功率转换电路的封装模块及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种功率转换电路的封装模块及其制造方法。该功率转换电路的封装模块可表面贴装于一系统板。功率转换电路的封装模块包括：基板，功率器件芯片和塑封层以及多个引脚。基板具有金属层，绝缘基板层和导热层，绝缘基板层位于金属层和导热层之间。功率器件芯片连接金属层；基板的金属层上的所有器件埋入塑封层。多个引脚电性连接金属层且多个该引脚埋入塑封层，至少露出引脚与系统板的电性连接的接触面。接触面平行和/或垂直导热层。此种结构的封装模块占用面积小，利于批量制作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体封装领域，尤其涉及一种功率转换电路的封装模块及其制造方法。
技术介绍
高效率、高功率密度、高可靠性以及低成本一直是电力、电子领域对电源变换器的要求。高效率意味着减少能耗，利于节能减排、保护环境，并减少使用成本。高功率密度则意味着体积小、重量轻，在减少材料成本的同时亦可减少运输成本和空间需求，从而减少建设成本。高可靠性意味着更长的使用寿命以及更低的维护成本。在电源变换器中，半导体器件是决定效率的重要因素之一。为了顺应电源变换器的发展趋势，半导体器件的模块化成为了重点的发展趋势，功率模块封装本身亦不断以轻、薄、短、小的方向发展。随着功率半导体器件封装尺寸不断缩小，对散热的需求也越来越高。图1为传统的方形扁平无引脚封装(Quad Flat None-lead Package，QFN)结构的剖面图。如图1所示，其通常将芯片(die)1通过粘接材料(adhesive)5贴装到引线框架(lead frame)2上，再通过引线键合(wire bonding)方式将芯片1上表面的焊盘(pad)和引线框架2的引脚相连，最后再通过塑封料(molding compound)4将芯片1、键合线3及引线框架2封装成一个整体。虽然该封装结构具有结构简单、封装尺寸小及系统板使用效率高等优点，但在散热方面存在比较明显的问题。在该结构中，芯片贴装在引线框架上，而引线框架又作为一个电极贴装到系统板(图中未示出)上，因此芯片在工作过程中产生的热量通过其正下方的引线框架散到系统板上。但由于芯片产生的热量绝大部分会传导到系统板上，不利于系统板上其他单元(如驱动单元、控制单元等)的有效工作，因而在实际使用时，通常需要在系统板上预留足够的空间以防止热对驱动及控制单
元的影响，并且需要在系统板上进行专门的热设计，从而达到有效散热的目的。图2A-图2C为双列直插式封装(Dual Inline Package，DIP)结构的剖面图。由于引线框架4的引脚在塑封料5的外面，占用了一定的空间此种引脚的设计不利于节省系统端空间，因此该种引脚设计还有待优化。此外由于引脚框架4的引脚在塑封料5的外面，也导致了在进行塑封时需要采用一穴一模块的结构，即一个封装尺寸需要一个模具，这样在模块尺寸改变时就必须更换新的塑封模具，而不同尺寸模具的成本提高了功率模块的生产成本。在实际操作时，为了避免过多的塑封模具的投资，在设计时往往会考虑模具的通用性，但这样又对设计产生了种种限制。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种在满足封装轻、薄的基础上，具有高散热性的功率转换电路的封装模块，及其制造方法。本专利技术提供的实施例的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本专利技术的实践而习得。本专利技术一方面公开了一种功率转换电路的封装模块，该功率转换电路的封装模块可表面贴装于一系统板，包括：基板，功率器件芯片，塑封层和多个引脚。该基板具有金属层，绝缘基板层和导热层。该绝缘基板层位于该金属层和该导热层之间。功率器件芯片连接该金属层。基板的金属层上的所有器件埋入塑封层。多个引脚电性连接金属层且埋入塑封层，至少露出引脚与系统板的电性连接的接触面，接触面平行和/或垂直导热层。其中，基板的导热层对与金属层相连的需散热的器件进行散热。于一实施例中，上述引脚为引线框架制成。于另一实施例中，上述引脚为铜柱，该铜柱通过导电粘接材料与上述金属层电性连接。于再一实施例中，上述塑封层至少包封上述基板的金属层，曝露上述基板的导热层。于再一实施例中，还包括金属连接体，该金属连接体埋入上述塑封层。于再一实施例中，上述金属连接体为键合线，该键合线电连接上述功
