桥臂电路封装组件及全桥电路封装组件的制作方法

本发明公开的实施方式涉及桥臂电路封装组件及全桥电路封装组件。

背景技术：

桥臂电路通常由两个互相串联的开关器件组成，其是构成开关电路的基本单元。现有的桥臂电路封装组件通常由各离散器件通过导线或铜排等连接而成，使用这样的桥臂电路封装组件构成的开关电路不仅体积庞大、功率密度低，且具有较大的寄生电感。而开关电路通常具有较高的开关频率，较大的寄生电感会造成较大的开关损耗，继而导致开关电路的效率不理想。

因此，有必要提供一种新的桥臂电路封装组件、全桥电路封装组件及其制造方法，以解决如上所述的至少一个问题。

技术实现要素：

一种桥臂电路封装组件包括：电路板、第一有源开关裸片和第二有源开关裸片。所述电路板包括具有第一面和第二面的绝缘板、位于所述绝缘板第一面上的第一导电层和位于所述绝缘板第二面上的第二导电层。所述第二导电层包括互相绝缘的第一导电区和第二导电区。所述第一有源开关裸片具有相对的第一面和第二面，并嵌于所述电路板中，所述第一有源开关裸片的第一面面朝所述第二导电层的第一导电区且与所述第一导电区耦合，所述第一有源开关裸片的第二面与所述第二导电层的第二导电区耦合。第二有源开关裸片具有相对的第一面和第二面，并嵌于所述电路板中，所述第二有源开关裸片的第一面面朝所述第二导电层的第二导电区且与所述第二导电区耦合， 所述第二有源开关裸片的第二面与所述第一导电层耦合。

一种全桥电路封装组件包括：电路板、第一有源开关裸片、第二有源开关裸片、第三有源开关裸片和第四有源开关裸片。电路板包括：具有第一面和第二面的绝缘板、位于所述绝缘板第一面上的第一导电层和位于所述绝缘板第二面上的第二导电层。所述第二导电层包括互相绝缘的第一导电区、第二导电区和第三导电区。所述第一有源开关裸片具有相对的第一面和第二面，并嵌于所述电路板中，所述第一有源开关裸片的第一面面朝所述第二导电层的第一导电区且与所述第一导电区耦合，所述第一有源开关裸片的第二面与所述第二导电层的第二导电区耦合。所述第二有源开关裸片具有相对的第一面和第二面，并嵌于所述电路板中，所述第二有源开关裸片的第一面面朝所述第二导电层的第二导电区且与所述第二导电区耦合，所述第二有源开关裸片的第二面与所述第一导电层耦合。所述第三有源开关裸片具有相对的第一面和第二面，并嵌于所述电路板中，所述第三有源开关裸片的第一面面朝所述第二导电层的第一导电区且与所述第一导电区耦合，所述第三有源开关裸片的第二面与所述第二导电层的第三导电区耦合。所述第四有源开关裸片具有相对的第一面和第二面，并嵌于所述电路板中，所述第四有源开关裸片的第一面面朝所述第二导电层的第三导电区且与所述第三导电区耦合，所述第四有源开关裸片的第二面与所述第一导电层耦合。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：

图1为根据本发明的一具体实施方式的桥臂电路封装组件的俯视图；

图2为图1中的桥臂电路封装组件沿线a-a的剖视图；

图3为根据本发明的另一具体实施方式的桥臂电路封装组件的俯视图；

图4为图3中的桥臂电路封装组件沿线b-b剖视图；

图5为根据本发明的一具体实施方式的全桥电路封装组件的俯视图；

图6为图5中的全桥电路封装组件的第二导电层的示意图；及

图7为根据本发明的一具体实施方式的桥臂电路封装组件的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。

除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

本发明的实施例一方面涉及一种桥臂电路封装组件。

图1为根据本发明的一具体实施方式的桥臂电路封装组件10的俯视图。参见图1，桥臂电路封装组件10包括电路板20、第一有源开关裸片q1和第二有源开关裸片q2，第一、第二有源开关裸片q1、q2嵌于电路板20中。这里提到的有源开关裸片是指不包含引脚等外部封装结构的开关芯片，其呈片 状结构，具有相对的两面。有源开关裸片可以为绝缘栅双极型晶体管(igbt)的裸片，也可以为金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)的裸片。

