正如第1講中曾經介紹的那樣，功率半導體器件是電力變換系統的核心器件，主要功能是對來自電網的固定頻率、電流、電壓的電力進行轉換，使之成為可根據負載要求任意變換的電力形式。DIPIPM™作為一種典型的功率半導體器件，在電力變換系統中的主要功能同樣是電力變換，這種功能也可以認為是DIPIPM™的系統功能。為了實現這個系統功能，DIPIPM™需要一定的電路結構進行匹配，這種電路結構反映了模塊內部的電子元器件的電路連接形式，通常這種連接形式又被稱作電路拓撲結構。DIPIPM™最常見的拓撲結構是全橋逆變結構，這種結構可以把固定的直流電變換成為任意波形的交流電，這個逆變結構通常包含6個IGBT芯片、6個反并聯二極管以及用于驅動保護的控制IC。與拓撲結構相對應的是DIPIPM™的產品結構，DIPIPM™作為一種復合型功率器件，其內部既有用于控制保護的邏輯IC芯片，又有用于處理高電壓大電流的IGBT、二極管芯片等功率芯片，有些DIPIPM™還集成了自舉二極管及其限流電阻，這些元器件需要按照一定的邏輯進行工作，共同完成DIPIPM™的系統功能。這些元器件在工作時不可避免的相互產生影響，如相互之間的電磁干擾、熱干擾、機械應力等；同時元器件又會受到環境的影響，如環境的溫度、濕度、鹽分、化學氣體、宇宙射線都會對元器件及它們間的電氣連接產生影響，導致元器件失效或壽命降低等。圍繞這些問題，DIPIPM™必須設計一定的結構去保護內部的元器件，避免受到其它元器件或環境的影響，同時具有與外部系統可靠連接的引腳形式和安裝方式。這樣的產品結構必須通過一定的制造工藝來實現，對于DIPIPM™來說，這種工藝就是封裝工藝，DIPIPM™采用的是壓注模的封裝工藝，與殼式封裝的功率模塊相比，壓注模封裝具有生產效率高、成本低、可靠性高的優點。總之DIPIPM™的電路拓撲結構、產品結構和封裝工藝總是圍繞著DIPIPM™的系統功能這個核心進行設計，反過來電路拓撲結構、產品結構和封裝工藝極大影響DIPIPM™的功能和可靠性。如果說IGBT芯片是DIPIPM™的心臟，是核心部分，那么DIPIPM™的產品結構和封裝就是DIPIPM™的骨骼、肌肉和皮膚，決定了DIPIPM™運行的可靠性和適應惡劣環境的能力。
DIPIPM™作為一種功率器件，在電力變換系統中起著舉足輕重的作用，特別是在各種變頻家電中的控制板上往往能見到DIPIPM™的身影，如變頻空調、變頻洗衣機、變頻冰箱、洗碗機等。這些家電產品有個共同特點就是需要長時間運行，消耗大量電力，通過變頻化，這些家電可以大幅度節省電力，DIPIPM™是變頻控制器的核心功率器件，其主要系統功能是對來自電網的固定頻率的電壓、電流進行逆變，轉換成可以任意調節的頻率可變的電壓、電流來驅動家用電器的壓縮機或者電機。以大家熟悉的變頻空調為例，由于空調工作環境的不同，其壓縮機所需要驅動的冷媒處于不同的溫度、壓力狀態，壓縮機所驅動的負載的功率處于變化當中，定速空調只能以固定的輸出功率來驅動負載而無法考慮實際負載的大小；變頻空調可以根據所需驅動冷媒的狀態變化來輸出不同的功率，真正做到按需所取，減少了能源的浪費，下圖1給出了典型的空調制冷和電控系統的功能框圖。由圖1可以看出只要空調進入運行狀態，DIPIPM™將以每秒高達數千次的開關，不停歇地進行工作，輸出電流來驅動壓縮機旋轉，推動冷媒在制冷管路系統中完成制冷循環。整個變頻空調器的電路結構可以看做是一個交流AC(電網)→直流DC（母線）→交流AC（壓縮機）的電力變換拓撲結構。DIPIPM™在整個電路中所承擔的系統功能是把直流電轉換成交流電的逆變功能。
由圖3可以看出，SLIMDIP™的引腳采用了雙列直插式引腳作為與PCB線路板的電氣連接；整體封裝則采用了樹脂材料通過壓注模工藝來實現。其內部結構主要包含了注模樹脂､銅框架､RC-IGBT芯片､IC芯片､自舉二極管芯片､鋁綁定線､銀綁定線等部分。其中銅框架､RC-IGBT芯片､IC芯片､自舉二極管芯片､鋁綁定線､銀綁定線為電氣部分，為電流提供通路；絕緣導熱墊片與散熱銅箔作為機械結構為功率芯片提供絕緣和熱的傳導路徑；注模樹脂為電氣部分提供足夠的機械支撐､電氣絕緣和環境防護。針對DIPIPM™這種雙列直插智能功率模塊的結構，需要相應的封裝工藝來支持。以SLIMDIP™為例，在晶圓生產完成后，其芯片的性能已經被確定下來，之后被轉移到封裝工廠進行產品封裝。盡管封裝工藝對SLIMDIP™芯片性能沒有直接影響，但會對整個SLIMDIP™模塊的可靠性､熱性能､機械性能帶來影響，下圖5是SLIMDIP™基本封裝工藝流程圖。
圖5的工藝中，貼片工藝是為了將HVIC/LVIC及RC-IGBT芯片焊接到銅框架上，如果焊接工藝出現偏差，會導致芯片與銅框架的焊接出現分層，從而降低SLIMDIP™可靠性和壽命。鋁線用來連接功率芯片和模塊引腳，為主電流提供通路。樹脂注模是SLIMDIP™封裝過程中最為重要的工序，壓注成型的好壞直接決定SLIMDIP™是否具有良好的耐受惡劣環境的能力，決定了模塊的主要機械特性，如模塊的安裝強度､散熱性能､平整度､絕緣性能等。絕緣導熱墊片是SLIMDIP™用來傳導熱量和為內部電路提供電氣絕緣的重要部件，直接決定了模塊的熱性能。圖6給出了SLIMDIP™的內部熱傳遞的示意圖。由圖中可以看出絕緣導熱墊片起到了隔離帶電的銅框架和外部鋁散熱器的作用，并且為熱的傳導提供了低熱阻通路。
主要參考文獻：
[1] “SLIMDIP Series APPLICATION NOTE”by Mitsubishielectric
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