一种半导体器件功率模块的制作方法
1.本实用新型涉及智能功率模块技术领域，尤其涉及一种半导体器件功率模块。
背景技术：
2.智能功率模块(intelligent power module，ipm)是一种将电力电子和集成电路hvic技术结合的功率驱动类半导体产品。内部把功率开关器件和高压驱动器件电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流、过热等故障检测电路，广泛应用在变频器、焊接机、伺服驱动等系统中。内部又分为上桥臂、下桥臂、逻辑电路、保护电路等组成，通过集成电路的逻辑芯片来实现驱动控制、保护反馈。智能功率模块在工作当中，一方面接收mcu的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回mcu处理，实时检测ipm工作动态，如突发的过流、过压、过温，可以及时保护作动。
3.近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，智能化、小型化是其发展趋势，功率半导体设计的精髓不在于产品在温和条件下表现如何，而在于让产品在极端恶劣条件下还能顽强的服役，因为功率半导体天生就要被使用在高温、高压、充满电流、电压噪声的环境中。智能功率模块对电磁场效应如电磁干扰(emi)及电磁兼容性(emc)问题越来越重视。
4.然而现有技术的高压集成电路hvic的金属衬底是直接与公共地连接的，存在电磁干扰和电磁兼容问题，因为模组收到的干扰都是由于功率半导体的频繁开关引起而传导到hvic，导致到模组容易误触发，抗干扰能力差，可靠性低。
技术实现要素：
5.针对以上相关技术的不足，本实用新型提出一种滤波效果好，抗干扰能力强，可靠性高的半导体器件功率模块。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种半导体器件功率模块，包括：hvic芯片、滤波电容、限流电阻、vss信号线以及绑定线，所述滤波电容和所述限流电阻并联后的第一端连接所述vss信号线的第一端，所述vss信号线的第二端连接至所述hvic芯片的背面金属衬底，所述滤波电容和所述限流电阻并联后的第二端接地，所述绑定线第一端连接所述hvic芯片的正面，所述绑定线的第二端通过pad绑定焊点焊接在所述vss信号线上。
7.优选的，所述半导体器件功率模块还包括多个第一功率开关管，所述多个第一功率开关管分别与所述hvic芯片的引脚连接。
8.优选的，所述多个第一功率开关管为6个三极管。
9.优选的，所述半导体器件功率模块还包括多个第二功率开关管，所述多个第二功率开关管分别与所述多个第一功率开关管电连接。
10.优选的，所述多个第二功率开关管为6个续流管。
11.优选的，所述半导体器件功率模块还包括第一电容，所述第一电容的第一端连接
所述vss信号线，所述第一电容的第二端分别连接所述hvic芯片和vcc端。
12.优选的，所述半导体器件功率模块还包括第二电容，所述第二电容的第一端连接所述hvic芯片，所述第二电容的第二端连接itrip端。
13.优选的，所述hvic芯片为高压集成电路的hvic。
14.与相关技术相比，本实用新型通过将所述滤波电容和所述限流电阻并联后的第一端连接所述vss信号线的第一端，所述vss信号线的第二端连接至所述hvic芯片的背面金属衬底，所述滤波电容和所述限流电阻并联后的第二端接地，所述绑定线第一端连接所述hvic芯片的正面，所述绑定线的第二端通过pad绑定焊点焊接在所述vss信号线上；这样在电路的共地端，通过限流电阻和滤波电容再与hvic芯片的背面的金属衬底相连，能够增强滤波效果，抗干扰能力更强，使得智能功率模块的可靠性更高。
附图说明
15.下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：
16.图1为本实用新型半导体器件功率模块的结构示意图；
17.图2为本实用新型半导体器件功率模块的电路图；
18.图3为本实用新型半导体器件功率模块的简化电路原理图；
