一种半导体电路及其制造方法与流程

1.本发明涉及电路板加工技术领域，特别是一种半导体电路及其制造方法。


背景技术：

2.智能功率模块(intelligentpowermodule，ipm)是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品，兼有gtr(大功率晶体管)的高电流、低饱和电压和高耐压的优点，以及mosfet(场效应晶体管)的高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且ipm内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，正是集成多个逻辑电路，使得应用设计简易，不仅减少了系统的体积，缩短了开发时间，也增强了系统的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向，ipm在功率电子领域得到了越来越广泛的应用。
3.随着工业快速发展，正朝着智能化和集成化的方向发展，如图1和2所示现有的智能功率模块的半导体电路，包括三极晶体功率管100、驱动芯片200、散热片300和基板400，三极晶体功率管100与散热片300连接后在安装到基板400上，驱动芯片200安装于基板400上，这种封装体结构，不但占用空间大，而且散热不佳，从而使芯片发热过高，局部温升过快，使得产品发热不均衡，导致功率器件失效。


技术实现要素：

4.针对上述缺陷，本发明的一个目的在于提出一种半导体电路，解决了现有的智能功率模块的半导体电路占用空间大，而且散热不佳的问题。
5.针对上述缺陷，本发明的另一个目的在于提出一种半导体电路的制造方法，解决了现有的智能功率模块的半导体电路占用空间大，而且散热不佳的问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种半导体电路，包括u相逆变组件、v相逆变组件、w相逆变组件和铝基板，所述u相逆变组件与主电路的u相电连接，所述v相逆变组件与主电路的v相电连接，所述w相逆变组件与主电路的w相电连接；
7.所述u相逆变组件、v相逆变组件和w相逆变组件均包括hvic驱动芯片、lvic驱动芯片、第一辅助散热片、第二辅助散热片、上桥臂三极晶体功率管和下桥臂三极晶体功率管；
8.所述hvic驱动芯片、所述第一辅助散热片和所述上桥臂三极晶体功率管从上到下依次连接，所述上桥臂三极晶体功率管设置于所述铝基板；
9.所述lvic驱动芯片、所述第二辅助散热片和所述下桥臂三极晶体功率管从上到下依次连接，所述下桥臂三极晶体功率管设置于所述铝基板。
10.值得说明的是，所述u相逆变组件、v相逆变组件和w相逆变组件均设有第三辅助散热片，所述第三辅助散热片的顶面与所述上桥臂三极晶体功率管的底面和/或所述下桥臂三极晶体功率管的底面连接，所述第三辅助散热片的底面与所述铝基板连接。
11.可选地，所述半导体电路还包括引脚，所述引脚设置在所述铝基板的两端，所述引脚包括高压输入端p和输出端uvw；
12.所述上桥臂三极晶体功率管的漏极与所述高压输入端p电连接；所述上桥臂三极
晶体功率管的源极与所述下桥臂三极晶体功率管的漏极电连接后与主电路的u相、v相或w相电连接；所述下桥臂三极晶体功率管的源极与所述输出端uvw电连接；所述上桥臂三极晶体功率管的栅极与所述hvic驱动芯片的上桥臂控制端ho电连接，所述下桥臂三极晶体功率管的栅极与所述lvic驱动芯片的下桥臂控制端lo电连接。
13.具体地，所述半导体电路还包括铜箔层，所述铜箔层设置于所述铝基板的上表面，所述u相逆变组件、v相逆变组件和w相逆变组件之间通过所述铜箔层电连接。
