CN202394975U - 直流电源降压型转换器的半导体封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种直流电源降压型转换器的半导体封装结构，包含有一封装引线框架、一控制回路元件、一第一金属氧化物半导体场效应晶体管及一第二金属氧化物半导体场效应晶体管。该控制回路元件与该第一金属氧化物半导体场效应晶体管相邻的设置于该封装引线框架上，并彼此之间电性连接，而该第二金属氧化物半导体场效应晶体管堆叠于该第一金属氧化物半导体场效应晶体管远离该封装引线框架的一侧，并与该控制回路元件电性连接。据此，本实用新型通过该第二金属氧化物半导体场效应晶体管堆叠于该第一金属氧化物半导体场效应晶体管上方，有效缩减该封装引线框架的使用面积，不仅降低该直流电源降压型转换器的生产成本，还使该直流电源降压型转换器可应用于更小的模块板上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体封装结构，尤指一种直流电源降压型转换器的半导体封装结构。
背景技术
在电信通信及电脑等消费性电子产品的蓬勃发展下，广泛应用于其上的电源供应器及电源转换器重要性也随之增加，不仅在体积重量上要轻薄短小，在效能及使用寿命上也要更好更长。
目前的电源转换器，主要包含两个串联的功率场效应晶体管以及一个控制回路晶粒，大多设计将所有的元件平面铺设在同一单芯片上或使用多个芯片组合但最后皆封装于同一个封装引线框架(Lead Frame，基底)上。如中国台湾发明专利公开第201030938号，披露一种电压转换器，包含一个具有可形成在单一晶粒引线框架上的一个高侧的元件以及一个低侧的元件的输出电路。该高侧的元件可包含一个横向扩散的金属氧化物半导体(Laterally diffused metal oxide semiconductor，简称LDMOS)，而该低侧的元件可包含一个平面垂直扩散的金属氧化物半导体(Vertical diffusedmetal oxide semiconductor，简称VDMOS)。该电压转换器可进一步包含在一个不同的晶粒上的一个控制器电路，其可电耦接至该功率晶粒并且与该功率晶粒共同封装。
在中国台湾新型专利公告第520107号中，则披露一种单相降压型直流电源转换器整合式封装构造，其中该电源转换器包括有稳压用两个串联的垂直式功率场效应晶体管；其中，连接于各这些晶体管漏极的各导线架的多个漏极接脚，是以各该导线架的金属导电基材采用内部连结形成，而扩大漏极在各该导线架上的漏极接脚区域。并且，以连接于其中之一晶体管源极导线架接脚的金属导电基材，采用内部连结串接另一导线架上用于连接另一晶体管漏极的扩大漏极接脚区域。如此，不但使功率场效应晶体管提升散热效果，降低焊接接脚阻抗值，还可省略晶体管间串接，及部分导线架与外部接脚连结的金属线。
然而，上述将两个功率场效应晶体管以平面式铺设的技术，使得该电压(或电源)转换器的面积无法有效的缩减，进而无法减少晶粒底基的使用，应用于较小的模块板降低生产成本。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于解决已知的电源转换器无法有效缩减元件面积、降低生产成本的问题。
经由以上可知，为达上述目的，本实用新型提供一种直流电源降压型转换器的半导体封装结构，包含有一封装引线框架、一控制回路元件、一第一金属氧化物半导体场效应晶体管及一第二金属氧化物半导体场效应晶体管。该控制回路元件设置于该封装引线框架上，该第一金属氧化物半导体场效应晶体管设置于该封装引线框架上，并与该控制回路元件电性连接，而该第二金属氧化物半导体场效应晶体管堆叠于该第一金属氧化物半导体场效应晶体管远离该封装引线框架的一侧，并与该控制回路元件电性连接。
进一步地，第一金属氧化物半导体场效应晶体管为一水平式金属氧化物半导体场效应晶体管。
进一步地，第二金属氧化物半导体场效应晶体管为一垂直式金属氧化物半导体场效应晶体管。
进一步地，第二金属氧化物半导体场效应晶体管与第一金属氧化物半导体场效应晶体管串联。
进一步地，第一金属氧化物半导体场效应晶体管及第二金属氧化物半导体场效应晶体管均为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。
进一步地，第二金属氧化物半导体场效应晶体管具有一与第一金属氧化物半导体场效应晶体管相邻的第二底部及一位于第二底部的第二漏极，第二漏极与第一金属氧化物半导体场效应晶体管具有的一第一源极电性连接。
进一步地，第二金属氧化物半导体场效应晶体管具有一远离第一金属氧化物半导体场效应晶体管的第二顶部及一位于第二顶部的第二源极，第二源极接地。
进一步地，第二金属氧化物半导体场效应晶体管具有一与控制回路元件电性连接的第二栅极。
进一步地，第一金属氧化物半导体场效应晶体管为P型金属氧化物半导体场效应晶体管，第二金属氧化物半导体场效应晶体管为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。
进一步地，第一金属氧化物半导体场效应晶体管为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，第二金属氧化物半导体场效应晶体管为P型金属氧化物半导体场效应晶体管。
进一步地，第二金属氧化物半导体场效应晶体管与第一金属氧化物半导体场效应晶体管之间由一导电胶连接。
如此一来，本实用新型通过该第二金属氧化物半导体场效应晶体管堆叠于该第一金属氧化物半导体场效应晶体管上方，至少具有下列优点：
一、有效缩减该封装引线框架的使用面积，进而缩小该直流电源降压型转换器的尺寸，使该直流电源降压型转换器可应用于更小的模块板上。
二、降低该直流电源降压型转换器的生产成本。
三、可下降该直流电源降压型转换器的阻抗并提升效率。
附图说明
图1为本实用新型一实施例用于压降电路的示意图。
图2A为本实用新型第一实施例的等效电路示意图。
图2B为本实用新型第一实施例的封装结构示意图。
图2C为本实用新型第一实施例的封装结构剖面示意图。
图3A为本实用新型第二实施例的等效电路示意图。
图3B为本实用新型第二实施例的封装结构示意图。
图3C为本实用新型第二实施例的封装结构剖面示意图。
具体实施方式
有关本实用新型的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：
请参阅图1所示，为本实用新型一实施例用于压降电路的示意图，本实用新型为一种直流电源降压型转换器1的半导体封装结构，此种直流电源降压型转换器1通常应用于如图1所示的压降电路中。
