橋臂電路封裝組件及全橋電路封裝組件的制作方法

本發明公開的實施方式涉及橋臂電路封裝組件及全橋電路封裝組件。

背景技術：

橋臂電路通常由兩個互相串聯的開關器件組成，其是構成開關電路的基本單元。現有的橋臂電路封裝組件通常由各離散器件通過導線或銅排等連接而成，使用這樣的橋臂電路封裝組件構成的開關電路不僅體積龐大、功率密度低，且具有較大的寄生電感。而開關電路通常具有較高的開關頻率，較大的寄生電感會造成較大的開關損耗，繼而導致開關電路的效率不理想。

因此，有必要提供一種新的橋臂電路封裝組件、全橋電路封裝組件及其制造方法，以解決如上所述的至少一個問題。

技術實現要素：

一種橋臂電路封裝組件包括：電路板、第一有源開關裸片和第二有源開關裸片。所述電路板包括具有第一面和第二面的絕緣板、位于所述絕緣板第一面上的第一導電層和位于所述絕緣板第二面上的第二導電層。所述第二導電層包括互相絕緣的第一導電區和第二導電區。所述第一有源開關裸片具有相對的第一面和第二面，并嵌于所述電路板中，所述第一有源開關裸片的第一面面朝所述第二導電層的第一導電區且與所述第一導電區耦合，所述第一有源開關裸片的第二面與所述第二導電層的第二導電區耦合。第二有源開關裸片具有相對的第一面和第二面，并嵌于所述電路板中，所述第二有源開關裸片的第一面面朝所述第二導電層的第二導電區且與所述第二導電區耦合， 所述第二有源開關裸片的第二面與所述第一導電層耦合。

一種全橋電路封裝組件包括：電路板、第一有源開關裸片、第二有源開關裸片、第三有源開關裸片和第四有源開關裸片。電路板包括：具有第一面和第二面的絕緣板、位于所述絕緣板第一面上的第一導電層和位于所述絕緣板第二面上的第二導電層。所述第二導電層包括互相絕緣的第一導電區、第二導電區和第三導電區。所述第一有源開關裸片具有相對的第一面和第二面，并嵌于所述電路板中，所述第一有源開關裸片的第一面面朝所述第二導電層的第一導電區且與所述第一導電區耦合，所述第一有源開關裸片的第二面與所述第二導電層的第二導電區耦合。所述第二有源開關裸片具有相對的第一面和第二面，并嵌于所述電路板中，所述第二有源開關裸片的第一面面朝所述第二導電層的第二導電區且與所述第二導電區耦合，所述第二有源開關裸片的第二面與所述第一導電層耦合。所述第三有源開關裸片具有相對的第一面和第二面，并嵌于所述電路板中，所述第三有源開關裸片的第一面面朝所述第二導電層的第一導電區且與所述第一導電區耦合，所述第三有源開關裸片的第二面與所述第二導電層的第三導電區耦合。所述第四有源開關裸片具有相對的第一面和第二面，并嵌于所述電路板中，所述第四有源開關裸片的第一面面朝所述第二導電層的第三導電區且與所述第三導電區耦合，所述第四有源開關裸片的第二面與所述第一導電層耦合。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它特征、方面及優點將變得更好理解，在附圖中，相同的元件標號在全部附圖中用于表示相同的部件，其中：

圖1為根據本發明的一具體實施方式的橋臂電路封裝組件的俯視圖；

圖2為圖1中的橋臂電路封裝組件沿線a-a的剖視圖；

圖3為根據本發明的另一具體實施方式的橋臂電路封裝組件的俯視圖；

圖4為圖3中的橋臂電路封裝組件沿線b-b剖視圖；

圖5為根據本發明的一具體實施方式的全橋電路封裝組件的俯視圖；

圖6為圖5中的全橋電路封裝組件的第二導電層的示意圖；及

圖7為根據本發明的一具體實施方式的橋臂電路封裝組件的制造方法的流程示意圖。

具體實施方式

為幫助本領域的技術人員能夠確切地理解本發明所要求保護的主題，下面結合附圖詳細描述本發明的具體實施方式。在以下對這些具體實施方式的詳細描述中，本說明書對一些公知的功能或構造不做詳細描述以避免不必要的細節而影響到本發明的披露。

除非另作定義，本權利要求書和說明書中所使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬技術領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書以及權利要求書中所使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。“一個”或者“一”等類似詞語并不表示數量限制，而是表示存在至少一個。“包括”或者“具有”等類似的詞語意指出現在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵蓋出現在“包括”或者“具有”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。

