CN220065678U - 功率模块封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种功率模块封装结构，包括：引线框架，包括基岛和引脚；功率芯片，位于所述基岛的第一表面；封装体，包覆功率芯片和引线框架的基岛；其中，封装体还设置有凹槽，凹槽位于基岛第二表面的一侧，凹槽与功率芯片相对设置。通过该凹槽降低该区域的封装体厚度，从而缩减了与外界的导热路径，增大了散热表面，增强了该功率模块封装结构的散热能力，提升了其稳定性和可靠性。

Description

功率模块封装结构

技术领域

本实用新型涉及集成半导体技术领域，更具体地，涉及一种功率模块封装解结构。

背景技术

随着技术的不断发展和市场的需求不断增长，电机控制的功率模块在工业、交通、家用等领域得到了广泛应用。电机控制是指对电动机进行精确的电气控制和管理，以达到稳定、高效地运行。在现有的电机控制系统中，功率模块被用作驱动和控制电机的重要组件，其作用是控制电机的电流和电压，保障电机的安全运行和高效工作。此外，功率模块还需要具有较高的可靠性、稳定性以及较好的散热能力，以适应各种工作环境和工作负载的需求。

现有的功率模块中通常包括高压集成电路(HVIC)、低压集成电路(LVIC)、功率晶体管(IGBT或者MOS)、多颗快恢复二极管(FRD)、多颗自举二极管(BSD)、以及塑封体、引线框架等。为满足电气安全规定间距的最小要求，其模块外引脚和外接散热器的塑封体表面要有一定距离，这样导致功率模块中的功率晶体管被较厚的塑封体包裹，散热传导路径也较长，散热能力大大减弱。为解决其大功率长时间的散热问题，现有的传统方案是整颗产品采用高热导率的塑封料替代原塑封料进行封装，以此来提高散热能力。由于高热导率塑封料的原材料成本是普通塑封料的几倍以上，导致产品的尺寸体积越大，使用的高热导率塑封料用量越多，成本也急剧上升。

期待进一步改进功率模块封装结构，使其不仅具有较好的散热能力，同时还可兼具低成本的优势，提高产品的稳定性和可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种功率模块封装结构，以增强其散热能力，提高产品稳定性和可靠性的同时兼具成本低廉的优势。

本实用新型提供一种功率模块封装结构，包括：引线框架，包括基岛和引脚；功率芯片，位于所述基岛的第一表面；封装体，包覆所述功率芯片和所述引线框架的基岛；其中，所述封装体还设置有凹槽，所述凹槽位于所述基岛第二表面的一侧，所述凹槽与所述功率芯片相对设置。

优选地，该功率模块封装结构还包括驱动芯片和键合线，所述功率芯片、所述驱动芯片、所述引线框架之间通过键合线实现电连接。

优选地，所述基岛包括多个，多个所述基岛处于同一平面。

优选地，所述凹槽的尺寸与所述功率芯片的尺寸相匹配。

优选地，所述凹槽的纵截面包括弓形、三角形、矩形、梯形中的至少一种。

优选地，该功率模块封装结构还包括填充的塑封体，所述填充的塑封体填充所述凹槽。

优选地，所述填充的塑封体的材质包括高导热率塑封料，所述填充的塑封体的导热率高于所述封装体的导热率。

优选地，所述凹槽底部与所述基岛第二表面的距离大于等于0.1mm。

优选地，该功率模块封装结构还包括与所述封装体相连的散热器，所述散热器包括底板和位于底板一侧的鳍片，所述底板的另一侧与所述封装体相连。

优选地，所述凹槽底部与所述基岛第二表面的距离大于等于0.2mm

优选地，所述底板的另一侧设置有凸块，所述凸块与所述凹槽相匹配，所述散热器与所述封装体之间为可拆式连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的功率模块封装结构，其中，在封装体中与功率芯片相对的区域设置有凹槽，通过该凹槽降低该区域的封装体厚度，从而缩减了与外界的导热路径，增大了散热表面，增强了该功率模块封装结构的散热能力，提升了其稳定性和可靠性。进一步地，还可增设一散热器，并在散热器的底板设置与凹槽相匹配的凸块，通过该散热器进一步增强散热能力。当然地，还可在该凹槽中填充高导热率的塑封体，在增强散热能力的同时，还可使封装体表面平整。

进一步地，该功率模块封装结构不仅散热能力强，其制造的工艺简单、成本低廉且易于实现。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出本实用新型第一实施例的功率模块封装结构的截面图；

图2示出本实用新型第一实施例的功率模块封装结构的立体图；

图3示出本实用新型第二实施例的功率模块封装结构的截面图；

图4示出本实用新型第二实施例的功率模块封装结构的立体图；

图5示出本实用新型第三实施例的功率模块封装结构的立体图；

图6示出本实用新型第三实施例的功率模块封装结构的散热器的示意图.

