電源模塊封裝以及制造電源模塊封裝的方法
【專利說明】電源模塊封裝以及制造電源模塊封裝的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求申請日為2014年I月28日，名稱為“電源模塊封裝以及制造電源模塊封裝的方法(Power Module Package and Method of Manufacturing the Same)，，的韓國專利申請10-2014-0010456的優(yōu)先權(quán)，該申請在此通過引用全部合并于本申請。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及一種電源模塊封裝以及制造該電源模塊封裝的方法。
【背景技術】
[0004]通常，電源模塊是一種安裝在引線框架上的電子元件，其已經(jīng)采用一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，電源裝置和控制集成電路(control IC)相對固定然后模塑封裝。因此，由于電源裝置的散熱主要通過引線框架來實現(xiàn)，并且環(huán)氧模塑封裝材料(EMC)的導熱性低，電源模塊所要求的熱性能可能不能滿足。
[0005]同時，根據(jù)專利文件I公布的電源模塊封裝，專利文件I公開了可通過在引線框架上粘接陶瓷基片來提高電源模塊封裝的熱性能。然而，該結(jié)構(gòu)的問題是所有的裝置都安裝在引線框架上，所以熱性能被限制并且熱性能完全依賴于陶瓷基片的熱性能。即，由于材料性能，陶瓷基片的可用厚度受到限制。
[0006]另一方面，根據(jù)專利文件2公布的電源模塊封裝，專利文件2公開了裝置被固定在具有優(yōu)異熱性能的直接覆銅(DBC)基板上以實現(xiàn)高散熱性。但是，DBC基板通常比熱基板更昂貴，因此，DBC基板的價格與熱性能的改進成比例提高。
[0007][現(xiàn)有技術文件]
[0008][專利文件]
[0009]專利文件1:KR2002-0095053A
[0010]專利文件2:KR2006-0017711A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明致力于提高電源模塊的熱性能，以提高電源模塊的效率和可靠性。
[0012]另外，本發(fā)明致力于提供一種能夠容易地提高熱性能的電源模塊封裝。
[0013]除此之外，本發(fā)明致力于提供一種制造電源模塊封裝的方法，該方法中可應用嵌入工藝(in-line process)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，提供一種電源模塊封裝，包括:引線框架，該引線框架上安裝有電源裝置和與所述電源裝置電連接且控制所述電源裝置的控制集成電路；和導熱片，該導熱片粘接在所述引線框架的一個表面上，其中，所述導熱片包括第一樹脂層和第二樹脂層以及散熱裝置，所述第一樹脂層和第二樹脂層包括熱導性的無機填料并且添加有苯基縮水甘油醚(PGE)和烷基縮水甘油醚(烷基(C12至C14)縮水甘油醚)的混合物，且金屬材料的所述散熱裝置布置在所述第一樹脂層和第二樹脂層之間形成的接合界面處。
[0015]所述無機填料可選自下述物質(zhì):氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(SiN)、二氧化硅(S12)、碳化硅(SiC)，或者上述物質(zhì)的組合。
[0016]所述混合物可包括由苯基縮水甘油醚和烷基縮水甘油醚以2:1的混合比混合成的混合物。
[0017]所述散熱裝置可包括金屬絲、金屬管或金屬網(wǎng)。
[0018]所述電源模塊封裝可進一步包括:金屬層，該金屬層設置在所述導熱片的一個表面。
[0019]所述電源模塊封裝可進一步包括:封裝部，該封裝部通過模塑所述電源裝置、所述控制集成電路、所述引線框架和所述導熱片以使所述金屬層的一個表面和所述引線框架的端頭暴露于外部而形成。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，提供一種制造電源模塊封裝的方法，包括:(a)準備第一樹脂層，所述第一樹脂層包括熱傳導性的無機填料，并且加入苯基縮水甘油醚(PGE)和烷基縮水甘油醚(烷基(C12-C14)縮水甘油醚)的混合物；(b)將由金屬材料制成的散熱裝置布置在所述第一樹脂層的一個表面；(c)在所述散熱裝置的一個表面布置第二樹脂層，所述第二樹脂層包括熱傳導性的無機填料，并且加入苯基縮水甘油醚(PGE)和烷基縮水甘油醚(烷基(C12-C14)縮水甘油醚)的混合物；(d)對所述第一樹脂層和所述第二樹脂層進行層壓，以壓緊和粘合所述第一樹脂層和所述第二樹脂層；(e)將電源裝置和控制集成電路安裝到引線框架上，通過粘合所述第一樹脂層和所述第二樹脂層形成的導熱片粘接在所述引線框架的一個表面，并且通過引線連接所述引線框架、所述電源裝置和所述控制集成電路；(f)將所述導熱片設置在所述引線框架的一個表面，并在所述導熱片的一個表面設置金屬箔；以及(g)用環(huán)氧模塑封裝材料進行封裝，以使所述金屬箔的一個表面和所述引線框架的端頭暴露于外部。
[0021]所述無機填料可選自下述物質(zhì):氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(SiN)、二氧化硅(S12)、碳化硅(SiC)，或者上述物質(zhì)的組合。
[0022]所述混合物可包括由苯基縮水甘油醚和烷基縮水甘油醚以2:1的混合比混合成的混合物。
[0023]所述散熱裝置可包括金屬絲、金屬管或金屬網(wǎng)。
【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的上述和其他目的，特征和優(yōu)點將通過以下結(jié)合附圖的詳細說明來更清楚地理解，其中:
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的電源模塊封裝的剖視圖；
