CN220652013U - 半桥电路封装结构及表面贴装器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半桥电路封装结构及表面贴装器件。半桥电路封装结构包括封装外壳、电极端子以及半桥结构所需的电路结构，封装外壳内部具有用于封装芯片的封装腔室，封装外壳上设置有与封装腔室相连通的通孔结构，电路结构设置在封装外壳上且位于封装腔室内，电极端子设置在封装外壳上且暴露在封装腔室外部，以及，电路结构与位于封装腔室内部的芯片电连接，电极端子还经通孔结构与电路结构电连接。本实用新型基于具有绝缘基体和电路结构的覆铜陶瓷基板等进行封装，绝缘基体与电路结构能够配合实现半桥电路结构，有效地提高电路的响应速度和效率，同时还能够降低开关管的功耗和热损失。

Description

半桥电路封装结构及表面贴装器件

技术领域

本实用新型特别涉及一种半桥电路封装结构及表面贴装器件，属于器件封装技术领域。

背景技术

传统的LDMOS射频PA器件通常由空腔管壳形式进行封装，空腔管壳由金属热沉、翅片端子和空壳保护盖等多个独立部件组装而成。LDMOS的Source极和金属热沉短接，Gate&Drain分别和翅片端子用铝线进行焊接。最终组成RF放大器(如图1所示)“Push-Pull”正弦波电路拓扑结构。

然而，现有封装结构的底部导电cpc金属法兰无法实现半桥电路封装架构，现有的空腔管壳封装的LDMOS PA作为一种是采用硅工艺的LDMOS(Laterally-Diffused Metal-Oxide Semiconductor，横向扩散MOS)，尽管其技术成熟、成本低，但功率密度提升的潜能已经枯竭，空腔管壳封架构的LDMOS PA的寄生电容和杂感已无进一步优化的空间，使LDMOS在高频下受到挑战，无法进一步提升输出功率、宽带宽和效率。并且，现有CPC与产品其他组件CTE不适配，受热易翘曲，气密性不好，CPC热沉表面平整度难控制，面积越大表面平坦度越低，对于大面积封装不适用，同时，带翅片、Body,package size较大，各部件之间组装结构复杂，封装成本高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种半桥电路封装结构及表面贴装器件，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型一方面提供了一种半桥电路封装结构，包括封装外壳、电极端子以及半桥结构所需的电路结构，所述封装外壳内部具有用于封装芯片的封装腔室，所述封装外壳上设置有与所述封装腔室相连通的通孔结构，所述电路结构设置在所述封装外壳上且位于所述封装腔室内，所述电极端子设置在所述封装外壳上且暴露在所述封装腔室外部，以及，所述电路结构与位于所述封装腔室内部的芯片电连接，所述电极端子还经所述通孔结构与所述电路结构电连接。

本实用新型另一方面还提供了一种表面贴装器件，包括印刷电路板、散热器以及所述半桥电路封装结构，所述半桥电路封装结构设置在所述印刷电路板上，且与所述散热器导热配合，所述电极端子还与所述印刷电路板电连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点包括：

1)本实用新型提供的一种半桥电路封装结构，基于具有绝缘基体和电路结构的覆铜陶瓷基板等进行封装，绝缘基体与电路结构能够配合实现半桥电路结构，有效地提高电路的响应速度和效率，同时还能够降低开关管的功耗和热损失。

2)本实用新型以具有绝缘基体和导电层的覆铜陶瓷基板通过蚀刻形成电路结构，对于封装布线的设计自由度更高，以及，本实用新型直接在覆铜陶瓷基板上制作电极端子，使得WB布局更加优化且线路更短，同时，无需额外设置翅片，可以减小线路杂感，提高信号传输速率，同时降低损耗，且使封装结构的尺寸更小。

3)本实用新型提供的一种半桥电路封装结构，通过在绝缘基体上形成导电层来加工电路结构，在绝缘基体上局部覆铜，能够精准设置电路结构的布局，通过调节正背面覆铜面积可以使产品CTE适配，减少翘曲，改善产品的漏气问题，并且，本实用新型不会受到CPC材料本身限制，可以做到更大的封装面积，实现更高的封装密度。

4)本实用新型提供的一种半桥电路封装结构，基于覆铜陶瓷基板而非传统cpc法兰，能够解决平整度问题，实现更大的封装功率密度，以及，本实用新型基于覆铜陶瓷基板的埋铜工艺使电极端子与电路结构导通并实现SMD贴装。

