功率模塊封裝和用于制造該功率模塊封裝的方法技術

本發明專利技術公開了一種功率模塊封裝，包括：第一襯底；第二襯底，具有用于和所述第一襯底連接的襯墊和用于連接到外面的外部連接終端，所述襯墊形成在所述第二襯底的一個表面的一邊或兩邊上，所述外部連接終端形成在所述第二襯底的另一個表面上；以及引線框，具有結合到所述第一襯底的一端，和結合到所述第二襯底的所述襯墊上的另一端，由此使所述第一襯底和第二襯底互相垂直連接。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
隨著能源應用的全球性的増加，為了有效利用能源和保護環境，功率轉換裝置 (比如變換器)在很多領域(比如家庭器具和エ業產品等)的應用也増加了。隨著變換器應用的増加智能功率模塊(IPM)顯得很突出，它是變換器中執行直流電(DC)整流和交流電(AC)轉換的中心組件，能在家庭器具(比如冰箱、洗衣機和空調)、エ業應用(比如エ業發動機等)和下一代應用(比如混合動カ車輛(HEV)和電動車(EV)等)中使用。通常，在功率轉換過程中產生高熱。當產生的熱不能有效地被去除時，可能導致模塊和整個系統的性能惡化或損毀。而且，隨著最近朝著多動能和小尺寸組件發展的趨勢，IPM需要具有多功能和小尺寸。因此，讓IPM具有多功能和小尺寸的結構改善和由上述結構改善而產生的熱量的有效輻射是很重要的。根據現有技術的方案中的第一個方案中，通過把功率裝置和控制裝置分開放置在分隔的引線框的方案來實現的IPM僅通過引線框輻射熱量。因此，由于引線框熱輻射能力的限制，在有大量熱量產生的應用中，應用第一個方案很困難。另外，其中設置有功率単元和控制單元的結構主要用來執行熱分離，在最小化整個組件上有困難。根據現有技術的第二個方案中，IPM使用有優秀熱輻射特性的金屬做成的襯底。在這個方案中，即使是不產生高熱的控制裝置也安裝在昂貴的熱輻射襯底上，因此導致了模塊本身尺寸的増加和昂貴的熱輻射襯底引起的整個模塊成本的増加。另外，因為具有多功能的組件被安裝在單個平面上，設計中的自由度就有限制。
技術實現思路
本專利技術致カ于提供能夠最小化全體組件的。而且，本專利技術致カ于提供能夠通過減小比一般的襯底貴的熱輻射襯底的面積來減小產品成本的。而且，本專利技術致カ于提供能夠通過減少連接到外面的引線框的使用來減小產品成本的。根據本專利技術第一優選實施方式，提供了一種功率模塊封裝，包括第一襯底；第二襯底，具有用于和第一襯底連接的襯墊和用于連接外面的外部連接終端，所述襯墊形成在所述第二襯底的ー個表面的ー邊或兩邊上，所述外部連接終端形成在所述第二襯底的另一個表面上；以及引線框，一端結合到第一襯底上，另一端結合到第二襯底的襯墊上，因此第一和第二襯底互相垂直地連接。引線框的另一端可以結合到形成在第二襯底的ー個表面的ー邊上的襯墊上。引線框的另一端可以結合到形成在第二襯底的ー個表面的兩邊的襯墊上。第二襯底還包括被形成用干與外部連接終端電連接的導孔。結合到第二襯底的襯墊上的引線框另一端可以具有下置(down-set)形式，引線框另一端和第二襯底的襯墊通過焊接互相結合。功率模塊封裝還可以包括安裝在結合到第一襯底上的引線框上的第一半導體芯片和安裝在第二襯墊上的第二半導體芯片，其中，第一半導體芯片是功率裝置，第二半導體 芯片是用于控制功率裝置的驅動的控制裝置。第一襯底是具有陽極氧化層的金屬襯底，第二襯底可以是印刷電路板(PCB)。功率模塊封裝還可以包括被形成以用于從第一襯底的ー邊到第二襯底的ー邊圍起來的密封樹脂，其中第一和第二襯底通過引線框相互連接。根據本專利技術第二優選實施方式，提供了一種用于制造功率模塊封裝的方法，該方法包括準備第一襯底，引線框的一端連接到該第一襯底；準備第二襯底，第二襯底具有與第一襯底連接的襯墊和與外面連接的外部連接終端，所述襯墊形成在所述第二襯底的ー個表面的ー邊或兩邊上，所述外部連接終端形成在所述第二襯底的另ー個表面上；以及通過將引線框另一端和第二襯底的襯墊互相結合，來互相垂直地連接第一和第二襯底。第一和第二襯底的垂直連接可以通過將引線框的另一端和形成在第二襯底的一邊上的襯墊相互連接來完成。第一和第二襯底的垂直連接可以通過將引線框的另一端和形成在第二襯底的兩邊上形成的襯墊相互連接來完成。