参见图2，电路板20包括具有第一面和第二面的绝缘板14、第一导电层11和第二导电层12。第一导电层11位于绝缘板14的第一面上，第二导电层位于绝缘板14的第二面上。第二导电层12包括互相绝缘的第一导电区121和第二导电区122。在图2所示的实施例中，第一、第二导电区121、122之间存在间隙，以使第一、第二导电区隔离。在一些实施例中，电路板为印刷电路板，第一、第二导电层分别附着于绝缘板的第一、第二面。

第一有源开关裸片q1具有相对的第一面和第二面，其嵌于电路板中，第一有源开关裸片q1的第一面面朝第二导电层的第一导电区121且与第一导电区121耦合。其中，第一有源开关裸片的第一面可通过直接接触的方式与第一导电区121耦合，也可通过连接件(未示出)与第一导电区121耦合。

第一有源开关裸片的第二面与第二导电区122耦合。如图2所示，组件10包括第一连接件15，用于耦合第一有源开关裸片的第二面和第二导电区122，其具有与第一有源开关裸片的第二面耦合的第一端，及与所第二导电区122耦合的第二端。在一些实施例中，电路板20上具有通往第二导电区的通道19，第一连接件15的第二端穿过通道19与第二导电区122耦合。

类似地，第二有源开关裸片q2具有相对的第一面和第二面，其嵌于电路板20中，第二有源开关裸片的第一面面朝第二导电层的第二导电区122且与第二导电区122耦合。其中，第二有源开关裸片的第一面可通过直接接触的方式与第二导电区122耦合，也可通过连接件(未示出)与第二导电区122耦合。

第二有源开关裸片的第二面与第一导电层11耦合。如图2所示，组件10进一步包括第二连接件16，用于耦合第二有源开关裸片的第二面和第一导电层11，其具有与第二有源开关裸片的第二面耦合的第一端，及与第一导电层11耦合的第二端。

在一些实施例中，第一有源开关裸片q1包括第一漏极d1、第一源极s1和第一栅极g1。其中，第一漏极d1位于第一有源开关裸片q1的第一面，且与第一导电区121耦合。第一源极s1位于第一有源开关裸片q1的第二面，其通过第一连接件15耦合至第二导电区122。第一栅极g1可以和第一漏极d1处于同一面，也可以和第一源极s1处于同一面，在图2的实施例中，第一栅极g1位于第一有源开关裸片q1的第二面，第一栅极g1可通过引线连接至驱动电路(未示出)。

第二有源开关裸片q2包括第二漏极d2、第二源极s2和第二栅极g2。其中，第二漏极d2位于第二有源开关裸片的第一面，与第二导电区122耦合，第二漏极d2实质上通过第二导电区122和第一连接件15耦合于第一源极s1。第二源极s2位于第二有源开关裸片的第二面，其通过第二连接件16与第一导电层11耦合。第二栅极g2可以和第二漏极d2处于同一面，也可以和第二源极s2处于同一面，在图2的实施例中，第二栅极g2位于第二有源开关裸片q2的第二面，第二栅极g2可通过引线连接至驱动电路(未示出)。

在一些实施例中，当桥臂电路封装组件10在工作状态时，第一导电层11与电源负极耦合，第二导电层的第一导电区121与电源正极耦合。电流经第一导电区121流入第一有源开关裸片q1的第一漏极d1，然后从第一源极s1流出，再经第一连接件15和第二导电区122流入第二漏极d2，然后从第二源极s2流出，最后经第二连接件16和第一导电层11流回电源负极。在其他实施例中，第一导电层11可能与电源正极耦合，且第二导电层的第一导电区121可能与电源负极耦合。

继续参见图2，组件10还包括散热层17，用于为第一、第二有源开关裸片提供散热。散热层17粘附于电路板20的任一侧。如图2所示，散热层17包括第一金属层171、导热层172和第二金属层173，第一、第二金属层171、173分别位于导热层172的两侧。在图2所示的实施例中，散热层17位于电路板20靠近第二导电层12的一侧。组件10还包括焊锡层18，用于使散热 层17和电路板20粘合。

在本发明揭露的技术方案中，第一、第二有源开关裸片被直接嵌于电路板中，通过导电层和连接件互相耦合，这样就避免了引脚的使用，且缩短了半导体芯片之间的距离，从而能够减小回路中的寄生电感，继而减小开关损耗。在本发明揭露的技术方案中，回路中的寄生电感可以减小至3.7纳亨。另一方面，第一、第二有源开关裸片被横向平铺放置，这种方式非常有利于散热，因为每个有源开关裸片的热量可以直接经由导电层传导给散热层。

