[实用新型]一种智能功率模块半导体器件

说明书

本实用新型公开了一种智能功率模块半导体器件，由芯片、外壳、盖板、主电路板和铜底板组成，主电路板密封固定在外壳的下部，芯片通过焊接连接到主电路板上的覆铜陶瓷基板上，覆铜陶瓷基板通过焊接固定在铜底板上，盖板安装在外壳的上部，从主电路板的主电极延伸的端子固定在外壳并向上穿出盖板，主电路板上包含整流部分、SCR部分、逆变部分和驱动部分。本实用新型的智能功率模块半导体器件集整流、软启动、驱动和温度检测于一体，将更多的器件集成到一个外壳内，结构合理，集成度更高，大幅度提升功率模块的功能，实现了复杂电路的连接，减少了应用端产品的体积。

技术领域

本实用新型属于半导体电子器件制造技术领域，具体涉及一种智能型功率半导体器件。

背景技术

智能功率模块是一种先进的功率开关器件，兼有GTR（大功率晶体管）高电流密度、低饱和电压和高耐压的优点，以及MOSFET（场效应晶体管）高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且智能功率模块内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便，不仅减小了系统的体积，缩短了开发时间，也大大增强了系统的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向。智能功率模块在功率电子领域得到了越来越广泛的应用，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源、变频调速、伺服驱动等，是一种理想的电力电子元器件。

智能功率模块等于IGBT功率模块+驱动+保护+制动，智能功率模块中的每个功率组件都设置有各自独立的驱动电路和多种保护电路，能够实现过电流、短路电流、控制电压降低及过热保护等功能。一旦发生负载事故或使用不当等异常情况，模块内部即以最快的速度进行保护，同时将保护信号送给外部CPU进行第二次保护。这种多重保护措施可保证智能功率模块自身不受损坏，与IGBT模块相比，可靠性显著提高。而且，智能功率模块的开关损耗、转换效率都优于IGBT模块。智能功率模块的出现解决了长期困扰人们的模块损坏的难题，使采用功率器件的设备的可靠性显著提高。

但是传统的智能功率模块一般是指将功率开关的芯片和驱动芯片集成在一起的封装产品。将多种功率开关芯片与驱动芯片集成在一起，可以提高生产效率，降低封装成本，减小PCB面积，但在实际应用端使用时仍然需要外加整流、软启动部分。传统的智能功率器件集成度低，致使终端应用的外部电路占用空间大，成本高。

实用新型内容

本实用新型公开的功率半导体器件，集整流、软启动、驱动和温度检测于一体，具有更高的集成度。

具体来说，本实用新型采用了以下技术方案：

一种智能功率模块半导体器件，所述半导体器件由芯片、外壳、盖板、主电路板和铜底板组成，主电路板密封固定在外壳的下部，芯片通过焊接连接到主电路板上的覆铜陶瓷基板上，覆铜陶瓷基板通过焊接固定在铜底板上，盖板安装在外壳的上部，从主电路板的主电极延伸的端子固定在外壳并向上穿出盖板，其特征在于，主电路板上包含整流部分、SCR部分、逆变部分和驱动部分，整流部分包含整流二极管，SCR部分包含可控硅芯片，逆变部分包含IGBT，驱动部分包含驱动IC，其中输入电流由整流部分进行整流，并由SCR部分控制实现软启动，整流后的直流电输入逆变部分变为交流电输出，逆变部分的驱动控制由驱动部分完成，驱动部分的驱动IC通过焊接和铝线键合连接到IGBT的门极来控制IGBT的开通和关断。

优选地，在主电路板上还设置了温度检测部分。更优选，所述温度检测部分由NTC组成，其中NTC焊接在覆铜陶瓷基板上，通过键合线与引出端子相连，再与外部控制芯片连接。

在优选方案中，整流二极管为快恢复二极管。

在一个优选方案中，驱动部分设置两个驱动IC芯片，驱动IC芯片选择IRS2113，每颗驱动IC芯片有2个独立的通道，能够驱动2颗IGBT。

本实用新型智能功率模块不仅集成了IGBT芯片、快恢复二极管芯片、驱动IC芯片和温度检测电阻NTC，还集成了整流作用的二极管芯片和软开关作用的SCR芯片，将更多的器件集成到一个外壳内，结构合理，集成度更高，大幅度提升功率模块的功能，以实现复杂电路的连接。