功率模块封装及制造该功率模块封装的方法技术

本发明专利技术公开了一种功率模块封装及制造该功率模块封装的方法，该功率模块封装包括：基板，其具有台阶部和非台阶部；功率电路单元，电连接至设置在台阶部中的电路布线；控制电路单元，电连接至设置在非台阶部中的电路布线；以及模制单元，在露出非台阶部的电路布线的同时模制在基板上以密封功率电路单元。根据本发明专利技术，可提高功率模块封装的热特性、实现功率电路单元和控制电路单元之间的高可靠性、提高功率模块封装的设计自由性、以及实现产品的小型化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率模块封装(power module package)及制造该功率模块封装的方法，并且更特别地，涉及这样一种该功率模块封装能够提供良好的热特性、实现功率电路单元和控制电路单元之间的高可靠性、提高模块设计的自由性、以及实现小型化。
技术介绍
随着全球的能量消耗量增加，十分关注有限能量的有效使用。因此，已加速在现有的消费者和工业产品中采用使用智能功率模块(IPM)的变换器来进行能量的有效转换。根据功率模块的延展应用，存在对高集成化、高容量、以及小型化的产品的市场需求。因此，由于电子元件的生热导致整个模块的性能劣化，所以需要一种能有效地克服生热的高热辐射且高度集成的功率模块封装结构来确保功率模块的增加的效率和高可靠性。在下文中，将参照所附图1和图2详细描述根据现有技术的功率模块封装。首先，作为根据现有技术的功率模块封装的一个实例在图1中示出的功率模块封装通过以下方式来构造将具有高生热的诸如IGBT或二极管的功率器件11定位在热辐射基板12上，并通过用于将功率器件连接至控制电路单元的诸如金属圆柱体或连接器的连接单元13来连接其上定位有该控制电路单元的印刷电路板(PCB)。然而，这种结构在通过诸如金属圆柱体或连接器的连接单元连接控制电路单元方面具有困难。因此，存在以下问题功率模块封装的整个制造工艺困难、功率模块封装的制造成本增加、以及控制电路单元的PCB和连接单元之间的电连接在可靠性方面薄弱。接下来，作为根据现有技术的功率模块封装的另一个实例，在图2中公开了一种将功率电路单元21连接至控制电路单元22和无源元件23的方法。然而，由于功率电路单元21被模块化并单独制造且通过焊接结合在其上定位有驱动装置的PCB 24上，所以存在功率模块封装的尺寸增加以及电路设计的自由性极大降低的问题。
技术实现思路
为克服上述问题，已专利技术本专利技术，并且因此，本专利技术的一个目的是提供这样一种该功率模块封装能 够提供良好的热特性并实现功率电路单元和控制电路单元之间的高可靠性。本专利技术的另一个目的是提供这样一种该功率模块封装能够提高模块设计的自由性并实现小型化。根据用于实现该目的的本专利技术的一个方面，提供了一种功率模块封装，包括基板，具有台阶部和非台阶部；功率电路单元，电连接至设置在台阶部中的电路布线(circuit wiring);控制电路单元，电连接至设置在非台阶部中的电路布线；以及模制单元，在露出非台阶部的电路布线的同时模制在基板上以密封功率电路单元。在此，基板可由具有热辐射特性的金属材料制成。此时，金属可包括铝。功率模块封装还可包括设置在基板的一表面上的绝缘层。在此，绝缘层可包括通过阳极氧化形成的氧化铝层。此时，绝缘层可形成有20 μ m至200 μ m的厚度。同时，台阶部可通过包括蚀刻的化学处理或包括抛光的机械处理而形成。此时，台阶部可形成有距离基板的该表面的ΙΟμπι至2mm的厚度。同时，电路布线可包括金属垫，并且包括金属垫的电路布线可通过在基板的该表面上形成金属层并在金属层上执行蚀刻或剥离(lift-off)而形成。在此,金属层可通过干派射或湿镀覆而形成,并由Cu、Cu/N1、Cu/T1、Au/Pt/Ni/Cu、 以及Au/Pt/Ni/Cu/Ti中的一种制成。并且，电路布线可形成有10 μ m至300 μ m的厚度。同时，功率电路单元可包括功率器件，并且该功率器件可直接结合至设置在台阶部中的电路布线或结合至电连接于电路布线的引线框架。此时，功率器件可通过电线电连接至电路布线和引线框架。并且，控制电路单元可包括印刷电路板和电连接至印刷电路板的控制装置。在此，印刷电路板上可设置有外部连接装置，并且控制电路单元可通过外部连接装置电连接至设置在非台阶部中的电路布线。此时，外部连接装置可包括球阵列封装(BGA)。此外，外部连接装置可设置在印刷电路板的一个端部中，并且印刷电路板的另一端部可布置在模制单元的位于功率电路单元上方的表面上。此时，印刷电路板的另一端部可通过隔离件或金属柱支撑于模制单元的该表面。此外，模制单元的该表面上可形成有插入槽，并且由于隔离件和金属柱与插入槽相接合，所以印刷电路板的另一端部可固定并支撑于模制单元。根据用于实现该目的的本专利技术的另一个方面，提供了一种制造功率模块封装的方法，包括(a)在基板中形成台阶部和非台阶部；(b)在台阶部和非台阶部中形成电路布线， 这些电路布线彼此电连接；(C)将功率电路单元电连接至设置在台阶部中的电路布线；(d) 在露出非台阶部的电路布线的同时对功率电路单元进行模制；以及(e)将控制电路单元电连接至非台阶部的电路布线。在此，可通过执行化学处理或机械处理形成台阶部。制造功率模块封装的方法还可包括，在步骤(a)之后，在基板的一表面上形成绝缘层。