipm(即第一逆变ipm电路)4#、逆变ipm(即第二逆变ipm电路)3#、pfc(即pfc斩波电路)2#、桥堆(即整流桥堆电路)1#，还包括支架底座500、桥接带501、输出引线端子(即输出端子)502。桥堆的四个整流二极管放置散热基板1#上。pfc斩波电路的控制芯片、三极功率管、续流二极管放置散热基板2#上。逆变ipm1的各六组三极功率管以及对应的控制芯片放置散热基板3#上。逆变ipm2的各六组三极功率管以及对应的控制芯片放置散热基板4#上。各散热基板之间不相连，并通过输出引线端子实现电气连接。
31.可以理解的，图3为本发明的结构示意图，其中，其四面分别为600、601、602、603，604为输出端子一侧、605为衬底可折叠得软体带、606为灌胶口一侧。该智能功率模块为多面结构，分前后左右四面，每面都设置功能部分，而上下面为漏空，散热装置空间预留。采用可折叠得衬底支架，把每部分功能电路设置在其中一面，面与面之间采用桥接带了解，实现电气互通，最后利用盒盖盖上电路部分，引线端子一侧为密封结构，采用灌胶工艺从多面模块上方注入硅胶，将其基板器件等包裹，实现电气隔离。
32.可以理解的，图4为本发明的应用结构示意图，即本发明的应用方案之一，其包含
四面智能功率模块700，四面皆有输出端子，与pcb主板704，pcb主板702等链接，组成主控驱动控制板，四面所围成得空间701为散热设置空间，可以根据实施方案采用不同得散热方式，如风冷或者水冷又或者冷媒散热。
33.可以理解的，图5为本发明中半导体器件的生产流程图，步骤400将铝基板1#、铝基板2#、铝基板3#、铝基板4#放置载具上，通过轨道流入锡膏印刷设备进行锡膏印刷；步骤401在铝基板印有锡膏得进行芯片、阻容、引线端子粘贴，最后过回流焊固化，使其牢固，最后进行清洗；步骤402将已经完成粘贴的铝基板1#、铝基板2#、铝基板3#、铝基板4#嵌在可折叠的衬底支架上，在需要跳线的功率器件或者金属板上进行绑定线焊接；步骤403完成绑定线之后，通过aoi设备进行半成品检查，确认无漏焊现象，最后盖上阻挡盖，使其折弯成一个四面的模块产品；步骤404所有芯片、跳线完成后，通过灌胶料注塑包裹，使其里面的电气与空气隔离，最后切筋成型。
34.可以理解的，该半导体器件内部采用可折叠得支架为衬底，在其上面粘贴功率器件，通过绑定线实现各部分电气链接，金属基板嵌在衬底上，使其牢固，盖上阻挡盖，最后采用灌封工艺注塑成型。
35.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。