專利名稱：電源模塊的封裝結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種封裝結構，尤指一種微小化的電源模塊的封裝結構。
背景技術：
隨著科技的進步與產業(yè)的發(fā)展，電子設備已廣泛地被應用于日常生活或
工作中。 一般而言，電子設備必須依靠電源模塊(power module),例如電源 轉換器(powerconverter),將輸入電壓轉換成電子設備所需的電壓，使電子設 備得以進行運作。
請參閱圖1，其為已知電源模塊的結構示意圖。如圖所示，已知電源模 塊1通常在電路板10的側面上設置多個電子元件11，而在另一相對側面則 設置與該多個電子元件11相導通的多個導接部12，其中多個電子元件11可 由如電阻、電容、控制集成電路(control integrated circuit)等元件組成，主要 用以將輸入電壓轉換成電子設備運作所需的電壓，而多個導接部12則使用 表面粘著技術(Surface Mount technology)設置于電路板10上，且呈現(xiàn)具有厚 度的導接結構，用以與電子設備內的系統(tǒng)電路板(未圖示)相連接，使多個電 子元件11可與電子設備的系統(tǒng)電路板相導通，并通過多個導接部12將電子 元件11運作時所產生的熱能傳導到系統(tǒng)電路板上散熱，使電子設備正常運 作。
雖然已知電源模塊1確實可達到轉換電壓的功能，但因導接部12為呈 現(xiàn)具有厚度的導接結構，將使電源模塊l的整體厚度增加，在目前電子設備 朝小型化的趨勢發(fā)展下，當電源模塊1設置于電子設備的系統(tǒng)電路板上時， 會占據(jù)電子設備內部大量的空間，導致電子設備無法進一步小型化，使得已 知電源模塊1無法符合實際需求。此外，傳統(tǒng)的電源模塊1的導接部12易 因平整度問題而不易安裝至系統(tǒng)電路板且可能因焊接不良而導致電源模塊1 無法作用，降低產品可靠度。
因此，如何發(fā)展一種可改善上述已知技術缺失的電源模塊結構，實為目前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種電源模塊的封裝結構，解決已知電源模 塊因導接部呈現(xiàn)具有厚度的結構，使電源模塊設置于電子設備的系統(tǒng)電路板 上時，會占據(jù)電子設備內部大量的空間，導致電子設備無法進一步小型化的 缺點。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種電源模塊，以便于生產線將電源模塊安 裝于系統(tǒng)電路板，解決傳統(tǒng)的電源模塊不易組裝至系統(tǒng)電路板以及可能產生 焊接不良等問題。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種電源模塊的封裝結構，至少包含電路 載體，具有相對的頂面及底面；電源轉換器，設置于電路載體且包含至少一 個已封裝的半導體芯片，該半導體芯片設置于電路載體的頂面；以及多個接 觸墊，設置于電路載體的底面，且多個接觸墊的至少部分與電源轉換器電連 接，其中多個接觸墊的面積實質上相等。
根據(jù)本發(fā)明的電源模塊的封裝結構，其中所述多個接觸墊的至少部分沿 所述電路載體的所述底面外圍的周邊區(qū)域設置。
根據(jù)本發(fā)明的電源模塊的封裝結構，其中所述多個接觸墊的至少部分沿 所述電路載體的所述底面外圍的周邊區(qū)域環(huán)繞設置。
根據(jù)本發(fā)明的電源模塊的封裝結構，其中所述多個接觸墊的至少部分與 所述電源轉換器的所述半導體芯片接觸，以用于將所述半導體芯片所產生的 執(zhí)量散執(zhí)。
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根據(jù)本發(fā)明的電源模塊的封裝結構，其中所述電路載體還具有多個導熱 墊，相對設置于所述半導體芯片的位置，以用于將所述半導體芯片所產生的 熱量散熱。
