专利名称：一种pdp功率集成模块及其制作方法
技术领域：
本发明涉及电子工程技术领域，具体地说是一种PDP功率集成模块及其制作方法。
背景技术：
众所周知，等离子显示屏(PlasmaDisplay Panel)简称PDP。是继阴极射线管(CRT)和 液晶屏(LCD)之后的一种新颖直视式图像显示器件。等离子体显示器以出众的图像效果、独 特的数字信号直接驱动方式而成为优秀的视频显示设备和高清晰的电脑显示器，它将是高清 晰度数字电视的最佳显示屏幕，近年来增长速度很快。据统计，PDP整机市场占有为2009年 170万台，并以20%的速度增长，2015年可达3000万台。
国内PDP主要生产厂家是长虹、海信、海尔、康佳、创维、TCL等。目前，其IGBT驱动电 路都是由分立器件组成，本发明实施后，这些厂家将是主要的用户。尤其是由中国长虹、彩 虹公司，美国MP公司共同出资组建的四川虹欧显示器件有限公司的PDP年生产能力216万片( 以42"计)的生产线已经建成投产，预计2009年的产量为100万片，2010年为280万片，2012 年将达到600万片。根据该公司PDP屏的产量计划、每台PDP屏至少用两只模块和按30。/。采用 PDP功率集成模块计算，2009、 2010、 2012年需求分别为60万只、168万只和360万只，如果 按80%计算，将分别产生160万只、448万只和960万只的需求，市场十分可观。
但目前PDP上的X/Y驱动电路都是由十几只塑封的分立器件组装而成，器件多、密度大， 线路复杂，可靠性降低，故障率相对比较高。同时，将十几个功率器件安装在一至二个散热 器上，不但安装麻烦，且占用线路板面积也大，增加了产品成本。
IGBT(InsulatedGateBipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三 极管)和MOS (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有 MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱 动电流较大，MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了 以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的 变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
所谓DBC技术，是指将铜在高温下直接键合到陶瓷材料上的技术。DBC板主要是采用 A1203、 AIN、 BeO等导热绝缘陶瓷基片。由于BeO含有毒性，工业上少有利用。AIN虽然导热 性能良好，且热膨胀系数与硅相近，但价格太高，因此目前A1203已被广泛用作DBC板的导热绝缘基片，而AIN也处于发展之中。DBC板将是未来电子线路中结构和连接技术的基础材料。 在传统有机覆铜P. C.板不能满足元件热冲击性能的时候，DBC板将用于具有高耗散功率电子 组件的基本材料。在使用中，由于较厚的铜层(0.3mm)能承受更高的电流负载，在相同截 面下，仅需通常P.C.板12y。的导体宽度；良好的热电率，使功率芯片的密集安装成为可能。 在单位体积内能传输更大的功率，提高系统和设备的可靠性。
快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极 管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、 续流二极管或阻尼二极管使用。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的不足，本着电路集成化、体积小型化、封装一体化、结构 模块化的设计思路，提出一种集成度高，体积小、寿命长、可靠性好、性价比高，应用电路 简单，安装使用方便的PDP功率集成模块及其制作方法。
本发明采用的技术措施是
