專利名稱:高密度功率電源模塊封裝結構的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種功率電源模塊封裝結構,特別是指一種能滿足高散熱、成本低、導線架(lead frame)制作容易的一種高密度功率電源模塊封裝結構。
背景技術:
習見的功率電源模塊封裝結構,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,以導線壓焊(wire bond)技術,使導線111、113……連接模塊電路與導線架121、122,或導線112……連接芯片101、102……與導線架121、122……,以達到電性的連接。
上述的封裝架構固然有結構簡單、制作容易的優(yōu)點,然而卻存在有以下的缺點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,電路密度無法提高的結果,即需要面積較大的基板,其成本也就相對較高。
3.功率電源模塊的電路上的功率芯片101、102……上所產生的熱量是經由基板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,以導線壓焊(wire bond)技術,使導線111、113……連接模塊電路與導線架121、122,或導線112……連接芯片101、102……與導線架121、122……,以達到電性的連接。
上述的封裝架構也有結構簡單、制作容易的優(yōu)點,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,電路密度無法提高的結果,即需要面積較大的基板,其成本也就相對較高。
(三)、如圖3A與圖3B所示,導線架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線架上。如此,芯片101、102……散熱時,先經由導線架121、122……,再經過封裝材料的薄層,進入金屬板200,再由金屬板200傳至熱發(fā)散元件(heat sink)上。
此種封裝構也有結構簡單、制作容易的優(yōu)點,但是,仍然有下列缺點1.因為導線架與整個電路布局構成一體,故電路的密度與精度都會受到限制,同時也限制了功率電源模塊封裝結構的密度與精度。
2.芯片散熱時,必需經過封裝材料才能傳至金屬板,故熱傳效率不佳。
發(fā)明內容
有鑒于習見功率電源模塊封裝結構有上述缺點,本實用新型設計人針對該些缺點研究改進之道,經長時間研究并經試驗后認為可行,而終有本實用新型的產生。
本實用新型即旨在提供一種功率電源模塊封裝結構,依本實用新型的此種功率電源模塊封裝結構,其電路以及芯片的部分分別制作在不同的板體上,不會因為芯片而影響其電路的布局,故可提高電路的密度。
依本實用新型的此種功率電源模塊封裝結構,由于其電路密度可以提高,即可減少模塊基板的面積,其成本也就可相對的降低,此為本實用新型的次一目的。
依本實用新型的此種功率電源模塊封裝結構,其電路板上的功率芯片所產生的熱是直接由基板傳至金屬板,電路板所發(fā)生的熱則直接經由金屬板散發(fā),均無需經過熱傳導性不佳的封裝材料,其熱傳導效率極佳,此為本實用新型的再一目的。
依本實用新型的此種功率電源模塊封裝結構,由于其熱傳效率良好,故可承受瞬間大電流所產生的高熱,不但可得到導線架在同一平面的結構,也可以得到足夠的滯緩距離(creepage distance),增進其安全性,此為本實用新型的又一目的。
為實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用的技術方案主要是一種高密度功率電源模塊封裝結構,該種功率電源模塊封裝結構主要包括一金屬板、一印刷電路板、一基體、芯片、導線架、以及封裝功率電源模塊的電路布局;基體為高散熱性板體;芯片主要固定于基板之上;而所述基體與印刷電路板均固貼于金屬板上。
以下結合附圖和實施例,對本實用新型的結構及其優(yōu)點作進一步的說明。
圖1A為習見功率電源模塊的一實施例立體圖;圖1B為圖1A的習見功率電源模塊的一實施例縱截面圖;圖2A為習見功率電源模塊的另一實施例立體圖;圖2B為圖2A的習見功率電源模塊的又一實施例縱截面圖;圖3A為習見功率電源模塊的更一實施例電路布局部分示意圖;圖3B為圖3A的習見功率電源模塊的更一實施例縱截面圖;圖4A本實用新型的功率電源模塊封裝結構的實施例平面圖;圖4B為圖4A的本實用新型的功率電源模塊封裝結構的實施例縱截面圖。
具體實施方式
圖1A至圖3B所示的習見功率電源模塊封裝架構,已詳述如上,此處不再重復敘述。
如圖4A與圖4B所示,本實用新型的此種功率電源模塊封裝結構主要是由一金屬板11、一印刷電路板12、一基體13、芯片14、15……、導線架16、以及封裝材料17所構成;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,基體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成的高散熱性板體,而芯片14、15則主要固定于基體13之上,也可部分固定于一部分的印刷電路板12上;導線架16則與印刷電路板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,并將芯片14、15固定于基體13和印刷電路板12上的設定位置,再將印刷電路板12、基體13貼附于金屬板11上,然后置入導線架16,使之與印刷電路板12上的電路相接觸;經壓焊連接印刷電路板12與芯片14、15,印刷電路板12與基體13的導線18,再將其置入于一外殼內,灌入封裝材料17后,即獲得本實用新型的功率電源模塊的結構。
本實用新型上述的功率電源模塊封裝結構,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成的高散熱性基體13較習見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,更因為其電路與固定芯片的基體背面焊接金屬板的結果,其傳熱效率良好,可承受瞬間大電流所產生的高熱,此種結構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,本實用新型的此種高密度功率電源模塊封裝結構確實具有電路密度與精度大為提高,散熱效率好,成本低,操作時更具安全等功效,而該等功效確實可以改進習見功率電源模塊之弊。
需陳明,以上所述是本實用新型較佳具體的實施例,若依本實用新型的構想所作的改變,其產生的功能作用,仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時,均應在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種高密度功率電源模塊封裝結構,其特征在于該種功率電源模塊封裝結構主要包括一金屬板、一印刷電路板、一基體、芯片、導線架、以及封裝功率電源模塊的電路布局;基體為高散熱性板體;芯片主要固定于基板之上;而所述基體與印刷電路板均固貼于金屬板上。
2.如權利要求1所述的高密度功率電源模塊封裝結構,其特征在于芯片也部分設置于印刷電路板上。
3.如權利要求1或2的高密度功率電源模塊封裝結構,其特征在于導線架與印刷電路板上的電路布局接觸。
4.如權利要求1或2所述的高密度功率電源模塊封裝結構,其特征在于導線壓焊于芯片、基體與印刷電路板上的電路布局之間。
5.如權利要求3所述的高密度功率電源模塊封裝結構,其特征在于導線架在同一平面上。
專利摘要本實用新型公開了一種高密度功率電源模塊封裝結構,其電路以及芯片的部分分別制作在不同的板體上,不會因為芯片而影響其電路的布局,故可提高電路的密度;且由于其電路密度可以提高,即可減少模塊基板的面積,其成本也就可相對的降低。
文檔編號H01L23/36GK2640202SQ0324241
公開日2004年9月8日 申請日期2003年3月24日 優(yōu)先權日2003年3月24日
發(fā)明者陳大容, 廖慶雄 申請人:乾坤科技股份有限公司