19.图4为本实用新型hvic芯片的电路原理图。
具体实施方式
20.下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
21.在此记载的具体实施方式/实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本实用新型的保护范围之内。
22.实施例一
23.如图1-4所示，本实用新型提供一种半导体器件功率模块，包括：hvic芯片602、滤波电容603、限流电阻604、vss信号线607以及绑定线606，所述滤波电容603和所述限流电阻并联后的第一端连接所述vss信号线607的第一端，所述vss信号线607的第二端连接至所述hvic芯片602的背面金属衬底，所述滤波电容603和所述限流电阻并联后的第二端接地，所述绑定线606第一端连接所述hvic芯片602的正面，所述绑定线606的第二端通过pad绑定焊点605焊接在所述vss信号线607上。
24.具体的，通过hvic芯片602发出的vss信号，通过vss信号线607传输到所述滤波电容603和所述限流电阻并联的第一端上，通过绑定线606打在绑定焊点605上，利用vss信号线607与hvic的背面金属衬底相连，然后信号经过rc组合电路滤通，最后输出到外围主控板的gnd，形成系统回路。这样在电路的共地端，通过限流电阻604和滤波电容603再与hvic芯片602的背面的金属衬底相连，能够增强滤波效果，抗干扰能力更强，使得半导体器件功率
模块601的可靠性更高。
25.在本实施例中，所述半导体器件功率模块601还包括多个第一功率开关管408，所述多个第一功率开关管408分别与所述hvic芯片602的引脚连接。
26.在本实施例中，所述多个第一功率开关管408为6个三极管。通过三极管实现开关控制效果好，安全性高。
27.在本实施例中，所述半导体器件功率模块601还包括多个第二功率开关管407，所述多个第二功率开关管407分别与所述多个第一功率开关管408电连接。
28.在本实施例中，所述多个第二功率开关管407为6个续流管。通过续流管实现开关控制，使得电流可以平稳地变化，避免突波电压发生，电路保护效果好。
29.在本实施例中，所述半导体器件功率模块601还包括第一电容c1，所述第一电容c1的第一端连接所述vss信号线607，所述第一电容c1的第二端分别连接所述hvic芯片602和vcc端。
30.在本实施例中，所述半导体器件功率模块601还包括第二电容c2，所述第二电容c2的第一端连接所述hvic芯片602，所述第二电容c2的第二端连接itrip端。
31.在本实施例中，所述hvic芯片602为高压集成电路的hvic。
32.在本实施例中，半导体器件功率模块601内部包含于所述的10、11、100、13、14、15、16、56组件，相互之间通过逻辑关系实现驱动、欠压等保护功能。
33.其中，hivc驱动逻辑电路10，用于接收与反馈外围主控板mcu的pwm输入控制信号，驱动所述12上桥臂与所述13下桥臂，使的所述56中的q1、q2、q3、q4、q5、q6开关管组件工作，实现电机驱动目的，同时内部设置有控制电压欠压保护(uv)、过温保护(ot)、过流保护(oc)、短路保护(sc)，当模块工作过程发生故障时候，可以实现上下桥互锁、切断电源信号，避免产品烧坏，保证产品的稳定性与可靠性。
34.上下桥臂驱动pwm信号的缓存电路11，接收到外围电路的mcu信号后，通过滤波、放大处理，再输出到对应的开关管驱动电路中。
35.上桥臂的驱动电路100，包含于自举电路、欠压保护电路、upu驱动电路、upv驱动电路、upw驱动电路，与现有方案不同，把自举电路集成在hvic里面，相对自举电路外置方案，可以更可靠性，便于模块高集成化设计。
36.下桥臂的驱动电路13，接收到所述缓存电路11的信号后，信号通过滤波、放大处理后，直接驱动q4、q5、q6开关管。
