功率模塊封裝及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及制造該功率模塊封裝的方法，該功率模塊封裝包括：基板，其具有臺階部和非臺階部；功率電路單元，電連接至設置在臺階部中的電路布線；控制電路單元，電連接至設置在非臺階部中的電路布線；以及模制單元，在露出非臺階部的電路布線的同時模制在基板上以密封功率電路單元。根據本發明專利技術，可提高功率模塊封裝的熱特性、實現功率電路單元和控制電路單元之間的高可靠性、提高功率模塊封裝的設計自由性、以及實現產品的小型化。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種功率模塊封裝(power module package)及制造該功率模塊封裝的方法，并且更特別地，涉及這樣一種該功率模塊封裝能夠提供良好的熱特性、實現功率電路單元和控制電路單元之間的高可靠性、提高模塊設計的自由性、以及實現小型化。
技術介紹
隨著全球的能量消耗量增加，十分關注有限能量的有效使用。因此，已加速在現有的消費者和工業產品中采用使用智能功率模塊(IPM)的變換器來進行能量的有效轉換。根據功率模塊的延展應用，存在對高集成化、高容量、以及小型化的產品的市場需求。因此，由于電子元件的生熱導致整個模塊的性能劣化，所以需要一種能有效地克服生熱的高熱輻射且高度集成的功率模塊封裝結構來確保功率模塊的增加的效率和高可靠性。在下文中，將參照所附圖1和圖2詳細描述根據現有技術的功率模塊封裝。首先，作為根據現有技術的功率模塊封裝的一個實例在圖1中示出的功率模塊封裝通過以下方式來構造將具有高生熱的諸如IGBT或二極管的功率器件11定位在熱輻射基板12上，并通過用于將功率器件連接至控制電路單元的諸如金屬圓柱體或連接器的連接單元13來連接其上定位有該控制電路單元的印刷電路板(PCB)。然而，這種結構在通過諸如金屬圓柱體或連接器的連接單元連接控制電路單元方面具有困難。因此，存在以下問題功率模塊封裝的整個制造工藝困難、功率模塊封裝的制造成本增加、以及控制電路單元的PCB和連接單元之間的電連接在可靠性方面薄弱。接下來，作為根據現有技術的功率模塊封裝的另一個實例，在圖2中公開了一種將功率電路單元21連接至控制電路單元22和無源元件23的方法。然而，由于功率電路單元21被模塊化并單獨制造且通過焊接結合在其上定位有驅動裝置的PCB 24上，所以存在功率模塊封裝的尺寸增加以及電路設計的自由性極大降低的問題。
技術實現思路
為克服上述問題，已專利技術本專利技術，并且因此，本專利技術的一個目的是提供這樣一種該功率模塊封裝能 夠提供良好的熱特性并實現功率電路單元和控制電路單元之間的高可靠性。本專利技術的另一個目的是提供這樣一種該功率模塊封裝能夠提高模塊設計的自由性并實現小型化。根據用于實現該目的的本專利技術的一個方面，提供了一種功率模塊封裝，包括基板，具有臺階部和非臺階部；功率電路單元，電連接至設置在臺階部中的電路布線(circuit wiring);控制電路單元，電連接至設置在非臺階部中的電路布線；以及模制單元，在露出非臺階部的電路布線的同時模制在基板上以密封功率電路單元。在此，基板可由具有熱輻射特性的金屬材料制成。此時，金屬可包括鋁。功率模塊封裝還可包括設置在基板的一表面上的絕緣層。在此，絕緣層可包括通過陽極氧化形成的氧化鋁層。此時，絕緣層可形成有20 μ m至200 μ m的厚度。同時，臺階部可通過包括蝕刻的化學處理或包括拋光的機械處理而形成。此時，臺階部可形成有距離基板的該表面的ΙΟμπι至2mm的厚度。同時，電路布線可包括金屬墊，并且包括金屬墊的電路布線可通過在基板的該表面上形成金屬層并在金屬層上執行蝕刻或剝離(lift-off)而形成。在此,金屬層可通過干派射或濕鍍覆而形成,并由Cu、Cu/N1、Cu/T1、Au/Pt/Ni/Cu、 以及Au/Pt/Ni/Cu/Ti中的一種制成。并且，電路布線可形成有10 μ m至300 μ m的厚度。同時，功率電路單元可包括功率器件，并且該功率器件可直接結合至設置在臺階部中的電路布線或結合至電連接于電路布線的引線框架。此時，功率器件可通過電線電連接至電路布線和引線框架。并且，控制電路單元可包括印刷電路板和電連接至印刷電路板的控制裝置。在此，印刷電路板上可設置有外部連接裝置，并且控制電路單元可通過外部連接裝置電連接至設置在非臺階部中的電路布線。此時，外部連接裝置可包括球陣列封裝(BGA)。此外，外部連接裝置可設置在印刷電路板的一個端部中，并且印刷電路板的另一端部可布置在模制單元的位于功率電路單元上方的表面上。此時，印刷電路板的另一端部可通過隔離件或金屬柱支撐于模制單元的該表面。此外，模制單元的該表面上可形成有插入槽，并且由于隔離件和金屬柱與插入槽相接合，所以印刷電路板的另一端部可固定并支撐于模制單元。根據用于實現該目的的本專利技術的另一個方面，提供了一種制造功率模塊封裝的方法，包括(a)在基板中形成臺階部和非臺階部；(b)在臺階部和非臺階部中形成電路布線， 這些電路布線彼此電連接；(C)將功率電路單元電連接至設置在臺階部中的電路布線；(d) 在露出非臺階部的電路布線的同時對功率電路單元進行模制；以及(e)將控制電路單元電連接至非臺階部的電路布線。在此，可通過執行化學處理或機械處理形成臺階部。制造功率模塊封裝的方法還可包括，在步驟(a)之后，在基板的一表面上形成絕緣層。