根據(jù)本發(fā)明的電源模塊的封裝結構，其中所述電路載體還具有多個散熱 通孔，相對設置于所述半導體芯片的位置，以用于將所述半導體芯片所產生 的熱量散熱。
根據(jù)本發(fā)明的電源模塊的封裝結構，其中所述半導體芯片為功率芯片。 根據(jù)本發(fā)明的電源模塊的封裝結構，其中所述電源轉換器還具有多個無源元件，與所述半導體芯片電連接。
根據(jù)本發(fā)明的電源模塊的封裝結構，其中所述電路載體為電路板。 本發(fā)明的電源模塊的封裝結構具有多個面積大體上相等的接觸墊，因此可便 于生產線利用表面粘著技術安裝于系統(tǒng)電路板上，并使電源模塊于設置于電 子設備內部時占據(jù)相對較少的空間，使電子設備可進一步小型化。此外，本 發(fā)明的電源模塊的封裝結構利用已封裝的半導體芯片，因此封裝于電源模塊 內的半導體芯片不容易于進行電源模塊封裝的過程中被損壞，可提升產品的 可靠度。


圖1為己知電源模塊的結構示意圖。
圖2(a)為本發(fā)明較佳實施例的電源模塊封裝結構的頂面視圖，以示范性 地說明封裝于電源模塊內部的架構。
圖2(b)為圖2(a)所示的電源模塊的封裝結構的底面視圖，以示范性地說 明電源模塊的多個接觸墊的排列架構。
圖2(c)為半導體芯片、電路載體與接觸墊間連接架構的剖面圖。
圖2(d)為圖2(a)所示的電源模塊的示范性電路結構示意圖。
其中，附圖標記說明如下
1、 2:電源模塊
11:電子元件 20:電路載體
22 25:半導體芯片
27:輸出濾波器 29:頻率調整電路 202:底面 204:導通孔 R1 R4:電阻 3:焊錫
10
12
21
26
28
201
203
電路板 導接部 接觸墊 補償網絡 過電流保護電路 頂面
導熱墊或散熱通孔
Cl Clh電容
Ll:電感
Vin:輸入電壓
具體實施例方式
體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述<
5應理解的是本發(fā)明能夠在不同的形式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明 的范圍，且其中的說明及圖示、在本質上當作說明之用，而非用以限制本發(fā) 明。
請參閱圖2(a)及圖2 (b)，其中圖2(a)為本發(fā)明較佳實施例的電源模塊封 裝結構的頂面視圖，以示范性地說明封裝于電源模塊內部的架構；圖2(b)則 為圖2(a)所示的電源模塊的封裝結構的底面視圖，以示范性地說明電源模塊 的多個接觸墊的排列架構。如圖所示，本發(fā)明的電源模塊2可為但不限于電 源轉換器模塊，例如直流-直流電源轉換器模塊、交流-直流電源轉換器模塊。 電源模塊2設置于電子設備的系統(tǒng)電路板(未圖示)上，用以將輸入電壓轉換 成電子設備運作所需的電壓。電源模塊2主要由電路載體20、電源轉換器以 及多個接觸墊21所構成，其中電路載體20例如可為但不限于電路板，且電 路載體20具有相對的頂面201以及底面202。
于本實施例中，電源轉換器設置于電路載體20上，且由多個已封裝的 半導體芯片22 25以及多個無源元件所構成，其中無源元件可包含但不限于 由圖2(a)所示的多個電阻Rl R4、多個電容C1 C11以及電感L1，而半導體 芯片22~25例如可為但不限于功率芯片，且半導體芯片22~25與多個無源元 件利用例如銅接線(CopperTraces, CT)相互電連接(未圖示)，由此電源模塊2 便可通過多個半導體芯片22 25與多個無源元件的搭配運作，而達到電源轉 換器的電壓轉換功能。半導體芯片22 25以及多個無源元件設置于電路載體 20的頂面201上，且半導體芯片22~25的封裝技術已為目前普遍常見的技術， 故于此不再贅述。當然，于其它實施例中，電源轉換器的構成元件、元件數(shù) 量以及連接關系并不局限于如圖2(a)所示的形式，亦可根據(jù)電源模塊的功能 以及電路設計應用而改變。
