具有雙面冷卻及電磁幹擾屏蔽功能的夾層結構的製作方法

2023-09-21 15:52:50 1

專利名稱：具有雙面冷卻及電磁幹擾屏蔽功能的夾層結構的製作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及一種微型組件，更具體地，涉及一種在微型組件中用於熱冷卻和EMI屏蔽的夾層結構。
背景技術：
當今，微型組件由於具有小尺寸、低功耗等優點而發展迅速。目前，微型組件的封裝形式主要採用引線鍵合技術。然而，由於引線鍵合技術中鍵合引線較長，引線阻抗較大， 使得微型組件的功率損耗增大，效率降低。這限制了承載大電流的能力。而且，由於鍵合引線較細，將產生寄生電感，使得微型組件中的開關在切換時將產生振蕩環路，而振蕩環路的產生將使得電路中產生額外的損耗以及產生電磁幹擾(electromagnetic interference, EMI)噪聲。另外，引線鍵合技術只能將微型組件產生的熱量從底面散發出去，因此，其散熱能力較差。隨著現今負載電流越來越大，對組件散熱能力的要求越來越高，引線鍵合技術已不再是微型組件的優選封裝形式。因此，需要一種新型的封裝結構，以減小微型組件中的功率損耗及電磁幹擾，並能提高其散熱能力。

發明內容
針對現有技術中的一個或多個問題，本發明的一個目的是提供一種用於微型組件的夾層結構和方法。在本發明的一個方面，本發明的實施例提供了一種用於微型組件的夾層結構，所述夾層結構包括頂層結構，所述頂層結構用於熱冷卻、電磁幹擾屏蔽以及載流，其中，所述頂層結構具有頂面和底面；底層結構，所述底層結構用於熱冷卻、載流以及電路控制，其中，所述底層結構具有頂面和底面；內部組件，其中，所述內部組件包括第一組組件，第一組組件包括一個或多個組件，且其中，每個組件的第一面均安裝在所述底層結構的頂面上；第一組連接結構，其中，第一組連接結構包括一個或多個連接結構，所述第一組連接結構中的每一個連接結構均用於將第一組組件中的每個組件連接至所述頂層結構的底面；第二組連接結構，其中，第二組連接結構包括一個或多個連接結構，所述第二組連接結構連接於所述頂層結構的底面和所述底層結構的頂面之間，用於為所述內部組件提供一條或多條電流通道。在本發明的另一個方面，本發明的實施例提供了一種用於冷卻微型組件、屏蔽微型組件電磁幹擾以及載流的的方法，包括在底層結構的頂面上安裝第一組組件，其中，第一組組件包括一個或多個組件，所述底層結構用於熱冷卻、載流以及電路控制；將第一組連接結構中的每一個的第一面連接至頂層結構，其中，第一組連接結構包括一個或多個連接結構，所述頂層結構用於熱冷卻、電磁幹擾屏蔽以及載流；將第二組連接結構中的每一個的第一面連接至所述頂層結構的底面，其中，第二組連接結構包括一個或多個連接結構，所述第二組連接結構用於為微型組件提供一條或多條電流通道；將第一組連接結構中的每一個的第二面分別連接至第一組組件中每一個組件；以及將第二組連接結構中的每一個的第二面連接至所述底層結構的頂面。利用本發明實施例，可以實現微型組件的雙面冷卻，提高了微型組件的散熱能力， 並且減小了微型組件的功率耗散和提高了微型組件的抗電磁幹擾能力。


圖1示出一典型的直流/直流(DC/DC)降壓轉換器電路10。圖2A示出根據本發明一實施例的實現圖1所示DC/DC降壓轉換器電路10的微型組件結構的側視圖。圖2B示出根據本發明一實施例的實現圖1所示DC/DC降壓轉換器結構10的微型組件結構的俯視圖。圖3示出根據本發明另一實施例的微型組件結構的側視圖。圖4示出根據本發明另一實施例的微型組件結構的側視圖。
具體實施例方式下面詳細說明本發明實施例的用於微型組件的夾層結構。在接下來的說明中，一些具體的細節，都用於對本發明的實施例提供更好的理解。本技術領域的技術人員可以理解，即使在缺少一些細節或者其他方法、元件、材料等結合的情況下，本發明的實施例也可以被實現。圖1示出一典型的直流/直流(DC/DC)降壓轉換器電路10。如圖1所示，電路10 包含一控制器，其耦接至一上管FETl以及一下管FET2的柵極。上管FETl的漏極耦接至輸入端VIN，其源極耦接至下管FET2的漏極。下管FET2的源極耦接至地。電感L的一端耦接至上管FETl和下管FET2的公共端，其另一端耦接至輸出端V0UT。