ESD保护模块和ESD保护组件的制作方法

esd保护模块和esd保护组件
技术领域
1.本发明涉及一种esd保护模块和esd保护组件，属于半导体电路应用技术领域。


背景技术：

2.半导体电路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，在半导体电路的内部都设置有esd保护电路(esd即electro-static discharge，静电释放)，其中esd保护电路包括多个esd保护电路单元，与每个半导体电路的管脚连接，以实现对半导体电路运输和安装时外部环境在管脚上积蓄的静电进行泄放，起到保护半导体电路内部电路的作用。由于要针对每个管脚都设置esd保护电路单元，因此导致半导体电路的内部电路层面积比较大使得其成本高。


技术实现要素：

3.本发明需要解决的技术问题是解决现有的半导体电路由于内部针对每个管脚都设置esd保护电路单元，导致其电路层面积较大引起成本高问题。
4.具体地，本发明公开一种esd保护模块，包括：
5.pcb板，pcb板上设置有多个第一键合区；
6.esd保护芯片，esd保护芯片安装于pcb板的底面，esd保护芯片设置有多个 esd保护电路单元，每个esd保护电路单元设置有接触端、电源端和接地端，esd 保护芯片的的四周设置有多个第二键合区，多个第二键合区分别连接每个esd保护电路单元的接触端、以及共接的电源端和共接的接地端，多个第一键合区分别和多个第二键合区通过键合线连接；
7.多个第一管脚，多个第一管脚的一端设置于pcb板的底面的至少两侧，多个第一管脚分别连接esd保护芯片的多个第一键合区；
8.密封层，密封层至少覆盖pcb板的安装esd芯片的部分区域。
9.可选地，与esd芯片的电源端和接地端分别共接的第二键合区分别为两个，分别设置于esd芯片的四角。
10.可选地，每一个esd保护电路单元之间相互间隔预设距离。
11.可选地，esd芯片通过环氧树脂粘贴在pcb板的底面。
12.可选地，每个esd保护电路单元包括第一二极管和第二二极管，其中第一二极管的阳极和第二二极管的阴极共接于esd保护电路单元的接触端，第一二极管的阴极连接esd保护电路单元的电源端，第一二极管的阳极连接esd保护电路单元的接地端。
13.可选地，多个第一管脚与pcb板的底面垂直设置，密封层覆盖pcb板的表面和底面，并包覆多个第一管脚的部分长度，多个第一管脚的另一端从密封层露出，密封层的底面和包覆多个第一管脚的部分形成容纳腔室。
14.一种esd保护组件，包括上述的esd保护模块、固定结构和目标芯片，其中固定结构将目标芯片固定设置在esd保护模块的容纳腔室内，目标芯片的每个第二管脚与esd保护模块的每个第一管脚抵触。
15.可选地，目标芯片为半导体电路或驱动芯片。
16.本发明的esd保护模块包括pcb板、esd保护芯片、多个第一管脚和密封层。其中pcb板上设置有多个第一键合区，esd保护芯片安装于pcb板的底面，esd保护芯片设置有多个esd保护电路单元，每个esd保护电路单元设置有接触端、电源端和接地端，esd保护芯片的的四周设置有多个第二键合区，多个第二键合区分别连接每个esd保护电路单元的接触端、以及共接的电源端和共接的接地端，多个第一键合区分别和多个第二键合区通过键合线连接；多个第一管脚的一端设置于pcb板的底面的至少两侧，多个第一管脚分别连接esd保护芯片的多个第一键合区；密封层至少覆盖pcb板的安装esd芯片的部分区域。通过设计独立的esd保护模块，使得半导体电路内部无需为每一个管脚设置esd保护电路，从而有效了减少了半导体电路的电路层面积，进而能有利于半导体电路的小型化并降低成本。
附图说明
17.图1为本发明实施例的esd保护模块的esd保护芯片的平面示意图；
18.图2为本发明实施例的esd保护芯片的esd保护电路单元的电路图；
19.图3为本发明实施例的esd保护模块的平面示意图；
20.图4为本发明实施例的esd保护模块的剖视简图；
21.图5为本发明实施例的esd保护组件装配简化示意图；
22.图6为本发明实施例的esd保护组件装配的剖视简图。
23.附图标记：
24.esd保护模块100，pcb10，第一键合区11，第一管脚20，键合线30，esd保护芯片40，esd保护电路单元41，接触端411，电源端412，接地端413，第二键合区 42，电路基板43，密封层50，目标芯片200，第二管脚210，固定结构300，抵接部 310。
具体实施方式
25.需要说明的是，在结构或功能不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面根据实例来详细说明本发明。
26.本发明提到的半导体电路，是一种将功率开关器件和高压驱动电路等集成在一起，并在外表进行密封封装的一种电路模块，在电力电子领域应用广泛，如驱动电机的变频器、各种逆变电压、变频调速、冶金机械、电力牵引、变频家电等领域应用。这里的半导体电路还有多种其他的名称，如模块化智能功率系统(modular intelligentpower system，mips)、智能功率模块(intelligent power module，ipm)，或者称为混合集成电路、功率半导体模块、功率模块等名称。
27.本发明提出的一种esd保护模块，如图1至4所示，esd保护模块100包括pcb10 板、esd保护芯片40、多个第一管脚20和密封层50。其中pcb10板上设置有多个第一键合区11。esd保护芯片40安装于pcb10板的底面，esd保护芯片40包括电路基板43，在电路基板43上设置有多个esd保护电路单元41，每个esd保护电路单元41设置有接触端411、电源端412和接地端413，esd保护芯片40的的四周设置有多个第二键合区42，多个第二键合区42分别连接每个esd保护电路单元41的接触端411、以及共接的电源端412和共接的接地端413，多个第一键合区11分别和多个第二键合区42通过键合线30连接。多个管脚的一端设置于pcb10板
