專利名稱：橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件封裝測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
大功率橋式器件是一種高壓環(huán)境下工作的封裝體。這種封裝體通常由四個(gè)獨(dú)立的橋臂芯片聯(lián)合構(gòu)成，特點(diǎn)是工作電壓高、發(fā)熱量大。橋式器件中常見(jiàn)的是橋式整流器，大功率橋式整流器的總功率通常在2W左右，且芯片之間的電壓落差有可能達(dá)到1000V甚至更高。以上的兩個(gè)特點(diǎn)決定了這種橋式整流器必須具有良好的熱動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，使芯片在大功率下工作產(chǎn)生的熱量能夠盡快的傳導(dǎo)到體外，并且每個(gè)芯片之間的溫度差也要控制在允許的范圍內(nèi)，防止封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱量集中，因封裝結(jié)構(gòu)的熱阻是由溫度最高的芯片決定的， 封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部導(dǎo)熱不良會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部四個(gè)芯片的溫差過(guò)大，這會(huì)增大封裝結(jié)構(gòu)的熱阻。由于封裝體的各個(gè)芯片之間的電壓差很大，因此傳統(tǒng)四方扁平封裝中采用引線框架底部進(jìn)行散熱的方法不再適用，因?yàn)閷⒁€框架的一部分暴露出來(lái)增加了芯片脫出以及短路的幾率，在低壓(工作電壓通常為5V)環(huán)境下些許的漏電并不會(huì)帶來(lái)安全隱患，但是在數(shù)百伏甚至上千伏的工作環(huán)境下，一旦發(fā)生芯片脫出以及短路，會(huì)帶來(lái)火災(zāi)或者觸電等嚴(yán)重的安全事故。尤其是橋式器件通常有四塊金屬片作為支撐的平臺(tái)，四個(gè)金屬片在空間上交錯(cuò)排列，并且間距很小，大約0. 2mm，如此小的間距暴漏在外邊承受上千伏的高壓這在電學(xué)上是很危險(xiǎn)的，例如當(dāng)用焊料焊接時(shí)，焊料就完全可能使兩極短路，另外在潮濕環(huán)境中空氣擊穿也是可能發(fā)生的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，能夠提高橋式器件在高壓條件下工作的電學(xué)性能可靠性，同時(shí)又具有四角扁平封裝優(yōu)良的散熱性能以及超薄的尺寸。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，包括四個(gè)橋臂芯片、 四個(gè)金屬支撐片、多個(gè)內(nèi)部電學(xué)連接件以及塑封體；所述四個(gè)金屬支撐片各自具有相對(duì)設(shè)置的第一表面與第二表面，所述第一表面為一平面，第二表面設(shè)置有凸出的電學(xué)引腳；所述四個(gè)橋臂芯片與四個(gè)金屬支撐片以及內(nèi)部電學(xué)連接件相互電學(xué)連接形成四個(gè)端口分別設(shè)置于四個(gè)金屬支撐片上的橋式電路，其中橋臂芯片與金屬支撐片的連接方式為橋臂芯片采用導(dǎo)電焊料貼裝至一金屬支撐片的第一表面；所述塑封體包裹四個(gè)橋臂芯片、四個(gè)金屬支撐片以及所有內(nèi)部電學(xué)連接件，但將所述電學(xué)引腳暴露在塑封體之外。作為可選的技術(shù)方案，所述橋臂芯片為二極管，所述作為四個(gè)橋臂芯片的四個(gè)二極管均正極貼裝至金屬支撐片，第一橋臂芯片貼裝至第一金屬支撐片、第二橋臂芯片貼裝至第二金屬支撐片，第三橋臂芯片與第四橋臂芯片貼裝至第三金屬支撐片；第一電學(xué)連接件連接第四金屬支撐片、第一橋臂芯片的負(fù)極以及第二橋臂芯片的負(fù)極，第二電學(xué)連接件連接第二金屬支撐片與第三橋臂芯片的負(fù)極，第三電學(xué)連接件連接第四橋臂芯片的負(fù)極與第一金屬支撐片。作為可選的技術(shù)方案，所述橋臂芯片為電阻，所述作為四個(gè)橋臂芯片的四個(gè)電阻的兩極中的任意一極貼裝至金屬支撐片，第一橋臂芯片貼裝至第一金屬支撐片、第二橋臂芯片貼裝至第二金屬支撐片，第三橋臂芯片與第四橋臂芯片貼裝至第三金屬支撐片；第一電學(xué)連接件連接第四金屬支撐片、第一橋臂芯片的未貼裝一極以及第二橋臂芯片的未貼裝一極，第二電學(xué)連接件連接第二金屬支撐片與第三橋臂芯片的未貼裝一極，第三電學(xué)連接件連接第四橋臂芯片的未貼裝一極與第二金屬支撐片。