电源模块封装以及制造电源模块封装的方法
【专利说明】电源模块封装以及制造电源模块封装的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求申请日为2014年I月28日，名称为“电源模块封装以及制造电源模块封装的方法(Power Module Package and Method of Manufacturing the Same)，，的韩国专利申请10-2014-0010456的优先权，该申请在此通过引用全部合并于本申请。
技术领域
[0003]本发明涉及一种电源模块封装以及制造该电源模块封装的方法。
【背景技术】
[0004]通常，电源模块是一种安装在引线框架上的电子元件，其已经采用一种结构，在该结构中，电源装置和控制集成电路(control IC)相对固定然后模塑封装。因此，由于电源装置的散热主要通过引线框架来实现，并且环氧模塑封装材料(EMC)的导热性低，电源模块所要求的热性能可能不能满足。
[0005]同时，根据专利文件I公布的电源模块封装，专利文件I公开了可通过在引线框架上粘接陶瓷基片来提高电源模块封装的热性能。然而，该结构的问题是所有的装置都安装在引线框架上，所以热性能被限制并且热性能完全依赖于陶瓷基片的热性能。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，根据专利文件2公布的电源模块封装，专利文件2公开了装置被固定在具有优异热性能的直接覆铜(DBC)基板上以实现高散热性。但是，DBC基板通常比热基板更昂贵，因此，DBC基板的价格与热性能的改进成比例提高。
[0007][现有技术文件]
[0008][专利文件]
[0009]专利文件1:KR2002-0095053A
[0010]专利文件2:KR2006-0017711A
【发明内容】
[0011]本发明致力于提高电源模块的热性能，以提高电源模块的效率和可靠性。
[0012]另外，本发明致力于提供一种能够容易地提高热性能的电源模块封装。
[0013]除此之外，本发明致力于提供一种制造电源模块封装的方法，该方法中可应用嵌入工艺(in-line process)。
[0014]根据本发明的优选实施方式，提供一种电源模块封装，包括:引线框架，该引线框架上安装有电源装置和与所述电源装置电连接且控制所述电源装置的控制集成电路；和导热片，该导热片粘接在所述引线框架的一个表面上，其中，所述导热片包括第一树脂层和第二树脂层以及散热装置，所述第一树脂层和第二树脂层包括热导性的无机填料并且添加有苯基缩水甘油醚(PGE)和烷基缩水甘油醚(烷基(C12至C14)缩水甘油醚)的混合物，且金属材料的所述散热装置布置在所述第一树脂层和第二树脂层之间形成的接合界面处。
[0015]所述无机填料可选自下述物质:氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、二氧化硅(S12)、碳化硅(SiC)，或者上述物质的组合。
[0016]所述混合物可包括由苯基缩水甘油醚和烷基缩水甘油醚以2:1的混合比混合成的混合物。
[0017]所述散热装置可包括金属丝、金属管或金属网。
[0018]所述电源模块封装可进一步包括:金属层，该金属层设置在所述导热片的一个表面。
[0019]所述电源模块封装可进一步包括:封装部，该封装部通过模塑所述电源装置、所述控制集成电路、所述引线框架和所述导热片以使所述金属层的一个表面和所述引线框架的端头暴露于外部而形成。
[0020]根据本发明的另一个优选实施方式，提供一种制造电源模块封装的方法，包括:(a)准备第一树脂层，所述第一树脂层包括热传导性的无机填料，并且加入苯基缩水甘油醚(PGE)和烷基缩水甘油醚(烷基(C12-C14)缩水甘油醚)的混合物；(b)将由金属材料制成的散热装置布置在所述第一树脂层的一个表面；(c)在所述散热装置的一个表面布置第二树脂层，所述第二树脂层包括热传导性的无机填料，并且加入苯基缩水甘油醚(PGE)和烷基缩水甘油醚(烷基(C12-C14)缩水甘油醚)的混合物；(d)对所述第一树脂层和所述第二树脂层进行层压，以压紧和粘合所述第一树脂层和所述第二树脂层；(e)将电源装置和控制集成电路安装到引线框架上，通过粘合所述第一树脂层和所述第二树脂层形成的导热片粘接在所述引线框架的一个表面，并且通过引线连接所述引线框架、所述电源装置和所述控制集成电路；(f)将所述导热片设置在所述引线框架的一个表面，并在所述导热片的一个表面设置金属箔；以及(g)用环氧模塑封装材料进行封装，以使所述金属箔的一个表面和所述引线框架的端头暴露于外部。
[0021]所述无机填料可选自下述物质:氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、二氧化硅(S12)、碳化硅(SiC)，或者上述物质的组合。
[0022]所述混合物可包括由苯基缩水甘油醚和烷基缩水甘油醚以2:1的混合比混合成的混合物。
[0023]所述散热装置可包括金属丝、金属管或金属网。
【附图说明】
