一种功率器件的封装结构的制作方法

本发明属于电子器件技术领域，涉及一种功率器件，特别是一种功率器件的封装结构。

背景技术：

电力电子器件又称为功率半导体器件，功率器件几乎用于所有的电子制造业，其应用包括计算机领域、网络通信设备领域、消费电子领域和工业控制类领域，功率器件的主要功能包括变频、变压和功率管理，电压处理范围从几十伏～几千伏，电流处理能力最高可达几千安培，功率器件除了保证这些设备的正常运行以外，功率器件还能起到有效的节能作用。

目前，为了实现功率器件大电流工作，一般采用的方式是将多个芯片并联在一个桥臂上，例如中国专利网公开了一种多芯片并联的半桥型igbt模块【申请公布号：cn110112122a】，包括分别由3组芯片单元构成的上桥臂和下桥臂，上桥臂上设置有上桥臂信号铜层，下桥臂上设置有下桥臂信号铜层，每组芯片单元由igbt芯片和与之反并联的frd芯片构成，上桥臂第一芯片单元设置于上桥臂靠近模块外侧的一侧，包括位于芯片单元上侧的第一igbt芯片和芯片单元下侧的第一frd芯片，第一igbt芯片的栅极朝向模块内侧；上桥臂第二芯片单元设置于上桥臂中间，包括位于芯片单元下侧的第二igbt芯片和芯片单元上侧的第二frd芯片，第二igbt芯片的栅极朝向模块外侧；上桥臂第三芯片单元设置于上桥臂靠近模块内侧的一侧，包括位于芯片单元下侧的第三igbt芯片和芯片单元上侧的第三frd芯片，第三igbt芯片的栅极朝向模块内侧，连接第一igbt芯片和第二igbt芯片的第一栅极键合线引出至上桥臂信号铜层上远离模块中心位置，连接第三igbt芯片的第二栅极键合线引出至上桥臂信号铜层上靠近模块中心位置；下桥臂与上桥臂的布局方式基本相同。

上述半桥型igbt模块的上桥臂电路和下桥臂电路结构中，上桥臂电路和下桥臂电路在工作过程中，主电路的电流回路和igbt栅极驱动电路的电流回路并不是完全隔离开的，两个电流回路之间存在交叉的关系。以上两个方面都会使得igbt栅极驱动电路的抗干扰性能较差，igbt的栅极和发射极之间的电压存在过压的情况，导致igbt存在被击穿的风险，进而使得igbt模块在工作过程中的稳定性较差。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种功率器件的封装结构，本发明所要解决的技术问题是：如何提高功率器件运行的稳定性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种功率器件的封装结构，包括由若干个芯片单元一组成的上桥臂和由若干个芯片单元二组成的下桥臂，所述芯片单元一和芯片单元二的下表面均具有集电极、上表面均具有栅极和发射极，本封装结构还包括具有铜箔层的基板，其特征在于，所述铜箔层包括相互独立的上桥芯片焊接区、下桥芯片焊接区和电气端子焊接区，若干个芯片单元一在上桥芯片焊接区中沿纵向间隔设置并且芯片单元一的集电极与上桥芯片焊接区连接，若干个芯片单元二在下桥芯片焊接区中沿纵向间隔设置并且芯片单元二的集电极与下桥芯片焊接区连接，每个芯片单元一的发射极均与电气端子焊接区电连接，每个芯片单元二的发射极均与上桥芯片焊接区电连接；所述铜箔层还包括位于上桥芯片焊接区外侧的信号端子焊接区一和信号端子焊接区二以及位于下桥芯片焊接区外侧的信号端子焊接区三和信号端子焊接区四，每个芯片单元一的栅极均与信号端子焊接区一电连接、发射极均与信号端子焊接区二电连接，每个芯片单元二的栅极均与信号端子焊接区三电连接、发射极均与信号端子焊接区四电连接。

上桥臂和下桥臂均具有主电路和芯片单元栅极驱动电路，上桥臂和下桥臂采用上述的封装结构后，芯片单元栅极驱动电路位于主电路的一侧，芯片单元栅极驱动电路和主电路两者局部区域是不重叠的，使得芯片单元栅极驱动电路和主电路相互隔离，功率器件在工作的过程中，主电路形成的电流环路和芯片单元栅极驱动电路形成的电流环路没有交叉和重叠，因此主电路形成的电流环路大幅度降低对芯片单元栅极驱动电路的电流环路造成干扰，避免芯片单元栅极驱动电路中的电压不稳定造成芯片单元被击穿的问题，提高了功率器件在运行中的稳定性。