作為可選的技術(shù)方案，所述多個(gè)電學(xué)連接件的材料各自獨(dú)立地選自于鋁帶和銅片中的一種。作為可選的技術(shù)方案，所述金屬支撐片的外側(cè)部具有側(cè)向凸起，所述側(cè)向凸起亦暴露在塑封體之外。作為可選的技術(shù)方案，所述導(dǎo)電焊料為含有金屬顆粒的環(huán)氧樹(shù)脂。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，封裝體僅將各個(gè)引腳暴露出來(lái)，最大程度上避免了封裝體漏電的可能性，并通過(guò)將橋臂芯片貼裝在金屬支撐片上的方法盡量縮短了電學(xué)引腳和橋臂芯片之間的距離，因此芯片工作產(chǎn)生的熱量可以很容易的通過(guò)電學(xué)引腳散發(fā)到環(huán)境中去。進(jìn)一步采用銅片或者鋁帶作為電學(xué)連接部件，除了提高電導(dǎo)率以降低熱損耗之外，作用還在于增加芯片之間的導(dǎo)熱率，提高封裝體整體的溫度一致性，避免出現(xiàn)局部過(guò)熱的現(xiàn)象。


附圖1所示是本發(fā)明具體實(shí)施方式
所述橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。附圖2所示是采用銅片代替附圖1中的鋁帶作為電學(xué)連接件的封裝體示意圖。附圖3所示是四個(gè)支撐片在圖1中未能示出的第二表面的示意圖。附圖4是采用四個(gè)二極管作為橋臂形成的典型的全橋整流電路的電路圖。附圖5所示是上述橋式器件完整的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖6所示是本發(fā)明另一具體實(shí)施方式
所述橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)說(shuō)明。附圖1所示是本發(fā)明具體實(shí)施方式
所述橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，包括四個(gè)橋臂芯片，分別為第一橋臂芯片101、第二橋臂芯片102、第三橋臂芯片103和第四橋臂芯片104 ；四個(gè)金屬支撐片，分別是第一金屬支撐片131、第二金屬支撐片132、第三金屬支撐片133和第四金屬支撐片134 ；多個(gè)內(nèi)部電學(xué)連接件，本具體實(shí)施方式
以第一電學(xué)連接件 151、第二電學(xué)連接件152以及第三電學(xué)連接件153表示。為了清楚表示封裝體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在圖1中未圖示塑封體。附圖1中的第一電學(xué)連接件151、第二電學(xué)連接件152以及第三電學(xué)連接件153的材料為鋁帶(Al Ribbon)。附圖2所示是采用銅片(Cu Clip)代替附圖1中的鋁帶作為電學(xué)連接件的封裝體示意圖，對(duì)比附圖1和附圖2可以看出，除了鋁帶和銅片之間的形貌差別之外，兩者并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員也可以在同一個(gè)封裝體中同時(shí)選用鋁帶和銅片進(jìn)行組合。無(wú)論是鋁帶或者是銅片，其作用都在于增加芯片之間的導(dǎo)熱率，提高封裝體整體的溫度一致性， 避免出現(xiàn)局部過(guò)熱的現(xiàn)象。所述四個(gè)金屬支撐片各自具有相對(duì)設(shè)置的第一表面與第二表面，所述第一表面為一平面，第二表面設(shè)置有凸出的電學(xué)引腳，參考附圖3所示是四個(gè)支撐片在圖1中未能示出的第二表面。第一金屬支撐片131、第二金屬支撐片132、第三金屬支撐片133和第四金屬支撐片134各自包括第一電學(xué)引腳171、第二電學(xué)引腳172、第三電學(xué)引腳173和第四電學(xué)引腳174。橋臂芯片與金屬支撐片的連接方式為橋臂芯片采用導(dǎo)電焊料貼裝至一金屬支撐片的第一表面，所述導(dǎo)電焊料的材料可以但不限于是含有金屬顆粒的環(huán)氧樹(shù)脂。所述四個(gè)橋臂芯片與四個(gè)金屬支撐片以及內(nèi)部電學(xué)連接件相互電學(xué)連接形成了全橋整流電路。本具體實(shí)施方式