附图说明

图1是传统的LDMOS射频PA器件封装后的等效电路图；

图2是本实用新型一典型实施案例中提供的一种半桥电路封装结构的结构示意图；

图3是本实用新型一典型实施案例中提供的一种半桥电路封装结构的背面结构示意图；

图4是本实用新型一典型实施案例中提供的一种半桥电路封装结构中电路基板的正面结构示意图；

图5是本实用新型一典型实施案例中提供的一种半桥电路封装结构中电路基板的正面贴片的结构示意图；

图6a是本实用新型一典型实施案例中提供的一种半桥电路封装结构的半桥等效电路图；

图6b是图6a的局部结构放大图；

图7是本实用新型一典型实施案例中提供的一种半桥电路封装结构的制作流程示意图；

图8是本实用新型一典型实施案例中提供的一种表面贴装器件的结构示意图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本实用新型一方面提供了一种半桥电路封装结构，包括封装外壳、电极端子以及半桥结构所需的电路结构，所述封装外壳内部具有用于封装芯片的封装腔室，所述封装外壳上设置有与所述封装腔室相连通的通孔结构，所述电路结构设置在所述封装外壳上且位于所述封装腔室内，所述电极端子设置在所述封装外壳上且暴露在所述封装腔室外部，以及，所述电路结构与位于所述封装腔室内部的芯片电连接，所述电极端子还经所述通孔结构与所述电路结构电连接。

进一步的，所述封装外壳包括绝缘管壳、电路基板以及保护盖，所述电路基板、所述保护盖分别与所述绝缘管壳固定连接，并围合形成所述封装腔室，其中，所述电路结构、所述电极端子以及所述通孔结构设置在所述电路基板上。

进一步的，所述电路基板包括绝缘基体和导电层，所述绝缘基体具有背对设置的第一面和第二面，所述绝缘基体与所述绝缘管壳固定连接，所述第一面面向所述封装腔室，所述导电层设置在所述第一面，且所述导电层具有所述电路结构，所述电极端子固定设置在所述第二面，所述通孔结构设置在所述绝缘基体上且与所述第一面、第二面相导通。

进一步的，所述绝缘基体包括第一部分和第二部分，所述第二部分环绕所述第一部分设置，其中，所述导电层对应设置在所述第一部分上，所述电极端子以及所述通孔结构设置在所述第二部分上。

进一步的，所述绝缘基体包括陶瓷基体。

进一步的，所述导电层包括金属铜层。

进一步的，所述电路基板可以是DBC覆铜陶瓷基板(热压直接覆铜)、覆铜陶瓷基板110(电镀覆铜)、AMB覆铜陶瓷基板(溅射后电镀覆铜)等。

进一步的，所述保护盖包括贴片电容。

进一步的，所述绝缘管壳具有相对设置的第一端口和第二端口，所述电路基板固定设置在所述第一端口处，所述保护盖固定设置在所述第二端口处。

进一步的，所述绝缘管壳的内壁还设置有一第一支撑台面，所述第一支撑台面位于所述第一端口处，所述电路基板设置在所述第一支撑台面上且与所述第一支撑台面固定结合。

进一步的，所述第一支撑台面为沿所述绝缘管壳的周向连续设置的环形台面。

进一步的，所述第一支撑台面为所述绝缘管壳的内壁沿所述绝缘管壳的径向方向向内凸伸形成的。

进一步的，所述绝缘管壳的内壁还设置有一第二支撑台面，所述第二支撑台面位于所述第二端口处，所述保护盖设置在所述第二支撑台面上且与所述第二支撑台面固定结合。

进一步的，所述第二支撑台面为沿所述绝缘管壳的周向连续设置的环形台面。

进一步的，所述第二支撑台面为所述绝缘管壳的内壁沿所述绝缘管壳的径向方向向内凸伸形成的。

进一步的，所述电路基板、所述保护盖与所述绝缘管壳是密封配合的。

进一步的，所述半桥电路封装结构还包括芯片，所述芯片设置在所述封装腔室内，所述芯片与所述电路基板的电路结构电连接而形成半桥电路电气连接结构。

进一步的，所述芯片为LDMOS PA芯片。

本实用新型另一方面还提供了一种表面贴装器件，包括印刷电路板、散热器以及所述半桥电路封装结构，所述半桥电路封装结构设置在所述印刷电路板上，且与所述散热器导热配合，所述电极端子还与所述印刷电路板电连接。

