專利名稱：具有雙面冷卻及電磁干擾屏蔽功能的夾層結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)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于熱冷卻和EMI屏蔽的夾層結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，微型組件由于具有小尺寸、低功耗等優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展迅速。目前，微型組件的封裝形式主要采用引線鍵合技術(shù)。然而，由于引線鍵合技術(shù)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，由于鍵合引線較細(xì)，將產(chǎn)生寄生電感，使得微型組件中的開關(guān)在切換時(shí)將產(chǎn)生振蕩環(huán)路，而振蕩環(huán)路的產(chǎn)生將使得電路中產(chǎn)生額外的損耗以及產(chǎn)生電磁干擾(electromagnetic interference, EMI)噪聲。另外，引線鍵合技術(shù)只能將微型組件產(chǎn)生的熱量從底面散發(fā)出去，因此，其散熱能力較差。隨著現(xiàn)今負(fù)載電流越來越大，對(duì)組件散熱能力的要求越來越高，引線鍵合技術(shù)已不再是微型組件的優(yōu)選封裝形式。因此，需要一種新型的封裝結(jié)構(gòu)，以減小微型組件中的功率損耗及電磁干擾，并能提高其散熱能力。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于微型組件的夾層結(jié)構(gòu)和方法。在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于微型組件的夾層結(jié)構(gòu)，所述夾層結(jié)構(gòu)包括頂層結(jié)構(gòu)，所述頂層結(jié)構(gòu)用于熱冷卻、電磁干擾屏蔽以及載流，其中，所述頂層結(jié)構(gòu)具有頂面和底面；底層結(jié)構(gòu)，所述底層結(jié)構(gòu)用于熱冷卻、載流以及電路控制，其中，所述底層結(jié)構(gòu)具有頂面和底面；內(nèi)部組件，其中，所述內(nèi)部組件包括第一組組件，第一組組件包括一個(gè)或多個(gè)組件，且其中，每個(gè)組件的第一面均安裝在所述底層結(jié)構(gòu)的頂面上；第一組連接結(jié)構(gòu)，其中，第一組連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)，所述第一組連接結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)連接結(jié)構(gòu)均用于將第一組組件中的每個(gè)組件連接至所述頂層結(jié)構(gòu)的底面；第二組連接結(jié)構(gòu)，其中，第二組連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)，所述第二組連接結(jié)構(gòu)連接于所述頂層結(jié)構(gòu)的底面和所述底層結(jié)構(gòu)的頂面之間，用于為所述內(nèi)部組件提供一條或多條電流通道。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于冷卻微型組件、屏蔽微型組件電磁干擾以及載流的的方法，包括在底層結(jié)構(gòu)的頂面上安裝第一組組件，其中，第一組組件包括一個(gè)或多個(gè)組件，所述底層結(jié)構(gòu)用于熱冷卻、載流以及電路控制；將第一組連接結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)的第一面連接至頂層結(jié)構(gòu)，其中，第一組連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)，所述頂層結(jié)構(gòu)用于熱冷卻、電磁干擾屏蔽以及載流；將第二組連接結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)的第一面連接至所述頂層結(jié)構(gòu)的底面，其中，第二組連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)，所述第二組連接結(jié)構(gòu)用于為微型組件提供一條或多條電流通道；將第一組連接結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)的第二面分別連接至第一組組件中每一個(gè)組件；以及將第二組連接結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)的第二面連接至所述底層結(jié)構(gòu)的頂面。利用本發(fā)明實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)微型組件的雙面冷卻，提高了微型組件的散熱能力， 并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干擾能力。


圖1示出一典型的直流/直流(DC/DC)降壓轉(zhuǎn)換器電路10。圖2A示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)圖1所示DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器電路10的微型組件結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖2B示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)圖1所示DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)10的微型組件結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的微型組件結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的微型組件結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例的用于微型組件的夾層結(jié)構(gòu)。在接下來的說明中，一些具體的細(xì)節(jié)，都用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例提供更好的理解。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，即使在缺少一些細(xì)節(jié)或者其他方法、元件、材料等結(jié)合的情況下，本發(fā)明的實(shí)施例也可以被實(shí)現(xiàn)。