以二極管作為橋臂為例對(duì)此封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。采用四個(gè)二極管作為橋臂可以形成典型的全橋整流電路。附圖4是該全橋整流電路的電路圖，其中橋臂的二極管芯片Dl、D2、D3和D4分別對(duì)應(yīng)于附圖3中的第一橋臂芯片101、第二橋臂芯片102、第三橋臂芯片103和第四橋臂芯片104。附圖4中的四個(gè)端口 C1、C2、C3和C4分別對(duì)應(yīng)于四個(gè)金屬支撐片的第一電學(xué)引腳171、第二電學(xué)引腳172、第三電學(xué)引腳173和第四電學(xué)引腳174。繼續(xù)參考附圖1，本具體實(shí)施方式
所采用的連接方式如下四個(gè)二極管均正極朝向金屬支撐片，第一橋臂芯片101貼裝至第一金屬支撐片131、第二橋臂芯片102貼裝至第二金屬支撐片132，第三橋臂芯片103與第四橋臂芯片104貼裝至第三金屬支撐片133 ；第一電學(xué)連接件151連接第四金屬支撐片134、第一橋臂芯片101的負(fù)極以及第二橋臂芯片 102的負(fù)極，第二電學(xué)連接件152連接第二金屬支撐片132與第三橋臂芯片103的負(fù)極，第三電學(xué)連接件153連接第四橋臂芯片104的負(fù)極與第一金屬支撐片131。以上的連接方式，若四個(gè)橋臂芯片中的一個(gè)或者幾個(gè)是電感等極性器件，則貼裝和引線方式與此類似；若四個(gè)橋臂芯片中的一個(gè)或者幾個(gè)為電阻，由于電阻不具有極性，故附圖1中的四個(gè)橋臂芯片可以采用任意一面進(jìn)行貼裝；若四個(gè)橋臂芯片中的一個(gè)或者幾個(gè)是三極管等三端或者多端器件，也可以進(jìn)一步設(shè)置更多的金屬支撐片和電學(xué)連接件來(lái)搭建內(nèi)部電路，將芯片的電極引出。繼續(xù)參考附圖1至附圖3，所述金屬支撐片的外側(cè)部具有側(cè)向凸起，本具體實(shí)施方式
以側(cè)向凸起180 189表示。所述側(cè)向凸起亦暴露在塑封體之外附圖5所示是上述橋式器件完整的結(jié)構(gòu)示意圖，含有塑封體190，四個(gè)金屬支撐片各自的電學(xué)引腳均暴露在塑封體190之外，用于同外界形成電學(xué)連接。所述側(cè)向凸起180 189亦暴露在塑封體之外，以增強(qiáng)封裝體的機(jī)械性質(zhì)。從附圖5可以看出，封裝體僅將各個(gè)引腳暴露出來(lái)，最大程度上避免了封裝體漏電的可能性，并且從圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)可以看出，本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的電學(xué)引腳和橋臂芯片之間的距離很短，因此芯片工作產(chǎn)生的熱量可以很容易的通過(guò)電學(xué)引腳散發(fā)到環(huán)境中去。還可以設(shè)計(jì)大尺寸的電學(xué)引腳來(lái)進(jìn)一步增加散熱效果。并且將暴露在外的四個(gè)電學(xué)引腳盡量分布在封裝體的四周，這樣能保證兩極間有充足的空間距離防止電極短路。繼續(xù)參考附圖5，四個(gè)芯片在工作中所產(chǎn)生的熱量主要是通過(guò)底部的四個(gè)引腳流出封裝體的，因?yàn)闊崃渴谴怪蓖ㄟ^(guò)四個(gè)引腳的截面的，其導(dǎo)熱能力與截面積成正比而與引腳的長(zhǎng)度(也就是電學(xué)引腳的厚度)成反比，而相對(duì)SOP等封裝，本發(fā)明所述的封裝引腳截面很大，而引線長(zhǎng)度很短，所以有不俗的散熱能力，如果采用SOP等封裝形式，雖然能夠防止電極短路，但是SOP引腳截面很小，并且引線很長(zhǎng)所以導(dǎo)熱能力很差，不適用于大功率的功率器件封裝，這種封裝實(shí)質(zhì)上結(jié)合了 QFN具有良好導(dǎo)熱能力與SOP形式封裝能有效增強(qiáng)橋式電路電學(xué)穩(wěn)定性的的優(yōu)點(diǎn)，SOP封裝的另一個(gè)缺點(diǎn)是其框架要較QFN為厚，因?yàn)镾OP封裝框架的厚度方向?yàn)橐€的截面積，為了增加導(dǎo)熱能力就必須引線的截面積而這必然要求增加框架的厚度。附圖6所示是本發(fā)明另一具體實(shí)施方式
