单独封装同步整流器制造技术

一种同步整流器包括一个分立开关器件和一个用于控制分立开关器件的控制器，分立开关器件和控制器都安装在一个公共晶片托盘上，并且封装在单独封装中。分立开关器件和控制器共同封装在单独封装中，在控制器端口和开关器件之间提供最短的连接路径，使控制器精确传感开关器件的电压，从而避免寄生电感效应，使控制器在精确的时间使能/禁止开关器件，从而改善功率耗散，提供工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源中使用的同步整流器，具体涉及一种单独封装同步整流器。
技术介绍
在特定电源限制下工作的电视（TV）、个人电脑（PC）等电子设备，均配备稳压电源，为电子设备高效工作提供必要的清洁、稳定电源。稳压电源将AC转换成DC或将DC转换成DC，进一步整流转换后的DC，为电子设备中不同的电路提供稳定电压。凭借技术上的先进性，电子设备上配置的功能也越来越多，从通信功能到自动化功能。因此，对于电源的功能要求也不断提高，例如较低的输入、输出电压、较高的电流、较快的瞬态响应等多种功能。为了满足这些需求，在稳压电源中引入了同步整流。电子设备中常用的电源是交换式电源（SMPS）。SMPS将电源从主电路电源等源头，传输至TV、PC等电子设备的负载。SMPS通常分为两部分，初级侧连接到主电路电源，次级侧连接到负载。主电路AC输入和DC输入通过变压器转换到DC的不同级别，然后通过SMPS次级侧的交换式调制器/整流器进一步整流。利用异步整流（也称为无源整流）或同步整流（也称为有源整流），实现次级侧的DC电压整流。使用被动器件/开关，进行异步整流，使用有源器件/开关，进行同步整流。异步整流器通常包括二极管，作为被动器件/开关，不能通过控制器同步，由于二极管的本质属性，二极管上升高的正向电压导致电流传导（通常称为正向偏置模式），因此这种整流称为异步整流。然而，二极管的正向传导损耗对于电源的整体功率损耗影响显著。为了获得更好的性能和效率，肖特基二极管被广泛使用。肖特基二极管与传统的二极管相比，具有较小的开断电压，导致反应迅速，功率损耗较小。并且，肖特基二极管与传统的二极管相比，具有较低的击穿电压，而且也很昂贵。此外，重负载需要过多的功率，无疑将使肖特基二极管的温度升高，为了散热，必须使用较大的散热器。MOSFET称为有源开关，可通过控制器同步，由于MOSFET上电流的传导可以通过控制电路或集成电路（IC）控制，因此这种整流称为同步整流。同步整流器通常包括有源开关（通常为MOSFET）及其外部控制器，通过传感MOSFET上的电压，外部控制器打开/关闭MOSFET。然而，使用外部控制器时必须在距离印刷电路板（PCB）上MOSFET一定距离处放置控制器，MOSFET中以及沿PCB上电源线的寄生电感，会导致错误传感MOSFET上的电压。因此，控制器错误打开/关闭MOSFET，会缩短MOSFET的接通时间，产生功率损失。因此，必须减少同步整流器中传感电压相关的缺点，实现功率的高效整流，以便为电子设备提供清洁、稳定的功率，使电子设备高效工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种同步整流器，改善现有技术中的一个或多个问题，或至少提出一种有效的可选方案，能够准确传感电压，改善电源的热性能，使电源更清洁、稳定，提高电源的效率，改善电源的功率密度，降低BOM，并且将单通道以及双通道封装在一个单一封装中，可以降低电源的总成本。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种同步整流器包含至少一分立开关器件以及至少一控制器，控制器用于传感开关器件上的电压，并根据传感电压使能/禁止开关器件，其特点是，分立开关器件和控制器安装在一个公共的晶片托盘上，并封装在一个单独的封装中。