14.优选的，所述半导体电路还包括绑定线，所述hvic驱动芯片和所述lvic驱动芯片分别通过对应的绑定线与所述铜箔层电连接。
15.值得说明的是，所述半导体电路还包括外壳封装填料，所述外壳封装填料包裹住所述u相逆变组件、v相逆变组件、w相逆变组件和铝基板。
16.可选地，一种所述半导体电路的制造方法，包括以下步骤：
17.a1：在铝基板对应的地方涂上锡膏；
18.a2：在所述第一辅助散热片的顶面和所述第二辅助散热片的顶面涂锡膏；然后将所述hvic驱动芯片粘贴在所述第一辅助散热片的顶面，将所述lvic驱动芯片粘贴在所述第二辅助散热片的顶面；对所述第一辅助散热片的锡膏和所述第二辅助散热片的锡膏加热，使得所述hvic驱动芯片焊接于所述第一辅助散热片，使得所述lvic驱动芯片焊接于所述第二辅助散热片；
19.a3：在所述上桥臂三极晶体功率管的源极或所述下桥臂三极晶体功率管的源极点胶；
20.a4：把通过步骤a3得到的焊接于第一辅助散热片的hvic驱动芯片放置于通过步骤a4得到的点完胶的上桥臂三极晶体功率管，得到第一复合叠片件；以及把通过步骤a3得到的焊接于第二辅助散热片的lvic驱动芯片放置于通过步骤a4得到的点完胶的下桥臂三极晶体功率管，得到第二复合叠片件；
21.a5：将所述第一复合叠片件和所述第二复合叠片件放置于所述铝基板上涂有锡膏的位置，对所述铝基板的锡膏加热，使得所述第一复合叠片件和所述第二复合叠片件焊接于所述铝基板。
22.值得说明的是，在所述步骤a1之后以及在所述步骤a2之前还包括步骤a6，所述步骤a6为：
23.在第三辅助散热片的顶面涂锡膏；然后将所述上桥臂三极晶体功率管和/或所述下桥臂三极晶体功率管的粘贴在涂有锡膏的所述第三辅助散热片的顶面；对所述第三辅助散热片的锡膏加热，使得所述三辅助散热片焊接于所述上桥臂三极晶体功率管和/或所述下桥臂三极晶体功率管。
24.具体地，在所述步骤a1之前，还包括步骤a0，所述步骤a0为：
25.a0：将所述铝基板放到plsma设备的腔体内进行超声清洗。
26.优选的，在步骤a5之后，还包括步骤a7，所述步骤a7为：
27.对所述铝基板顶面的元器件进行扫描，确认漏贴和错贴情况；
28.依据成品打线图对元器件进行打线，得到半成品；
29.对所述铝基板顶面的元器件之间的打线进行扫描，确认漏打和错打情况；
30.对所述半成品进行包封和固化整平。
31.上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：在所述半导体电路中，在所述上桥臂三极晶体功率管的源极面设置所述hvic驱动芯片，在所述下桥臂三极晶体功率管的源极面设置所述lvic驱动芯片，形成叠片结构的封装工艺，从而缩小了半导体电路的体积。将所述hvic驱动芯片贴装在所述第一辅助散热片后再叠放在所述上桥臂三极晶体功率管的源极面，将所述lvic驱动芯片贴装在所述第二辅助散热片后再叠放在所述下桥臂三极晶体功率管的源极面，利用所述第一辅助散热片和所述第二辅助散热片散热，提高了半导体电路的热容，对产热较高的功率管和控制芯片进行有效降温，避免功率管和控制芯片发热过高，局部温升过快，使得产品发热不均衡，导致到功率器件失效。
附图说明
32.图1为现有的半导体电路的封装体的截面图；
33.图2为现有的半导体电路的电路板布局图；
34.图3为本发明的一个实施例的半导体电路的电路板布局图；
35.图4为本发明的一个实施例的半导体电路的封装体的截面图；
36.图5为本发明的另一个实施例的半导体电路的封装体的截面图；
