[發明專利]3D功率模塊封裝

無效

• 申請號: 201110166183.0
• 申請日: 2011-06-16
• 公開（公告）號: CN102569286A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 金泰勛;都載天;崔碩文
• 申請（專利權）人: 三星電機株式會社
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L23/31;H01L23/367
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 江娟;南毅寧

相關申請的交叉引用

本申請要求于2010年12月24日提交的、標題為“3D?Power?ModulePackage”的韓國專利申請No.10-2010-0134862的權益，其整體通過引用并入本申請中。

技術領域

本發明涉及3D功率模塊封裝。

背景技術

通過功率半導體裝置和封裝材料的主要技術(例如：模塊化和集成化涉及技術、制造過程技術、特性測試、可靠性評價技術等)來實現的功率模塊，用作計算機不間斷電源系統(UPS)的逆變器端中的DC校正和AC轉換(DC變換)功能以及家用電器中、工業設備(例如，焊料機器、工業馬達、機器人設備等)中、應用(例如，運輸機器領域(例如，HEV、EV、飛機、汽車、鐵路車輛等))中的馬達變速驅動器。

功率模塊是非常重要的關鍵組件，因為其消耗了在電驅動系統的功率轉換設備(逆變器、轉換器)領域中大約50％或60％的材料成本。因此，持續引導發展具有高密度、高效率、重量輕的功率模塊。

特別地，在安裝在有限空間的組件方面，需要具有尺寸緊湊/重量輕的功率模塊。由于功率模塊通過集成具有各種功能的組件已發展成多功能模塊，所以其已被應用工作在例如高溫、震動等惡劣環境中。因此，功率模塊具有高可靠性是非常重要的。

根據現有技術，通常通過使用焊料、導電環氧樹脂等將功率半導體裝置、無源裝置、驅動(IC)等安裝在引線(lead)框的上表面上，通過引線接合(wire?bonding)將配線連接，然后，通過EMC模具制造裝置的形狀來制造封裝。

在某些封裝結構中，產生大量熱量的功率半導體裝置單元和控制該功率半導體裝置單元的控制單元被分離地安裝并且被實現在單個封裝中，從而試圖分離熱量和功能。此外，為了有效控制從該功率半導體裝置單元產生的熱量，將散熱片安裝在模塊的上部。然而，由于在封裝結構的緊湊化、輕量化、多功能集成期間所需要的引腳數量的增加、因控制單元區域的增加而尺寸增加等等，這種結構造成例如內部引腳絕緣問題的問題。

發明內容

本發明致力于提供一種3D功率模塊封裝，該3D功率模塊封裝能夠減少由溫度造成的性能惡化以及提高模塊的使用壽命以及可靠性。

根據本發明的第一優選實施方式，提供了一種3D功率模塊封裝，該3D功率模塊封裝包括：功率轉換單元，該功率轉換單元被封裝以包括熱量輻射基底、連接到所述熱量輻射基底的功率裝置、以及引線框；控制單元，該控制單元被封裝以包括控制單元基底以及被安裝在所述控制單元基底上部的IC和控制裝置，以及電連接單元，該電連接單元將被封裝的功率轉換單元與被封裝的控制單元電連接。

所述熱量輻射基底可以是陽極氧化鋁(anodized?aluminum)基底。

所述電連接單元可以是由焊球或導電連接器形成。

所述3D功率模塊封裝可以進一步包括設置在所述功率轉換單元和所述控制單元之間的阻尼器。

所述熱量輻射基底可具有比控制單元基底更高的導熱性。

根據本發明的第二優選實施方式，提供了一種3D功率模塊封裝，該3D功率模塊封裝包括：功率轉換單元，該功率轉換單元被封裝以包括熱量輻射基底、連接到所述熱量輻射基底的功率裝置、以及引線框；控制單元，該控制單元被封裝以包括控制單元基底以及被安裝在所述控制單元基底上部的IC和控制裝置；以及被設置在被封裝的功率轉換單元中的連接引腳以及被設置在控制單元中的連接插座，其中所述連接引腳和所述連接插座被裝配成彼此電連接。

所述熱量輻射基底可以是陽極氧化鋁基底。

所述連接引腳和所述連接插座可以由銅制成。

所述3D功率模塊封裝可以進一步包括設置在所述功率轉換單元和所述控制單元之間的阻尼器。

所述熱量輻射基底可具有比控制單元基底更高的導熱性。

附圖說明

圖1是示出了根據本發明第一優選實施方式的3D功率模塊封裝的圖；

圖2是示出了根據本發明第一優選實施方式的3D功率模塊封裝的制造過程，特別是功率轉換單元的制造過程的流程圖；

圖3是示出了根據本發明第一優選實施方式的3D功率模塊封裝的制造過程，特別是控制單元的制造過程的流程圖；

圖4是根據本發明第一優選實施方式的功率轉換單元和控制單元的裝配圖；

圖5是示出了根據本發明第二優選實施方式的3D功率模塊封裝的圖；

圖6是示出了根據本發明第二優選實施方式的3D功率模塊封裝的制造過程，特別是功率轉換單元的制造過程的流程圖；