一種半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種半橋集成驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在半橋系統(tǒng)中，由單片機(jī)輸入PWM信號(hào)，通過(guò)半橋驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)功率器件(MOSFET或者IGBT)，其中一個(gè)是高邊開(kāi)關(guān)，一個(gè)是低邊開(kāi)關(guān)。低邊開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)部分工作在較低電壓的電源域中，通常為10?20V，而高邊開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)部分則是工作在極高的電源域中，可能高達(dá)幾百甚至上千伏特，這就需要將高邊驅(qū)動(dòng)部分與低邊驅(qū)動(dòng)部分以及電路的其他邏輯處理部分進(jìn)行隔離，要在集成電路中形成這樣的電隔離，需要極其復(fù)雜的半導(dǎo)體制造工藝，也為集成電路的制造帶來(lái)很大的難度和成本上的增加。
[0003]圖1所示為半橋驅(qū)動(dòng)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，包括工作在VCC~GND間電源域的邏輯處理電路101，脈沖產(chǎn)生電路102，低邊驅(qū)動(dòng)部分103、104和105和工作在VB~VS間電源域的RS觸發(fā)器110，高邊驅(qū)動(dòng)部分111、112和113以及電平位移電路中的兩個(gè)超高壓NMOS晶體管106、107和電阻108、109。邏輯處理電路101將高邊輸入信號(hào)HIN和低邊輸入信號(hào)LIN進(jìn)行邏輯處理，產(chǎn)生死區(qū)時(shí)間以及互鎖功能，邏輯處理電路101的輸出信號(hào)分別送給低邊驅(qū)動(dòng)部分的103和脈沖發(fā)生模塊102。低邊驅(qū)動(dòng)部分103、104、105根據(jù)輸入信號(hào)，產(chǎn)生具有足夠的驅(qū)動(dòng)能力的輸出信號(hào)LO來(lái)驅(qū)動(dòng)低邊開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟或關(guān)斷。脈沖發(fā)生模塊102根據(jù)邏輯處理電路101發(fā)出的指令產(chǎn)生指定的窄脈沖信號(hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)超高壓NMOS晶體管106和107。超高壓NMOS晶體管106和107與電阻108和109構(gòu)成電平位移電路，將VCOGND電源域中的信號(hào)轉(zhuǎn)換成VB~VS電源域的信號(hào)輸出HO，用于驅(qū)動(dòng)高邊開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟或關(guān)斷。
[0004]其中超高壓NMOS晶體管106和107在工作過(guò)程中，需要承受VB到GND間的高壓；而高邊驅(qū)動(dòng)部分所工作的電源域是VB?VS’ 二者的相對(duì)電壓(VB-VS)與VCC-GND相當(dāng)，通常均為10~20V，所以高邊驅(qū)動(dòng)部分的器件本身并不承受高壓，但VB、VS相對(duì)于GND的絕對(duì)電壓可能高達(dá)幾百上千伏特，這就要求高邊驅(qū)動(dòng)電路需要被隔離起來(lái)，且隔離耐壓要大于應(yīng)用環(huán)境所需要的高壓。在晶圓上實(shí)現(xiàn)如此高的電壓隔離，需要在半導(dǎo)體硅片上做隔離阱，隔離阱需要很寬的減壓環(huán)，占用極大的芯片面積，且半導(dǎo)體制造工藝復(fù)雜昂貴，增加了芯片的整體成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種簡(jiǎn)單易行的半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)，有效解決半橋驅(qū)動(dòng)電路對(duì)高壓隔離工藝的依賴，從而使半橋驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單靈活，并且降低電路成本。