37.图6为本发明的另一个实施例的半导体电路的封装体的截面图；
38.图7为本发明的一个实施例的半导体电路的电路图；
39.图8为本发明的一个实施例的半导体电路的制造方法的流程图；
40.其中：1u相逆变组件；2v相逆变组件；3w相逆变组件；4铝基板；5引脚；6绑定线；7外壳封装填料；11hvic驱动芯片；12第一辅助散热片；13lvic驱动芯片；14第二辅助散热片；15上桥臂三极晶体功率管；16下桥臂三极晶体功率管；17第三辅助散热片；18铜箔层；100三极晶体功率管；200驱动芯片、300散热片；400基板。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.下面结合图1至图7，描述本发明实施例的一种半导体电路，包括u相逆变组件1、v相逆变组件2、w相逆变组件3和铝基板4，所述u相逆变组件1与主电路的u相电连接，所述v相逆变组件2与主电路的v相电连接，所述w相逆变组件3与主电路的w相电连接；
45.所述u相逆变组件1、v相逆变组件2和w相逆变组件3均包括hvic驱动芯片11、lvic驱动芯片13、第一辅助散热片12、第二辅助散热片14、上桥臂三极晶体功率管15和下桥臂三极晶体功率管16；
46.所述hvic驱动芯片11、所述第一辅助散热片12和所述上桥臂三极晶体功率管15从上到下依次连接，所述上桥臂三极晶体功率管15设置于所述铝基板4；
47.所述lvic驱动芯片13、所述第二辅助散热片14和所述下桥臂三极晶体功率管16从上到下依次连接，所述下桥臂三极晶体功率管16设置于所述铝基板4。具体地，所述上桥臂三极晶体功率管15的源极位于所述上桥臂三极晶体功率管15的顶面，所述下桥臂三极晶体功率管16的源极位于所述下桥臂三极晶体功率管16的顶面；所述hvic驱动芯片11和lvic驱动芯片13为现有的用于控制所述上桥臂三极晶体功率管15和下桥臂三极晶体功率管16通断的驱动芯片。
48.在所述半导体电路中，在所述上桥臂三极晶体功率管15的源极面设置所述hvic驱动芯片11，在所述下桥臂三极晶体功率管16的源极面设置所述lvic驱动芯片13，形成叠片结构的封装工艺，从而缩小了半导体电路的体积。将所述hvic驱动芯片11贴装在所述第一辅助散热片12后再叠放在所述上桥臂三极晶体功率管15的源极面，将所述lvic驱动芯片13贴装在所述第二辅助散热片14后再叠放在所述下桥臂三极晶体功率管16的源极面，利用所述第一辅助散热片12和所述第二辅助散热片14散热，提高了半导体电路的热容，对产热较高的功率管和控制芯片进行有效降温，避免功率管和控制芯片发热过高，局部温升过快，使得产品发热不均衡，导致到功率器件失效。
49.一些实施例中，如图3和5所示，所述u相逆变组件1、v相逆变组件2和w相逆变组件3均设有第三辅助散热片17，所述第三辅助散热片17的顶面与所述上桥臂三极晶体功率管15的底面和/或所述下桥臂三极晶体功率管16的底面连接，所述第三辅助散热片17的底面与所述铝基板4连接。所述上桥臂三极晶体功率管15和所述下桥臂三极晶体功率管16在工作时会产生大量的热量，在所述上桥臂三极晶体功率管15的底面和/或所述下桥臂三极晶体功率管16的底面设置第三辅助散热片17，配合设置于上桥臂三极晶体功率管15顶面的第一辅助散热片12，和设置于下桥臂三极晶体功率管16顶面的第二辅助散热片14，加强对所述上桥臂三极晶体功率管15和所述下桥臂三极晶体功率管16的散热效果。另外，由于所述述第三辅助散热片17是与所述上桥臂三极晶体功率管15和/或所述下桥臂三极晶体功率管16叠放设置的，从而缩小所述半导体电路封装后所占的空间。