圖1示出一典型的直流/直流(DC/DC)降壓轉(zhuǎn)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(shí)施例中，控制器和上管FETl集成于同一芯片101中。圖2A和圖2B示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)圖1所示DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器電路10 的新型夾層結(jié)構(gòu)。如圖2A和2B所示，芯片101通過倒裝焊技術(shù)安裝在位于底面的襯底上， 以使得芯片101的正面為地，其反面通過例如焊錫膏等導(dǎo)電膠附著在襯底上。下管FET2和電感L亦通過導(dǎo)電膠安裝在襯底上。所述安裝工藝可以通過傳統(tǒng)的常規(guī)回流工藝實(shí)現(xiàn)。金屬通孔A和C分別用于將芯片101和下管FET2連接至位于頂面的金屬引線框， 所述金屬弓I線框通過銀環(huán)氧樹脂或者焊錫膏與微型組件的各個(gè)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。由于存在金屬通孔A和C，芯片101和下管FET2產(chǎn)生的熱量不僅能夠通過傳統(tǒng)方法從襯底散發(fā)出去，還能夠通過金屬通孔A和C從金屬引線框散發(fā)出去，即利用金屬通孔實(shí)現(xiàn)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于載流或作為控制信號(hào)走線。 金屬通孔B直接連接于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(tǒng)引線鍵合連接，以提供一從下管FET2至襯底的電流通道用于載流。在另一實(shí)施例中，金屬通孔B可以用于在金屬引線框和襯底之間傳輸信號(hào)或者載流。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬引線框可以是平板或密封罩，并完全覆蓋微型組件。在一個(gè)實(shí)施例中，在金屬弓丨線框上可以具有多個(gè)開孔。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)金屬引線框?yàn)槠桨鍟r(shí)，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復(fù)合材料，這樣形成的封裝較堅(jiān)固。在微型組件中注入模具復(fù)合材料還能起到電絕緣的作用。模具復(fù)合材料可以為硅樹脂(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(huán)氧樹脂與金屬引線框連接，可以幫助微型組件散熱，進(jìn)而提高效率。雖然示出了 3個(gè)金屬通孔A、B和C作為連接結(jié)構(gòu)的示例，但是本發(fā)明中連接結(jié)構(gòu)的數(shù)目不限于該具體示例，在實(shí)際中可以根據(jù)應(yīng)用需求采用任何適合數(shù)目的連接結(jié)構(gòu)。圖3示出依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的改進(jìn)的夾層結(jié)構(gòu)。如圖3所示，與圖2A和2B 所示的結(jié)構(gòu)相比，微型組件的內(nèi)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。采用多個(gè)小通孔的連接方式能夠減小內(nèi)部組件的熱應(yīng)力，且多個(gè)小通孔一起所承受的熱應(yīng)力亦小于一個(gè)金屬通孔所承受的熱應(yīng)力，并能夠避免內(nèi)部組件 Dl和D2被壓碎。雖然示出了 2個(gè)內(nèi)部組件Dl和D2作為內(nèi)部組件的示例，但是本發(fā)明中內(nèi)部組件的數(shù)目不限于該具體示例，在實(shí)際中可以根據(jù)應(yīng)用需求采用任何適合數(shù)目的內(nèi)部組件。圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的一種改進(jìn)的夾層結(jié)構(gòu)。如圖4所示，和圖2A和圖2B所示的結(jié)構(gòu)相比，金屬引線框被制造成只有底面開口的密封罩結(jié)構(gòu)。所述密封罩通過銀環(huán)氧樹脂或者焊錫膏連接至襯底，并完全罩住整個(gè)微型組件。該結(jié)構(gòu)不再需要模具復(fù)合材料，因而節(jié)省了成本。另外，密封罩防止了微型組件的側(cè)邊磁泄露，因而提高了 EMI屏蔽效果。而且，圖4所示的結(jié)構(gòu)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于為微型組件散熱，因而提高了微型組件的熱性能。上述本發(fā)明的說明書和實(shí)施方式僅僅以示例性的方式對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的用于微型組件的夾層結(jié)構(gòu)及其方法進(jìn)行了說明，并不用于限定本發(fā)明的范圍。對(duì)于公開的實(shí)施例進(jìn)行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實(shí)施例和對(duì)實(shí)施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本發(fā)明所公開的實(shí)施例的其他變化和修改并不超出本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于微型組件的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述夾層結(jié)構(gòu)包括頂層結(jié)構(gòu)，所述頂層結(jié)構(gòu)用于熱冷卻、電磁干擾屏蔽以及載流，其中，所述頂層結(jié)構(gòu)具有頂面和底面；底層結(jié)構(gòu)，所述底層結(jié)構(gòu)用于熱冷卻、載流以及電路控制，其中，所述底層結(jié)構(gòu)具有頂面和底面；內(nèi)部組件，其中，所述內(nèi)部組件包括第一組組件，第一組組件包括一個(gè)或多個(gè)組件，且其中，每個(gè)組件的第一面均安裝在所述底層結(jié)構(gòu)的頂面上；第一組連接結(jié)構(gòu)，其中，第一組連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)，所述第一組連接結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)連接結(jié)構(gòu)均用于將第一組組件中的每個(gè)組件連接至所述頂層結(jié)構(gòu)的底面；第二組連接結(jié)構(gòu)，其中，第二組連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)，所述第二組連接結(jié)構(gòu)連接于所述頂層結(jié)構(gòu)的底面和所述底層結(jié)構(gòu)的頂面之間，用于為所述內(nèi)部組件提供一條或多條電流通道。
