CN214505484U - 功率半导体器件的封装结构与功率模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种功率半导体器件的封装结构与功率模块，属于封装结构技术领域。功率半导体器件的封装结构包括：塑封体；以及引线框架，引线框架包括基岛区，基岛区承载塑封体，基岛区的一端端面的至少部分沿朝向塑封体的方向弯折形成至少一个焊接脚。本实用新型提供的功率半导体器件的封装结构提高了功率模块的散热能力。

Description

功率半导体器件的封装结构与功率模块
技术领域
本实用新型涉及封装结构技术领域，具体涉及一种功率半导体器件的封装结构与功率模块。
背景技术
对于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件，IGBT的集电极通过软焊料焊接在引线框架的基岛上，栅极通过铝线和引线框架的第一管脚相连，发射极通过铝线和引线框架的第三管脚相连接，然后通过将引线框架贴装于基板上，组成相应的功率模块。目前常用的基板为FR-4板材，板材上设计有过孔，通过导热绝缘材料散热至散热器，但这种散热路径热阻较高，因此功率模块存在散热能力不好的问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种功率半导体器件的封装结构与功率模块，旨在解决现有技术中功率模块存在散热能力不好的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提出的一种功率半导体器件的封装结构，包括：
塑封体；以及
引线框架，引线框架包括基岛区，基岛区承载塑封体，基岛区的一端端面的至少部分沿朝向塑封体的方向弯折形成至少一个焊接脚。
可选的，焊接脚远离基岛区的一端弯折形成焊接部。
可选的，焊接脚远离基岛区的一端沿远离塑封体的方向弯折形成焊接部。
可选的，塑封体具有朝向焊接脚的第一侧面；
焊接脚远离基岛区的一端沿第一侧面的长度方向弯折形成焊接部。
可选的，多个焊接脚彼此对称设置。
可选的，第一侧面的两端分别连接有第二侧面和第三侧面；
焊接脚包括第一焊接脚与第二焊接脚，第一焊接脚靠近第二侧面设置，第二焊接脚靠近第三侧面设置；
其中，第一焊接脚的焊接部远离第二焊接脚的一端凸出于第二侧面，第二焊接脚的焊接部远离第一焊接脚的一端凸出于第三侧面。
可选的，多个焊接脚彼此平行且间隔设置。
可选的，焊接脚与塑封体之间存在间隙。
可选的，封装结构还包括：
至少2个引脚，引脚的一端设置于塑封体内，另一端沿远离焊接脚的方向延伸。
第二方面，本实用新型还提供了一种功率模块，包括：
基板；以及
上述的功率半导体器件的封装结构；其中，封装结构的焊接脚固定连接于基板，且封装结构的塑封体与基板贴合，以使封装结构的引线框架设置于塑封体背离基板的一侧。
本实用新型技术方案通过采用在引脚框架的基岛区的一端端面的至少部分沿朝向所述塑封体的方向弯折形成至少一个焊接脚，从而在封装结构通过焊接脚安装至基板上时，封装结构的塑封体与所述基板贴合，而导热能力更高的引线框架设置于所述塑封体背离基板的一侧，从而提高了功率模块的散热能力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型功率半导体器件的封装结构一实施例的主视图，其中，图中对塑封体做了透视处理；
图2为本实用新型功率半导体器件的封装结构一实施例的侧视图；
图3为本实用新型功率半导体器件的封装结构一实施例的结构示意图；
图4为本实用新型功率半导体器件的封装结构另一实施例的结构示意图；
图5为本实用新型功率半导体器件的封装结构又一实施例的结构示意图；
图6为本实用新型功率半导体器件的封装结构再一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
10 引线框架 11 焊接端
12 基岛区 13 引脚端
14 焊接脚 141 焊接部
20 塑封体 21 第一侧面
22 第二侧面 31 第一引脚
32 第二引脚 33 第三引脚
41 第一半导体芯片 42 第二半导体芯片
14a 第一焊接脚 14b 第二焊接脚
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
