汽车交流发电机电压调节器模块的制作方法

本发明涉及功率级汽车电子集成电路封装领域，特别涉及一种汽车交流发电机电压调节器模块。

背景技术：

汽车交流发电机电压调节器是车载交流发电机必不可少的核心部件。汽车在行驶过程中，由于发动机的转速随时都在变化，交流发电机的转速也之变化，因此发电机输出电压必然随转速变化而变化。汽车电压调节器装配于交流发电机中，把发电机的输出电压控制在一定的规定范围内，当发电机转速发生变化时，自动调节发电机输出电压并使电压保持恒定，防止输出电压过高而损坏用电设备和避免蓄电池过量充电。另外，汽车在行驶过程中，发电机负载电流的变化对发电机的输出电压也有影响，电压调节器通过迅速调节励磁电流自动补偿输出电压的变化，防止输出电压变化过大对供电系统和用电设备产生不利影响。

交流发电机电压调节器模块当中包含励磁晶体管，励磁晶体管是一种功率器件，热失效是功率器件损坏的第一原因，因此精准检测励磁晶体管温度、提供良好散热条件，保证励磁晶体管工作在正常的温度范围内，对发电机稳定工作来说十分重要。贴装在励磁晶体管裸片表面的电压调节器控制芯片可以有效精准检测励磁晶体管的实时温度，同时，和励磁晶体管衬底连接的导电散热过度片能有效散热，防止过热损坏的情况发生。

另一方面，电压调节器模块当中成本较低的励磁二极管等功率型器件和成本较高的电压调节器控制芯片等控制型器件分别采用不同的标准cmos工艺制作，用三维堆叠结构封装的形式封装到一个模块当中，既提高了模块的集成度，又降低了整个模块的成本。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提供一种汽车交流发电机电压调节器模块，以提高对功率器件温度测量和控制的精准度，同时提高模块集成度，降低模块成本。

(二)技术方案

汽车交流发电机电压调节器模块，包括导电散热过度片1、励磁晶体管裸片2、续流二极管裸片3和电压调节器控制芯片4，其中：

导电散热过度片1，用于导电及散热，励磁晶体管裸片2和续流二极管裸片3设置于导电散热过度片1的表面且不直接接触，励磁晶体管裸片2与续流二极管裸片3通过导电散热过度片1形成电连接，励磁晶体管裸片2和续流二极管裸片3产生的热量通过导电散热过度片1及时传递出去；

电压调节器控制芯片4贴装在励磁晶体管裸片2表面且与励磁晶体管裸片2形成电连接，具有采样、控制、驱动、过温保护功能，具有对发电机输出电压的采样、精准检测励磁晶体管的实时温度以及根据发电机的输出电压控制励磁晶体管打开和关闭。

导电散热过度片1、励磁晶体管裸片2、续流二极管裸片3和电压调节器控制芯片4依序进行电连接，形成三维堆叠结构。

其中，导电散热过度片1采用金刚石铜、陶瓷或铜镀金材料。

励磁晶体管裸片2，设置于导电散热过度片1表面，励磁晶体管裸片2的表面有一栅极5，用于控制发电机转子的励磁电流的通断，进而控制发电机的输出电压。

续流二极管裸片3，设置于导电散热过度片1表面，与励磁晶体管裸片2不直接接触，当励磁晶体管处于关闭状态时，产生漏电通道，将发电机转子中的电流消耗掉。

续流二极管裸片3，表面作为该汽车交流发电机电压调节器模块连接九管发电机中性点输出的采样端子；导电散热过度片1和励磁晶体管裸片2衬底、续流二极管裸片3衬底电连接，作为该汽车交流发电机电压调节器模块的励磁端子。

电压调节器控制芯片4采用标准的cmos工艺制作，具有励磁晶体管栅极控制端子和发电机输出电压采样端子，电压调节器控制芯片4的励磁晶体管栅极控制端子和励磁晶体管裸片的栅极5采用引线键合方式形成电连接；在全温度范围内，电压调节器控制芯片4具有跟随工作温度调节目标电压值的功能，在温度达到170℃、180℃或190℃时，电压调节器控制芯片4关闭励磁晶体管。