37.上下桥臂的工作保护电路14，负责监控模块q1、q2、q3、q4、q5、q6开关管工作状态，当出现故障时候，itrip检测到信号异常时候，把信号反馈到mcu，立即采取动作，切断信号，fault信号有高电平转换成低电平状态，以达到保护模块的功能。
38.所述15是半导体器件功率模块601驱动使能电路，高电平有效，负责开启与关断模块执行功能，当监控到模块q1、q2、q3、q4、q5、q6工作故障状态时候，会保持低电平状态，断开供电电源，以保护整个模块电路，当故障消失时，内部的rcin恢复时间达到设计值时候，这时候又恢复高电平状态，模块通电，进入工作准备状态。
39.所述16是半导体器件功率模块601故障检测与输出电路，当系统检测到电压欠压保护(uv)、过温保护(ot)、过流保护(oc)、短路保护(sc)信号异常时候，fault信号有高电平转换成低电平状态，把信号反馈到mcu，立即采取动作，切断信号，模块停止工作。
40.所述56是半导体器件功率模块601上桥臂q1、q2、q3、下桥臂q4、q5、q6开关管，当接收到驱动信号后，驱动外接的变频电机。
41.本实施方式中，高压驱动hvic内部电路又分高压侧驱动电路326与低侧驱动电路。
42.高压侧驱动电路326包括第一斯密特触发器300、第一滤波单元301、电位位移电路302、与非逻辑门303、脉冲生产电路304、dv/dt滤波器电路305、锁存器306、或非逻辑门307、与非逻辑门308、与非逻辑门309、uv滤波电路311以及mos1、mos2、mos3、mos4、限流电阻604器rs1、rs2。斯密特触发器300的输入端为所述高压侧驱动电路326的输入端，第一斯密特触发器300的输出端与第一滤波单元301的输入端互联；第一滤波电路301的输出端与电位位移电路302的输入端互联；电位位移电路302的输出端与死区互锁电路303第一输入端子、死区互锁电路308第一输入端子互联；死区互锁电路308输出端子与死区互锁电路303的输入端互联；死区互锁电路303输出端与脉冲生产电路304输入端互联；脉冲生产电路304输出端与mos1、mos2的栅极互联，mos1的漏极端与dv/dt滤波器电路305输入端互联；mos2的漏极端与uv滤波电路311互联，dv/dt滤波器电路305输出端与锁存器306的输入端s互联；uv滤波电路311的输出端与锁存器306的输入端r互联。
43.锁存器306的输出端q与或非逻辑门307的输入端互联；非逻辑门307的输出端与mos3、mos4栅极互联。
44.信号的传输控制过程，密特触发器300用于对外围主控板mcu输出的pwm控制信号进行滤波后稳定输出至后级的第一滤波电路302，第一滤波电路用于对接收到的控制信号进行高频、窄波滤波，并将控制信号进行反相，输出至电位位移电路302，电位位移电路用于当被耦合的信号振幅较大时，这种直流变化会对接口电压产生干扰，对耦合的信号进行相应补偿，并增加直流电平调节功能，从而能实现信号稳定输出至死区产生互锁电路303、308；脉冲产生电路304用于在接收到死区产生互锁电303输出的高电平信号后输出至mos1、mos2管的栅极进行驱动导通，mos管的栅极和源极短接实现单向导通，电压经过自举电阻rs1、rs2输出至vb；dv/dt滤波器305用于接收mos1、mos2管的漏极电压进行滤波整流从而稳定电压；uv滤波电路311接收自举电阻分压后点电平信号进行滤波整流；锁存器306用于接收滤波器305、滤波器311的信号暂存，最终使得电平信号输出同步；或非逻辑门307用于接收锁存器306信号，通过输入发热高低电平进行对比，从而控制mos3、mos4驱动开通情况。
45.低压侧驱动包括密特触发器312、第二滤波电路313、电位位移电路314、死区互锁电路部分309，延时电路310、比较器315、mos5以及mos6三极管。第一斯密特触发器312的输入端为信号lin输入端，斯密特触发器321的输出端与滤波单元313的输入端互联；滤波单元313的输出端与电位位移电路314输入端互联，电位位移电路314输出端与死区产生互锁电路309的输入端互联；死区产生互锁电路309的输出端与延时电路310互联；延时电路310输出端与比较器315输入端互联；比较器315输出端与mos5、mos6栅极互联。