本發明的實施例一方面涉及一種橋臂電路封裝組件。

圖1為根據本發明的一具體實施方式的橋臂電路封裝組件10的俯視圖。參見圖1，橋臂電路封裝組件10包括電路板20、第一有源開關裸片q1和第二有源開關裸片q2，第一、第二有源開關裸片q1、q2嵌于電路板20中。這里提到的有源開關裸片是指不包含引腳等外部封裝結構的開關芯片，其呈片 狀結構，具有相對的兩面。有源開關裸片可以為絕緣柵雙極型晶體管(igbt)的裸片，也可以為金屬-氧化物半導體場效應晶體管(mosfet)的裸片。

參見圖2，電路板20包括具有第一面和第二面的絕緣板14、第一導電層11和第二導電層12。第一導電層11位于絕緣板14的第一面上，第二導電層位于絕緣板14的第二面上。第二導電層12包括互相絕緣的第一導電區121和第二導電區122。在圖2所示的實施例中，第一、第二導電區121、122之間存在間隙，以使第一、第二導電區隔離。在一些實施例中，電路板為印刷電路板，第一、第二導電層分別附著于絕緣板的第一、第二面。

第一有源開關裸片q1具有相對的第一面和第二面，其嵌于電路板中，第一有源開關裸片q1的第一面面朝第二導電層的第一導電區121且與第一導電區121耦合。其中，第一有源開關裸片的第一面可通過直接接觸的方式與第一導電區121耦合，也可通過連接件(未示出)與第一導電區121耦合。

第一有源開關裸片的第二面與第二導電區122耦合。如圖2所示，組件10包括第一連接件15，用于耦合第一有源開關裸片的第二面和第二導電區122，其具有與第一有源開關裸片的第二面耦合的第一端，及與所第二導電區122耦合的第二端。在一些實施例中，電路板20上具有通往第二導電區的通道19，第一連接件15的第二端穿過通道19與第二導電區122耦合。

類似地，第二有源開關裸片q2具有相對的第一面和第二面，其嵌于電路板20中，第二有源開關裸片的第一面面朝第二導電層的第二導電區122且與第二導電區122耦合。其中，第二有源開關裸片的第一面可通過直接接觸的方式與第二導電區122耦合，也可通過連接件(未示出)與第二導電區122耦合。

第二有源開關裸片的第二面與第一導電層11耦合。如圖2所示，組件10進一步包括第二連接件16，用于耦合第二有源開關裸片的第二面和第一導電層11，其具有與第二有源開關裸片的第二面耦合的第一端，及與第一導電層11耦合的第二端。

在一些實施例中，第一有源開關裸片q1包括第一漏極d1、第一源極s1和第一柵極g1。其中，第一漏極d1位于第一有源開關裸片q1的第一面，且與第一導電區121耦合。第一源極s1位于第一有源開關裸片q1的第二面，其通過第一連接件15耦合至第二導電區122。第一柵極g1可以和第一漏極d1處于同一面，也可以和第一源極s1處于同一面，在圖2的實施例中，第一柵極g1位于第一有源開關裸片q1的第二面，第一柵極g1可通過引線連接至驅動電路(未示出)。

第二有源開關裸片q2包括第二漏極d2、第二源極s2和第二柵極g2。其中，第二漏極d2位于第二有源開關裸片的第一面，與第二導電區122耦合，第二漏極d2實質上通過第二導電區122和第一連接件15耦合于第一源極s1。第二源極s2位于第二有源開關裸片的第二面，其通過第二連接件16與第一導電層11耦合。第二柵極g2可以和第二漏極d2處于同一面，也可以和第二源極s2處于同一面，在圖2的實施例中，第二柵極g2位于第二有源開關裸片q2的第二面，第二柵極g2可通過引線連接至驅動電路(未示出)。

在一些實施例中，當橋臂電路封裝組件10在工作狀態時，第一導電層11與電源負極耦合，第二導電層的第一導電區121與電源正極耦合。電流經第一導電區121流入第一有源開關裸片q1的第一漏極d1，然后從第一源極s1流出，再經第一連接件15和第二導電區122流入第二漏極d2，然后從第二源極s2流出，最后經第二連接件16和第一導電層11流回電源負極。在其他實施例中，第一導電層11可能與電源正極耦合，且第二導電層的第一導電區121可能與電源負極耦合。

繼續參見圖2，組件10還包括散熱層17，用于為第一、第二有源開關裸片提供散熱。散熱層17粘附于電路板20的任一側。如圖2所示，散熱層17包括第一金屬層171、導熱層172和第二金屬層173，第一、第二金屬層171、173分別位于導熱層172的兩側。在圖2所示的實施例中，散熱層17位于電路板20靠近第二導電層12的一側。組件10還包括焊錫層18，用于使散熱 層17和電路板20粘合。

