用于高功率密度应用的功率转换器的制作方法

本发明一般涉及一种用于高功率密度应用的功率转换器。更具体地说，本发明涉及一种功率转换器，具有减少电磁干扰(emi)发射的散热器。

背景技术：

1、近几年来，功率转换器的功率密度目标已提高到更高的水平。高功率密度应用指每立方米超过1200千瓦。例如，功率密度为1500千瓦/立方米的usb-c充电器被视为一种高功率密度应用。例如，功率密度为3000千瓦/立方米的电动汽车车载充电器被视为一种高功率密度应用。如图1所示，两个场效应晶体管(fet)通常串联连接，作为功率转换器应用的高端fet和低端fet。针对高功率密度应用的功率转换器的要求不仅包括fet组件级，还包括转换器组件级，更低的封装寄生电容和电感；降低电磁干扰(emi)噪声；更好的散热能力；以及更容易的印刷电路板设计。

2、传统的功率转换器在高功率密度应用中会遇到高emi噪声。这导致开关频率降低(例如，降低到75％)和热界面材料厚度增加(例如，从50微米到100微米)，从而降低散热效率、功率密度和功率转换器效率。改进功率转换器以满足高功率密度应用的挑战，是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明公开了一种功率半导体封装，包括引线框架、半导体芯片和模制封装。所述引线框架包括升高的部分，所述升高的部分包括源极部分；排水部分；以及多个引线。半导体芯片包括布置在引线框架上的金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。半导体芯片包括源极电极、漏极电极和栅极电极。半导体芯片的源极电极与引线框的升高部分的源极部分电连接和机械连接。

2、半导体芯片用作低端场效应晶体管，作为通过第一热界面材料连接到散热器的翻转芯片。高端场效应晶体管通过第二热界面材料连接到散热器。低端场效应晶体管和高端场效应晶体管安装在印刷电路板上。

技术特征：

1.一种高功率密度功率转换器，包括：

2.权利要求1所述的高功率密度功率转换器，其中印刷电路板的多个接触垫还包括一个开关节点垫；

3.权利要求2所述的高功率密度功率转换器，其中印刷电路板的多个接触垫还包括一个高端栅极垫和一个低端栅极垫；

4.权利要求2所述的高功率密度功率转换器，其中高端场效应晶体管和低端场效应晶体管安装在印刷电路板的顶面上；

5.权利要求4所述的高功率密度功率转换器，其中散热器包括一个面向印刷电路板顶面的底面；并且

6.权利要求4所述的高功率密度功率转换器，其中第一热界面材料层的厚度与第二热界面材料层的厚度基本相等。

7.权利要求4所述的高功率密度功率转换器，其中高端场效应晶体管还包括一个具有第一厚度的第一模制封装；并且

8.权利要求7所述的高功率密度功率转换器，其中第一厚度与第二厚度相同。

9.权利要求7所述的高功率密度功率转换器，其中低端场效应晶体管的顶部源极电极具有l形，从第二模制封装的顶面裸露出来。

10.权利要求7所述的高功率密度功率转换器，其中低端场效应晶体管的顶部源极电极区域从所述第二模制封装的顶部表面暴露的面积，占所述低端场效应晶体管封装的顶表面积的50％至90％的范围内。

11.权利要求7所述的高功率密度功率转换器，其中低端场效应晶体管的顶部源极电极区域从所述第一模制封装的顶部表面暴露的面积，占所述低端场效应晶体管封装的顶表面积的60％至70％的范围内。

12.权利要求1所述的高功率密度功率转换器，其中高端场效应晶体管的顶部漏极电极连接到一个固定的总线电压；并且

13.权利要求1所述的高功率密度功率转换器，其中第一热界面材料的热导率和第二热界面材料的热导率，大于15000瓦/米开尔文。

14.权利要求13所述的高功率密度功率转换器，其中所述第一热界面材料和所述第二热界面材料选自陶瓷填充硅橡胶材料和热解石墨材料。

15.权利要求13所述的高功率密度功率转换器，其中第一热界面材料的厚度和第二热界面材料的厚度在45微米至55微米范围内。

16.权利要求1所述的高功率密度功率转换器，其中第一热界面材料的热导率和第二热界面材料的热导率，大于15000瓦/米开尔文。

技术总结
一种功率半导体封装包括一个引线框架、一个半导体芯片和一个模制封装。所述引线框架包括升高的部分，所述升高的部分包括源极部分；排水部分；以及多个引线。半导体芯片包括布置在引线框架上的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。半导体芯片包括源极电极、漏极电极和栅极电极。半导体芯片的源极电极与引线框的升高部分的源极部分电连接和机械连接。半导体芯片用作低端场效应晶体管，作为通过第一热界面材料连接到散热器的翻转芯片。高端场效应晶体管通过第二热界面材料连接到散热器。低端场效应晶体管和高端场效应晶体管安装在印刷电路板上。

技术研发人员：余子威,陈霖,牛志强
受保护的技术使用者：万国半导体国际有限合伙公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12