请搭配参阅图2A所示，为本实用新型第一实施例的等效电路示意图，在此实施例中，该直流电源降压型转换器1包含有一控制回路元件20、一与该控制回路元件20电性连接的第一金属氧化物半导体场效应晶体管30(MOSFET)、以及一与该控制回路元件20电性连接的第二金属氧化物半导体场效应晶体管40(MOSFET)，该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30与该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40皆为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，且该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30与该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40串联，该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30还与一外部电源VC的正极电性连接。
再请搭配参阅图2B及图2C所示，图2B为本实用新型第一实施例的封装结构示意图，图2C为本实用新型第一实施例的封装结构剖面示意图，该直流电源降压型转换器1的半导体封装结构包含有一封装引线框架10(Lead Frame)、该控制回路元件20、该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30及该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40。该封装引线框架10周围间隔设置多个导接垫11，在此实施例中，该导接垫11包含一第一导接垫111a、一第二导接垫111b、一第三导接垫111c、一第四导接垫111d、一第五导接垫111e、一第六导接垫111f、一第七导接垫111g、一第八导接垫111h共八个。该控制回路元件20连同该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30设计为一个单芯片而设置于该封装引线框架10上，在此实施例中该控制回路元件20及该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30与该封装引线框架10之间经由一黏结材料黏贴固定，该控制回路元件20及该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30并通过多个导线50各与该导接垫11电性连接，该导线50与该导接垫11可依实际需求增减之。
该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30与该控制回路元件20位于同一平面上相邻且电性连接，在此实施例中，该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30与该控制回路元件20为以一金属层电性连接，该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30为一水平式金属氧化物半导体场效应晶体管，包含有一第一栅极31、一第一漏极32以及一第一源极33，该第一栅极31、该第一漏极32及该第一源极33皆位于同一水平面上，该第一栅极31及该第一漏极32与该控制回路元件20以一金属层电性连接，该第一漏极32还通过该导线50电性连接至该第一导接垫111a上，进而与该外部电源VC的正极电性连接，该第一源极33位于该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30远离该封装引线框架10的一第一顶部34，通过该导线50电性连接至该第六导接垫111f上。
该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40以一导电胶黏结堆叠于该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30的该第一顶部34，在此该导电胶为一银胶，该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40具有一第二顶部44及一相对该第二顶部44的第二底部45，该第二顶部44远离该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30，该第二底部45与该第一顶部34相邻，在此实施例中，该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40为一垂直式金属氧化物半导体场效应晶体管，包含有一第二栅极41、一第二源极43以及一第二漏极42，该第二栅极41位于该第二顶部44，经由该导线50与该控制回路元件20电性连接，该第二源极43同样位于该第二顶部44，经由该导线50与该第二导接垫111b电性连接，并进一步与该外部电源VC电性连接(在此为接地)，而该第二漏极42则位于该第二底部45，经由涂布于该第一顶部34及该第二底部45之间的该导电胶，与该第一源极33电性连接。
请搭配参阅图1及图3A所示，图3A为本实用新型第二实施例的等效电路示意图，在此实施例中，与第一实施例相较之下，其特征在于该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30为P型金属氧化物半导体场效应晶体管，而该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第一栅极31与该控制回路元件20电性连接，该第一漏极32与该第二漏极42电性连接，该第一源极33电性连接至该外部电源VC的正极，该第二栅极41与该控制回路元件20电性连接，而该第二源极43则电性连接至该外部电源VC而接地。
请搭配参阅图3B及图3C所示，图3B为本实用新型第二实施例的封装结构示意图，图3C为本实用新型第二实施例的封装结构剖面示意图，在此要说明的是，该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30为水平式金属氧化物半导体场效应晶体管，并为P型金属氧化物半导体场效应晶体管，而该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40为垂直式金属氧化物半导体场效应晶体管，堆叠于该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30之上，并为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。