46.信号的传输控制过程，密特触发器300用于对外围主控板mcu输出的pwm控制信号进行滤波后稳定输出至后级的第二滤波电路313，第二滤波单元313用于对接收到的控制信号进行高频、窄波滤波，并将控制信号进行反相，输出至电位位移电路314，再输出至死区产生互锁电路308、309。延时单元310用于将死区产生互锁电路309输出的控制信号进行延时输出，以避免在下桥臂功率管与高压侧驱动电路的上桥臂功率管同时导通而导致功率逆变桥电路mos5、mos6出现短路故障。
47.低压信号en使能端包括密特触发器316、第三滤波电路317、使能驱动电路318；高电平有效，当控制系统出现故障时候，高电平转换为低电平输出。
48.低压信号itrip端包括密特触发器319、第四滤波电路320、电位位移电路321；低电平有效，当控制系统出现故障时候，低电平转换为高电平输出。
49.低压信号pfctrip端包括密特触发器322、第四滤波电路323、电位位移电路324；低电平有效，当控制系统出现故障时候，低电平转换为高电平输出。
50.低压信号vcc端包括密特触发器325、第五滤波电路325、电源欠压保护电路，常规的驱动控制系统中，若供电电源低于12.5v(典型值)时候，模块出项欠压保护，通过故障控制系统触发fault端，低电平输出，模块停止工作。
51.低压信号fault端包括密特触发器328、故障输出电路329、第六滤波电路330；高电平有效，当控制系统出现故障时候，高电平转换为低电平输出。
52.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
技术特征：
1.一种半导体器件功率模块，其特征在于，包括：hvic芯片、滤波电容、限流电阻、vss信号线以及绑定线，所述滤波电容和所述限流电阻并联后的第一端连接所述vss信号线的第一端，所述vss信号线的第二端连接至所述hvic芯片的背面金属衬底，所述滤波电容和所述限流电阻并联后的第二端接地，所述绑定线第一端连接所述hvic芯片的正面，所述绑定线的第二端通过pad绑定焊点焊接在所述vss信号线上。2.如权利要求1所述的半导体器件功率模块，其特征在于，所述半导体器件功率模块还包括多个第一功率开关管，所述多个第一功率开关管分别与所述hvic芯片的引脚连接。3.如权利要求2所述的半导体器件功率模块，其特征在于，所述多个第一功率开关管为6个三极管。4.如权利要求2所述的半导体器件功率模块，其特征在于，所述半导体器件功率模块还包括多个第二功率开关管，所述多个第二功率开关管分别与所述多个第一功率开关管电连接。5.如权利要求4所述的半导体器件功率模块，其特征在于，所述多个第二功率开关管为6个续流管。6.如权利要求1所述的半导体器件功率模块，其特征在于，所述半导体器件功率模块还包括第一电容，所述第一电容的第一端连接所述vss信号线，所述第一电容的第二端分别连接所述hvic芯片和vcc端。7.如权利要求1所述的半导体器件功率模块，其特征在于，所述半导体器件功率模块还包括第二电容，所述第二电容的第一端连接所述hvic芯片，所述第二电容的第二端连接itrip端。8.如权利要求1所述的半导体器件功率模块，其特征在于，所述hvic芯片为高压集成电路的hvic。
技术总结
本实用新型提供了一种半导体器件功率模块，包括：HVIC芯片、滤波电容、限流电阻、VSS信号线以及绑定线，所述滤波电容和所述限流电阻并联后的第一端连接所述VSS信号线的第一端，所述VSS信号线的第二端连接至所述HVIC芯片的背面金属衬底，所述滤波电容和所述限流电阻并联后的第二端接地，所述绑定线第一端连接所述HVIC芯片的正面，所述绑定线的第二端通过PAD绑定焊点焊接在所述VSS信号线上；这样在电路的共地端，通过限流电阻和滤波电容再与HVIC芯片的背面的金属衬底相连，能够增强滤波效果，抗干扰能力更强，使得智能功率模块的可靠性更高。本实用新型的半导体器件功率模块的抗干扰能力强，可靠性高。可靠性高。可靠性高。