续流二极管裸片3与导电散热过度片1之间、励磁晶体管裸片2与导电散热过度片1之间、电压调节器控制芯片4与励磁晶体管裸片2之间采用银浆烧结、钎锡焊或共晶焊方式电连接。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的采用三维封装的汽车交流发电机电压调节器模块，电压调节控制芯片直接贴装在续流二极管裸片表面，对励磁晶体管工作温度的测量更加精准，在励磁晶体管工作温度过高时，电压调节器控制芯片可通过控制端子对励磁晶体管精准控制。

2、本发明提供的采用三维封装的汽车交流发电机电压调节器模块，由于采用导电散热过度片作为整个模块的衬底，有效提高了励磁晶体管的散热效率，大大减小励磁晶体管因为过热导致的热失效情况的概率。

3、本发明提供的采用三维封装的汽车交流发电机电压调节器模块，导电散热过度片、励磁晶体管裸片、续流二级管裸片、电压调节器控制芯片依序进行电连接，形成三维堆叠结构，有效提高了集成度，且降低了成本。

附图说明

图1为本发明提供的汽车交流发电机电压调节器示意图；

图2为本发明提供的导电散热过度片示意图；

图3为本发明提供的电压调节器控制芯片示意图；

图4为本发明提供的励磁晶体管裸片示意图；

图5为本发明提供的续流二极管裸片示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

一种采用三维封装的汽车交流发电机电压调节器模块，包括：导电散热过度片1、励磁晶体管裸片2、续流二极管裸片3和电压调节器控制芯片4，其中，

导电散热过度片1，用于导电及散热，励磁晶体管裸片2和续流二极管裸片3设置于导电散热过度片1的表面且不直接接触，励磁晶体管裸片2与续流二极管裸片3通过导电散热过度片1形成电连接，励磁晶体管裸片2和续流二极管裸片3产生的热量通过导电散热过度片1及时传递出去；其中，导电散热过度片1可以采用金刚石铜、陶瓷或铜镀金材料。

励磁晶体管裸片2，设置于导电散热过度片1表面，励磁晶体管裸片2的表面有一栅极5，用于控制发电机转子的励磁电流的通断，进而控制发电机的输出电压；

续流二极管裸片3，设置于导电散热过度片1表面，与励磁晶体管裸片2不直接接触，当励磁晶体管处于关闭状态时，产生漏电通道，将发电机转子中的电流消耗掉；

其中，续流二极管裸片3表面作为该汽车交流发电机电压调节器模块连接九管发电机中性点输出的采样端子。导电散热过度片1和励磁晶体管裸片2衬底、续流二极管裸片3衬底电连接，作为该汽车交流发电机电压调节器模块的励磁端子。

电压调节器控制芯片4贴装在励磁晶体管裸片2表面且与励磁晶体管裸片2形成电连接，具有采样、控制、驱动、过温保护功能，对发电机输出电压的采样、精准检测励磁晶体管的实时温度以及根据发电机的输出电压控制励磁晶体管打开和关闭的功能，在全温度范围内，具有跟随工作温度调节目标电压值的功能，同时，在达到一定温度时，具有关闭励磁晶体管的功能。

其中，电压调节器控制芯片4采用标准的cmos工艺制作实现，具有励磁晶体管栅极控制端子和发电机输出电压采样端子，电压调节器控制芯片4的励磁晶体管栅极控制端子和励磁晶体管裸片的栅极采用引线键合方式形成电连接，电压调节器控制芯片4根据发电机的输出电压控制励磁晶体管打开和关闭，具体的是采用pwm信号控制并驱动励磁晶体管打开和关闭。电压调节器控制芯片4具有采样、控制、驱动、过温保护功能，对发电机输出电压的采样、根据发电机的输出电压控制励磁晶体管打开和关闭，在全温度范围内，具有跟随工作温度调节目标电压值的功能，同时，在达到一定温度时，具有关闭励磁晶体管的功能，以实现过温保护功能。电压调节器控制芯片4关闭励磁晶体管的温度可调节，关闭励磁晶体管的温度可设置为170℃、180℃或190℃，即在温度达到170℃、180℃或190℃时，电压调节器控制芯片(4)关闭励磁晶体管。

其中，励磁晶体管裸片2和电压调节器控制芯片4衬底电连接，作为该汽车交流发电机电压调节器模块的接地端子。

其中，续流二极管裸片3与导电散热过度片1之间、励磁晶体管裸片2与导电散热过度片1之间、电压调节器控制芯片4与励磁晶体管裸片2之间采用银浆烧结、钎锡焊或共晶焊方式电连接。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。