此时，可经由通过阳极氧化在基板的该表面上形成Al2O3氧化层的工艺来形成绝缘层。同时，步骤(e)可包括通过外部连接装置将控制电路单元的一个端部电连接至非台阶部的电路布线，并通过隔离件或金属柱将控制电路单元的另一端部支撑于模制单元的位于功率电路单元上方的表面。此时，可通过与形成在模制单元的该表面上的插入槽相接合来固定隔离件和金属柱。附图说明从下面结合附图对实施例的描述中，本专利技术的总体构思的这些和/或其他方面和优点将变得显而易见并更容易理解，其中图1是示意性地示出了根据现有技术的功率模块封装的一个实例的横截面图2是示意性地示出了根据现有技术的功率模块封装的另一个实施例的横截面图3是示意性地示出了本专利技术的功率模块封装的第一实施例的横截面图4a至图4h是用于解释制造图3的功率模块封装的工艺的工艺横截面图5是示意性地示出了本专利技术的功率模块封装的第二实施例的横截面图6是示意性地示出了本专利技术的功率模块封装的第三实施例的横截面图；以及图7是示意性地示出了代替隔离件将金属杆应用于图6的功率模块封装的一个实例的横截面图。具体实施方式通过参照下面结合附图的详细描述的实施例，本专利技术及实现本专利技术的方法的优点和特性将变得显而易见。然而，本专利技术并不限于下面公开的实施例并可以多种不同的形式实现。提供示例性的实施例仅为了完成本专利技术的公开且为了向本领域的技术人员充分地叙述本专利技术的范围。在整个说明书中，相似的参考标号指代相似的元件。提供本文中所使用的术语，以解释实施例，而非限制本专利技术。在整个说明书中，单数形式包括复数形式，除非上下文另有明确说明。当在本文中使用术语“包含(comprises)” 和/或“包含(comprising)”时，不排除除上面提到的部件、步骤、操作和/或装置之外的其他部件、步骤、操作和/或装置的存在和增加。此外，将在整个说明书中描述的实施例将参照横截面图和/或俯视图来描述，这些图是本专利技术的理想示例性图。在图中，为了有效地解释
技术实现思路
，可增大层和区域的厚度。因此，这些示例性图可通过制造技术和/公差来修改。因此，本专利技术的实施例不限于这些附图，并能包括根据制造工艺产生的修改。例如，以直角示出的蚀刻区域可以为圆形或形成为具有预定的弯曲。因此，在图中示出的区域具有示意性的特征。另外，在图中示出的区域的形状是元件中的区域的形状的示例性细节，并且不限制本专利技术。在下文中，将参照所附图3至图7详细描述根据本专利技术的的实施例。图3是示意性地示出了本专利技术的功率模块封装的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块封装，包括：基板，具有台阶部和非台阶部；功率电路单元，电连接至设置在所述台阶部中的电路布线；控制电路单元，电连接至设置在所述非台阶部中的电路布线；以及模制单元，在露出所述非台阶部的所述电路布线的同时模制在所述基板上以密封所述功率电路单元。

【技术特征摘要】
2011.09.30 KR 10-2011-00995351.一种功率模块封装，包括基板，具有台阶部和非台阶部；功率电路单元，电连接至设置在所述台阶部中的电路布线；控制电路单元，电连接至设置在所述非台阶部中的电路布线；以及模制单元，在露出所述非台阶部的所述电路布线的同时模制在所述基板上以密封所述功率电路单元。2.根据权利要求1所述的功率模块封装，其中，所述基板由具有热辐射特性的金属材料制成。3.根据权利要求2所述的功率模块封装，其中，所述金属包括铝。4.根据权利要求1所述的功率模块封装，还包括设置在所述基板的一表面上的绝缘层。5.根据权利要求4所述的功率模块封装，其中，所述绝缘层包括通过阳极氧化形成的氧化铝层。6.根据权利要求4所述的功率模块封装，其中，所述绝缘层形成有20μ m至200 μ m的厚度。7.根据权利要求1所述的功率模块封装，其中，所述台阶部通过包括蚀刻的化学处理或包括抛光的机械处理而形成。8.根据权利要求7所述的功率模块封装，其中，所述台阶部形成有距离所述基板的表面的10 μ m至2mm的厚度。9.根据权利要求1所述的功率模块封装，其中，所述电路布线包括金属垫，并且包括所述金属垫的所述电路布线通过在所述基板的表面上形成金属层并在所述金属层上执行蚀刻或剥离而形成。10.根据权利要求9所述的功率模块封装，其中，所述金属层通过干溅射或湿镀覆而形成，并由Cu、Cu/N1、Cu/T1、Au/Pt/Ni/Cu、以及Au/Pt/Ni/Cu/Ti 中的一种制成。11.根据权利要求9所述的功率模块封装，其中，所述电路布线形成有10 μ m至300 μ m的厚度。12.根据权利要求1所述的功率模块封装，其中，所述功率电路单元包括功率器件，并且所述功率器件直接结合至设置在所述台阶部中的所述电路布线或结合至电连接于所述电路布线的引线框架。13.根据权利要求12所述的功率模块封装，其中，所述功率器件通过电线电连接至所述电路布线和所述弓I线框架。14.根据权利要求1所述的功率模块封装，其中，所述控制电路单元包括印刷电路板和电连接至所述印刷电路板的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：金洸洙，李荣基，朴成根，崔硕文，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：