相关技术中，对于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件，塑封体贴装于引线框架基岛区上，然后引线框架贴装于基板上，组成相应的功率模块，但是正如前所述散热路径热阻较高，限制了功率模块的散热能力，和系统过载能力。为此，本实用新型实施例提供了一种功率半导体器件的封装结构，通过引线框架上弯折形成的焊接脚将封装结构整体固定至基板上，且封装结构的塑封体与所述基板贴合，而导热能力更高的引线框架设置于所述塑封体背离基板的一侧，降低了散热路径热阻，从而提高了功率模块的散热能力。
下面结合一些具体实施例进一步阐述本申请的发明构思。
需要说明的是，本实用新型功率半导体器件的封装结构可以为TO-263封装结构或者TO-252等其他封装结构。本实施例中，半导体器件的封装结构为TO-263封装结构。下文也以半导体器件的封装结构为例进行说明，根据本实施例公开的内容，本领域普通技术人员易于想到当该功率半导体器件的封装结构为TO-252或者其他封装结构时的具体结构。
本实施例中，功率半导体器件的封装结构包括塑封体以及引线框架。
引线框架10包括基岛区12，基岛区12承载塑封体20，基岛区12的一端端面的至少部分沿朝向塑封体20的方向弯折形成至少一个焊接脚14。
参阅图1，封装结构包括引线框架10、塑封体20、第一半导体芯片41、第二半导体芯片42、第一引脚31和第二引脚32。引线框架10构造为平板状，其一侧表面形成有基岛区12。在引线框架10长度方向上，基岛区12的两端分别为引脚端13和焊接端11。第一半导体芯片41为三端有源器件，第一半导体芯片41的正面具有输出端和控制端，第一半导体芯片41的背面具有输入端，输入端与引线框架10的基岛区12焊接，输出端通过键合线电性连接至第一引脚31，控制端通过键合线电性连接至第二引脚32。第二半导体芯片42为二端有源器件，第二半导体芯片42的正面具有输出端，第二半导体芯片42的背面具有输入端，输入端与基岛区12焊接，输出端通过键合线电性连接至第二引脚32。第一半导体芯片41、第二半导体芯片42、键合线、第一引脚31的部分和第二引脚32的部分通过塑封体20封装于引线框架10。第一引脚31和第二引脚32均从引脚端13侧沿引线框架10长度方延伸至塑封体20外。引线框架10一般采用金属材料制成，如由铜合金材质制成。塑封体20一般采用环氧塑封材料制成。
而焊接端11的至少部分表面沿朝向塑封体20的方向弯折形成至少一个焊接脚14。如焊接端11的全部或者部分表面沿朝向塑封体20的方向弯折形成一个焊接脚14，还可以是多个部分的表面弯折形成多个焊接脚14。焊接脚14和基岛区12之间限定出塑封体空间，塑封体20位于该塑封体空间内。从而在将该封装结构安装于基板上时，封装结构可通过至少一个焊接脚14焊接在基板上，此时，塑封体20位于引线框架10和基板之间，从而金属材质的引线框架10远离基板并与外界接触，可更好地将热量散发至空气中，以提高功率模块整体的散热能力。
值得一提的是，参阅图2，焊接脚14可延伸至凸出于塑封体20远离基岛区12的一侧表面，以利于焊接脚14与基板的焊接。
此外，参阅图5和图6，在一些其他的实施例中，本实施例的封装结构还包括第三引脚33，第三引脚33位于第一引脚31和第二引脚32之间。
在一实施例中，焊接脚14远离基岛区12的一端弯折形成焊接部141。
参阅图2至图6，焊接脚14远离基岛区12的一端弯折形成焊接部141，焊接部141的焊接面积更大，以方便调整封装结构和基板的位置，以将封装结构准确焊接。同时，焊接面积更大还使得焊接脚14与基板的焊接更加稳定。
作为本实施例的一种选择，焊接脚14远离基岛区12的一端沿远离塑封体20的方向弯折形成焊接部141。
参阅图2和图5，引线框架10整体形成一类似于Z字结构，焊接部141沿远离引脚端13的方向延伸。此时，封装结构焊接至基板上时，焊接部141与基板焊接时形成的焊接区远离塑封体20，从而可避免焊接影响塑封体20的外形和内部结构。
此时，多个焊接脚14彼此平行且间隔设置。参阅图2和图5，如焊接脚14可设置为2个。容易理解的，焊接脚14还可设置为更多个，本实施例对此并不限定。
作为本实施例的另一种选择，塑封体20具有朝向焊接脚14的第一侧面21。焊接脚14远离基岛区12的一端沿第一侧面21的长度方向弯折形成焊接部141。
参阅图4和图6，引脚端13至焊接端11的方向为引线框架10的长度方向，与其垂直的方向即为引线框架10的宽度方向。第一侧面21即沿引线框架10的宽度方向延伸。此时，焊接脚14形成的焊接部141沿第一侧面21的长度方向，也即是引线框架10的宽度方向延伸。