率器件芯片或者上述功率器件芯片与上述金属层。于再一实施例中，上述金属连接体为铜条，该铜条电连接上述功率器件芯片或者上述功率器件芯片与上述金属层。于再一实施例中，上述金属连接体为金属凸点，上述功率器件芯片反扣于上述金属凸点，实现上述功率器件芯片与上述金属层的电性连接。于再一实施例中，上述基板为金属化陶瓷基板或者绝缘金属基板。于再一实施例中，上述引脚包括至少一L型金属部，上述L型金属部由竖直部和水平部构成；上述引脚曝露的接触面位于该水平部。本专利技术另一方面公开了一种制造上述功率转换电路的封装模块的方法步骤a：将未封装的功率转换电路制作为矩阵排列的形式；步骤b：用塑封层将该功率转换电路带器件的一面包封起来；步骤c：使该功率转换电路中引脚的接触面从该塑封层中曝露出；步骤d：分割包封后的矩阵排列的功率转换电路为单个独立的功率转换电路的封装模块。于一实施例中，步骤a包括：步骤a1：制作连片式基板；步骤a2：完成该连片式基板上功率器件芯片的安装和连片式引脚的连接。于另一实施例中，步骤d包括：步骤d1：预切割上述连片式基板；步骤d2：切割上述连片式引脚和上述塑封层。于再一实施例中，步骤a包括：步骤a1：将若干基板形成矩阵式摆放；步骤a2：完成若干基板上功率器件芯片的安装和连片式引脚的连接。于再一实施例中，步骤d中分割包括分割上述连片式引脚和塑封层。于再一实施例中，上述连片式引脚为引线框架制作。本专利技术公开的功率转换电路的封装模块通过将引脚从远离基板下表面的一侧引出，实现电、热的分离，有利于功率转换电路的封装模块在工作时的散热，并因为不会散热到系统板，节省了系统板散热所需要的空间，且不会影响到系统板上其他单元的工作；此外，由于引脚整体在封装体的内部，有效提升了封装体本身的利用效率，节省了空间。本专利技术公开的功率转换电路的封装模块制造方法，采用连片式的塑封方式，这种整体塑封的方式对塑封模具的要求明显降低，即使功率转换电路的封装模块的尺寸改变，也无须更新塑封模具，并具有通用性，为功率转换电路的封装模块的制造降低了生产成本。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施方式，本专利技术的上述和其它特征及优点将变得更加明显。图1为传统的方形扁平无引脚封装结构的剖面图。图2A-图2C为传统的双列直插式封装结构的剖面图。图3为本专利技术实施例一的功率转换电路的封装模块的剖面图。图4为本专利技术实施例二的功率转换电路的封装模块的剖面图。图5为本专利技术实施例三的功率转换电路的封装模块的剖面图。图6为本专利技术实施例四的功率转换电路的封装模块的剖面图。图7为本专利技术实施例五的功率转换电路的封装模块的剖面图。图8为本专利技术实施例六的功率转换电路的封装模块的剖面图。图9为本专利技术一个实施例的功率转换电路的封装模块制造方法中整体塑封后的塑封体的俯视图。图10为沿图9中AA’线的剖面图。图11A至图11D为本专利技术一个实施例的功率转换电路的封装模块制造方法的流程示意图。图12为本专利技术另一个实施例的功率转换电路的封装模块制造方法中整体塑封后的塑封体的俯视图。图13为沿图12中AA’线的剖面图。图14为本专利技术实施例的功率转换电路的封装模块的多种引脚结构的示意图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。所描述的特征、结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换电路的封装模块，所述功率转换电路的封装模块可表面贴装于一系统板，其特征在于，所述功率转换电路的封装模块包括：基板，所述基板具有金属层、绝缘基板层和导热层，所述绝缘基板层位于所述金属层和所述导热层之间；功率器件芯片，所述功率器件芯片连接所述金属层；塑封层，所述基板的金属层上的所有器件埋入所述塑封层；以及多个引脚，所述多个引脚电性连接所述金属层且埋入所述塑封层，至少露出所述引脚与所述系统板的电性连接的接触面，所述接触面平行和/或垂直所述导热层；其中，所述基板的导热层对与所述金属层相连的需散热的器件进行散热。

【技术特征摘要】
1.一种功率转换电路的封装模块，所述功率转换电路的封装模块可表面贴装于一系统板，其特征在于，所述功率转换电路的封装模块包括：基板，所述基板具有金属层、绝缘基板层和导热层，所述绝缘基板层位于所述金属层和所述导热层之间；功率器件芯片，所述功率器件芯片连接所述金属层；塑封层，所述基板的金属层上的所有器件埋入所述塑封层；以及多个引脚，所述多个引脚电性连接所述金属层且埋入所述塑封层，至少露出所述引脚与所述系统板的电性连接的接触面，所述接触面平行和/或垂直所述导热层；其中，所述基板的导热层对与所述金属层相连的需散热的器件进行散热。2.根据权利要求1所述的封装模块，其中所述引脚为引线框架制成。3.根据权利要求1所述的封装模块，其中所述引脚为铜柱，所述铜柱通过导电粘接材料与所述金属层电性连接。4.根据权利要求1所述的封装模块，其中所述塑封层至少包封所述基板的金属层，曝露所述基板的导热层。5.根据权利要求1所述的封装模块，还包括金属连接体，所述金属连接体埋入所述塑封层。6.根据权利要求5所述的封装模块，其中所述金属连接体为键合线，所述键合线电连接所述功率器件芯片或者所述功率器件芯片与所述金属层。7.根据权利要求5所述的封装模块，其中所述金属连接体为铜条，所述铜条电连接所述功率器件芯片或者所述功率器件芯片与所述金属层。8.根据权利要求5所述的封装模块，其中所述金属连接体为金属凸点，所述功率器件芯片反扣于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁凯，赵振清，洪守玉，王涛，梁乐，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71