所述橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，除附圖1所示的四個(gè)橋臂芯片、四個(gè)金屬支撐片和三個(gè)內(nèi)部電學(xué)連接件之外，還進(jìn)一步包括第五金屬支撐片135、第六金屬支撐片136、第四電學(xué)連接件IM和第五電學(xué)連接件155。增加的部件和已有部件的連接關(guān)系請(qǐng)參考附圖6。增加更多的金屬支撐片和電學(xué)連接件的目的在于降低每個(gè)金屬支撐片的面積，使熱應(yīng)力更加均勻的分布，并增加封裝結(jié)構(gòu)的金屬支撐片和電學(xué)連接件的總的表面積，有利于向外散熱。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括四個(gè)橋臂芯片、四個(gè)金屬支撐片、多個(gè)內(nèi)部電學(xué)連接件以及塑封體；所述四個(gè)金屬支撐片各自具有相對(duì)設(shè)置的第一表面與第二表面，所述第一表面為一平面，第二表面設(shè)置有凸出的電學(xué)引腳；所述四個(gè)橋臂芯片與四個(gè)金屬支撐片以及內(nèi)部電學(xué)連接件相互電學(xué)連接形成四個(gè)端口分別設(shè)置于四個(gè)金屬支撐片上的橋式電路，其中橋臂芯片與金屬支撐片的連接方式為橋臂芯片采用導(dǎo)電焊料貼裝至一金屬支撐片的第一表面；所述塑封體包裹四個(gè)橋臂芯片、四個(gè)金屬支撐片以及所有內(nèi)部電學(xué)連接件，但將所述電學(xué)引腳暴露在塑封體之外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述橋臂芯片為二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述作為四個(gè)橋臂芯片的四個(gè)二極管均正極貼裝至金屬支撐片，第一橋臂芯片貼裝至第一金屬支撐片、第二橋臂芯片貼裝至第二金屬支撐片，第三橋臂芯片與第四橋臂芯片貼裝至第三金屬支撐片；第一電學(xué)連接件連接第四金屬支撐片、第一橋臂芯片的負(fù)極以及第二橋臂芯片的負(fù)極，第二電學(xué)連接件連接第二金屬支撐片與第三橋臂芯片的負(fù)極，第三電學(xué)連接件連接第四橋臂芯片的負(fù)極與第一金屬支撐片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述橋臂芯片為電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述作為四個(gè)橋臂芯片的四個(gè)電阻的兩極中的任意一極貼裝至金屬支撐片，第一橋臂芯片貼裝至第一金屬支撐片、第二橋臂芯片貼裝至第二金屬支撐片，第三橋臂芯片與第四橋臂芯片貼裝至第三金屬支撐片；第一電學(xué)連接件連接第四金屬支撐片、第一橋臂芯片的未貼裝一極以及第二橋臂芯片的未貼裝一極，第二電學(xué)連接件連接第二金屬支撐片與第三橋臂芯片的未貼裝一極， 第三電學(xué)連接件連接第四橋臂芯片的未貼裝一極與第二金屬支撐片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個(gè)電學(xué)連接件的材料各自獨(dú)立地選自于鋁帶和銅片中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬支撐片的外側(cè)部具有側(cè)向凸起，所述側(cè)向凸起亦暴露在塑封體之外。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電焊料為含有金屬顆粒的環(huán)氧樹(shù)脂。
全文摘要
一種橋式器件的封裝結(jié)構(gòu)，包括四個(gè)橋臂芯片、四個(gè)金屬支撐片、多個(gè)內(nèi)部電學(xué)連接件以及塑封體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，封裝體僅將各個(gè)引腳暴露出來(lái)，最大程度上避免了封裝體漏電的可能性，并通過(guò)將橋臂芯片貼裝在金屬支撐片上的方法盡量縮短了電學(xué)引腳和橋臂芯片之間的距離，因此芯片工作產(chǎn)生的熱量可以很容易的通過(guò)電學(xué)引腳散發(fā)到環(huán)境中去。
文檔編號(hào)H01L23/367GK102263093SQ201110199490
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者張?jiān)l(fā), 張江元, 鄧星亮, 金新城 申請(qǐng)人:上海凱虹電子有限公司, 上海凱虹科技電子有限公司, 達(dá)邇科技(成都)有限公司