(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210437656.4 (22)申请日 2022.04.25 (71)申请人 杭州元芯 半导体科技有限公司 地址 310059 浙江省杭州市滨江区浦沿街 道六和路3 68号一幢 （北） 三楼D3496室 (72)发明人 杜建霞　 (74)专利代理 机构 杭州九洲专利事务所有限公 司 33101 专利代理师 陈继亮 (51)Int.Cl. H01L 23/34(2006.01) H01L 23/60(2006.01) H01L 25/16(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种集成电流温度检测和静电保护的封装 式氮化镓功率模块 (57)摘要 本发明公开了一种集成电流温度检测和静 电保护的封装式氮化镓功率模块， 主要包括氮化 镓功率管晶片和硅驱动晶片， 氮 化镓功率管晶片 和硅驱动晶片通过环氧树脂化合物平行的固定 在芯片连接框架上， 氮化镓功率管晶片和硅驱动 晶片紧靠在一起并通过铜或者金键合线进行连 接， 同时氮 化镓功率管晶片和硅驱动晶片分别通 过键合线与封装的引脚内部连接框架进行连接。 本发明的有益效果为： 本发明具备驱动强度和斜 率可调以降低系统电磁干扰特性并提升电能转 换效率， 具备氮化镓模块实时温度检测以提高电 子系统可靠性和安全性， 且具备实时电流检测以 实现逐周期电流环路控制和过流保护并提高系 统稳定性。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114975305 A 2022.08.30 CN 114975305 A 1.一种集成电流温度检测和静电保护的封装式氮化镓功率模块， 其特征在于： 主要包 括氮化镓功 率管晶片和硅驱动晶片， 氮化镓功 率管晶片和硅驱动晶片通过环 氧树脂化合物 平行的固定在芯片连接框架上， 氮化镓功率管晶片和硅驱动晶片紧靠在一起并通过铜或者 金键合线进行连接， 同时氮化镓功 率管晶片和硅驱动晶片分别通过键合线与封装的引脚内 部连接框架进行 连接。 2.根据权利要求1所述的集成电流温度检测和静电保护的封装式氮化镓功率模块， 其 特征在于： 所述的硅驱动晶片包括集成温度检测模块、 一级钳位和静电保护模块、 集成驱动 强度控制电路模块和 集成电流检测模块； 氮化镓功率管 晶片包括氮化镓功率管、 二级钳位 和静电保护模块、 氮化 镓温度检测匹配功率管和氮化 镓电流检测匹配功率管； 其中， 集成驱动强度控制电路模块， 用于控制氮化镓功率管的开通速度、 氮化镓功率管漏端 的下降斜率dv/dt； 集 成驱动强度控制电路模块的VPWM端与控制器相连接， VDRV端与氮化镓功 率管的VG端相连接， VDSS端与氮化镓功率管的Vs端相连接； VDRV端与VG端、 VDSS端与Vs端通 过键 合线连接； 集成温度检测模块， 基于温度值输出不同占空比和频率的PWM波形， 检测氮化镓功率管 晶片温度并进行 保护； 集成温度检测模块的VTSNS端与控制器相连接， VN端与氮化镓温度检测 匹配功率管的VXTSNS端相连接， 氮化镓温度检测匹配功率 管与氮化镓功率管相连接进行温度 匹配与检测， VN端与VXTSNS端通过键合线连接； 集成电流检测模块， 用于实现氮化镓功率管从漏端D流向源端S的电流检测； 集成电流 检测模块的VAP端与氮化镓电流检测匹配功率管的VXD端相连接， VAN端与氮化镓电流检测匹 配功率管的VXS端相连接； VAP端与VXD端、 VAN端与VXS端通过键合线连接； 一级钳位和静电保护模块和二级钳位和静电保护模块形成两级的钳位电路和静电保 护构架， 用于从栅极到源极提供双向的电压钳位和静电保护， 将栅极到源极的电压控制在 一定的范围内； 其中一级钳位和静电保护模块通过VDRV端与二级钳位和静电保护模块的VG 端相连通， 通过VDSS端与二级钳位和静电保护模块的Vs端相连通。 3.根据权利要求2所述的集成电流温度检测和静电保护的封装式氮化镓功率模块， 其 特征在于： 所述集成驱动强度控制电路模块通过源极电阻调制方式进行驱动强度控制， 在 氮化镓功率管开通时， VPWM端的PWM输入信号从低电平变为高电平并通过非交叠时间控制， 开通最后一级的上拉PMOS管MP； 只有当PMOS管MP关断之后， 栅极电压VGP被检测到确定已经 关断， 才会拉高VGN来开通NMOS管MN， 通过外部调节RG电阻的大小来改变氮化镓功率管栅极 的驱动强度和上拉能力。 4.根据权利要求2所述的集成电流温度检测和静电保护的封装式氮化镓功率模块， 其 特征在于： 所述集成温度检测 模块采用了产生与 温度相关的PWM波形的方式VPWMOUT， 温度越 高， 则输出的PWM的频率越高， PWM的占空比越大， 通过对输出PWM信号和占空比的监测， 精确 的确定模块的温度。 5.根据权利要求2所述的集成电流温度检测和静电保护的封装式氮化镓功率模块， 其 特征在于： 所述集成电流检测模块， 检测到 的与电流相关的电压信号为： VISNS＝K×RISNS× IDS/N， 通过检测IDS， 并以极低的延迟反映在检测到的VISNS电压上， 从而实现氮化镓功率管电 流高速高精度的检测。 6.根据权利要求2所述的集成电流温度检测和静电保护的封装式氮化镓功率模块， 其权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114975305 A 2特征在于： 通过硅驱动晶片的钳位和静电保护模块， 实现氮化镓功率管栅极到源极的双向 电压钳位一级保护， 同时在氮化镓功率管晶片上增加二级钳位和静电保护模块和限流电阻 RLM， 从而在氮化 镓功率管芯片内部实现栅极到源极的双向电压钳位 二极保护。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114975305 A 3