50.值得说明的是，如图4-6所示，所述半导体电路还包括引脚5，所述引脚5设置在所述铝基板4的两端，所述引脚5包括高压输入端p和输出端uvw；如图7所示，所述上桥臂三极晶体功率管15的漏极与所述高压输入端p电连接；所述上桥臂三极晶体功率管15的源极与所述下桥臂三极晶体功率管16的漏极电连接后与主电路的u相、v相或w相电连接；所述下桥臂三极晶体功率管16的源极与所述输出端uvw电连接；所述上桥臂三极晶体功率管15的栅极与所述hvic驱动芯片11的上桥臂控制端ho电连接，所述下桥臂三极晶体功率管16的栅极与所述lvic驱动芯片13的下桥臂控制端lo电连接。所述半导体电路包括三组逆变组件，分别为u相逆变组件1、v相逆变组件2和w相逆变组件3。每组逆变组件包括两个三极晶体管(分别为上桥臂三极晶体功率管15和下桥臂三极晶体功率管16)及两个驱动芯片(分别为hvic驱动芯片11和lvic驱动芯片13)，如图3所示，叠放在一起的上桥臂三极晶体功率管15和hvic驱动芯片11为一小组，形成上桥臂，或者叠放在一起下桥臂三极晶体功率管16和lvic驱动芯片13为一小组，形成下桥臂；前后排列的上桥臂和下桥臂为一大组，形成对主电路中单相起作用的逆变组件。由于现有的主电路为三相设置，从而设置u相逆变组件1、v相逆变
组件2和w相逆变组件3来对应主电路的三相，因此，每组逆变组件对应的所述上桥臂三极晶体功率管15的源极与所述下桥臂三极晶体功率管16的漏极电连接后分别与u相、v相和w相电连接。如图7所示，主电路的三相电信号分别由对应的u相逆变组件1、v相逆变组件2、w相逆变组件3输送电能。高压输入端p输入高压直流电到上桥臂三极晶体功率管15的漏极后，通过所述hvic驱动芯片11控制对应的上桥臂三极晶体功率管15的通断，以及通过所述lvic驱动芯片13控制对应的下桥臂三极晶体功率管16的通断，使直流电逆变成交流电并输送到主电路的u相、v相和w相。
51.可选地，如图4-6所示，所述半导体电路还包括铜箔层18，所述铜箔层18设置于所述铝基板4的上表面，所述u相逆变组件1、v相逆变组件2和w相逆变组件3之间通过所述铜箔层18电连接。设置所述铜箔层18，能方便所述u相逆变组件1、v相逆变组件2和w相逆变组件3之间的接线。
52.具体地，所述半导体电路还包括绑定线6，所述hvic驱动芯片11和所述lvic驱动芯片13分别通过对应的绑定线6与所述铜箔层18电连接。如图4-6所示，所述hvic驱动芯片11的一部分端口通过绑定线6与所述铜箔层18电连接，所述hvic驱动芯片11的另一部分的端口则直接通过所述绑定线6与所述上桥臂三极晶体功率管15电连接；所述lvic驱动芯片13的一部分端口通过绑定线6与所述铜箔层18电连接，所述lvic驱动芯片13的另一部分的端口则直接通过所述绑定线6与所述下桥臂三极晶体功率管16电连接。
53.优选的，所述半导体电路还包括外壳封装填料7，所述外壳封装填料7包裹住所述u相逆变组件1、v相逆变组件2、w相逆变组件3和铝基板4。所述外壳封装填料7起到保护所述半导体电路内的元器件的作用。值得说明的是，在利用所述外壳封装填料7对所述u相逆变组件1、v相逆变组件2、w相逆变组件3和铝基板4进行封装后，所述半导体电路的引脚5外露于封装外，从而方便接线。
54.一些实施例中，如图8所示，一种根据所述半导体电路的制造方法，包括以下步骤：
55.a1：将清洗完后的铝基板4放置于生产轨道，留至锡膏印刷机工序，在铝基板4对应的地方涂上锡膏；具体地，在所述铝基板4的需要设置所述上桥臂三极晶体功率管15和所述下桥臂三极晶体功率管16的位置涂上锡膏，从而使所述上桥臂三极晶体功率管15和所述下桥臂三极晶体功率管16均能与所述铝基板4焊接；