在本發明揭露的技術方案中，第一、第二有源開關裸片被直接嵌于電路板中，通過導電層和連接件互相耦合，這樣就避免了引腳的使用，且縮短了半導體芯片之間的距離，從而能夠減小回路中的寄生電感，繼而減小開關損耗。在本發明揭露的技術方案中，回路中的寄生電感可以減小至3.7納亨。另一方面，第一、第二有源開關裸片被橫向平鋪放置，這種方式非常有利于散熱，因為每個有源開關裸片的熱量可以直接經由導電層傳導給散熱層。

圖3為根據本發明另一具體實施例的橋臂電路封裝組件30的俯視圖。圖4為圖3中的橋臂電路封裝組件30沿線b-b剖視圖。與圖1、圖2中的橋臂電路封裝組件10類似的是，橋臂電路封裝組件30包括電路板40、第一有源開關裸片q1、第二有源開關裸片q2、第一連接件35、第二連接件36，其中，電路板40包括絕緣板34、第一導電層31和第二導電層32，其中，第二導電層32包括第一導電區321和第二導電區322。以上各元器件的配置方式及功能均與橋臂電路封裝組件10中的各元器件類似，此處不再贅述。與橋臂電路封裝組件10不同的是，橋臂電路封裝組件30還包括第一二極管裸片k1、第二二極管裸片k2，分別與第一、第二有源開關裸片q1、q2并聯。第一、第二二極管裸片的功能是為反向電流提供續流回路。這里提到的二極管裸片是指不包含引腳等外部封裝結構的二極管芯片，其呈片狀結構，具有相對的兩面，二極管的陽極和陰極分別位于二極管裸片的兩面。在本揭露中，將二極管陽極所在的一面定義為“陽極面”，將二極管陰極所在的一面定義為“陰極面”。

第一二極管裸片k1包括第一陰極面和第一陽極面，其嵌于電路板40中，第一陰極面面朝第一導電區321且與第一導電區321耦合，第一陽極面與第二導電區322耦合。具體地，第一陰極面上的第一陰極c1與第一導電區321耦合，第一陽極面上的第一陽極a1與第二導電區322耦合。在一些實施例中，組件30包括第三連接件41，用于耦合第一陽極面和第二導電區322，其具有 與第一陽極面耦合的第一端及與第二導電區322耦合的第二端。

在一些實施例中，電路板40上具有通往第二導電區322的通道49，用于使第三連接件41的第二端從其中穿過，繼而與第二導電區322耦合。

第二二極管裸片k2具有相對的第二陰極面和第二陽極面，其嵌于電路板40中，第二陰極面面朝第二導電區322與第二導電區322耦合，第二陽極面與第一導電層31耦合。具體地，第二陰極面上的第二陰極c2與第二導電區322耦合，第二陽極面上的第二陽極a2與第一導電層31耦合。在一些實施例中，組件30包括第四連接件42，用于耦合第二陽極面和第一導電層31，其具有與第二陽極面耦合的第一端及與第一導電層31耦合的第二端。

本發明另一方面涉及一種全橋電路封裝組件，其包括兩個并聯的橋臂。

圖5為根據本發明的一具體實施方式的全橋電路封裝組件50的俯視圖。圖6為圖5中的全橋電路封裝組件50的第二導電層52的示意圖。參見圖5和圖6，全橋電路封裝組件50包括電路板60、第一有源開關裸片q1、第二開關路片q2、第三有源開關裸片q3、第四有源開關裸片q4、第一連接件55、第二連接件56、第三連接件57和第四連接件58。第一、第二、第三、第四有源開關裸片嵌于電路板60中。電路板60包括絕緣板54、第一導電層51和第二導電層52。第一導電層51位于絕緣板54的第一面上，第二導電層52位于絕緣板54的第二面上。第二導電層52包括互相絕緣的第一導電區521、第二導電區522和第三導電區523。

第一有源開關裸片q1具有相對的第一面和第二面，其嵌于電路板60中，第一有源開關裸片的第一面面朝第二導電層的第一導電區521且與第一導電區521耦合，第一有源開關裸片的第二面通過第一連接件55與第二導電區522耦合。第一連接件55具有與第一有源開關裸片的第二面耦合的第一端，及與第二導電區522耦合的第二端。在一些實施例中，電路板60上具有通往第二導電區522的通道61以使第一連接件55的第二端從其中通過。

在一些實施例中，第一有源開關裸片q1包括位于第一有源開關裸片第一 面的第一漏極d1和位于第一有源開關裸片第二面的第一源極s1和第一柵極g1，第一漏極d1與第一導電區521耦合，第一源極s1通過第一連接件55與第二導電區522耦合。第一柵極g1可與驅動電路(未示出)耦合。