图3为根据本发明另一具体实施例的桥臂电路封装组件30的俯视图。图4为图3中的桥臂电路封装组件30沿线b-b剖视图。与图1、图2中的桥臂电路封装组件10类似的是，桥臂电路封装组件30包括电路板40、第一有源开关裸片q1、第二有源开关裸片q2、第一连接件35、第二连接件36，其中，电路板40包括绝缘板34、第一导电层31和第二导电层32，其中，第二导电层32包括第一导电区321和第二导电区322。以上各元器件的配置方式及功能均与桥臂电路封装组件10中的各元器件类似，此处不再赘述。与桥臂电路封装组件10不同的是，桥臂电路封装组件30还包括第一二极管裸片k1、第二二极管裸片k2，分别与第一、第二有源开关裸片q1、q2并联。第一、第二二极管裸片的功能是为反向电流提供续流回路。这里提到的二极管裸片是指不包含引脚等外部封装结构的二极管芯片，其呈片状结构，具有相对的两面，二极管的阳极和阴极分别位于二极管裸片的两面。在本揭露中，将二极管阳极所在的一面定义为“阳极面”，将二极管阴极所在的一面定义为“阴极面”。

第一二极管裸片k1包括第一阴极面和第一阳极面，其嵌于电路板40中，第一阴极面面朝第一导电区321且与第一导电区321耦合，第一阳极面与第二导电区322耦合。具体地，第一阴极面上的第一阴极c1与第一导电区321耦合，第一阳极面上的第一阳极a1与第二导电区322耦合。在一些实施例中，组件30包括第三连接件41，用于耦合第一阳极面和第二导电区322，其具有 与第一阳极面耦合的第一端及与第二导电区322耦合的第二端。

在一些实施例中，电路板40上具有通往第二导电区322的通道49，用于使第三连接件41的第二端从其中穿过，继而与第二导电区322耦合。

第二二极管裸片k2具有相对的第二阴极面和第二阳极面，其嵌于电路板40中，第二阴极面面朝第二导电区322与第二导电区322耦合，第二阳极面与第一导电层31耦合。具体地，第二阴极面上的第二阴极c2与第二导电区322耦合，第二阳极面上的第二阳极a2与第一导电层31耦合。在一些实施例中，组件30包括第四连接件42，用于耦合第二阳极面和第一导电层31，其具有与第二阳极面耦合的第一端及与第一导电层31耦合的第二端。

本发明另一方面涉及一种全桥电路封装组件，其包括两个并联的桥臂。

图5为根据本发明的一具体实施方式的全桥电路封装组件50的俯视图。图6为图5中的全桥电路封装组件50的第二导电层52的示意图。参见图5和图6，全桥电路封装组件50包括电路板60、第一有源开关裸片q1、第二开关路片q2、第三有源开关裸片q3、第四有源开关裸片q4、第一连接件55、第二连接件56、第三连接件57和第四连接件58。第一、第二、第三、第四有源开关裸片嵌于电路板60中。电路板60包括绝缘板54、第一导电层51和第二导电层52。第一导电层51位于绝缘板54的第一面上，第二导电层52位于绝缘板54的第二面上。第二导电层52包括互相绝缘的第一导电区521、第二导电区522和第三导电区523。

第一有源开关裸片q1具有相对的第一面和第二面，其嵌于电路板60中，第一有源开关裸片的第一面面朝第二导电层的第一导电区521且与第一导电区521耦合，第一有源开关裸片的第二面通过第一连接件55与第二导电区522耦合。第一连接件55具有与第一有源开关裸片的第二面耦合的第一端，及与第二导电区522耦合的第二端。在一些实施例中，电路板60上具有通往第二导电区522的通道61以使第一连接件55的第二端从其中通过。

在一些实施例中，第一有源开关裸片q1包括位于第一有源开关裸片第一 面的第一漏极d1和位于第一有源开关裸片第二面的第一源极s1和第一栅极g1，第一漏极d1与第一导电区521耦合，第一源极s1通过第一连接件55与第二导电区522耦合。第一栅极g1可与驱动电路(未示出)耦合。