[0024]本发明的上述和其他目的，特征和优点将通过以下结合附图的详细说明来更清楚地理解，其中:
[0025]图1是根据本发明的优选实施方式的电源模块封装的剖视图；
[0026]图2是所述电源模块封装沿线A-A’的剖视图；
[0027]图3是根据本发明的优选实施方式的导热片的局部放大剖视图；
[0028]图4和图5是图3中的线B-B’的平面图；
[0029]图6至图11是根据本发明的优选实施方式的连续说明电源模块封装的制造工序的剖视图。
图12是显示根据金属管或金属网厚度的导热片的导热率的曲线图。
图13是显示根据加入的混合物的树脂和金属之间粘接强度的曲线图。
【具体实施方式】
[0030]本发明的目的、特征和优点将从以下结合附图对优选实施方式进行的详细描述中更清楚地理解。在所有附图中，相同的参考数字用于标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，术语“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等用于将某一部件与其他部件区分，但是这样的部件的构造不应解释为受术语限制。另外，在本发明的描述中，当确定相关技术的详细描述会混淆本发明的主旨时，将省略该描述。
[0031]在下文中，本发明的优选实施方式将参照附图详细描述。
[0032]根据本发明的优选实施方式的电源模块封装包括:引线框架和导热片，所述引线框架上安装有电源装置和控制集成电路，所述导热片粘接在所述引线框架的一个表面，其中，所述导热片包括第一树脂层和第二树脂层，所述第一树脂层和第二树脂层包括导热性的无机填料，并混合有混合物，且具有布置在接合界面的散热装置。
[0033]换句话说，市场对高集成度/高容量/小型化的电源模块的需求增加，但是电子部件的发热问题可能导致所述模块的总性能降低。因此，在根据本发明的优选实施方式中的电源模块封装中，所述导热片包括散热装置，所述散热装置包括布置在由有机材料等制成的第一树脂层和第二树脂层之间的接合界面的金属丝、金属管或金属网以提高热性能，所述有机材料包括预浸材料(prepreg)、环氧树脂(epxoy)、聚酰亚胺(polyimide)、液晶聚合物(liquid crystal polymer)等，其中，所述散热装置通过嵌入工序粘接到所述第一树脂层和第二树脂层。
[0034]所述电源模块封装与引线框架或者引线框架粘接到陶瓷基片上的结构相比具有更优异的热性能。即，所述电源模块封装可由于所述导热片的高导热率(3至30W/Mk)而提高热性能。具体的，所述导热片包括具有优异导热性的无机填料，并且由于所述散热装置的热扩散效果，所述电源模块封装的热性能可提高。
[0035]在此，所述导热片的导热率可与构成散热装置的金属管或金属网的厚度成比例的调整至30W/Mk或者更大，参见图12所示。
[0036]
[0037]
[0038]另外，所述电源模块封装包括用于将电源装置的热量传递到导热片的短的热通道、设置在所述导热片上的金属层和粘接在所述金属层上的吸热装置，从而进一步提高了热性能。
[0039]同时，根据本发明的优选实施方式的制造电源模块封装的方法在制造工序中，在所述第一树脂层和第二树脂层之间进行粘合，并在所述引线框架、导热片和金属层之间进行粘合，从而节约封装成本，并且大大有助于改进生产率的管理。即，在环氧模塑封装材料(EMC)封装的工序中，所述引线框架、所述导热片和金属薄片相互嵌入粘接，从而节约成本且改进生产率的管理。
[0040][第一优选实施方式]
[0041]如图1至3所示，根据本发明的优选实施方式的电源模块封装100可包括安装有电源装置101和用于控制所述电源装置101的控制电路102的引线框架110、粘接在所述引线框架I1的一个表面上的导热片120、粘接在所述导热片120上的金属层130和封装(mold)上述装置的封装部(molding part) 140。
[0042]导热片120由包括预浸材料、环氧树脂、聚酰亚胺、液晶聚合物的有机材料制成，并且包括第一树脂层121、第二树脂层122和散热装置123，第一树脂层121和第二树脂层122包括热传导的无机填料120a且添加有提高粘接强度的混合物120b，使得第一和第二树脂层121和122具有高热传导性和粘合性，散热装置123由金属材料制成，并布置在所述第一和第二树脂层121和122之间的接合界面124处。
[0043]在这里，所述无机填料120a可选自下述的一组物质，例如，氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、二氧化硅(S12)、碳化硅(SiC)或者它们的组合，但其并不限制于此。另外，无机填料120a的导热性可随着上述物质含量(85%或者更多)的增加而很容易地提尚O
[0044]另外，对于混合物120b，可以选取例如以2:1的混合比例来混合苯基缩水甘油醚(PGE)和烧基缩水甘油醚(Alkyl (C12to C14) glycidyl ether)准备的混合物。也就是说，混合物120b可定义为苯基缩水甘油醚:烷基缩水甘油醚=2:1。
[0045]在这里，加入混合物120b是为了提高树脂和金属之间的