于本實施例中，半導體芯片22及23可分別由金屬氧化物半導體場效應 晶體管(以下簡稱MOSFET)電路所構成，且半導體芯片22形成高側 MOSFET(high-side MOSFET)，用以與外部電源相連接，半導體芯片23則形 成低側MOSFET(low-sideMOSFET)，用以接地。另外，半導體芯片24則為 控制集成電路(control integrated circuit)所構成，用以輸出驅動信號于半導體 芯片22、 23的柵極，以控制半導體芯片22、 23的導通與關閉。半導體芯片 25則為二極管電路所構成，且內部包含電荷泵電路(chargepump)，其中電荷
6泵電路用以增強驅動半導體芯片22的電壓，以幫助通道信號穩(wěn)定。
請再參閱圖2(b)，于本實施例中，多個接觸墊21形成于電路載體20的 底面202上，且于電源模塊2以封裝材料封裝后暴露于封裝結構的底部。每 一個暴露的接觸墊21的面積實質上相等，且至少部分的接觸墊21沿底面202 外圍的周邊區(qū)域設置，較佳為環(huán)繞設置且不以此為限，并且該多個接觸墊21 的至少部分分別與電源轉換器的半導體芯片22 25以及多個無源元件相導 通，用以當電源模塊2設置于電子設備內部時，與電子設備的系統(tǒng)電路板的 相對導接部相接觸與電導通。此外，該多個接觸墊21的至少部分亦可將電 源轉換器于運作時所產生的熱能傳導至該系統(tǒng)電路板上散熱。
另外，為了使電源模塊2具有更好的散熱效率，于其它實施例中，可于 電路載體20設置用以導熱的多個導熱墊或散熱通孔203，該導熱墊或散熱通 孔203的設置位置可根據(jù)電源轉換器所產生的熱能多寡而設置，例如半導體 芯片22~25在運作時會產生相對較多的熱能，因此可于電路載體20上與半 導體芯片22~25相對應的位置設置多個導熱墊或散熱通孔203，以加強半導 體芯片22 25的散熱。
請參閱圖2(c)，其為半導體芯片、電路載體與接觸墊間連接架構的剖面 圖。如圖所示，電路載體20具有多個導通孔204，而導通孔204貫穿電路載 體20的頂面201及底面202，且鄰近于底面202的一端與接觸墊21相連接。 多個導通孔204內可選擇性地注入并填滿導熱材料及/或導電材料。半導體芯 片22可通過焊錫3以表面粘著技術焊接于電路載體20上，使半導體芯片22 的多個接腳(未圖示)與對應設置的多個導通孔204相導通，由此即可將設置 于電路載體20相對面的半導體芯片22與接觸墊21電連接，并可將半導體 芯片22于運作時所產生的熱能經由導通孔204轉移至接觸墊21，以達到散 熱的目的。
圖2(b)亦示范性地顯示出多個接觸墊所代表的輸入/輸出插腳。于本實施 例中，虛線a所標示的范圍內的接觸墊21用以作為輸出電源的接腳，而虛 線b所標示的范圍內的接觸墊21用以作為輸入電源的接腳，虛線c、 d所標 示的范圍則用作接地的接腳，而其余未標示的接觸墊21則作為例如開關電 壓、升壓、輸出電壓調節(jié)等接腳，當然，多個接觸墊21所代表的輸入/輸出 接腳并不局限于此，亦可根據(jù)實際應用而改變。
7另外，于一些實施例中，多個接觸墊21的至少部分可僅用于散熱而不
具導接功能，例如于虛線a所標示范圍的多個接觸墊21中，可選擇部分的 接觸墊21作為輸出電源接腳，而其余的接觸墊21則僅用于散熱。
請參閱圖2(d)，其為本發(fā)明較佳實施例的電源模塊的示范性電路結構示 意圖。如圖所示，電源模塊2的電源轉換器，例如直流-直流電源轉換器，可 由例如高側MOSFET的半導體芯片22、低側MOSFET的半導體芯片23、半 導體芯片24 25、補償網絡26以及由電感與電容并聯(lián)而成的輸出濾波器27 所構成，其中高側MOSFET的半導體芯片22的漏極與輸入電壓Vin電連接， 源極則與低側MOSFET的半導體芯片23的漏極電連接以構成相位點A，而 低側MOSFET的半導體芯片23的源極則接地。輸出濾波器27連接于相位 點A，以用于濾波。