第二襯底的準備還可以包括在第二襯底中形成與外部連接終端電連接的導孔。該方法還可以包括，準備第一襯底后，在連接到第一襯底的引線框上安裝第一半導體芯片。該方法還可以包括，準備第二襯底后，在第二襯底的上部安裝第二半導體芯片。該方法還可以包括，在垂直連接第一和第二襯底后，形成從第一襯底的一邊到第ニ襯底的一邊圍起來的密封樹脂。第一襯底可以是具有陽極氧化層的金屬襯底，第二襯底可以是印刷電路板(PCB)。附圖說明圖I是根據本專利技術第一優選實施方式的功率模塊封裝結構的橫截面圖。圖2是根據本專利技術第二優選實施方式的功率模塊封裝結構的橫截面圖。圖3到圖8是根據本專利技術第一優選實施方式的依次顯示制造功率模塊封裝的方法的過程橫截面圖。圖9到圖14是根據本專利技術第二優選實施方式的依次顯示制造功率模塊封裝的方法的過程橫截面圖。具體實施例方式本專利技術各種特點和優點將在以下參照附圖的描述中更加明顯。本專利技術具體實施方案和權利要求書中的術語和詞語不能解釋為局限于典型的意思或字典定義，而是應基于專利技術者能夠恰當地定義術語的概念來最恰當地描述他或她所知道的實現本專利技術的最好的方法的原則，被解釋為具有與本專利技術
相關的意思和概念。本專利技術以上的和其他的目的、特點和優點將由優選實施方式和結合接下來附圖的細節描述而更清晰易懂。 在具體實施方式中，貫穿整個附圖給組件添加參考標記，注意即使在不同的圖中，同一參考標記也指示同一組件。而且，當確定涉及到本專利技術的公知技術的詳細描述可能使本專利技術的要點模糊時，它的詳細描述將被省略。在描述中，術語“第一”、“第二”等用來區分一個單元和另ー個単元，這些單元不被上面的術語所限定。在下文，將參照附圖詳細描述本專利技術的優選實施方式。功率模塊封裝第一優選實施方式圖I是根據本專利技術第一優選實施方式的功率模塊封裝結構的橫截面圖。參照圖I，根據第一本實施方式，功率模塊封裝100包括第一襯底110、第二襯底120和將第一和第二襯底110和120互相連接的引線框140。第一襯底110是在其上安裝有第一半導體芯片130a的襯底。根據本實施方式,第一村底110可以是具有陽極氧化層IlOa的金屬襯底110b，但并不特別限定于它。第一襯底110可以包括例如印刷電路板(PCB)、陶瓷襯底和直接結合銅(DBC)襯底。作為金屬襯底IlOb的材料，例如可以使用是以相對較低的成本很容易能得到的金屬材料并具有非常優秀的熱傳遞特性的鋁(Al)，或者使用鋁的合金。因為金屬襯底IlOb有非常優秀的熱傳遞特性，從而作為輻射從第一半導體芯片130a放出的熱量的熱輻射元件，它不需要単獨的熱輻射元件。另外，通過將鋁或其化合物制成的金屬襯底IlOb浸入電解溶液(比如硼酸、磷酸、硫酸、鉻酸等)中，然后將陽極施加到金屬襯底IlOb上和將陰極施加到電解溶液而形成陽極氧化層IlOa,該陽極氧化層IlOa具有絕緣性和大約10到30W/mk的相對高的熱傳遞特性。因為本實施方式中，鋁或者其合金被用作金屬襯底IlOb的材料，可以形成鋁陽極氧化層(Al2O3)。陽極氧化層IlOa有絕緣特性，因此能允許電路層在第一襯底100上形成。另外，陽極氧化層IlOa以比一般的絕緣層薄的厚度形成，以減小金屬襯底IlOb和半導體芯片130a之間的距離，因此就能在使功率模塊封裝變薄的同時還改善熱輻射性能。如圖I所不，引線框140的一端可以結合到上述第一襯底110,第一半導體芯片130a可以安裝在連接到第一襯底110的引線框140上。這里，引線框140 —般由有高熱量傳導性的銅做成，但不局限于此。即使在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率模塊封裝，該功率模塊封裝包括：第一襯底；第二襯底，具有用于和所述第一襯底連接的襯墊和用于連接到外面的外部連接終端，所述襯墊形成在所述第二襯底的一個表面的一邊或兩邊上，所述外部連接終端形成在所述第二襯底的另一個表面上；以及引線框，具有結合到所述第一襯底的一端和結合到所述第二襯底的所述襯墊上的另一端，由此使所述第一襯底和第二襯底互相垂直連接。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：林昶賢，李榮基，金洸洙，崔碩文，
申請(專利權)人：三星電機株式會社，
類型：發明
國別省市：