如下将结合附图以及具体实施案例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本实用新型实施例中所涉及的芯片、PCB电路板等均可以是本领域技术人员已知的，其可以通过市购获得，以及，本实用新型实施例中在基板上设置的电路结构可以是通过本领域技术人员已知的工艺形成的，具体的电路结构也可以根据具体需求进行设计和调整，在此不做具体的限定，另外，关于芯片、电路结构、布线连接的结构和方式等均可以是本领域技术人员已知的，在此不做要求。

实施例

请参阅图2和图3，一种半桥电路封装结构，包括封装外壳100、电极端子200以及半桥结构所需的电路结构(图中未示出)，所述封装外壳100内部具有用于封装芯片的封装腔室，所述封装外壳100上设置有与所述封装腔室相连通的通孔结构101，所述电路结构设置在所述封装外壳100上且位于所述封装腔室内，所述电极端子200设置在所述封装外壳100上且暴露在所述封装腔室外部，以及，所述电路结构与位于所述封装腔室内部的芯片电连接而形成半桥电路电气连接结构，该半桥电路电气连接结构的等效电路如图6a、图6b所示，所述电极端子200还经所述通孔结构101与所述电路结构电连接。

需要说明的是，本实施例主要是以LDMOS PA芯片为例进行说明的，本领域技术人员的当然还可以通过改变或不改变具体的电路结构以适配其他功能芯片；电极端子200还经所述通孔结构101与所述电路结构电连接是指连接电极端子200和电路结构的电连接结构等可以设置或穿过通孔结构。

在本实施例中，所述封装外壳100包括绝缘管壳(也可以称之为空腔管壳)110、电路基板120以及保护盖130，所述电路基板120、所述保护盖130分别与所述绝缘管壳110固定连接，并围合形成所述封装腔室，其中，所述电路结构、所述电极端子200以及所述通孔结构101设置在所述电路基板120上。

在本实施例中，请参阅图3和图4，所述电路基板120包括绝缘基体121和导电层122，所述绝缘基体121具有背对设置的第一面和第二面，所述绝缘基体121与所述绝缘管壳110固定连接，所述第一面面向所述封装腔室，所述导电层122设置在所述第一面，且所述导电层122具有所述电路结构，所述电极端子200固定设置在所述第二面，所述通孔结构101设置在所述绝缘基体121上且与所述第一面、第二面相导通。

可以理解的，所述导电层122固定结合在所述绝缘基体121上，所述电路结构是通过对所述导电层122进行蚀刻加工获得的，芯片与电路结构电连接后的结构如图5所示。

在本实施例中，所述绝缘基体121包括陶瓷基体，所述导电层122包括金属铜层，当然，还可以其他导电金属层，示例性的，所述电路基板120可以是DBC覆铜陶瓷基板(热压直接覆铜)、覆铜陶瓷基板110(电镀覆铜)、AMB覆铜陶瓷基板(溅射后电镀覆铜)等。

在本实施例中，所述绝缘基体121包括第一部分和第二部分，所述第二部分环绕所述第一部分设置，其中，所述导电层122对应设置在所述第一部分上，所述电极端子200以及所述通孔结构101设置在所述第二部分上，可以理解的，所述电极端子200和通孔结构101是分布在绝缘基体121的外围区域的，且电极端子200覆盖通孔结构101，以减少绝缘基体121表面的布线长度等。

在本实施例中，所述保护盖130包括贴片电容，即CAP盖板，当然，该保护盖当然还可以是其他材质的盖板等。

在本实施例中，所述绝缘管壳110具有相对设置的第一端口和第二端口，所述电路基板120固定设置在所述第一端口处，所述保护盖130固定设置在所述第二端口处，具体的，所述绝缘管壳110的内壁还设置有第一支撑台面和第二支撑台面，所述第一支撑台面位于所述第一端口处，所述电路基板120设置在所述第一支撑台面上且与所述第一支撑台面固定结合(可以理解的，如前述，电路基板120的绝缘基体121与第一支撑台面固定结合)，所述第二支撑台面位于所述第二端口处，所述保护盖130设置在所述第二支撑台面上且与所述第二支撑台面固定结合。