[0026]圖2是所述電源模塊封裝沿線A-A’的剖視圖；
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的導熱片的局部放大剖視圖；
[0028]圖4和圖5是圖3中的線B-B’的平面圖；
[0029]圖6至圖11是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的連續(xù)說明電源模塊封裝的制造工序的剖視圖。
圖12是顯示根據(jù)金屬管或金屬網(wǎng)厚度的導熱片的導熱率的曲線圖。
圖13是顯示根據(jù)加入的混合物的樹脂和金屬之間粘接強度的曲線圖。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點將從以下結(jié)合附圖對優(yōu)選實施方式進行的詳細描述中更清楚地理解。在所有附圖中，相同的參考數(shù)字用于標示相同或者相似的部件，并且省略其多余的描述。另外，在下面的描述中，術語“第一”、“第二”、“一側(cè)”、“另一側(cè)”等用于將某一部件與其他部件區(qū)分，但是這樣的部件的構(gòu)造不應解釋為受術語限制。另外，在本發(fā)明的描述中，當確定相關技術的詳細描述會混淆本發(fā)明的主旨時，將省略該描述。
[0031]在下文中，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式將參照附圖詳細描述。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的電源模塊封裝包括:引線框架和導熱片，所述引線框架上安裝有電源裝置和控制集成電路，所述導熱片粘接在所述引線框架的一個表面，其中，所述導熱片包括第一樹脂層和第二樹脂層，所述第一樹脂層和第二樹脂層包括導熱性的無機填料，并混合有混合物，且具有布置在接合界面的散熱裝置。
[0033]換句話說，市場對高集成度/高容量/小型化的電源模塊的需求增加，但是電子部件的發(fā)熱問題可能導致所述模塊的總性能降低。因此，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中的電源模塊封裝中，所述導熱片包括散熱裝置，所述散熱裝置包括布置在由有機材料等制成的第一樹脂層和第二樹脂層之間的接合界面的金屬絲、金屬管或金屬網(wǎng)以提高熱性能，所述有機材料包括預浸材料(prepreg)、環(huán)氧樹脂(epxoy)、聚酰亞胺(polyimide)、液晶聚合物(liquid crystal polymer)等，其中，所述散熱裝置通過嵌入工序粘接到所述第一樹脂層和第二樹脂層。
[0034]所述電源模塊封裝與引線框架或者引線框架粘接到陶瓷基片上的結(jié)構(gòu)相比具有更優(yōu)異的熱性能。即，所述電源模塊封裝可由于所述導熱片的高導熱率(3至30W/Mk)而提高熱性能。具體的，所述導熱片包括具有優(yōu)異導熱性的無機填料，并且由于所述散熱裝置的熱擴散效果，所述電源模塊封裝的熱性能可提高。
[0035]在此，所述導熱片的導熱率可與構(gòu)成散熱裝置的金屬管或金屬網(wǎng)的厚度成比例的調(diào)整至30W/Mk或者更大，參見圖12所示。
[0036]
[0037]
[0038]另外，所述電源模塊封裝包括用于將電源裝置的熱量傳遞到導熱片的短的熱通道、設置在所述導熱片上的金屬層和粘接在所述金屬層上的吸熱裝置，從而進一步提高了熱性能。
[0039]同時，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的制造電源模塊封裝的方法在制造工序中，在所述第一樹脂層和第二樹脂層之間進行粘合，并在所述引線框架、導熱片和金屬層之間進行粘合，從而節(jié)約封裝成本，并且大大有助于改進生產(chǎn)率的管理。即，在環(huán)氧模塑封裝材料(EMC)封裝的工序中，所述引線框架、所述導熱片和金屬薄片相互嵌入粘接，從而節(jié)約成本且改進生產(chǎn)率的管理。
[0040][第一優(yōu)選實施方式]
[0041]如圖1至3所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的電源模塊封裝100可包括安裝有電源裝置101和用于控制所述電源裝置101的控制電路102的引線框架110、粘接在所述引線框架I1的一個表面上的導熱片120、粘接在所述導熱片120上的金屬層130和封裝(mold)上述裝置的封裝部(molding part) 140。
[0042]導熱片120由包括預浸材料、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、液晶聚合物的有機材料制成，并且包括第一樹脂層121、第二樹脂層122和散熱裝置123，第一樹脂層121和第二樹脂層122包括熱傳導的無機填料120a且添加有提高粘接強度的混合物120b，使得第一和第二樹脂層121和122具有高熱傳導性和粘合性，散熱裝置123由金屬材料制成，并布置在所述第一和第二樹脂層121和122之間的接合界面124處。
[0043]在這里，所述無機填料120a可選自下述的一組物質(zhì)，例如，氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(SiN)、二氧化硅(S12)、碳化硅(SiC)或者它們的組合，但其并不限制于此。另外，無機填料120a的導熱性可隨著上述物質(zhì)含量(85%或者更多)的增加而很容易地提尚O
[0044]另外，對于混合物120b，可以選取例如以2:1的混合比例來混合苯基縮水甘油醚(PGE)和燒基縮水甘油醚(Alkyl (C12to C14) glycidyl ether)準備的混合物。也就是說，混合物120b可定義為苯基縮水甘油醚:烷基縮水甘油醚=2:1。
[0045]在這里，加入混合物120b是為了提高樹脂和金屬之間的