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為，一種半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)，包括半橋驅(qū)動(dòng)電路本體、引線框架和塑封體，將所述半橋驅(qū)動(dòng)電路本體分割成兩個(gè)模塊，第一模塊是工作在VCC~GND電源域的邏輯處理電路、脈沖產(chǎn)生電路、超高壓NMOS晶體管和低邊驅(qū)動(dòng)電路，第二模塊是工作在VB~VS電源域的RS觸發(fā)器、負(fù)載電阻和高邊驅(qū)動(dòng)電路，所述第一模塊采用特高壓(UHV)工藝集成為第一集成塊，并在第一集成塊上引出兩個(gè)第一焊盤(pán)，所述第二模塊采用普通的HV工藝集成為第二集成塊，并在第二集成塊上引出兩個(gè)第二焊盤(pán)；所述第一集成塊和第二集成塊并列設(shè)置在所述引線框架表面的相應(yīng)位置上，并通過(guò)雙芯片封裝技術(shù)將包含有第一集成塊和第二集成塊的引線框架封裝在所述塑封體內(nèi)，所述第一焊盤(pán)和第二焊盤(pán)之間通過(guò)導(dǎo)線相連。
[0007]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述第一焊盤(pán)是從第一集成塊上的超高壓NMOS晶體管的漏極引出，所述第二焊盤(pán)是從第二集成塊上的負(fù)載電阻與RS觸發(fā)器相連的那端引出。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述引線框架為包含雙基島的引線框架，所述第一集成塊和第二集成塊分別設(shè)置在左基島和右基島上。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述超高壓NMOS晶體管為N溝道增強(qiáng)型MOS晶體管。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，由于所述第二模塊工作在VB~VS間的電源域中，前面提到VB-VS的相對(duì)電壓并不高，通常均為10~20V，所以所述普通的HV工藝采用30V HV工藝完全可以滿足電路需求。
[0011]本實(shí)用新型使用雙芯片封裝技術(shù)的物理隔離方式來(lái)實(shí)現(xiàn)半橋驅(qū)動(dòng)電路中的高邊和低邊間的隔離，與現(xiàn)有技術(shù)中采用PN結(jié)隔離相比，隔離效果更好，完全可以滿足幾千伏特的隔離需求，而PN結(jié)隔離要做到上千伏特的隔離是極其困難的；另外，電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單靈活，實(shí)現(xiàn)的代價(jià)更低，降低了產(chǎn)品的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為半橋驅(qū)動(dòng)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型的第一集成塊的內(nèi)部電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型的第二集成塊的內(nèi)部電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解和認(rèn)識(shí)，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述和介紹。
[0017]如圖2-4所示，一種半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)，包括半橋驅(qū)動(dòng)電路本體、引線框架和塑封體，將所述半橋驅(qū)動(dòng)電路本體分割成兩個(gè)模塊，第一模塊100是工作在VCC~GND電源域的邏輯處理電路101、脈沖產(chǎn)生電路102、超高壓NMOS晶體管106、107和低邊驅(qū)動(dòng)電路的103、104、105，其中的超高壓NMOS晶體管106和107采用N溝道增強(qiáng)型MOS晶體管，第二模塊200是工作在VB?VS電源域的RS觸發(fā)器203、負(fù)載電阻201、202和高邊驅(qū)動(dòng)電路的204、205、206。所述第一模塊100采用UHV工藝集成為第一集成塊，并在第一集成塊上的超高壓NMOS晶體管的漏極引出兩個(gè)第一焊盤(pán)PADl和PAD2。所述第二模塊200采用30VHV工藝集成為第二集成塊，并在第二集成塊上的負(fù)載電阻與RS觸發(fā)器相連的那端引出兩個(gè)第二焊盤(pán)PADla和PAD2a。所述第一集成塊和第二集成塊并列設(shè)置在所述引線框架表面的左基島和右基島上，并通過(guò)雙芯片封裝技術(shù)將包含有第一集成塊和第二集成塊的引線框架封裝在同一個(gè)塑封體內(nèi)，所述第一焊盤(pán)PADl和第二焊盤(pán)PADla之間通過(guò)導(dǎo)線相連，所述第一焊盤(pán)PAD2和第二焊盤(pán)PAD2a之間通過(guò)導(dǎo)線相連，從而形成一顆具有完整半橋驅(qū)動(dòng)功能的集成電路。