由控制集成電路所構成的半導體芯片24則分別與半導 體芯片22、 23的柵極以及補償網絡26電連接，且半導體芯片24還具有脈 波寬度調變(Pulse-width modulation,PWN)電路，脈波寬度調變電路用以控制 半導體芯片22、 23于工作周期內所產生的方波信號的占空比，而半導體芯 片24還通過補償網絡26所提供的輸出電壓及/或輸出電流的反饋信號來調整 占空比的比例，另外由二極管電路所構成的半導體芯片25則與輸入電壓Vin 及半導體芯片24電連接，利用其內部的電荷泵電路以增強驅動半導體芯片 22的電壓。另外，于一些實施例中，電源模塊2的電源轉換器更可具有過電 流保護電路28以及由無源元件所構成的頻率調整電路29，其中過電流保護 電路28及頻率調整電路29分別與半導體芯片24電連接，以提供過電流保 護的功能。當然，其它己被應用以及即將被應用的電源轉換器的電路架構， 于此亦可并入參考。
綜上所述，本發(fā)明的電源模塊的封裝結構具有多個面積大體上相等的接 觸墊，因此可便于生產線利用表面粘著技術安裝于系統(tǒng)電路板上，并使電源 模塊于設置于電子設備內部時占據(jù)相對較少的空間，使電子設備可進一步小 型化。此外，本發(fā)明的電源模塊的封裝結構利用已封裝的半導體芯片，因此 封裝于電源模塊內的半導體芯片不容易于進行電源模塊封裝的過程中被損 壞，可提升產品的可靠度。
本發(fā)明可以由本領域技術人員進行修改和變化，但是都不脫離如權利要 求所欲保護的范圍。
權利要求
1、一種電源模塊的封裝結構，至少包含電路載體，具有相對的頂面及底面；電源轉換器，設置于所述電路載體且包含至少一個已封裝的半導體芯片，所述半導體芯片設置于所述電路載體的所述頂面；以及多個接觸墊，設置于所述電路載體的所述底面，且所述多個接觸墊的至少部分與所述電源轉換器電連接，其中所述多個接觸墊的面積實質上相等。
2、 如權利要求1所述的電源模塊的封裝結構，其中所述多個接觸墊的 至少部分沿所述電路載體的所述底面外圍的周邊區(qū)域設置。
3、 如權利要求2所述的電源模塊的封裝結構，其中所述多個接觸墊的 至少部分沿所述電路載體的所述底面外圍的周邊區(qū)域環(huán)繞設置。
4、 如權利要求1所述的電源模塊的封裝結構，其中所述多個接觸墊的 至少部分與所述電源轉換器的所述半導體芯片接觸，以用于將所述半導體芯 片所產生的熱量散熱。
5、 如權利要求1所述的電源模塊的封裝結構，其中所述電路載體還具 有多個導熱墊，相對設置于所述半導體芯片的位置，以用于將所述半導體芯 片所產生的熱量散熱。
6、 如權利要求1所述的電源模塊的封裝結構，其中所述電路載體還具 有多個散熱通孔，相對設置于所述半導體芯片的位置，以用于將所述半導體 芯片所產生的熱量散熱。
7、 如權利要求1所述的電源模塊的封裝結構，其中所述半導體芯片為 功率芯片。
8、 如權利要求1所述的電源模塊的封裝結構，其中所述電源轉換器還 具有多個無源元件，與所述半導體芯片電連接。
9、 如權利要求1所述的電源模塊的封裝結構，其中所述電路載體為電 路板。
全文摘要
本發(fā)明為一種電源模塊的封裝結構，至少包含電路載體，具有相對的頂面及底面；電源轉換器，設置于電路載體且包含至少一個已封裝的半導體芯片，該半導體芯片設置于電路載體的頂面；以及多個接觸墊，設置于電路載體的底面，且多個接觸墊的至少部分與電源轉換器電連接，其中多個接觸墊的面積實質上相等。本發(fā)明的電源模塊的封裝結構具有多個面積大體上相等的接觸墊，因此可便于生產線利用表面粘著技術安裝于系統(tǒng)電路板上，使電源模塊于設置于電子設備內部時占據(jù)較少空間，使電子設備可進一步小型化。此外，封裝于電源模塊內的半導體芯片不易于進行電源模塊封裝的過程中被損壞，可提升產品的可靠度。
文檔編號H01L25/00GK101465342SQ20071016034
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權日2007年12月19日
發(fā)明者周子穎, 范恒嘉 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司