專(zhuān)利名稱(chēng)：高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，特別是指一種能滿足高散熱、成本低、導(dǎo)線架(lead frame)制作容易的一種高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
習(xí)見(jiàn)的功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，大約可分為三種，茲分述如下(一)、如圖1A與圖1B所示，利用高分子絕緣層與金屬箔層所構(gòu)成的高散熱性基板100，而將功率電源模塊的電路全部制作在基板100表面上，芯片101、102、103……也固定于基板100上。然后，以導(dǎo)線壓焊(wire bond)技術(shù)，使導(dǎo)線111、113……連接模塊電路與導(dǎo)線架121、122，或?qū)Ь€112……連接芯片101、102……與導(dǎo)線架121、122……，以達(dá)到電性的連接。
上述的封裝架構(gòu)固然有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易的優(yōu)點(diǎn)，然而卻存在有以下的缺點(diǎn)1.由于功率電源模塊的電路以及芯片的部分全部都制作在基板上，因此，功率電源模塊的電路密度無(wú)法提高。
2.由于功率電源模塊的電路以及芯片的部分全部都制作在基板上，電路密度無(wú)法提高的結(jié)果，即需要面積較大的基板，其成本也就相對(duì)較高。
3.功率電源模塊的電路上的功率芯片101、102……上所產(chǎn)生的熱量是經(jīng)由基板100再傳至基板100外表面上的熱發(fā)散元件(heat sink)(未圖示)，但熱發(fā)散元件與基板之間由散熱膏傳熱，故瞬間的傳熱功能并非很好。
(二)、如圖2A與圖2B所示，上述的高散熱性基板100底部表面上又背附一金屬板200，而將功率電源模塊的電路全部制作在基板100表面上，芯片101、102、103……也固定于基板100上。然后，以導(dǎo)線壓焊(wire bond)技術(shù)，使導(dǎo)線111、113……連接模塊電路與導(dǎo)線架121、122，或?qū)Ь€112……連接芯片101、102……與導(dǎo)線架121、122……，以達(dá)到電性的連接。
上述的封裝架構(gòu)也有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易的優(yōu)點(diǎn)，且因基板100底部表面上又背附一金屬板200，故傳熱效率更為良好，但是仍有下列缺點(diǎn)1.由于功率電源模塊的電路以及芯片的部分全部都制作在基板上，因此，功率電源模塊的電路密度無(wú)提高。
2.由于功率電源模塊的電路以及芯片的部分全部都制作在基板上，電路密度無(wú)法提高的結(jié)果，即需要面積較大的基板，其成本也就相對(duì)較高。
(三)、如圖3A與圖3B所示，導(dǎo)線架121、122……直接與功率電源模塊電路布局形成一體，基板為金屬板200，芯片101、102……則也直接以焊接或其他方式固定在導(dǎo)線架上。如此，芯片101、102……散熱時(shí)，先經(jīng)由導(dǎo)線架121、122……，再經(jīng)過(guò)封裝材料的薄層，進(jìn)入金屬板200，再由金屬板200傳至熱發(fā)散元件(heat sink)上。
此種封裝構(gòu)也有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易的優(yōu)點(diǎn)，但是，仍然有下列缺點(diǎn)1.因?yàn)閷?dǎo)線架與整個(gè)電路布局構(gòu)成一體，故電路的密度與精度都會(huì)受到限制，同時(shí)也限制了功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)的密度與精度。
2.芯片散熱時(shí)，必需經(jīng)過(guò)封裝材料才能傳至金屬板，故熱傳效率不佳。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于習(xí)見(jiàn)功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)有上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人針對(duì)該些缺點(diǎn)研究改進(jìn)之道，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間研究并經(jīng)試驗(yàn)后認(rèn)為可行，而終有本實(shí)用新型的產(chǎn)生。
因此，本實(shí)用新型即旨在提供一種功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，依本實(shí)用新型的此種功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，其電路制作在印刷電路板上，而印刷電路板貼附在導(dǎo)線架上，芯片也焊設(shè)在導(dǎo)線架上，不會(huì)因?yàn)樾酒绊懫潆娐返牟季?，故可提高電路的密度?br> 依本實(shí)用新型的此種功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，由于其電路密度可以提高，即可減少模塊基板的面積，其成本也就可相對(duì)的降低，此為本實(shí)用新型的次一目的。
依本實(shí)用新型的此種功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)線架背面隔著薄薄的絕緣層與金屬板相貼，故功率芯片所產(chǎn)生的熱可迅速經(jīng)由金屬板散發(fā)，均無(wú)需經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)性不佳的封裝材料，其熱傳導(dǎo)效率極佳，此為本實(shí)用新型的再一目的。