第二有源開關裸片q2具有相對的第一面和第二面，其嵌于電路板60中，第二有源開關裸片的第一面面朝第二導電層52的第二導電區522且與第二導電區522耦合，第二有源開關裸片的第二面通過第二連接件56與第一導電層51耦合。第二連接件56具有與第二有源開關裸片的第二面耦合的第一端，及與第一導電層51耦合的第二端。

在一些實施例中，第二有源開關裸片q2包括位于第二有源開關裸片第一面的第二漏極d2和位于第二有源開關裸片第二面的第二源極s2和第二柵極g2，第二漏極d2通過第二導電區522和第一連接件55與第一源極s1耦合，第二源極s2通過第二連接件56與第一導電層51耦合。第二柵極g2可與驅動電路(未示出)耦合。

第三有源開關裸片q3具有相對的第一面和第二面，其嵌于電路板60中，第三有源開關裸片的第一面面朝第二導電層52的第一導電區521且與第一導電區521耦合，第三有源開關裸片的第二面通過第三連接件57與第三導電區523耦合。第三連接件57具有與第三有源開關裸片的第二面耦合的第一端，及與第三導電區523耦合的第二端。在一些實施例中，電路板60上具有通往第三導電區523的通道62以使第三連接件57的第二端從其中通過。

在一些實施例中，第三有源開關裸片q3包括位于第三有源開關裸片第一面的第三漏極d3和位于第三有源開關裸片第二面的第三源極s3和第三柵極g3，第三漏極d3與第一導電區521耦合，第三源極s3通過第三連接件57與第三導電區523耦合。第三柵極g3可與驅動電路(未示出)耦合。

第四有源開關裸片q4具有相對的第一面和第二面，其嵌于電路板60中，第四有源開關裸片q4的第一面面朝第二導電層52的第三導電區523且與第三導電區523耦合，第四有源開關裸片的第二面通過第四連接件58與第一導 電層51耦合。第四連接件58具有與第四有源開關裸片的第二面耦合的第一端，及與第一導電層51耦合的第二端。

在一些實施例中，第四有源開關裸片q4包括位于第四有源開關裸片第一面的第四漏極d4和位于第四有源開關裸片第二面的第四源極s4和第四柵極g4。第四漏極d4通過第三導電區523和第三連接件57耦合于第三源極s3。第四源極s4通過第四連接件58與第一導電層51耦合。第四柵極g4可與驅動電路(未示出)耦合。

本發明還可涉及包括互相并聯的三個或三個以上橋臂的電路封裝組件，其封裝方式與上述全橋電路封裝組件相類似。

本發明的實施例還涉及一種橋臂電路封裝組件的制造方法70。如圖7所示，方法70包括如下步驟。

在步驟71中，提供電路板，其中，電路板包括具有第一面和第二面的絕緣板、附著于絕緣板的第一面的第一導電層和附著于絕緣板的第二面的第二導電層。第二導電層包括互相絕緣的第一導電區和第二導電區。

在步驟72中，將具有第一面和第二面的第一有源開關裸片嵌入電路板中，使第一有源開關裸片的第一面面朝第二導電層的第一導電區且與第一導電區耦合。

在步驟73中，將具有第一面和第二面的第二有源開關裸片嵌入電路板中，使第二有源開關裸片的第一面面朝第二導電層的第二導電區且與第二導電區耦合。

在一些實施例中，從電路板的靠近第一導電層的一側將第一、第二有源開關裸片嵌入到電路板中，直至恰好位于第二導電層上。在一些實施例中，第一有源開關裸片被層迭于第一導電區上，且第一有源開關裸片的第一面與第一導電區電性接觸。第二有源開關裸片被層迭于第二導電區上，且第二有源開關裸片的第一面與第二導電區電性接觸。在其他實施例中，第一、第二有源開關裸片的第一面還可以通過焊接的方式分別與第一、第二導電區耦合。

在步驟74中，通過第一連接件將第一有源開關裸片的第二面與第二導電區耦合。

在步驟75中，通過第二連接件將第二有源開關裸片的第二面與第一導電層耦合。

上述方法采用了將有源開關裸片直接嵌于電路板中的方式，避免了芯片引腳的使用，同時縮短了芯片與芯片之間的距離，從而可將回路中的寄生電感降低至3.7納亨，繼而能夠大程度地減小開關損耗。

可采用與上述方法類似的方法來制造圖3和圖4所示實施例中的橋臂電路封裝組件，以及圖5和圖6所示實施例中的全橋電路封裝組件，此處不再贅述。

雖然結合特定的具體實施方式對本發明進行了詳細說明，但本領域的技術人員可以理解，對本發明可以作出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書的意圖在于覆蓋在本發明真正構思和范圍內的所有這些修改和變型。