[发明专利]高功率应用中的三维整体模塑功率电子模块及其方法

说明书

本发明提供的功率电子封装包括：第一基板、与第一基板反向安置的第二基板、一个或多个安置在基板之间的芯片、和至少三个垫块。垫块控制着功率电子封装的高度变化，并保护芯片和其它电子组件免遭过度压力。垫块高度是根据芯片高度、连接芯片到顶基板的焊块高度、和连接芯片到底基板的焊块高度而确定的。

【发明领域】

本发明涉及一种功率电子封装或一种整体注塑功率电子模块。

【背景技术】

功率半导体芯片用于许多高功率应用，如混合动力电动汽车和其它运输及能源系统。功率半导体芯片如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、和二极管会产生大量的热。结果，当这些半导体芯片置入到封装内时，期望能有效且快速地将这些芯片产生的热散发出去。这种功率半导体芯片的封装需要满足严格的性能要求，如在一个很长的服务寿命期间提供可靠的高功率。此外，功率电子封装为芯片和其它内置组件提供电子互连、散热、和机械支持。

为了满足高功率封装的要求，期望能提高可靠性和散热性能。

【附图说明】

图1显示本发明一个示范实施例的功率电子封装的侧视图。

图2显示本发明一个示范实施例的功率电子封装的透明视图。

图3显示本发明一个示范实施例的确定功率电子封装中垫块厚度的方法。

图4显示本发明一个示范实施例的制作功率电子封装的方法。

图5显示本发明一个示范实施例的制作功率电子封装的系统。

图6A显示本发明一个示范实施例的功率电子封装的侧视图。

图6B显示本发明一个示范实施例的功率电子封装的侧视图。

【发明概述】

一个示范实施例的功率电子封装包括：第一基板、与第一基板反向安置的第二基板、一个或多个安置在基板之间的芯片、以及至少三个垫块。垫块控制着功率电子封装的高度变化，并保护芯片和其它电子组件免遭过度压力。垫块高度是根据芯片高度、连接芯片到顶基板的焊块高度上、以及连接芯片到底基板的焊块高度而确定的。

其它示范实施例将在以下讨论。

【发明详述】

本发明示范实施例涉及功率电子封装的装置和方法，该功率电子封装包括一个或多个安置在内的芯片，且能有效散热。

一个示范实施例的功率电子封装包括：一个顶基板和一个与顶基板相反安置的底基板。该功率电子封装为多个夹在顶基板和底基板之间的高功率芯片提供电子互连、散热和机械支持。该功率电子封装还包括垫块，每个垫块的第一端接触顶基板，其第二端接触底基板。垫块高度是根据芯片高度、将芯片键合到顶基板的焊块(solderblock)高度、将芯片键合到底基板的焊基(solderbase)高度而确定的。

垫块位于顶基板和底基板之间，能根据每个封装里特定芯片而提供一个机制以控制功率电子封装的高度。垫块高度是根据芯片高度、使用的焊块数量、以及在此讨论的其它标准进行定制和设计的。因此，功率电子封装的高度变化是由该垫块控制的。

在一个示范实施例里，在芯片的顶表面和顶基板之间有多个焊块，在芯片的底表面和底基板之间有多个焊基。焊块和焊基为芯片提供电子路径，以便连接到顶基板和底基板。

在一个示范实施例里，垫块高度是根据基板和夹在其间的芯片的传热属性而确定的，使得高功率芯片产生的热能够有效地散发出去。功率电子封装的高度变化被垫块精确地控制在小于0.1mm，从而降低焊块的机械压力和崩塌率。

在一个示范实施例里，垫块被垫在功率电子封装的周围，或靠近功率电子封装的一个或多个角，以便从芯片和焊块转移负载，从而降低功率电子封装里电子组件上的机械压力。