一般来说，分立开关器件为双极结型晶体管（BJT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）和可控硅整流器（SCR）中的一种。优选地，分立开关器件的至少一个端口焊接在公共晶片托盘上。优选地，该端口为MOSFET的漏极，MOSFET具有底部漏极、顶部源极和顶部栅极。较佳地，封装包括一个接地引线，MOSFET的源极通过多个接合引线或金属引线，连接到接地引线上。较佳地，控制器包括一个接地端口，MOSFET的源极通过多个接合引线连接到接地端口。另外，控制器包括一个栅极驱动端口，MOSFET的栅极通过至少一接合引线连接到栅极驱动端口。较佳地，控制器包括一个电压传感端口，电压传感端口通过一个向下引线连接到公共晶片托盘，或通过一接合引线连接到MOSFET的底部漏极。较佳地，封装包括一个连接到公共晶片托盘的中间引线，电压传感端口通过一接合引线连接到中间引线上。优选地，控制器与公共晶片托盘之间间隔至少一层非导电材料，以便使控制器和公共晶片托盘电绝缘。优选地，封装包括一个包含公共晶片托盘的引线框，引线框通常镀有银或镍中的至少一种金属。一般来说，封装为TO220、TO220F、TO252(DPAK)以及TO263(D2PAK)中的一种。较佳地，MOSFET为双漏极MOSFET，具有顶部栅极、顶部源极、底部漏极和顶部漏极，两个漏极之间相互电连接。优选地，电压传感端口通过一接合引线连接到双漏极MOSFET的顶部漏极。一种双通道同步整流器包括：第一对第一分立开关器件和第一控制器，第一控制器用于传感第一分立开关器件上的电压，并根据横跨第一分立开关器件的传感电压使能/禁止第一分立开关器件；第二对第二分立开关器件和第二控制器，第二控制器用于传感第二分立开关器件上的电压，并根据横跨第二分立开关器件的传感电压使能/禁止第二分立开关器件；第一对第一分立开关器件和第一控制器安装在第一晶片托盘上，第二对第二分立开关器件和第二控制器安装在第二晶片托盘上，第一晶片托盘和第二晶片托盘封装在一个单独的封装中，其中第二晶片托盘和第二晶片托盘相互电绝缘。一般来说，第一分立开关器件及第二分立开关器件都是双极结型晶体管（BJT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）和可控硅整流器（SCR）中的一种。优选地，第一分立开关器件的至少一端，焊接在第一晶片托盘上；并且第二分立开关器件的至少一端，焊接在第二晶片托盘上。优选地，第一开关器件的端口为第一MOSFET的漏极；并且第二开关器件的端口为第二MOSFET的漏极；第一MOSFET和第二MOSFET都具有底部漏极、顶部源极和顶部栅极。较佳地，封装包含公共的接地引线，第一MOSFET的源极和第二MOSFET的源极通过多个接合引线或一个金属夹片，连接到公共接地引线上。较佳地，第一控制器包含第一接地端口，第一MOSFET的源极通过多个接合引线或一个金属夹片连接到第一接地端口；并且第二控制器包括第二接地端口，第二MOSFET的源极通过多个接合引线或一个金属夹片连接到第二接地端口。较佳地，第一控制器包括第一栅极驱动端口，第一MOSFET的栅极通过一接合引线连接到第一栅极驱动端口上；并且第二控制器包括第二栅极驱动端口，第二MOSFET的栅极通过一接合引线连接到第二栅极驱动端口上。较佳地，第一控制器包括第一电压传感端口，第一电压传感端口通过向下的引线连接到第一晶片托盘，或者通过一接合引线连接到第一MOSFET的底部漏极；并且第二控制器包括第二电压传感端口，第二电压传感端口通过向下的引线连接到第二晶片托盘，或者通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步整流器，其特征在于，包含：至少一分立开关器件以及至少一控制器，控制器用于传感所述分立开关器件的电压，并根据分立开关器件传感电压，使能/禁止所述的分立开关器件，其中所述的分立开关器件及所述的控制器安装在一个半导体封装引线框的一个公共晶片托盘上，且封装在一个单独封装中，通过至少一层非导电材料，将所述的控制器粘接到所述的公共晶片托盘，所述的控制器与所述的公共晶片托盘电绝缘，所述的分立开关器件的至少一电极终端焊接在所述的公共晶片托盘上，所述的同步整流器连接到位于开关模式电源变压器的次级侧，所述的分立开关器件为BJT、MOSFET、IGBT以及SCR中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种同步整流器，其特征在于，包含：