第二有源开关裸片q2具有相对的第一面和第二面，其嵌于电路板60中，第二有源开关裸片的第一面面朝第二导电层52的第二导电区522且与第二导电区522耦合，第二有源开关裸片的第二面通过第二连接件56与第一导电层51耦合。第二连接件56具有与第二有源开关裸片的第二面耦合的第一端，及与第一导电层51耦合的第二端。

在一些实施例中，第二有源开关裸片q2包括位于第二有源开关裸片第一面的第二漏极d2和位于第二有源开关裸片第二面的第二源极s2和第二栅极g2，第二漏极d2通过第二导电区522和第一连接件55与第一源极s1耦合，第二源极s2通过第二连接件56与第一导电层51耦合。第二栅极g2可与驱动电路(未示出)耦合。

第三有源开关裸片q3具有相对的第一面和第二面，其嵌于电路板60中，第三有源开关裸片的第一面面朝第二导电层52的第一导电区521且与第一导电区521耦合，第三有源开关裸片的第二面通过第三连接件57与第三导电区523耦合。第三连接件57具有与第三有源开关裸片的第二面耦合的第一端，及与第三导电区523耦合的第二端。在一些实施例中，电路板60上具有通往第三导电区523的通道62以使第三连接件57的第二端从其中通过。

在一些实施例中，第三有源开关裸片q3包括位于第三有源开关裸片第一面的第三漏极d3和位于第三有源开关裸片第二面的第三源极s3和第三栅极g3，第三漏极d3与第一导电区521耦合，第三源极s3通过第三连接件57与第三导电区523耦合。第三栅极g3可与驱动电路(未示出)耦合。

第四有源开关裸片q4具有相对的第一面和第二面，其嵌于电路板60中，第四有源开关裸片q4的第一面面朝第二导电层52的第三导电区523且与第三导电区523耦合，第四有源开关裸片的第二面通过第四连接件58与第一导 电层51耦合。第四连接件58具有与第四有源开关裸片的第二面耦合的第一端，及与第一导电层51耦合的第二端。

在一些实施例中，第四有源开关裸片q4包括位于第四有源开关裸片第一面的第四漏极d4和位于第四有源开关裸片第二面的第四源极s4和第四栅极g4。第四漏极d4通过第三导电区523和第三连接件57耦合于第三源极s3。第四源极s4通过第四连接件58与第一导电层51耦合。第四栅极g4可与驱动电路(未示出)耦合。

本发明还可涉及包括互相并联的三个或三个以上桥臂的电路封装组件，其封装方式与上述全桥电路封装组件相类似。

本发明的实施例还涉及一种桥臂电路封装组件的制造方法70。如图7所示，方法70包括如下步骤。

在步骤71中，提供电路板，其中，电路板包括具有第一面和第二面的绝缘板、附着于绝缘板的第一面的第一导电层和附着于绝缘板的第二面的第二导电层。第二导电层包括互相绝缘的第一导电区和第二导电区。

在步骤72中，将具有第一面和第二面的第一有源开关裸片嵌入电路板中，使第一有源开关裸片的第一面面朝第二导电层的第一导电区且与第一导电区耦合。

在步骤73中，将具有第一面和第二面的第二有源开关裸片嵌入电路板中，使第二有源开关裸片的第一面面朝第二导电层的第二导电区且与第二导电区耦合。

在一些实施例中，从电路板的靠近第一导电层的一侧将第一、第二有源开关裸片嵌入到电路板中，直至恰好位于第二导电层上。在一些实施例中，第一有源开关裸片被层迭于第一导电区上，且第一有源开关裸片的第一面与第一导电区电性接触。第二有源开关裸片被层迭于第二导电区上，且第二有源开关裸片的第一面与第二导电区电性接触。在其他实施例中，第一、第二有源开关裸片的第一面还可以通过焊接的方式分别与第一、第二导电区耦合。

在步骤74中，通过第一连接件将第一有源开关裸片的第二面与第二导电区耦合。

在步骤75中，通过第二连接件将第二有源开关裸片的第二面与第一导电层耦合。

上述方法采用了将有源开关裸片直接嵌于电路板中的方式，避免了芯片引脚的使用，同时缩短了芯片与芯片之间的距离，从而可将回路中的寄生电感降低至3.7纳亨，继而能够大程度地减小开关损耗。

可采用与上述方法类似的方法来制造图3和图4所示实施例中的桥臂电路封装组件，以及图5和图6所示实施例中的全桥电路封装组件，此处不再赘述。

虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。