[0018]本實(shí)用新型將半橋驅(qū)動(dòng)電路的高邊和低邊部分分成兩塊電路，并分別采用兩種半導(dǎo)體制造工藝(UHV工藝和30V HV工藝)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，然后采用雙芯片封裝技術(shù)的物理隔離方式對(duì)高邊和低邊進(jìn)行隔離，與現(xiàn)有技術(shù)的PN結(jié)隔離相比，一是隔離效果更好，完全可以滿足幾千伏特的隔離需求，而PN結(jié)隔離要做到上千伏特的隔離是極其困難的，二是實(shí)現(xiàn)的代價(jià)更低，降低了產(chǎn)品的成本。
[0019]需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所作出的等同變換或替代均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。在權(quán)利要求中，單詞第一、第二的使用不表示任何順序，可將這些單詞解釋為名稱。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)，其特征在于:包括半橋驅(qū)動(dòng)電路本體、引線框架和塑封體，將所述半橋驅(qū)動(dòng)電路本體分割成兩個(gè)模塊，第一模塊是工作在VCC~GND電源域的邏輯處理電路、脈沖產(chǎn)生電路、超高壓NMOS晶體管和低邊驅(qū)動(dòng)電路，第二模塊是工作在VB~VS電源域的RS觸發(fā)器、負(fù)載電阻和高邊驅(qū)動(dòng)電路，所述第一模塊采用UHV工藝集成為第一集成塊，并在第一集成塊上引出兩個(gè)第一焊盤(pán)，所述第二模塊采用普通的HV工藝集成為第二集成塊，并在第二集成塊上引出兩個(gè)第二焊盤(pán)；所述第一集成塊和第二集成塊并列設(shè)置在所述引線框架表面的相應(yīng)位置上，并通過(guò)雙芯片封裝技術(shù)將包含有第一集成塊和第二集成塊的引線框架封裝在所述塑封體內(nèi)，所述第一焊盤(pán)和第二焊盤(pán)之間通過(guò)導(dǎo)線相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)，其特征在于，所述第一焊盤(pán)是從第一集成塊上的超高壓NMOS晶體管的漏極引出，所述第二焊盤(pán)是從第二集成塊上負(fù)載電阻與RS觸發(fā)器相連的那端引出。
3.如權(quán)利要求1所述的一種半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)，其特征在于，所述引線框架為包含雙基島的引線框架，所述第一集成塊和第二集成塊分別設(shè)置在左基島和右基島上。
4.如權(quán)利要求1所述的一種半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)，其特征在于，所述超高壓NMOS晶體管為N溝道增強(qiáng)型MOS晶體管。
5.如權(quán)利要求1所述的一種半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)，其特征在于，所述普通的HV工藝具體為30V HV工藝。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種半橋驅(qū)動(dòng)電路的隔離封裝架構(gòu)，包括半橋驅(qū)動(dòng)電路本體，將其分割成兩個(gè)模塊，第一模塊是工作在VCC~GND電源域的邏輯處理電路、脈沖產(chǎn)生電路、超高壓NMOS晶體管和低邊驅(qū)動(dòng)電路，第二模塊是工作在VB~VS電源域的RS觸發(fā)器、負(fù)載電阻和高邊驅(qū)動(dòng)電路，所述第一模塊采用UHV工藝集成為第一集成塊，并在第一集成塊上引出兩個(gè)第一焊盤(pán)，所述第二模塊采用30VHV工藝集成為第二集成塊，并在第二集成塊上引出兩個(gè)第二焊盤(pán)；所述第一集成塊和第二集成塊并列設(shè)置在引線框架表面的相應(yīng)位置上，并通過(guò)雙芯片封裝技術(shù)將該引線框架封裝在同一個(gè)塑封體內(nèi)，所述第一焊盤(pán)和第二焊盤(pán)之間通過(guò)導(dǎo)線相連，從而形成一顆具有完整半橋驅(qū)動(dòng)功能的集成電路。
【IPC分類(lèi)】H03K19-094
【公開(kāi)號(hào)】CN204597932
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520330156
【發(fā)明人】羅寅, 譚在超, 張海濱
【申請(qǐng)人】蘇州鍇威特半導(dǎo)體有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月21日