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1示出本实用新型第一实施例的功率模块封装结构的截面图，该功率模块封装结构包括：引线框架100、功率芯片210和封装体300，封装体300包覆功率芯片210以及部分引线框架100，引线框架100中的引脚120位于封装体300外，以用于进行电连接。具体地，该功率模块封装结构除去功率芯片210外例如还包括快恢复二极管(FRD)220、高压驱动芯片230等，上述各芯片或其他半导体结构例如均位于基岛110上，且均位于引线框架100的第一表面111，各芯片、半导体结构及引线框架100之间例如通过键合线240实现电连接，进一步地，该引线框架100包括多个基岛110，高压驱动芯片230与功率芯片210和快速恢复二极管220分别位于不同的基岛110上，基岛110均处于同一平面。封装体300包覆上述的功率芯片210、快速恢复二极管220、高压驱动芯片230、键合线240以及引线框架100的基岛110部分，仅引脚120从封装体300中伸出，引脚120朝向功率芯片210(第一表面111)一侧弯折。为满足电气安全要求，该引线框架100中，与第一表面111相对的第二表面112(基岛背面)也被封装体300所包覆，该功率模块封装结构中的功率芯片210例如包括MOS管，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，其工作时会产生大量的热，故封装体300在引线框架100的第二表面112一侧，与功率芯片210相对的位置设置有凹槽310，通过凹槽310降低该区域位置的封装体300的厚度，以减小与外界的导热路径，增强其散热能力，进一步地，为保证器件的电气安全，凹槽310底部与引线框架100的第二表面112之间的距离h不小于0.2mm，优选地，该距离h例如为0.3～0.6mm。虽然图中该凹槽310的纵截面为梯形，但该凹槽310的纵截面也可以为弓形、三角形、矩形等其他形状，进一步地，还可以设置多个凹槽310。

图2示出本实用新型第一实施例的功率模块封装结构的立体图；图中可见该功率模块封装结构中引脚120朝向背离凹槽310的一侧弯折，凹槽310为矩形，并沿封装体300的长边方向延伸，该凹槽310的尺寸例如与功率芯片210相匹配，进一步地，该凹槽310的尺寸在不影响整体结构强度的情况下，可大于功率芯片210的尺寸，以获得更好的散热能力。当然地，还可在该凹槽310中甚至整个封装体300外侧涂覆一层绝缘导热涂层，以增强其绝缘性能。封装体300的左右两侧还设置有缺口320，该缺口320例如用于供螺栓或定位柱等穿过，以将该功率模块封装结构进行固定。图2中的功率模块封装结构中的凹槽310并非位于封装体300的正中间，且其两侧引脚为非对称设计，可以较好的区分该封装结构的方向，当两侧引脚为对称设计时，除去常用的方向标记外，可通过该偏置的凹槽310来辅助辨识其方向。

图3和图4分别示出本实用新型第二实施例的功率模块封装结构的截面图和立体图；该第二实施例整体与第一实施例相类似，其相同之处不再赘述，该第二实施例与第一实施例的不同之处在于，其凹槽310中填充有填充的塑封体330，凹槽310底部与第二表面112的距离例如大于等于0.1mm，通过该填充的塑封体330将凹槽310填平。引线框架100第二表面112与封装体300的表面之间的距离H例如为1.6mm。该填充的塑封体330为高导热率塑封料，其中，该高导热率塑封料的导热系数例如不小于2W/m·K。

图5示出本实用新型第三实施例的功率模块封装结构的立体图；在该第三实施例中，除去散热器400外，其余部分均与第一实施例相类似，在此不再赘述。该第三实施例的不同之处在于还包括散热器400，该散热器400包括底板410和位于底板410一侧的鳍片420，散热器400通过底板410的另一侧与封装体300具有凹槽310的一侧相连，通过该散热器400进一步增强其散热能力。

图6示出本实用新型第三实施例的功率模块封装结构的散热器的示意图。该散热器400的鳍片420例如垂直于底板410设置，在底板410与鳍片420相对的另一侧，设置有与凹槽310相匹配的凸块430，将散热器400与封装体300组合后，凸块430嵌入封装体300的凹槽310中，以及时将封装体300中的热量导出。进一步地，该底板410上还设置有通孔440，该通孔440例如与封装体300的缺口320相匹配，螺栓可从底板410设置有鳍片420的一侧插入通孔440，并穿过封装体300的缺口320将散热器400和封装体300一同固定。

本实用新型提供的功率模块封装结构，其中，在封装体中与功率芯片相对的区域设置有凹槽，通过该凹槽降低该区域的封装体厚度，从而缩减了与外界的导热路径，增大了散热表面，增强了该功率模块封装结构的散热能力，提升了其稳定性和可靠性。进一步地，还可增设一散热器，并在散热器的底板设置与凹槽相匹配的凸块，通过该散热器进一步增强散热能力。当然地，还可在该凹槽中填充高导热率的塑封体，在增强散热能力的同时，还可使封装体表面平整。

进一步地，该功率模块封装结构不仅散热能力强，其制造的工艺简单、成本低廉且易于实现。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (11)

1.一种功率模块封装结构，其特征在于，包括：

引线框架，包括基岛和引脚；

功率芯片，位于所述基岛的第一表面；

封装体，包覆所述功率芯片和所述引线框架的基岛；

其中，所述封装体还设置有凹槽，所述凹槽位于所述基岛第二表面的一侧，所述凹槽与所述功率芯片相对设置。

2.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，还包括驱动芯片和键合线，所述功率芯片、所述驱动芯片、所述引线框架之间通过键合线实现电连接。

3.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述基岛包括多个，多个所述基岛处于同一平面。

4.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述凹槽的尺寸与所述功率芯片的尺寸相匹配。

5.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述凹槽的纵截面包括弓形、三角形、矩形、梯形中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，还包括填充的塑封体，所述填充的塑封体填充所述凹槽。

7.根据权利要求6所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述填充的塑封体的材质包括高导热率塑封料，所述填充的塑封体的导热率高于所述封装体的导热率。

8.根据权利要求6所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述凹槽底部与所述基岛第二表面的距离大于等于0.1mm。

9.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，还包括与所述封装体相连的散热器，所述散热器包括底板和位于底板一侧的鳍片，所述底板的另一侧与所述封装体相连。

10.根据权利要求1或9所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述凹槽底部与所述基岛第二表面的距离大于等于0.2mm。

11.根据权利要求9所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述底板的另一侧设置有凸块，所述凸块与所述凹槽相匹配，所述散热器与所述封装体之间为可拆式连接。