一种PDP功率集成模块，包括陶瓷基板，陶瓷基板上设有覆铜层，组件外部采用环氧树 脂塑封材料包封，其特征在于陶瓷基板上的覆铜层上设有经焊锡焊接固定的信号引线脚、功 率引线脚及功率控制电路，功率控制电路由两个IGBT功率拓扑电路组成，其中一个功率拓扑 电路是由两只C、 E极不连接的IGBT半桥电路组成，并由一只高压驱动IC进行驱动，上臂IGBT 的E极和下臂IGBT的C极分别串有FRD，另一个功率拓扑电路是由两只C、 E极相连接的IGBT标准 半桥拓扑组成，并由另外一只高压驱动IC进行驱动，上下臂IGBT分别由两只芯片并联而成， 每只IGBT都并接有续流FRD 。
本发明在实际应用中，可以根据电路技术的要求等，设有两个以上并联的功率半导体芯 片IGBT或FRD。
一种PDP功率集成模块的制作方法，其特征在于包括如下步骤
步骤A:在一块DBC绝缘散热基板上加工覆铜层线路，印刷阻焊定位框，
步骤B:按功率控制电路的设计方案，使用焊锡将IGBT和FRD半导体器件以及驱动保护电
路HVIC，焊接固定在DBC基板上的覆铜层上，
步骤C:IGBT、 FRD、 DBC之间由键接铝线进行键接，实现半导体器件之间的电气连接， 步骤D:将信号引线脚以及功率引线脚通过焊锡焊接固定在DBC基板上的覆铜层上，实现
组件与外部的电气连接，
步骤E:涂敷芯片保护材料，步骤F:将焊接好的DBC组件放在环氧树脂包封机上，并注入环氧树脂包封材料，热固成 型，并设有散热器固定孔，用于实现同外接散热器的良好接触。
本发明步骤D中外接引线脚采用双列直插式结构，引线脚间距采用国际标准间距或其整 倍数，引线脚由宽度方向的两侧引出并向下弯曲90。，其中除最边上的一只信号引线脚采用 与功率引线脚相同的机械尺寸外，其余信号引线脚均采用较细引脚，以示区别，同时也保证 在安装时不会装反。
本发明通过在PDP驱动电路设计方案内同时引入了电力电子功率模块和集成电路的设计 概念，提出了介于小功率集成电路IC和大功率模块之间的一种新型的中功率模块的设计方案 ，从而达到在保持良好的散热能力的前提下，有效的降低了整体的高度，即有效地降低了 PDP屏的厚度，通过实现对电路的集成模块化，提出大批量低成本生产的可能，从而有效地 降低电路安装操作的复杂度和生产成本，具有集成度高，体积小、寿命长、可靠性好、性价 比高，应用电路简单，安装使用方便等显著的优点。
附图l是本发明的电路结构示意图。 附图2、 3是本发明的结构示意图。
附图标记信号引线脚l、驱动保护电路HVIC2、 DBC陶瓷基板3、 DBC覆铜层A 4、散热器 固定孔5、 FRD芯片6、 IGBT芯片7、环氧树脂包封材料8、键合铝丝IO、功率引线脚ll、 DBC覆 铜层B 12。
具体实施例方式
本发明采用的技术措施是
一种PDP功率集成模块，包括陶瓷基板，陶瓷基板上设有覆铜层，组件外部采用环氧树 脂塑封材料包封，其特征在于陶瓷基板上的覆铜层上设有经焊锡焊接固定的信号引线脚、功 率引线脚及功率控制电路，功率控制电路由两个IGBT功率拓扑电路组成，其中一个功率拓扑 电路是由两只C、 E极不连接的IGBT半桥电路组成，并由一只高压驱动IC进行驱动，上臂IGBT 的E极和下臂IGBT的C极分别串有FRD，另一个功率拓扑电路是由两只C、 E极相连接的IGBT标准 半桥拓扑组成，并由另外一只高压驱动IC进行驱动，上下臂IGBT分别由两只芯片并联而成， 每只IGBT都并接有续流FRD 。
本发明在实际应用中，可以根据电路技术的要求等，设有两个以上并联的功率半导体芯 片IGBT或FRD。
一种PDP功率集成模块的制作方法，其特征在于包括如下步骤步骤A:在一块DBC绝缘散热基板上加工覆铜层线路，印刷阻焊定位框。
步骤B:按功率控制电路的设计方案，使用焊锡将IGBT和FRD半导体器件以及驱动保护电
路HVIC，焊接固定在DBC基板上的覆铜层上，
步骤C: IGBT和FRD等芯片之间由键接铝线进行键接，实现半导体器件之间的电气连接， 步骤D:将信号引线脚以及功率引线脚通过焊锡焊接固定在DBC基板上的覆铜层上，实现