至少一分立开关器件以及至少一控制器，控制器用于传感所述分立开关器件的电压，并根据分立开关器件传感电压，使能/禁止所述的分立开关器件，其中所述的分立开关器件及所述的控制器安装在一个半导体封装引线框的一个公共晶片托盘上，且封装在一个单独封装中，通过至少一层非导电材料，将所述的控制器粘接到所述的公共晶片托盘，所述的控制器与所述的公共晶片托盘电绝缘，所述的分立开关器件的至少一电极终端焊接在所述的公共晶片托盘上，所述的同步整流器连接到位于开关模式电源变压器的次级侧，所述的分立开关器件为BJT、MOSFET、IGBT以及SCR中的一种。
2.如权利要求1所述的同步整流器，其特征在于，所述的至少一电极终端为MOSFET的底部漏极，MOSFET具有底部漏极、顶部源极和顶部栅极，所述的底部漏极连接到位于开关模式电源变压器的次级侧；
所述的单独封装包括一个接地引线，所述的MOSFET的源极通过多个接合引线或金属夹片连接到所述的接地引线，所述的控制器包括一个接地端，所述的控制器还包括一个栅极驱动端通过至少一个接合引线连接到所述MOSFET的栅极端。
3.如权利要求2所述的同步整流器，其特征在于，所述的控制器还包括一个电压传感端，所述的电压传感端通过向下引线连接到所述的公共晶片托盘，或者通过接合引线连接到所述的MOSFET的底部漏极。
4.如权利要求3所述的同步整流器，其特征在于，所述的单独封装还包括一个连接到所述的公共晶片托盘的中间引线，所述的电压传感端通过接合引线连接到所述的中间引线。
5.如权利要求1所述的同步整流器，其特征在于，所述的引线框部分电镀银和镍中的至少一种；
所述的半导体封装为TO220、TO220F、TO252和TO263中的一种。
6.如权利要求2所述的同步整流器，其特征在于，所述的MOSFET为双漏极MOSFET，具有顶部栅极、顶部源极、底部漏极和顶部漏极，
所述的电压传感端通过接合引线连接到所述的双漏极MOSFET的顶部漏极，所述的双漏极MOSFET的底部漏极连接到位于开关模式电源变压器的次级侧。
7.一种双通道同步整流器，其特征在于，包括：
第一对第一分立开关器件和第一控制器，第一控制器用于传感所述的第一分立开关器件的电压，并根据第一分立开关器件的传感电压，使能/禁止所述的第一分立开关器件；
第二对第二分立开关器件和第二控制器，第二控制器用于传感所述的第二分立开关器件的电压，并根据第二分立开关器件的传感电压，使能/禁止所述的第二分立开关器件；以及
所述的第一对第一分立开关器件和第一控制器安装在第一晶片托盘上，所述的第二对第二分立开关器件和第二控制器安装在第二晶片托盘上，并且封装在单独封装中，所述的第一晶片托盘和第二晶片托盘相互电绝缘，所述的第一分立开关器件和所述的第二分立开关器件分别为BJT、MOSFET、IGBT以及SCR中的一种。
8.如权利要求7所述的同步整流器，其特征在于，所述的第一分立开关器件的至少一个电极终端焊接在所述的第一晶片托盘上；以及
所述的第二分立开关器件的至少一个电极终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李承柱，詹姆斯朴，张晓天，潘恩伟，丁宇，金大钟，韦恩·F·英格，张光铭，王晓彬，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US