在本实施例中，所述第一支撑台面和第二支撑台面为沿所述绝缘管壳110的周向连续设置的环形台面，示例性的，所述第一支撑台面和第二支撑环台面可以是由所述绝缘管壳110的内壁沿所述绝缘管壳110的径向方向向内凸伸形成的。

在本实施例中，所述电路基板120的绝缘基体121与第一支撑台面、保护盖130与第二支撑台面可以他通过粘结剂粘合的方式固定结合，经过烘烤固化后，所述电路基板120、所述保护盖130与绝缘管壳110之间的缝隙可以被粘结剂填充，从而使所述电路基板120、所述保护盖130与所述绝缘管壳110密封配合。

在本实施例中，所述绝缘基体121上还设置有第一台阶面，所述第一台阶面与所述第一支撑台面贴合并固定结合，所述保护盖130上还设置有第二台阶面，所述第二台阶面与所述第二支撑台面贴合并固定结合，从而使绝缘基体121、保护盖130与绝缘管壳110的连接稳定性更好，密封效果更好。

现有的空腔管壳由金属热沉、翅片端子和空壳保护盖组装而成，由于现有的金属热沉本身的导电的，当以现有的空腔管壳进行半桥封装时，两路LDMOS均与金属热沉电连接而使两路LDMOS直接被电连接，从而导致无法实现半桥电路。本实用新型提供的一种半桥电路封装结构，采用具有绝缘基体和电路结构(可以理解的，该电路结构包括分别与两路LDMOS配合的电路布线结构)的覆铜陶瓷基板形成封装结构，电路结构之间经绝缘基体电性隔离，从而使该电路结构分别与两路LDMOS电连接，从而实现半桥电路电气连接，具体可参见图5。

具体的，请参阅图7，以半桥电路封装结构对LDMOS PA芯片封装并实现半桥连接的过程可以包括如下过程：

1)提供电路基板，所述电路基板包括绝缘基体和导电层，所述导电层固定结合在所述绝缘基体的正面，在所述导电层上刻蚀加工形成半桥结构所需的对应电路结构，在绝缘基体上加工形成多个贯穿的通孔结构，在通孔结构内设置导电材料，以电性导通绝缘基体的正面和背面，在绝缘基体的背面形成电极端子，每一电极端子与一通孔结构相对应并与通孔结构内的导电材料电连接；

2)提供绝缘管壳，可以通过注塑的方式得到绝缘管壳，所述绝缘管壳具有相对设置的第一端口和第二端口，所述绝缘管壳的内壁上设置有第一支撑台面和第二支撑台面；

3)在电路基板上的对应位置进行装片和布线，装片和布线后的结构如图5所示；

4)采用粘结剂(例如胶水)等将电路基板中的绝缘基体固定结合在绝缘管壳的第一支撑台面上，使电路基板中具有电路结构的导电层朝向并位于绝缘管壳的管腔内；

5)采用粘结剂(例如胶水)等将保护盖固定结合在绝缘管壳的第二支撑台面上；

6)烘烤固化粘结剂后，通过氟油检测去除漏气不良品，得到成品。

在本实施例中，请参阅图8，以封装后的半桥电路封装结构获得的表面贴装器件包括印刷电路板310、散热器330以及半桥电路封装结构，所述半桥电路封装结构设置在所述印刷电路板310上且与印刷电路板310电连接，以及，半桥电路封装结构还经热沉垫片320与所述散热器330导热配合。

需要说明的是，本案发明人已通过电性能仿真证明本实用新型方案(通过覆铜陶瓷基板实现LDMOS半桥电路空腔封装)的可行性。

本实用新型提供的一种半桥电路封装结构，基于具有绝缘基体和电路结构的覆铜陶瓷基板等进行封装，绝缘基体与电路结构能够配合实现半桥电路结构，有效地提高电路的响应速度和效率，同时还能够降低开关管的功耗和热损失。本实用新型以具有绝缘基体和导电层的覆铜陶瓷基板通过蚀刻形成电路结构，对于封装布线的设计自由度更高，以及，本实用新型直接在覆铜陶瓷基板上制作电极端子，使得WB布局更加优化且线路更短，同时，无需额外设置翅片，可以减小线路杂感，提高信号传输速率，同时降低损耗，且使封装结构的尺寸更小。

