单独封装同步整流器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源中使用的同步整流器，具体涉及一种单独封装同步整流器。
【背景技术】
[0002]在特定电源限制下工作的电视(TV)、个人电脑(PC)等电子设备，均配备稳压电源，为电子设备高效工作提供必要的清洁、稳定电源。稳压电源将AC转换成DC或将DC转换成DC，进一步整流转换后的DC，为电子设备中不同的电路提供稳定电压。凭借技术上的先进性，电子设备上配置的功能也越来越多，从通信功能到自动化功能。因此，对于电源的功能要求也不断提高，例如较低的输入、输出电压、较高的电流、较快的瞬态响应等多种功能。为了满足这些需求，在稳压电源中引入了同步整流。
[0003]电子设备中常用的电源是交换式电源(SMPS )。SMPS将电源从主电路电源等源头，传输至TV、PC等电子设备的负载。SMPS通常分为两部分，初级侧连接到主电路电源，次级侧连接到负载。主电路AC输入和DC输入通过变压器转换到DC的不同级别，然后通过SMPS次级侧的交换式调制器/整流器进一步整流。利用异步整流(也称为无源整流)或同步整流(也称为有源整流)，实现次级侧的DC电压整流。使用被动器件/开关，进行异步整流，使用有源器件/开关，进行同步整流。
[0004]异步整流器通常包括二极管，作为被动器件/开关，不能通过控制器同步，由于二极管的本质属性，二极管上升高的正向电压导致电流传导(通常称为正向偏置模式)，因此这种整流称为异步整流。然而，二极管的正向传导损耗对于电源的整体功率损耗影响显著。为了获得更好的性能和效率，肖特基二极管被广泛使用。肖特基二极管与传统的二极管相t匕，具有较小的开断电压，导致反应迅速，功率损耗较小。并且，肖特基二极管与传统的二极管相比，具有较低的击穿电压，而且也很昂贵。此外，重负载需要过多的功率，无疑将使肖特基二极管的温度升高，为了散热，必须使用较大的散热器。
[0005]MOSFET称为有源开关，可通过控制器同步，由于MOSFET上电流的传导可以通过控制电路或集成电路(IC)控制，因此这种整流称为同步整流。同步整流器通常包括有源开关(通常为M0SFET)及其外部控制器，通过传感MOSFET上的电压，外部控制器打开/关闭MOSFET。然而，使用外部控制器时必须在距离印刷电路板(PCB)上MOSFET —定距离处放置控制器，MOSFET中以及沿PCB上电源线的寄生电感，会导致错误传感MOSFET上的电压。因此，控制器错误打开/关闭M0SFET，会缩短MOSFET的接通时间，产生功率损失。
[0006]因此，必须减少同步整流器中传感电压相关的缺点，实现功率的高效整流，以便为电子设备提供清洁、稳定的功率，使电子设备高效工作。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种同步整流器，改善现有技术中的一个或多个问题，或至少提出一种有效的可选方案，能够准确传感电压，改善电源的热性能，使电源更清洁、稳定，提高电源的效率，改善电源的功率密度，降低Β0Μ，并且将单通道以及双通道封装在一个单一封装中，可以降低电源的总成本。
[0008]为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现:一种同步整流器包含至少一分立开关器件以及至少一控制器，控制器用于传感开关器件上的电压，并根据传感电压使能/禁止开关器件，其特点是，分立开关器件和控制器安装在一个公共的晶片托盘上，并封装在一个单独的封装中。
[0009]一般来说，分立开关器件为双极结型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和可控硅整流器(SCR)中的一种。
[0010]优选地，分立开关器件的至少一个端口焊接在公共晶片托盘上。
[0011]优选地，该端口为MOSFET的漏极，MOSFET具有底部漏极、顶部源极和顶部栅极。
[0012]较佳地，封装包括一个接地引线，MOSFET的源极通过多个接合引线或金属引线，连接到接地引线上。
[0013]较佳地，控制器包括一个接地端口，MOSFET的源极通过多个接合引线连接到接地端口。另外，控制器包括一个栅极驱动端口，MOSFET的栅极通过至少一接合引线连接到栅极驱动端口。
[0014]较佳地，控制器包括一个电压传感端口，电压传感端口通过一个向下引线连接到公共晶片托盘，或通过一接合引线连接到MOSFET的底部漏极。
[0015]较佳地，封装包括一个连接到公共晶片托盘的中间引线，电压传感端口通过一接合引线连接到中间引线上。
[0016]优选地，控制器与公共晶片托盘之间间隔至少一层非导电材料，以便使控制器和公共晶片托盘电绝缘。
[0017]优选地，封装包括一个包含公共晶片托盘的引线框，引线框通常镀有银或镍中的至少一种金属。
[0018]一般来说，封装为 T0220、T0220F、T0252 (DPAK)以及 T0263 (D2PAK)中的一种。
[0019]较佳地，MOSFET为双漏极M0SFET，具有顶部栅极、顶部源极、底部漏极和顶部漏极，两个漏极之间相互电连接。
[0020]优选地，电压传感端口通过一接合引线连接到双漏极MOSFET的顶部漏极。
