正如第1讲中曾经介绍的那样，功率半导体器件是电力变换系统的核心器件，主要功能是对来自电网的固定频率、电流、电压的电力进行转换，使之成为可根据负载要求任意变换的电力形式。DIPIPM™作为一种典型的功率半导体器件，在电力变换系统中的主要功能同样是电力变换，这种功能也可以认为是DIPIPM™的系统功能。为了实现这个系统功能，DIPIPM™需要一定的电路结构进行匹配，这种电路结构反映了模块内部的电子元器件的电路连接形式，通常这种连接形式又被称作电路拓扑结构。DIPIPM™最常见的拓扑结构是全桥逆变结构，这种结构可以把固定的直流电变换成为任意波形的交流电，这个逆变结构通常包含6个IGBT芯片、6个反并联二极管以及用于驱动保护的控制IC。与拓扑结构相对应的是DIPIPM™的产品结构，DIPIPM™作为一种复合型功率器件，其内部既有用于控制保护的逻辑IC芯片，又有用于处理高电压大电流的IGBT、二极管芯片等功率芯片，有些DIPIPM™还集成了自举二极管及其限流电阻，这些元器件需要按照一定的逻辑进行工作，共同完成DIPIPM™的系统功能。这些元器件在工作时不可避免的相互产生影响，如相互之间的电磁干扰、热干扰、机械应力等；同时元器件又会受到环境的影响，如环境的温度、湿度、盐分、化学气体、宇宙射线都会对元器件及它们间的电气连接产生影响，导致元器件失效或寿命降低等。围绕这些问题，DIPIPM™必须设计一定的结构去保护内部的元器件，避免受到其它元器件或环境的影响，同时具有与外部系统可靠连接的引脚形式和安装方式。这样的产品结构必须通过一定的制造工艺来实现，对于DIPIPM™来说，这种工艺就是封装工艺，DIPIPM™采用的是压注模的封装工艺，与壳式封装的功率模块相比，压注模封装具有生产效率高、成本低、可靠性高的优点。总之DIPIPM™的电路拓扑结构、产品结构和封装工艺总是围绕着DIPIPM™的系统功能这个核心进行设计，反过来电路拓扑结构、产品结构和封装工艺极大影响DIPIPM™的功能和可靠性。如果说IGBT芯片是DIPIPM™的心脏，是核心部分，那么DIPIPM™的产品结构和封装就是DIPIPM™的骨骼、肌肉和皮肤，决定了DIPIPM™运行的可靠性和适应恶劣环境的能力。
DIPIPM™作为一种功率器件，在电力变换系统中起着举足轻重的作用，特别是在各种变频家电中的控制板上往往能见到DIPIPM™的身影，如变频空调、变频洗衣机、变频冰箱、洗碗机等。这些家电产品有个共同特点就是需要长时间运行，消耗大量电力，通过变频化，这些家电可以大幅度节省电力，DIPIPM™是变频控制器的核心功率器件，其主要系统功能是对来自电网的固定频率的电压、电流进行逆变，转换成可以任意调节的频率可变的电压、电流来驱动家用电器的压缩机或者电机。以大家熟悉的变频空调为例，由于空调工作环境的不同，其压缩机所需要驱动的冷媒处于不同的温度、压力状态，压缩机所驱动的负载的功率处于变化当中，定速空调只能以固定的输出功率来驱动负载而无法考虑实际负载的大小；变频空调可以根据所需驱动冷媒的状态变化来输出不同的功率，真正做到按需所取，减少了能源的浪费，下图1给出了典型的空调制冷和电控系统的功能框图。由图1可以看出只要空调进入运行状态，DIPIPM™将以每秒高达数千次的开关，不停歇地进行工作，输出电流来驱动压缩机旋转，推动冷媒在制冷管路系统中完成制冷循环。整个变频空调器的电路结构可以看做是一个交流AC(电网)→直流DC（母线）→交流AC（压缩机）的电力变换拓扑结构。DIPIPM™在整个电路中所承担的系统功能是把直流电转换成交流电的逆变功能。
由图3可以看出，SLIMDIP™的引脚采用了双列直插式引脚作为与PCB线路板的电气连接；整体封装则采用了树脂材料通过压注模工艺来实现。其内部结构主要包含了注模树脂､铜框架､RC-IGBT芯片､IC芯片､自举二极管芯片､铝绑定线､银绑定线等部分。其中铜框架､RC-IGBT芯片､IC芯片､自举二极管芯片､铝绑定线､银绑定线为电气部分，为电流提供通路；绝缘导热垫片与散热铜箔作为机械结构为功率芯片提供绝缘和热的传导路径；注模树脂为电气部分提供足够的机械支撑､电气绝缘和环境防护。针对DIPIPM™这种双列直插智能功率模块的结构，需要相应的封装工艺来支持。以SLIMDIP™为例，在晶圆生产完成后，其芯片的性能已经被确定下来，之后被转移到封装工厂进行产品封装。尽管封装工艺对SLIMDIP™芯片性能没有直接影响，但会对整个SLIMDIP™模块的可靠性､热性能､机械性能带来影响，下图5是SLIMDIP™基本封装工艺流程图。
图5的工艺中，贴片工艺是为了将HVIC/LVIC及RC-IGBT芯片焊接到铜框架上，如果焊接工艺出现偏差，会导致芯片与铜框架的焊接出现分层，从而降低SLIMDIP™可靠性和寿命。铝线用来连接功率芯片和模块引脚，为主电流提供通路。树脂注模是SLIMDIP™封装过程中最为重要的工序，压注成型的好坏直接决定SLIMDIP™是否具有良好的耐受恶劣环境的能力，决定了模块的主要机械特性，如模块的安装强度､散热性能､平整度､绝缘性能等。绝缘导热垫片是SLIMDIP™用来传导热量和为内部电路提供电气绝缘的重要部件，直接决定了模块的热性能。图6给出了SLIMDIP™的内部热传递的示意图。由图中可以看出绝缘导热垫片起到了隔离带电的铜框架和外部铝散热器的作用，并且为热的传导提供了低热阻通路。
主要参考文献：
[1] “SLIMDIP Series APPLICATION NOTE”by Mitsubishielectric
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