在上述的一种功率器件的封装结构中，所述上桥芯片焊接区和下桥芯片焊接区位于基板上相对的两侧，所述铜箔层还包括中间焊接区，所述中间焊接区位于上桥芯片焊接区和下桥芯片焊接区之间，并且中间焊接区与上桥芯片焊接区相连接，所述电气端子焊接区位于上桥芯片焊接区和中间焊接区之间，每个芯片单元一的发射极均通过键合线与电气端子焊接区连接，每个芯片单元二的发射极均通过键合线与中间焊接区连接。通过本结构的设置，上桥臂和下桥臂中的主电路均布局在基板上的中部，上桥臂中的芯片单元一栅极驱动电路和下桥臂中的芯片单元二栅极驱动电路均布局在基板上的侧部，使得主电路和芯片单元栅极驱动电路相互隔离，大幅度降低主电路对芯片单元栅极驱动电路造成的干扰情况。

在上述的一种功率器件的封装结构中，所述上桥芯片焊接区位于基板上的左侧、下桥芯片焊接区位于基板上的右侧，所述信号端子焊接区一和信号端子焊接区二均位于上桥芯片焊接区的左侧，所述信号端子焊接区三和信号端子焊接区四均位于下桥芯片焊接区的右侧。通过本结构的设置，上桥臂中的芯片单元一栅极驱动电路位于主电路的左侧，下桥臂中的芯片单元二栅极驱动电路位于主电路的右侧，采用本封装结构后，基板上从左到右依次为芯片单元一栅极驱动电路、上桥臂主电路、下桥臂主电路和芯片单元二栅极驱动电路，四个电流环路没有交叉和重叠的情况，大幅度降低主电路对芯片单元栅极驱动电路造成的干扰，保证功率器件工作的稳定性。

在上述的一种功率器件的封装结构中，所述上桥芯片焊接区的前端连接有电气端子一，所述电气端子焊接区的前端与上桥芯片焊接区连接，所述电气端子焊接区的后端连接有电气端子二，所述下桥芯片焊接区的后端连接有电气端子三。通过本结构的设置，电气端子一、电气端子二和电气端子三均功率器件的外接端子，用于与其他器件连接。

在上述的一种功率器件的封装结构中，所述上桥芯片焊接区的前端和下桥芯片焊接区的后端均连接有检测端子。通过本结构的设置，上桥芯片焊接区中的检测端子用于对上桥臂进行电路检测和调试，下桥芯片焊接区中的检测端子用于对下桥臂进行电路检测和调试。

在上述的一种功率器件的封装结构中，所述芯片单元一和芯片单元二为igbt或mosfet或igbt和frd组成的单元或igbt和二极管组成的单元或mosfet和frd组成的单元或mosfet和二极管组成的单元。

与现有技术相比，本发明的功率器件的封装结构具有以下优点：上桥臂和下桥臂采用本封装结构后，芯片单元栅极驱动电路位于主电路的一侧，芯片单元栅极驱动电路和主电路两者局部区域是不重叠的，使得芯片单元栅极驱动电路和主电路相互隔离，功率器件在工作的过程中，主电路形成的电流环路和芯片单元栅极驱动电路形成的电流环路没有交叉和重叠，因此主电路形成的电流环路大幅度降低对芯片单元栅极驱动电路的电流环路造成干扰，避免芯片单元栅极驱动电路中的电压不稳定造成芯片单元被击穿的问题，提高了功率器件在运行中的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例1的功率器件运行时电流环路的结构示意图。