56.a2：通过软焊设备，在所述第一辅助散热片12的顶面和所述第二辅助散热片14的顶面涂锡膏；然后将所述hvic驱动芯片11粘贴在所述第一辅助散热片12的顶面，将所述lvic驱动芯片13粘贴在所述第二辅助散热片14的顶面；通过软焊设备对所述第一辅助散热片12的锡膏和所述第二辅助散热片14的锡膏加热，使所述第一辅助散热片12的锡膏和所述第二辅助散热片14的锡膏融化，使得所述hvic驱动芯片11焊接于所述第一辅助散热片12，使得所述lvic驱动芯片13焊接于所述第二辅助散热片14；
57.a3：通过点胶机在所述上桥臂三极晶体功率管15的源极或所述下桥臂三极晶体功率管16的源极点胶；具体地，所述上桥臂三极晶体功率管15的源极位于所述上桥臂三极晶体功率管15的顶面，所述下桥臂三极晶体功率管16的源极位于所述下桥臂三极晶体功率管16的顶面；
58.a4：把通过步骤a3得到的焊接于第一辅助散热片12的hvic驱动芯片11放置于通过步骤a4得到的点完胶的上桥臂三极晶体功率管15，得到第一复合叠片件；以及把通过步骤
a3得到的焊接于第二辅助散热片14的lvic驱动芯片13放置于通过步骤a4得到的点完胶的下桥臂三极晶体功率管16，得到第二复合叠片件；
59.a5：将所述第一复合叠片件和所述第二复合叠片件放置于所述铝基板4上涂有锡膏的位置，通过软焊设备对所述铝基板4的锡膏加热，使所述铝基板4的锡膏融化，使得所述第一复合叠片件和所述第二复合叠片件焊接于所述铝基板4。
60.值得说明的是，在所述步骤a1之后以及在所述步骤a2之前还包括步骤a6，所述步骤a6为：
61.通过软焊设备，在第三辅助散热片17的顶面涂锡膏；然后将所述上桥臂三极晶体功率管15和/或所述下桥臂三极晶体功率管16的粘贴在涂有锡膏的所述第三辅助散热片17的顶面；通过软焊设备对所述第三辅助散热片17的锡膏加热，使所述第三辅助散热片17的锡膏融化，使得所述三辅助散热片焊接于所述上桥臂三极晶体功率管15和/或所述下桥臂三极晶体功率管16。
62.可选地，在所述步骤a1之前，还包括步骤a0，所述步骤a0为：
63.把所述铝基板4放置于工装盒子；
64.a0：将装有所述铝基板4的工装盒子放到plsma设备的腔体内设置好参数进行超声清洗。所述plsma设备为现有的等离子超声清晰设备，用于将铝基板4清洗干净，从而利于后面的焊接进行。
65.优选的，在步骤a5之后，还包括步骤a7，所述步骤a7为：
66.aoi全检：对所述铝基板4顶面的元器件进行扫描，确认漏贴和错贴情况；
67.细铝线焊接和粗铝线焊接：依据成品打线图对元器件进行打线，得到半成品；
68.aoi全检：对所述铝基板4顶面的元器件之间的打线进行扫描，确认漏打和错打情况；
69.molding和后固化：对所述半成品进行包封和固化整平；
70.mark：在产品正表面激光刻字；
71.成品测试：产品电参数测试确认；
72.入库：对批次的两批进行包装入库。
73.具体地，所述元器件包括hvic驱动芯片11、lvic驱动芯片13、上桥臂三极晶体功率管15和下桥臂三极晶体功率管16，所述元器件之间的打线为绑定线6，所述绑定线6为铝线。
74.根据本发明实施例的半导体电路及其制造方法的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
75.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
76.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。