在本實施例中，控制器和上管FETl集成於同一晶片101中。圖2A和圖2B示出根據本發明一實施例的實現圖1所示DC/DC降壓轉換器電路10 的新型夾層結構。如圖2A和2B所示，晶片101通過倒裝焊技術安裝在位於底面的襯底上， 以使得晶片101的正面為地，其反面通過例如焊錫膏等導電膠附著在襯底上。下管FET2和電感L亦通過導電膠安裝在襯底上。所述安裝工藝可以通過傳統的常規回流工藝實現。金屬通孔A和C分別用於將晶片101和下管FET2連接至位於頂面的金屬引線框， 所述金屬弓I線框通過銀環氧樹脂或者焊錫膏與微型組件的各個器件連接，且所述金屬弓I線框覆蓋住微型組件的所有器件。由於存在金屬通孔A和C，晶片101和下管FET2產生的熱量不僅能夠通過傳統方法從襯底散發出去，還能夠通過金屬通孔A和C從金屬引線框散發出去，即利用金屬通孔實現了微型組件的雙面冷卻。而金屬引線框作為功率地屏蔽層，能夠阻擋EMI噪聲。圖2A和圖2B中的襯底可以是具有不同類型芯材(core material)的印刷電路板(PCB)，或者是金屬薄膜。金屬引線框和襯底均可以用於載流或作為控制信號走線。 金屬通孔B直接連接於金屬引線框和襯底之間，以將金屬引線框的的功率地和襯底地連接起來。金屬通孔B代替了傳統引線鍵合連接，以提供一從下管FET2至襯底的電流通道用於載流。在另一實施例中，金屬通孔B可以用於在金屬引線框和襯底之間傳輸信號或者載流。在一個實施例中，金屬引線框可以是平板或密封罩，並完全覆蓋微型組件。在一個實施例中，在金屬弓丨線框上可以具有多個開孔。在一個實施例中，當金屬引線框為平板時，在微型組件的空隙中填充絕緣材料。具體而言，可以通過金屬引線框上的開孔向微型組件注入模具複合材料，這樣形成的封裝較堅固。在微型組件中注入模具複合材料還能起到電絕緣的作用。模具複合材料可以為矽樹脂(silicone)。另外，所述開孔還能減小渦流，因而更有效地提高電磁屏蔽效果。電感L通過銀環氧樹脂與金屬引線框連接，可以幫助微型組件散熱，進而提高效率。雖然示出了 3個金屬通孔A、B和C作為連接結構的示例，但是本發明中連接結構的數目不限於該具體示例，在實際中可以根據應用需求採用任何適合數目的連接結構。圖3示出依據本發明另一實施例的改進的夾層結構。如圖3所示，與圖2A和2B 所示的結構相比，微型組件的內部組件Dl和D2分別通過第一組金屬通孔D和第二組金屬通孔E連接至金屬引線框。採用多個小通孔的連接方式能夠減小內部組件的熱應力，且多個小通孔一起所承受的熱應力亦小於一個金屬通孔所承受的熱應力，並能夠避免內部組件 Dl和D2被壓碎。雖然示出了 2個內部組件Dl和D2作為內部組件的示例，但是本發明中內部組件的數目不限於該具體示例，在實際中可以根據應用需求採用任何適合數目的內部組件。圖4示出根據本發明另一實施例的一種改進的夾層結構。如圖4所示，和圖2A和圖2B所示的結構相比，金屬引線框被製造成只有底面開口的密封罩結構。所述密封罩通過銀環氧樹脂或者焊錫膏連接至襯底，並完全罩住整個微型組件。該結構不再需要模具複合材料，因而節省了成本。另外，密封罩防止了微型組件的側邊磁洩露，因而提高了 EMI屏蔽效果。而且，圖4所示的結構通過將金屬引線框和襯底直接連接，還提供了額外的熱路徑用於為微型組件散熱，因而提高了微型組件的熱性能。上述本發明的說明書和實施方式僅僅以示例性的方式對本發明實施例的用於微型組件的夾層結構及其方法進行了說明，並不用於限定本發明的範圍。對於公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本技術領域的普通技術人員所了解。本發明所公開的實施例的其他變化和修改並不超出本發明的精神和保護範圍。
權利要求
1.一種用於微型組件的夾層結構，其特徵在於，所述夾層結構包括頂層結構，所述頂層結構用於熱冷卻、電磁幹擾屏蔽以及載流，其中，所述頂層結構具有頂面和底面；底層結構，所述底層結構用於熱冷卻、載流以及電路控制，其中，所述底層結構具有頂面和底面；內部組件，其中，所述內部組件包括第一組組件，第一組組件包括一個或多個組件，且其中，每個組件的第一面均安裝在所述底層結構的頂面上；第一組連接結構，其中，第一組連接結構包括一個或多個連接結構，所述第一組連接結構中的每一個連接結構均用於將第一組組件中的每個組件連接至所述頂層結構的底面；第二組連接結構，其中，第二組連接結構包括一個或多個連接結構，所述第二組連接結構連接於所述頂層結構的底面和所述底層結構的頂面之間，用於為所述內部組件提供一條或多條電流通道。