的底面的至少两侧，多个管脚分别连接esd保护芯片40的多个第一键合区11。密封层50至少覆盖pcb10板的安装esd芯片的部分区域。其中每个esd保护电路单元41的电源端 412和接地端413在esd保护芯片40内共接在一起，在多个第二键合区42中的若干个与这些电源端412和接地端413分别共接，多个第二键合区42的其他都分别与接触端411连接，多个引脚可以是排针结构，与pcb10板的背面垂直设置。由于每一个第一管脚20都分别与每个第二键合区42电连接，因此这些引脚中大部分是连接esd保护电路单元41的接触端411，剩余几个引脚是连接电源端412和接地端413。在需要进行esd防护的目标芯片200如半导体电路或者高压驱动芯片(hvic)，在运输和安装时可以事先和esd保护模块100通过一种容易实现的固定结构将二者进行固定，并将半导体电路的每一个管脚和esd保护模块100的每一个第一管脚20电连接，如通过相互接触的方式建立电连接，这样半导体电路的每一个管脚相当于外加了esd保护电路，以此实现了半导体电路在运输和安装时的静电防护。在半导体电路已经应用安装到电路板上后，esd保护电路不再起作用，因此撤除esd保护模块100，esd保护模块100还可以继续再循环利用。通过设计独立的esd保护模块100，使得半导体电路内部无需为每一个管脚设置esd保护电路，从而有效了减少了半导体电路的电路层面积，进而能有利于半导体电路的小型化并降低成本。
28.在本发明的一些实施例中，如图1至4所示，具体的每一个保护电路单元包括第一二极管d1和第二二极管d2，其中第一二极管d1的阳极和第二二极管d2的阴极共接于esd保护电路单元41的接触端411，第一二极管d1的阴极连接esd保护电路单元41的电源端412，第一二极管d1的阳极连接esd保护电路单元41的接地端413。第一二极管d1和第二二极管d2用于在接触端411上传输高压静电时，分别通过对电源端412或者对接地端413进行泄放。
29.在本发明的一些实施例中，如图1和图3所示，与esd芯片的电源端412和接地端413分别共接的第二键合区42为两个，分别设置于esd芯片的四角即图1中标识为vcc和gnd的分别两个第二键合区42。通过在esd芯片的四角分别设置共接的电源端412和接地端413，方便esd芯片内部的每一个esd保护电路单元41的电源端412和接地端413的走线连接到对应的共接端。esd芯片的标识为i/o的其他第二键合区42分别连接每一个保护电路单元接触端411。
30.在本发明的一些实施例中，如图1和图3所示，每一个esd保护电路单元41之间相互间隔预设距离。这样每一个esd保护电路单元41彼此隔离，其均匀设置在esd 保护芯片40的中部区域，以此使得当其中一个esd保护电路单元41上有静电时，不会影响到其他的esd保护电路单元41进而传输到对应的半导体电路的管脚，从而影响半导体电路的内部电路。
31.在本发明的一些实施例中，如图4所示，esd保护芯片40位于pcb10板的中部区域，通过环氧树脂粘贴在pcb10板的底面。而密封层50覆盖pcb10板的表面和底面，并包覆多个第一管脚20的部分长度，多个管脚的另一端从密封层50露出。从图 4中可知，密封层50包覆多个第一管脚20的绝大部分长度，第一管脚20的另一端仅密封层50伸出相对小的长度如0.5-5mmm，以此使得第一管脚20绝大部分长度被硬质的密封层50包覆，形成一定的硬度，而且第一管脚20的伸出部分与目标芯片200 如半导体电路的管脚接触时，二者之间抵触时第一管脚20的伸出部分不会变形，从而使得二者之间形成良好的电连接，进而实现目标芯片200的静电能可靠传输到esd保护芯片40中实现泄放。
32.具体地，如图4所示，密封层50覆盖esd保护芯片40，并向下包覆多个第一管脚20的
的绝大部分长度，从而在esd保护芯片40下方形成一个中空的容纳腔室。方便目标芯片200放置在容纳腔室内，使得esd保护模块100与目标芯片200的管脚方便相互接触形成电连接。
33.本发明还提出一种esd保护组件，如图5和图6所示，esd保护组件包括上述实施例提到的esd保护模块100以及固定结构300和目标芯片200。其中目标芯片200 安装在esd保护模块100的容纳腔室内，固定结构300用于实现将esd保护模块100 的第一管脚20的和目标芯片200的第二管脚210之间紧密接触以此实现二者的良好电连接。具体地，保护结构包括顶紧机构，顶紧机构设置的的两端设置有弹性的抵接部 310，抵接部310可伸缩，抵接部310的自由端抵接在目标芯片200未安装第二管脚 210的两侧，以此实现将目标芯片200固定在esd保护模块100的下方，esd保护模块100的第一管脚20与分别向下抵触在目标芯片200的第二管脚210的表面，从而实现管脚之间相互接触形成电连接。在目标芯片200运输和安装过程中，目标芯片200 首先通过固定结构300与esd保护模块100二者相互装配形成上述的esd保护组件，在目标芯片200安装到电路板后，将固定结构300和esd保护模块100撤除，因为目标芯片200焊接到电路板上后，以后无需esd防护，因此无需再用到esd保护模块 100。以此esd保护模块100还可以重复使用。其中这里的目标芯片200可以是半导体电路或者高压驱动芯片等芯片，esd保护模块100的结构中第一管脚20的排列和管脚之间的间距需要与需要保护的目标芯片200的第二管脚210尺寸相一致，因此针对不同第二管脚210尺寸的目标芯片200时esd保护模块100的结构也会不同。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.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。
36.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。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。