此時，可經由通過陽極氧化在基板的該表面上形成Al2O3氧化層的工藝來形成絕緣層。同時，步驟(e)可包括通過外部連接裝置將控制電路單元的一個端部電連接至非臺階部的電路布線，并通過隔離件或金屬柱將控制電路單元的另一端部支撐于模制單元的位于功率電路單元上方的表面。此時，可通過與形成在模制單元的該表面上的插入槽相接合來固定隔離件和金屬柱。附圖說明從下面結合附圖對實施例的描述中，本專利技術的總體構思的這些和/或其他方面和優點將變得顯而易見并更容易理解，其中圖1是示意性地示出了根據現有技術的功率模塊封裝的一個實例的橫截面圖2是示意性地示出了根據現有技術的功率模塊封裝的另一個實施例的橫截面圖3是示意性地示出了本專利技術的功率模塊封裝的第一實施例的橫截面圖4a至圖4h是用于解釋制造圖3的功率模塊封裝的工藝的工藝橫截面圖5是示意性地示出了本專利技術的功率模塊封裝的第二實施例的橫截面圖6是示意性地示出了本專利技術的功率模塊封裝的第三實施例的橫截面圖；以及圖7是示意性地示出了代替隔離件將金屬桿應用于圖6的功率模塊封裝的一個實例的橫截面圖。具體實施方式通過參照下面結合附圖的詳細描述的實施例，本專利技術及實現本專利技術的方法的優點和特性將變得顯而易見。然而，本專利技術并不限于下面公開的實施例并可以多種不同的形式實現。提供示例性的實施例僅為了完成本專利技術的公開且為了向本領域的技術人員充分地敘述本專利技術的范圍。在整個說明書中，相似的參考標號指代相似的元件。提供本文中所使用的術語，以解釋實施例，而非限制本專利技術。在整個說明書中，單數形式包括復數形式，除非上下文另有明確說明。當在本文中使用術語“包含(comprises)” 和/或“包含(comprising)”時，不排除除上面提到的部件、步驟、操作和/或裝置之外的其他部件、步驟、操作和/或裝置的存在和增加。此外，將在整個說明書中描述的實施例將參照橫截面圖和/或俯視圖來描述，這些圖是本專利技術的理想示例性圖。在圖中，為了有效地解釋
技術實現思路
，可增大層和區域的厚度。因此，這些示例性圖可通過制造技術和/公差來修改。因此，本專利技術的實施例不限于這些附圖，并能包括根據制造工藝產生的修改。例如，以直角示出的蝕刻區域可以為圓形或形成為具有預定的彎曲。因此，在圖中示出的區域具有示意性的特征。另外，在圖中示出的區域的形狀是元件中的區域的形狀的示例性細節，并且不限制本專利技術。在下文中，將參照所附圖3至圖7詳細描述根據本專利技術的的實施例。圖3是示意性地示出了本專利技術的功率模塊封裝的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率模塊封裝，包括：基板，具有臺階部和非臺階部；功率電路單元，電連接至設置在所述臺階部中的電路布線；控制電路單元，電連接至設置在所述非臺階部中的電路布線；以及模制單元，在露出所述非臺階部的所述電路布線的同時模制在所述基板上以密封所述功率電路單元。

【技術特征摘要】
2011.09.30 KR 10-2011-00995351.一種功率模塊封裝，包括基板，具有臺階部和非臺階部；功率電路單元，電連接至設置在所述臺階部中的電路布線；控制電路單元，電連接至設置在所述非臺階部中的電路布線；以及模制單元，在露出所述非臺階部的所述電路布線的同時模制在所述基板上以密封所述功率電路單元。2.根據權利要求1所述的功率模塊封裝，其中，所述基板由具有熱輻射特性的金屬材料制成。3.根據權利要求2所述的功率模塊封裝，其中，所述金屬包括鋁。4.根據權利要求1所述的功率模塊封裝，還包括設置在所述基板的一表面上的絕緣層。5.根據權利要求4所述的功率模塊封裝，其中，所述絕緣層包括通過陽極氧化形成的氧化鋁層。6.根據權利要求4所述的功率模塊封裝，其中，所述絕緣層形成有20μ m至200 μ m的厚度。7.根據權利要求1所述的功率模塊封裝，其中，所述臺階部通過包括蝕刻的化學處理或包括拋光的機械處理而形成。8.根據權利要求7所述的功率模塊封裝，其中，所述臺階部形成有距離所述基板的表面的10 μ m至2mm的厚度。9.根據權利要求1所述的功率模塊封裝，其中，所述電路布線包括金屬墊，并且包括所述金屬墊的所述電路布線通過在所述基板的表面上形成金屬層并在所述金屬層上執行蝕刻或剝離而形成。10.根據權利要求9所述的功率模塊封裝，其中，所述金屬層通過干濺射或濕鍍覆而形成，并由Cu、Cu/N1、Cu/T1、Au/Pt/Ni/Cu、以及Au/Pt/Ni/Cu/Ti 中的一種制成。11.根據權利要求9所述的功率模塊封裝，其中，所述電路布線形成有10 μ m至300 μ m的厚度。12.根據權利要求1所述的功率模塊封裝，其中，所述功率電路單元包括功率器件，并且所述功率器件直接結合至設置在所述臺階部中的所述電路布線或結合至電連接于所述電路布線的引線框架。13.根據權利要求12所述的功率模塊封裝，其中，所述功率器件通過電線電連接至所述電路布線和所述弓I線框架。14.根據權利要求1所述的功率模塊封裝，其中，所述控制電路單元包括印刷電路板和電連接至所述印刷電路板的控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金洸洙，李榮基，樸成根，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：