依本實(shí)用新型的此種功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，由于其熱傳效率良好，故可承受瞬間大電流所產(chǎn)生的高熱，不但可得到導(dǎo)線架在同一平面的結(jié)構(gòu)，也可以得到足夠的滯緩距離(creepage distance)，增進(jìn)其安全性，此為本實(shí)用新型的又一目的。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案主要是一種高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，該種功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)主要包括一金屬板、一組印刷電路板、一絕緣層、芯片、導(dǎo)線架、以及封裝功率電源模塊的電路布局；絕緣層為高散熱性板體；芯片主要固定于導(dǎo)線架之上；而所述絕緣層固貼于金屬板上，導(dǎo)線架則固貼于絕緣層上。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1A為習(xí)見(jiàn)功率電源模塊的一實(shí)施例立體圖；圖1B為圖1A的習(xí)見(jiàn)功率電源模塊的一實(shí)施例縱截面圖；圖2A為習(xí)見(jiàn)功率電源模塊的另一實(shí)施例立體圖；圖2B為圖2A的習(xí)見(jiàn)功率電源模塊的又一實(shí)施例縱截面圖；圖3A為習(xí)見(jiàn)功率電源模塊的更一實(shí)施例電路布局部分示意圖；圖3B為圖3A的習(xí)見(jiàn)功率電源模塊的更一實(shí)施例縱截面圖；圖4A本實(shí)用新型的功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例平面圖；圖4B為圖4A的本實(shí)用新型的功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例縱截面圖。
具體實(shí)施方式
圖1A至圖3B所示的習(xí)見(jiàn)功率電源模塊封裝架構(gòu)，已詳述如上，此處不再重復(fù)敘述。
如圖4A與圖4B所示，本實(shí)用新型的此種功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)主要是由一金屬板11、一組印刷電路板12、一絕緣層13、芯片14、15……、導(dǎo)線架16、以及封裝材料17所構(gòu)成；其中，金屬板11可為銅板或鋁板所形成，其可作為基板，也可作為散熱板。印刷電路板12為功率電源模塊的電路布局集中形成部分，絕緣層13較佳的也是由高分子絕緣層或陶磁絕緣層與位于其兩面的金屬箔層所構(gòu)成的高散熱性薄板，而芯片14、15則主要固定于導(dǎo)線架16之上，也可部分固定于一部分的印刷電路板12上；導(dǎo)線架16則利用導(dǎo)電膠19等與印刷電路板12相接觸，上述的功率電源模塊，先將功率電源模塊的電路形成于印刷電路板12上，并將印刷電路板12與芯片14、15固定于導(dǎo)線架16上的設(shè)定位置，再將導(dǎo)線架16先貼附于絕緣層13后，再貼附于金屬板11上；經(jīng)壓焊連接導(dǎo)線架16與印刷電路板12，以及導(dǎo)線架16與芯片14、15的導(dǎo)線18，再將其置入于一外殼內(nèi)，灌入封裝材料17后，即獲得本實(shí)用新型的功率電源模塊的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型上述的功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，其以高分子絕緣層或陶磁絕緣層與位于其兩面的金屬箔層所構(gòu)成的高散熱性絕緣層13為薄薄的一層，較習(xí)見(jiàn)的高散熱性基板大為減小，故可省下其成本；而功率電源模塊的電路全部制作在印刷電路板12上，其密度與精度即可大為提高，更因?yàn)槠潆娐放c固定芯片均與導(dǎo)線架16相貼附，導(dǎo)線架16又先貼附于金屬板11上的絕緣層13的結(jié)果，其傳熱效率良好，可承受瞬間大電流所產(chǎn)生的高熱，此種結(jié)構(gòu)且能夠有足夠的滯緩距離(creepage distance)，其安全性更可大為提高。
從上所述可知，本實(shí)用新型的此種高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)確實(shí)具有電路密度與精度大為提高，散熱效率好，成本低，操作時(shí)更安全等功效，而該等功效確實(shí)可以改進(jìn)習(xí)見(jiàn)功率電源模塊之弊。
需陳明，以上所述是本實(shí)用新型較佳具體的實(shí)施例，若依本實(shí)用新型的構(gòu)想所作的改變，其產(chǎn)生的功能作用，仍未超出說(shuō)明書(shū)與圖示所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該種功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)主要包括一金屬板、一組印刷電路板、一絕緣層、芯片、導(dǎo)線架、以及封裝功率電源模塊的電路布局；絕緣層為高散熱性板體；芯片主要固定于導(dǎo)線架之上；而所述絕緣層固貼于金屬板上，導(dǎo)線架則固貼于絕緣層上。
2.如權(quán)利要求1所述的高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于芯片也部分設(shè)置于印刷電路板上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于導(dǎo)線架與印刷電路板上的電路布局接觸。
4.如權(quán)利要求1或2所述的高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于導(dǎo)線壓焊于芯片、導(dǎo)線架與印刷電路板上的電路布局之間。
5.如權(quán)利要求3所述的高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于導(dǎo)線架在同一平面上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高密度功率電源模塊封裝結(jié)構(gòu)，其電路以及芯片的部分分別制作在不同的板體上，不會(huì)因?yàn)樾酒绊懫潆娐返牟季郑士商岣唠娐返拿芏?；且由于其電路密度可以提高，即可減少模塊基板的面積，其成本也就可相對(duì)地降低。
文檔編號(hào)H01L23/36GK2696284SQ03242409
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2003年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月24日
發(fā)明者陳大容, 廖慶雄 申請(qǐng)人:乾坤科技股份有限公司