本实施例中，焊接脚14与基板焊接时形成的焊接区沿引线框架10的宽度方向延伸，从而可使得焊接脚14与基板更加牢固，避免引线框架10在其宽度方向上可摇晃松动。且焊接脚14与基板焊接时形成的焊接区沿引线框架10的宽度方向延伸，可使得焊接脚14紧贴塑封体20，减少封装结构在基板上所占的空间。
此时，多个焊接脚14彼此对称设置。如参阅图4和图6，焊接脚14可设置为2个，2个焊接脚14沿引线框架10的宽度方向左右对称设置。
在一实施例中，第一侧面21的两端分别连接有第二侧面22和第三侧面。
焊接脚14包括第一焊接脚14a与第二焊接脚14b，第一焊接脚14a靠近第二侧面22设置，第二焊接脚14b靠近第三侧面设置。
参阅图4和图6，在引线框架10的宽度方向上，第二侧面22和第三侧面相对设置。其中，第一焊接脚14a的焊接部141远离第二焊接脚14b的一端凸出于第二侧面22，第二焊接脚14b的焊接部141远离第一焊接脚14a的一端凸出于第三侧面。两者均凸出塑封体20上的相应侧面，以便于焊接时的操作与定位。
在一实施例中，焊接脚14与塑封体20之间存在间隙。
参阅图1和图2，本实施例中，焊接脚14焊接至基板时，塑封体20朝向基板设置，为了避免焊接脚14的焊接过程中影响塑封体20的外表面以及内部结构，焊接脚14与塑封体20之间存在间隙。
值得一提的是，前述的弯折形成焊接脚14，以及焊接脚14的一端弯折形成焊接部141可以是弯折后形成一直角，还可以是弯折后形成一锐角，本实施例对此并不限定。
第二方面，本实用新型还体提供了一种功率模块，包括：基板；以及上述的功率半导体器件的封装结构。
其中，封装结构的焊接脚14固定连接于基板，且封装结构的塑封体20与基板贴合，以使封装结构的引线框架10设置于塑封体20背离基板的一侧。
该封装结构的具体结构参照上述实施例，由于本功率模块采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种功率半导体器件的封装结构，其特征在于，包括：
塑封体；以及
引线框架，所述引线框架包括基岛区，所述基岛区承载所述塑封体，所述基岛区的一端端面的至少部分沿朝向所述塑封体的方向弯折形成至少一个焊接脚。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述焊接脚远离所述基岛区的一端弯折形成焊接部。
3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述焊接脚远离所述基岛区的一端沿远离所述塑封体的方向弯折形成所述焊接部。
4.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述塑封体具有朝向所述焊接脚的第一侧面；
所述焊接脚远离所述基岛区的一端沿所述第一侧面的长度方向弯折形成所述焊接部。
5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，多个所述焊接脚彼此对称设置。
6.根据权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述第一侧面的两端分别连接有第二侧面和第三侧面；
所述焊接脚包括第一焊接脚与第二焊接脚，所述第一焊接脚靠近所述第二侧面设置，所述第二焊接脚靠近所述第三侧面设置；
其中，所述第一焊接脚的焊接部远离所述第二焊接脚的一端凸出于所述第二侧面，所述第二焊接脚的焊接部远离所述第一焊接脚的一端凸出于所述第三侧面。
7.根据权利要求1至4任一项所述的封装结构，其特征在于，多个所述焊接脚彼此平行且间隔设置。
8.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述焊接脚与所述塑封体之间存在间隙。
9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括：
至少2个引脚，所述引脚的一端设置于所述塑封体内，另一端沿远离所述焊接脚的方向延伸。
10.一种功率模块，其特征在于，包括：
基板；以及
如权利要求1-9中任一项所述的功率半导体器件的封装结构；其中，所述封装结构的焊接脚固定连接于所述基板，且所述封装结构的塑封体与所述基板贴合，以使所述封装结构的引线框架设置于所述塑封体背离基板的一侧。
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