另外，要补充说明的是，该第二实施例中的该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30也可为N型金属氧化物半场效场晶体管，而该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40则改为P型金属氧化物半导体场效应晶体管，并同样使为垂直式金属氧化物半导体场效应晶体管的该第二金属氧化物半导体场效应晶体管40堆叠于为水平式金属氧化物半导体场效应晶体管的该第一金属氧化物半导体场效应晶体管30之上。
综上所述，由于本实用新型通过该第二金属氧化物半导体场效应晶体管堆叠于该第一金属氧化物半导体场效应晶体管之上，有效缩减该封装引线框架的使用面积，进而缩小该直流电源降压型转换器的尺寸，不仅降低该直流电源降压型转换器的生产成本，还使该直流电源降压型转换器可应用于更小的模块板上，再者，本实用新型将该垂直式金属氧化物半导体场效应晶体管与该水平式金属氧化物半导体场效应晶体管堆叠串联，与已知使用两个金属氧化物半导体场效应晶体管平面式的串联架构相比，使两个金属氧化物半导体场效应晶体管之间不需另以金属线连接，进一步降低该直流电源降压型转换器整体的导通电阻，且垂直式金属氧化物半导体场效应晶体管导通电阻比水平式金属氧化物半导体场效应晶体管小超过一倍以上，固可大幅提升该直流电源降压型转换器的效能。
以上已将本实用新型做一详细说明，然而以上所述者，仅为本实用新型的一优选实施例而已，当不能限定本实用新型实施的范围。即凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本实用新型的专利涵盖范围内。
Claims (11)
1.一种直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述半导体封装结构包含有：
一封装引线框架；
一控制回路元件，所述控制回路元件设置于所述封装引线框架上；
一第一金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管设置于所述封装引线框架上，并与所述控制回路元件电性连接；以及
一第二金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管堆叠于所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管的远离所述封装引线框架的一侧，并与所述控制回路元件电性连接。
2.根据权利要求1所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管为一水平式金属氧化物半导体场效应晶体管。
3.根据权利要求1所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管为一垂直式金属氧化物半导体场效应晶体管。
4.根据权利要求1所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管与所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管串联。
5.根据权利要求1所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管及所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管均为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。
6.根据权利要求5所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管具有一与所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管相邻的第二底部及一位于所述第二底部的第二漏极，所述第二漏极与所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管具有的一第一源极电性连接。
7.根据权利要求5所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管具有一远离所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管的第二顶部及一位于所述第二顶部的第二源极，所述第二源极接地。
8.根据权利要求5所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管具有一与所述控制回路元件电性连接的第二栅极。
9.根据权利要求1所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管为P型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。
10.根据权利要求1所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管为P型金属氧化物半导体场效应晶体管。
11.根据权利要求1所述的直流电源降压型转换器的半导体封装结构，其特征在于，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管与所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管之间由一导电胶连接。
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| CN108288607A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-07-17 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种增强散热的Power MOSFET及其设计方法 |
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