[实用新型]适用于功率MOS的新型塑封结构有效

专利信息
申请号: 201720378234.9 申请日: 2017-04-12
公开(公告)号: CN206697450U 公开(公告)日: 2017-12-01
发明(设计)人: 任杰;苏海伟 申请(专利权)人: 上海长园维安微电子有限公司
主分类号: H01L21/48 分类号: H01L21/48;H01L21/56;H01L23/495
代理公司: 上海东亚专利商标代理有限公司31208 代理人: 董梅
地址: 201202 上*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 适用于 功率 mos 新型 塑封 结构
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及一种适用于功率MOS的新型塑封结构。

背景技术

功率场效应晶体管(POWER MOS)作为功率半导体器件的主要分支之一,其广泛应用于手机、电脑、照明及液晶电视机等消费电子产品的电源或适配器中,功率mos器件同时具有输入阻抗底,开关速度快等优点。随着半导体技术的发展,大功率,低功耗,小封装的功率MOS器件越来越吸引人们的眼球。

功率MOS器件一般是由许多元胞结构的晶体管并联组成的,其芯片的结构和制造工艺是其性能品质的决定性因素,而这些技术的进一步改进将付出很高的成本。而封装是沟通半导体芯片和外部电路的通道,其主要作用包括:1、支撑保护芯片不受外界环境的影响;2、为芯片提供电气连接以便与其他元器件构成完整电路;3、散热。不同封装形式的芯片其性能各有差异,从功率MOS的参数来看,器件工作的最大功率与器件的热阻有关,而封装散热的好坏直接决定了热阻的大小。

封装技术按照封装材料划分为:金属封装、陶瓷封装和塑料封装(塑封)。塑料封装由于成本低廉,工艺简单,可靠性高,在消费类电子市场占据绝对的地位。其中,直插式TO系列封装由于更好的散热条件,是大功率MOS的主要封装形式。传统的直插式TO系列封装如图1所示,一般包括一框架1’、一芯片4’和一个塑封体5’,框架1’主要起到载片和散热的作用,塑封体5’主要提供物理和电气的保护作用。一般情况下,为了工艺简单和更好的散热条件,芯片4’通过焊料粘贴到框架1’上,背电极(如功率MOS的漏极)直接与框架的背板连接,背电极既可通过中间的管脚,也可通过背板实现与外部电路的连接,框架材料采用导热和电性能优越的Cu制备,如果是直插式封装的话,在焊接到PCB板上时框架1’的背板需要加装散热片,半包封式的封装由于背板是裸露的,为了防止短路,背板和散热片之间还需要加装一层绝缘垫,这样的话就会增加一步工艺,影响了产品的生产效率;为了防止这种情况,在塑封时,可以用塑封料把框架的背板完全包起来,形成全包封形式的封装(Fullpak),这样可以避免使用绝缘垫,但是全包封的器件由于塑封料本身导热性能比较差,导致全包封封装的器件热阻成倍的增加,极大的影响了器件的性能,对于功率MOS来说,对其UIS的可靠性能力也有一定的影响。

发明内容

本实用新型目的在于:提供一种适用于功率MOS的新型塑封结构,以解决封装结构中散热和绝缘的矛盾。

本实用新型目的通过下述技术方案实现:一种适用于功率MOS的新型塑封结构,包含一框架,一芯片以及一封装体,其中,所述的框架为铜框架,该铜框架分成两部分,一部分作为载片与器件背电极相连并引出管脚形成电气连接,一部分用来实现散热功能的散热背板,二者通过导热性能良好的绝缘材料层,即高导热隔离层隔离开,使铜框架的两部分形成物理连接。

与传统的封装结构比较,主要包含框架、芯片和塑封体三个部分,区别在于框架不再是一体成型,而是由起散热作用的散热背板,起绝缘作用的热性能良好的绝缘材料层以及起电气连接的载片。该结构不仅避免了器件在PCB上焊接需加装绝缘垫的问题,又充分利用了铜框架散热良好的特性,充分发挥了功率MOS大功率,低功耗的优势。

在上述方案基础上,所述的高导热隔离层面积(c×d)大于载片的面积(e×f),小于散热背板面积(a×b)。

在上述方案基础上,所述的高导热隔离层采用上下两面都覆盖铜板的陶瓷隔离层。

在上述方案基础上,所述载片上焊接芯片,芯片背电极通过与载片相连的中间管脚引出,其他电极与悬空的电极相连,所述芯片由于高导热隔离层的作用,与散热背板绝缘。

本实用新型通过下述封装方法获得:

第1、将铜制的散热背板置于烧结的模具中,通过焊料将导热性能良好的绝缘材料层固定到散热背板上,然后,将载片固定到导热性能良好的绝缘材料层上;

第2、通过传统粘片工艺,把芯片粘贴到固定好的载片上;

3、通过压焊工艺,从芯片压焊点引线到载片的管脚上;

4、进行塑封工艺,形成塑封体,成型器件。

本实用新型的优越性在于,由于载片和散热背板是隔离开的独立部分,载片完成电气连接,散热背板提供散热通道,在方便PCB装配的同时,降低了功率MOS的封装热阻,大大提高了其在应用端的安全工作区,充分发挥了功率MOS大功率,低功耗的优势。

附图说明

图1是传统直插式TO系列封装结构示意图;

图2是本实用新型的封装结构示意图;

图3是本实用新型的封装结构框架的分解示意图;

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