本实用新型提供的一种半桥电路封装结构，通过在绝缘基体上形成导电层来加工电路结构，在绝缘基体上局部覆铜，能够精准设置电路结构的布局，通过调节正背面覆铜面积可以使产品CTE适配，减少翘曲，改善产品的漏气问题，并且，本实用新型不会受到CPC材料本身限制，可以做到更大的封装面积，实现更高的封装密度。

本实用新型提供的一种半桥电路封装结构，基于覆铜陶瓷基板而非传统cpc法兰，能够解决平整度问题，实现更大的封装功率密度，以及，本实用新型基于覆铜陶瓷基板的埋铜工艺使电极端子与电路结构导通并实现SMD贴装。

应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种半桥电路封装结构，其特征在于，包括封装外壳、电极端子以及半桥结构所需的电路结构，所述封装外壳内部具有用于封装芯片的封装腔室，所述封装外壳上设置有与所述封装腔室相连通的通孔结构，所述电路结构设置在所述封装外壳上且位于所述封装腔室内，所述电极端子设置在所述封装外壳上且暴露在所述封装腔室外部，以及，所述电路结构与位于所述封装腔室内部的芯片电连接，所述电极端子还经所述通孔结构与所述电路结构电连接。

2.根据权利要求1所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述封装外壳包括绝缘管壳、电路基板以及保护盖，所述电路基板、所述保护盖分别与所述绝缘管壳固定连接，并围合形成所述封装腔室，其中，所述电路结构、所述电极端子以及所述通孔结构设置在所述电路基板上。

3.根据权利要求2所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述电路基板包括绝缘基体和导电层，所述绝缘基体具有背对设置的第一面和第二面，所述绝缘基体与所述绝缘管壳固定连接，所述第一面面向所述封装腔室，所述导电层设置在所述第一面，且所述导电层具有所述电路结构，所述电极端子固定设置在所述第二面，所述通孔结构设置在所述绝缘基体上且与所述第一面、第二面相导通。

4.根据权利要求3所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述绝缘基体包括第一部分和第二部分，所述第二部分环绕所述第一部分设置，其中，所述导电层对应设置在所述第一部分上，所述电极端子以及所述通孔结构设置在所述第二部分上。

5.根据权利要求3所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述绝缘基体包括陶瓷基体。

6.根据权利要求5所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述导电层包括金属铜层。

7.根据权利要求2所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述保护盖包括贴片电容。

8.根据权利要求2所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述绝缘管壳具有相对设置的第一端口和第二端口，所述电路基板固定设置在所述第一端口处，所述保护盖固定设置在所述第二端口处。

9.根据权利要求8所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述绝缘管壳的内壁还设置有一第一支撑台面，所述第一支撑台面位于所述第一端口处，所述电路基板设置在所述第一支撑台面上且与所述第一支撑台面固定结合。

10.根据权利要求9所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述第一支撑台面为沿所述绝缘管壳的周向连续设置的环形台面。

11.根据权利要求10所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述第一支撑台面为所述绝缘管壳的内壁沿所述绝缘管壳的径向方向向内凸伸形成的。

12.根据权利要求8所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述绝缘管壳的内壁还设置有一第二支撑台面，所述第二支撑台面位于所述第二端口处，所述保护盖设置在所述第二支撑台面上且与所述第二支撑台面固定结合。

13.根据权利要求12所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述第二支撑台面为沿所述绝缘管壳的周向连续设置的环形台面。

14.根据权利要求13所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述第二支撑台面为所述绝缘管壳的内壁沿所述绝缘管壳的径向方向向内凸伸形成的。

15.根据权利要求2所述半桥电路封装结构，其特征在于：所述电路基板、所述保护盖与所述绝缘管壳是密封配合的。

16.根据权利要求2所述半桥电路封装结构，其特征在于，还包括：芯片，所述芯片设置在所述封装腔室内，所述芯片与所述电路基板的电路结构电连接而形成半桥电路电气连接结构。

17.根据权利要求16所述的半桥电路封装结构，其特征在于：所述芯片为LDMOS PA芯片。

18.一种表面贴装器件，其特征在于包括印刷电路板、散热器以及权利要求1-17中任一项所述半桥电路封装结构，所述半桥电路封装结构设置在所述印刷电路板上，且与所述散热器导热配合，所述电极端子还与所述印刷电路板电连接。