图3是本发明实施例2的结构示意图。

图中，1、上桥臂；11、芯片单元一；2、下桥臂；21、芯片单元二；3、基板；4、铜箔层；41、上桥芯片焊接区；42、下桥芯片焊接区；43、电气端子焊接区；44、信号端子焊接区一；45、信号端子焊接区二；46、信号端子焊接区三；47、信号端子焊接区四；48、中间焊接区；49、电气端子一；401、电气端子二；402、电气端子三；403、检测端子；5、连接线一；6、连接线二；7、连接线三；8、连接线四；9、键合线；12、芯片单元一栅极驱动电路；13、上桥臂主电路；14、下桥臂主电路；15、芯片单元二栅极驱动电路。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本功率器件的封装结构，包括由若干个芯片单元一11组成的上桥臂1和由若干个芯片单元二21组成的下桥臂2，芯片单元一11和芯片单元二21的下表面均具有集电极、上表面均具有栅极和发射极，本封装结构还包括具有铜箔层4的基板3，铜箔层4包括相互独立的上桥芯片焊接区41、下桥芯片焊接区42和电气端子焊接区43，上桥芯片焊接区41位于基板3上的左侧、下桥芯片焊接区42位于基板3上的右侧，信号端子焊接区一44和信号端子焊接区二45均位于上桥芯片焊接区41的左侧，信号端子焊接区三46和信号端子焊接区四47均位于下桥芯片焊接区42的右侧，铜箔层4还包括中间焊接区48，中间焊接区48位于上桥芯片焊接区41和下桥芯片焊接区42之间，中间焊接区48的前端与上桥芯片焊接区41相连接，电气端子焊接区43位于上桥芯片焊接区41和中间焊接区48之间。若干个芯片单元一11在上桥芯片焊接区41中沿纵向间隔设置并且芯片单元一11的集电极与上桥芯片焊接区41连接，每个芯片单元一11的发射极均通过键合线9与电气端子焊接区43连接，每个芯片单元一11的栅极均通过连接线一5与信号端子焊接区一44电连接、发射极均通过连接线二6与信号端子焊接区二45电连接；若干个芯片单元二21在下桥芯片焊接区42中沿纵向间隔设置并且芯片单元二21的集电极与下桥芯片焊接区42连接，每个芯片单元二21的发射极均通过键合线9与中间焊接区48连接，每个芯片单元二21的栅极均通过连接线三7与信号端子焊接区三46电连接、发射极均通过连接线四8与信号端子焊接区四47电连接。

如图2所示，采用本封装结构后，基板3上从左到右依次为芯片单元一栅极驱动电路12、上桥臂主电路13、下桥臂主电路14和芯片单元二栅极驱动电路15，四个电路相互隔离、互不影响，芯片单元一栅极驱动电路12位于上桥臂主电路13的左侧，芯片单元二栅极驱动电路15位于下桥臂主电路14的右侧，功率器件在工作的过程中，图2中i表示电流，箭头表示电流流向，粗线形成封闭的图形表示电流环路，因此从图2中可看出具有四个电流环路，从左到右依次为芯片单元一栅极驱动电路12形成的电流环路、上桥臂主电路13形成的电流环路、下桥臂主电路14形成的电流环路和芯片单元二栅极驱动电路15形成的电流环路，芯片单元一栅极驱动电路12形成的电流环路、上桥臂主电路13形成的电流环路、下桥臂主电路14形成的电流环路和芯片单元二栅极驱动电路15形成的电流环路均没有交叉和重叠，上桥臂主电路13形成的电流环路和下桥臂主电路14形成的电流环路大幅度降低对芯片单元一栅极驱动电路13的电流环路、芯片单元二栅极驱动电路15的电流环路造成的干扰，避免芯片单元一栅极驱动电路13和芯片单元二栅极驱动电路15中的电压不稳定造成芯片单元被击穿的问题，提高了功率器件在运行中的稳定性。

如图1所示，上桥芯片焊接区41的前端连接有电气端子一49，电气端子焊接区43的前端与上桥芯片焊接区41连接，电气端子焊接区43的后端连接有电气端子二401，下桥芯片焊接区42的后端连接有电气端子三402，上桥芯片焊接区41的前端和下桥芯片焊接区42的后端均连接有检测端子403。电气端子一49、电气端子二401和电气端子三402均功率器件的外接端子，用于与其他器件连接，上桥芯片焊接区41中的检测端子403用于对上桥臂1进行电路检测和调试，下桥芯片焊接区42中的检测端子403用于对下桥臂2进行电路检测和调试。

芯片单元一11和芯片单元二21为igbt或mosfet或igbt和frd组成的单元或igbt和二极管组成的单元或mosfet和frd组成的单元或mosfet和二极管组成的单元。

实施例2

本实施例与上述实施例1的发明内容基本相同，区别在于：铜箔层4为呈环形，电气端子焊接区43位于环形的铜箔层4的内侧。该结构中芯片单元一栅极驱动电路12形成的电流环路、上桥臂主电路13形成的电流环路、下桥臂主电路14形成的电流环路和芯片单元二栅极驱动电路15形成的电流环路均没有交叉和重叠。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。