[0021]一种双通道同步整流器包括:
第一对第一分立开关器件和第一控制器，第一控制器用于传感第一分立开关器件上的电压，并根据横跨第一分立开关器件的传感电压使能/禁止第一分立开关器件；
第二对第二分立开关器件和第二控制器，第二控制器用于传感第二分立开关器件上的电压，并根据横跨第二分立开关器件的传感电压使能/禁止第二分立开关器件；
第一对第一分立开关器件和第一控制器安装在第一晶片托盘上，第二对第二分立开关器件和第二控制器安装在第二晶片托盘上，第一晶片托盘和第二晶片托盘封装在一个单独的封装中，其中第二晶片托盘和第二晶片托盘相互电绝缘。
[0022]一般来说，第一分立开关器件及第二分立开关器件都是双极结型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和可控硅整流器(SCR)中的一种。
[0023]优选地，第一分立开关器件的至少一端，焊接在第一晶片托盘上；并且第二分立开关器件的至少一端，焊接在第二晶片托盘上。
[0024]优选地，第一开关器件的端口为第一 MOSFET的漏极；并且
第二开关器件的端口为第二 MOSFET的漏极；第一 MOSFET和第二 MOSFET都具有底部漏极、顶部源极和顶部栅极。
[0025]较佳地，封装包含公共的接地引线，第一MOSFET的源极和第二MOSFET的源极通过多个接合引线或一个金属夹片，连接到公共接地引线上。
[0026]较佳地，第一控制器包含第一接地端口，第一 MOSFET的源极通过多个接合引线或一个金属夹片连接到第一接地端口 ；并且
第二控制器包括第二接地端口，第二 MOSFET的源极通过多个接合引线或一个金属夹片连接到第二接地端口。
[0027]较佳地，第一控制器包括第一栅极驱动端口，第一 MOSFET的栅极通过一接合引线连接到第一栅极驱动端口上；并且
第二控制器包括第二栅极驱动端口，第二 MOSFET的栅极通过一接合引线连接到第二栅极驱动端口上。
[0028]较佳地,第一控制器包括第一电压传感端口，第一电压传感端口通过向下的引线连接到第一晶片托盘，或者通过一接合引线连接到第一 MOSFET的底部漏极；并且
第二控制器包括第二电压传感端口，第二电压传感端口通过向下的引线连接到第二晶片托盘，或者通过接合引线连接到第二 MOSFET的底部漏极。
[0029]较佳地，封装包括连接到第一晶片托盘的第一传感引线，电压传感端通过一接合引线连接到第一传感引线；并且
封装包括连接到第二晶片托盘的第二传感引线，电压传感端通过一接合引线连接到第二传感引线。
[0030]优选地，第一控制器与第一晶片托盘之间间隔至少一层非导电材料，以便使第一控制器和第一晶片托盘电绝缘；并且
第二控制器与第二晶片托盘之间间隔至少一层非导电材料，以便使第二控制器和第二晶片托盘电绝缘。
[0031]优选地，封装包括一个包含第一晶片托盘的第一引线框以及一个包含第二晶片托盘的第二引线框，第一引线框和第二引线框相互电绝缘，第一引线框和第二引线框部分镀有银或镍中的至少一种金属。
[0032]一般来说，封装为 T0220、T0220F 和 T0263(D2PAK)中的一种。
[0033]较佳地，第一MOSFET和第二MOSFET都是双漏极M0SFET，具有顶部栅极、顶部源极、底部漏极和顶部漏极，两个漏极之间相互电连接。
[0034]优选地，第一电压传感端口通过一接合引线连接到第一双漏极MOSFET的顶部漏极；并且
第二电压传感端口通过一接合引线连接到第二双漏极MOSFET的顶部漏极。
[0035]本发明与现有技术相比具有以下优点:可以准确传感开关器件上的电压，从而降低功率损耗，提高工作效率。而且，同步整流器单独封装减少了外部零件数量，便于缩小散热器尺寸，降低整体成本。此外，本发明所述的同步整流器提高了工作效率、热性能、功率密度、可制备性以及可靠性，降低了电源的整体系统成本。
【附图说明】
[0036]图1A表示一种传统的同步整流器，用在具有反馈转换器配置的SMPS中；
图1B表示一种传统的同步整流器，用在具有LLC共振(电感器-电感器-电容器)转换器配置的SMPS中；
图2表TK与传统同步整流器有关的寄生电感效应；
图3A-3B所示的示意图，表示通过图1A所示的传统同步整流器实现的整流；
图3C-3D所示的示意图，表示通过图1B所示的传统同步整流器实现的整流；
图4表示依据本发明一个实施例的一种同步整流器；
图5表示依据本发明另一个实施例的一种同步整流器；
图6A表示图4所示的同步整流器用在具有反馈转换器配置的SMPS中；
图6B表示两个图4所示的同步整流器用在具有LLC共振转换器配置的SMPS中；
图6C表示图4所示的同步整流器用在具有LLC共振转换器配置的SMPS中；
图7表示通过本发明所述的同步整流器实现寄生电感效应的减弱；
图8A-8B所示的示意图,表示通过图6A所示的用在具有反馈转换器配置的SMPS中的同步整流器实现的整流；
图8C-8D所示的示意图，表示通过图6B所示的用在具有LLC共振转换器配置的SMPS中的同步整流器实现的整流；
图 9A-9C 表示在 T0220, T0220F, T0252 (DPAK)和 T0263 (D2PAK)半导体封装中制备图4所示的同步整流器的示意图；