组件与外部的电气连接，
步骤E:涂敷芯片保护材料，
步骤F:将焊接好的DBC组件放在环氧树脂包封机上，并注入环氧树脂包封材料，热固成 型，并设有散热器固定孔，用于实现同外接散热器的良好接触。
本发明步骤D中外接引线脚采用双列直插式结构，引线脚间距采用国际标准间距或其整 倍数，引线脚由宽度方向的两侧引出并向下弯曲90。，其中除最边上的一只信号引线脚采用 与功率引线脚相同的机械尺寸外，其余信号引线脚均采用较细引脚，以示区别，同时也保证 在安装时不会装反。
本发明通过在PDP驱动电路设计方案内同时引入了电力电子功率模块和集成电路的设计 概念，提出了介于小功率集成电路IC和大功率模块之间的一种新型的中功率模块的设计方案 ，从而达到在保持良好的散热能力的前提下，有效的降低了整体的高度，即有效地降低了 PDP屏的厚度，通过实现对电路的集成模块化，提出大批量低成本生产的可能，从而有效地 降低电路安装操作的复杂度和生产成本，具有集成度高，体积小、寿命长、可靠性好、性价 比高，应用电路简单，安装使用方便等显著的优点。
权利要求
1.一种PDP功率集成模块，包括陶瓷基板，陶瓷基板上设有覆铜层，组件外部采用环氧树脂塑封材料包封，其特征在于陶瓷基板上的覆铜层上设有经焊锡焊接固定的信号引线脚、功率引线脚及功率控制电路，功率控制电路由两个IGBT功率拓扑电路组成，其中一个功率拓扑电路是由两只C、E极不连接的IGBT半桥电路组成，并由一只高压驱动IC进行驱动，上臂IGBT的E极和下臂IGBT的C极分别串有FRD，另一个功率拓扑电路是由两只C、E极相连接的IGBT标准半桥拓扑组成，并由另外一只高压驱动IC进行驱动，上下臂IGBT分别由两只芯片并联而成，每只IGBT都并接有续流FRD。
2 根据权利要求1所述的一种PDP功率集成模块，其特征在于设有两个以上并联的功率半 导体芯片IGBT或FRD。
3 一种PDP功率集成模块的制作方法，其特征在于包括如下步骤 步骤A:在一块DBC绝缘散热基板上加工覆铜层线路，印刷阻焊定位框， 步骤B:按功率控制电路的设计方案，使用焊锡将IGBT和FRD半导体器件以及驱动保护 电路HVIC，焊接固定在DBC基板上的覆铜层上，步骤C: IGBT和FRD等芯片之间由键接铝线进行键接，实现半导体器件之间的电气连接步骤D:将信号引线脚以及功率引线脚通过焊锡焊接固定在DBC基板上的覆铜层上，实 现组件与外部的电气连接，步骤E:涂敷芯片保护材料，步骤F:将焊接好的DBC组件放在环氧树脂包封机上，并注入环氧树脂包封材料，热固 成型，并设有散热器固定孔，用于实现同外接散热器的良好接触。
4 根据权利要求3所述的一种PDP功率集成模块的制作方法，其特征在于步骤D中外接引线 脚采用双列直插式结构，弓1线脚间距采用国际标准间距或其整倍数，弓1线脚由宽度方向的两 侧引出并向下弯曲90。。
5 根据权利要求3所述的一种PDP功率集成模块的制作方法，其特征在于步骤D中外接引线 脚中除最边上的一只信号引线脚采用与功率引线脚相同的机械尺寸外，其余信号引线脚均采 用较细引脚。
全文摘要
本发明涉及电子工程技术领域，具体地说是一种PDP功率集成模块及其制作方法，其特征在于陶瓷基板上的覆铜层上设有经焊锡焊接固定的信号引线脚、功率引线脚及功率控制电路，功率控制电路由两个IGBT功率拓扑电路组成，其中一个功率拓扑电路是由两只C、E极不连接的IGBT半桥电路组成，并由一只高压驱动IC进行驱动，上臂IGBT的E极和下臂IGBT的C极分别串有FRD，另一个功率拓扑电路是由两只C、E极相连接的IGBT标准半桥拓扑组成，并由另外一只高压驱动IC进行驱动，上下臂IGBT分别由两只芯片并联而成，每只IGBT都并接有续流FRD，具有操作简便、信息反馈及时等优点。
文档编号H01J17/49GK101593655SQ20091030444
公开日2009年12月2日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者乜连波 申请人:威海新佳电子有限公司