2.如權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一組和第二組連接結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)連接結(jié)構(gòu)包含一個(gè)或多個(gè)金屬通孔。
3.如權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頂層結(jié)構(gòu)和底層結(jié)構(gòu)為襯底或金屬引線框。
4.如權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一組和第二組連接結(jié)構(gòu)的第一面通過導(dǎo)電膠連接至所述頂層結(jié)構(gòu)的底面，所述第一組連接結(jié)構(gòu)的第二面通過導(dǎo)電膠連接至所述第一組組件，所述第二組連接結(jié)構(gòu)通過導(dǎo)電膠連接至所述底層結(jié)構(gòu)的頂面。
5.如權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頂層結(jié)構(gòu)為平板或密封罩，所述頂層結(jié)構(gòu)完全覆蓋所述微型組件。
6.如權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頂層結(jié)構(gòu)具有開孔。
7.如權(quán)利要求6所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所述頂層結(jié)構(gòu)為平板時(shí)，微型組件的空隙中填充有絕緣材料。
8.如權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)部組件還包括第二組組件，所述第二組組件通過導(dǎo)電膠連接至所述頂層結(jié)構(gòu)的底面或所述底層結(jié)構(gòu)的頂面。
9.如權(quán)利要求8所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二組組件中的每一個(gè)組件的第一面安裝在所述底層結(jié)構(gòu)的頂面上，所述第二組組件中的每一個(gè)組件的第二面通過導(dǎo)電膠連接至所述頂層結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述夾層結(jié)構(gòu)還包括安裝在所述頂層結(jié)構(gòu)的頂面上的第三組組件，第三組組件包括一個(gè)或多個(gè)組件。
11.一種用于冷卻微型組件、屏蔽微型組件電磁干擾以及載流的方法，包括在底層結(jié)構(gòu)的頂面上安裝第一組組件，其中，第一組組件包括一個(gè)或多個(gè)組件，所述底層結(jié)構(gòu)用于熱冷卻、載流以及電路控制；將第一組連接結(jié)構(gòu)中每一個(gè)連接結(jié)構(gòu)的第一面連接至頂層結(jié)構(gòu)的底面，其中，第一組連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)，所述頂層結(jié)構(gòu)用于熱冷卻、電磁干擾屏蔽以及載流；將第二組連接結(jié)構(gòu)中每一個(gè)連接結(jié)構(gòu)的第一面連接至所述頂層結(jié)構(gòu)的底面，其中，第二組連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)，所述第二組連接結(jié)構(gòu)用于為微型組件提供一條或多條電流通道；將第一組連接結(jié)構(gòu)中每一個(gè)連接結(jié)構(gòu)的第二面分別連接至第一組組件中每一個(gè)組件;以及將第二組連接結(jié)構(gòu)中每一個(gè)連接結(jié)構(gòu)的第二面連接至所述底層結(jié)構(gòu)的頂面。
12.如權(quán)利要求11述的方法，其特征在于，所述方法還包括將第二組組件每一個(gè)組件的第一面連接至所述底層結(jié)構(gòu)的頂面，或者將第二組組件中每一個(gè)組件的第二面連接至所述頂層結(jié)構(gòu)的底面。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述頂層結(jié)構(gòu)的頂面上安裝第三組組件，第三組組件包括一個(gè)或多個(gè)組件。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述頂層結(jié)構(gòu)上開孔。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于其中，所述頂層結(jié)構(gòu)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(dāng)所述頂層結(jié)構(gòu)為平板時(shí)，在所述微型組件的空隙中填充絕緣材料。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種對(duì)微型組件進(jìn)行雙面冷卻、屏蔽電磁干擾以及載流的新型夾層結(jié)構(gòu)及其方法。所述夾層結(jié)構(gòu)包括頂層結(jié)構(gòu)和底層結(jié)構(gòu)以達(dá)到雙面冷卻的目的。同時(shí)，頂層結(jié)構(gòu)還用于屏蔽電磁干擾。所述夾層結(jié)構(gòu)還包括第一組連接結(jié)構(gòu)以用于將微型組件中的器件和頂層結(jié)構(gòu)連接起來，以及第二組連接結(jié)構(gòu)以用于將頂層結(jié)構(gòu)和底層結(jié)構(gòu)連接起來。所述連接結(jié)構(gòu)具有載流功能。利用本發(fā)明實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)微型組件的雙面冷卻，提高了微型組件的散熱能力，并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干擾能力。
文檔編號(hào)H02M1/44GK102185470SQ20111004856
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者印健, 姚凱衛(wèi), 蔣航 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司