2.如權利要求1所述的夾層結構，其特徵在於，所述第一組和第二組連接結構中的每一個連接結構包含一個或多個金屬通孔。
3.如權利要求1所述的夾層結構，其特徵在於，所述頂層結構和底層結構為襯底或金屬引線框。
4.如權利要求1所述的夾層結構，其特徵在於，所述第一組和第二組連接結構的第一面通過導電膠連接至所述頂層結構的底面，所述第一組連接結構的第二面通過導電膠連接至所述第一組組件，所述第二組連接結構通過導電膠連接至所述底層結構的頂面。
5.如權利要求1所述的夾層結構，其特徵在於，所述頂層結構為平板或密封罩，所述頂層結構完全覆蓋所述微型組件。
6.如權利要求1所述的夾層結構，其特徵在於，所述頂層結構具有開孔。
7.如權利要求6所述的夾層結構，其特徵在於，當所述頂層結構為平板時，微型組件的空隙中填充有絕緣材料。
8.如權利要求1所述的夾層結構，其特徵在於，所述內部組件還包括第二組組件，所述第二組組件通過導電膠連接至所述頂層結構的底面或所述底層結構的頂面。
9.如權利要求8所述的夾層結構，其特徵在於，所述第二組組件中的每一個組件的第一面安裝在所述底層結構的頂面上，所述第二組組件中的每一個組件的第二面通過導電膠連接至所述頂層結構。
10.如權利要求1所述的夾層結構，其特徵在於，所述夾層結構還包括安裝在所述頂層結構的頂面上的第三組組件，第三組組件包括一個或多個組件。
11.一種用於冷卻微型組件、屏蔽微型組件電磁幹擾以及載流的方法，包括在底層結構的頂面上安裝第一組組件，其中，第一組組件包括一個或多個組件，所述底層結構用於熱冷卻、載流以及電路控制；將第一組連接結構中每一個連接結構的第一面連接至頂層結構的底面，其中，第一組連接結構包括一個或多個連接結構，所述頂層結構用於熱冷卻、電磁幹擾屏蔽以及載流；將第二組連接結構中每一個連接結構的第一面連接至所述頂層結構的底面，其中，第二組連接結構包括一個或多個連接結構，所述第二組連接結構用於為微型組件提供一條或多條電流通道；將第一組連接結構中每一個連接結構的第二面分別連接至第一組組件中每一個組件;以及將第二組連接結構中每一個連接結構的第二面連接至所述底層結構的頂面。
12.如權利要求11述的方法，其特徵在於，所述方法還包括將第二組組件每一個組件的第一面連接至所述底層結構的頂面，或者將第二組組件中每一個組件的第二面連接至所述頂層結構的底面。
13.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括在所述頂層結構的頂面上安裝第三組組件，第三組組件包括一個或多個組件。
14.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括在所述頂層結構上開孔。
15.如權利要求11所述的方法，其特徵在於其中，所述頂層結構為平板或者密封罩，且所述平板或密封罩完全覆蓋所述微型組件，其中，所述方法還包括當所述頂層結構為平板時，在所述微型組件的空隙中填充絕緣材料。
全文摘要
本發明提出了一種對微型組件進行雙面冷卻、屏蔽電磁幹擾以及載流的新型夾層結構及其方法。所述夾層結構包括頂層結構和底層結構以達到雙面冷卻的目的。同時，頂層結構還用於屏蔽電磁幹擾。所述夾層結構還包括第一組連接結構以用於將微型組件中的器件和頂層結構連接起來，以及第二組連接結構以用於將頂層結構和底層結構連接起來。所述連接結構具有載流功能。利用本發明實施例，可以實現微型組件的雙面冷卻，提高了微型組件的散熱能力，並且減小了微型組件的功率耗散和提高了微型組件的抗電磁幹擾能力。
文檔編號H02M1/44GK102185470SQ20111004856
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月23日 優先權日2010年2月24日
發明者印健, 姚凱衛, 蔣航 申請人:成都芯源系統有限公司