專利名稱：具有混合線路與復(fù)合基板的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封裝結(jié)構(gòu)，特別是一種具有混合線路與復(fù)合式基板的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今各類電子產(chǎn)品的共同趨勢不外乎輕、薄、短、小，如何在有限的空間內(nèi)，置放最多的元件或是線路，是目前設(shè)計電子產(chǎn)品的設(shè)計者最想要達到的目標。因此，基于這種想法，二維空間的電路及元件顯然無法滿足元件高積密度以及線路緊密度的設(shè)計要求，使得三維空間的電路及元件設(shè)計，成為提高元件及線路積密度的解決方式。
圖1及圖2，表示目前以直接鍵合銅技術(shù)(DCB；direct copper bond)或是絕緣金屬基板(IMS；insulated metal substrate)的高散熱性基板，并且以打線技術(shù)(wire bond)與導(dǎo)線架(lead-frame)電性連接，所構(gòu)成的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
請先參閱圖1，表示具有功率模塊(power module)的封裝結(jié)構(gòu)(package)結(jié)構(gòu)截面示意圖。其封裝結(jié)構(gòu)包括一高散熱性基板100，例如，直接鍵合銅技術(shù)基板(以下簡稱DCB基板)，或是絕緣金屬基板(以下簡稱IMS基板)；于高散熱性基板100上包括功率元件(powerdevice)102、控制元件(control device)104以及其它元件(未在圖中表示)，位于具有線路的高散熱性基板100上方，并且利用打線接合(wirebonding)的方式，通過復(fù)條導(dǎo)線112，將這些元件，如控制元件104、功率元件102或是其它元件(未在圖中表示)分別與導(dǎo)線架108電性連接。
接著，以封膠(molding)120將控制元件104、功率元件102其它元件(未在圖中表示)，還有連接各元件以及導(dǎo)線架108與高散熱性基板100之間的復(fù)條導(dǎo)線112，并局部的導(dǎo)線架108同時密封。而控制元件104、功率元件102以及其它元件(未在圖中表示)，可分別通過導(dǎo)線架108的引腳(lead)110與外界作電性連接。
此結(jié)構(gòu)上的缺點在于，線路全部都在高散熱性基板100上，其線路密度無法提高，且所須要的基板面積較大，形成高制程成本。再者，由于功率元件102所產(chǎn)生的熱量是經(jīng)由高散熱性基板100，再傳送至散熱裝置(未在圖中表示)，而散熱裝置與高散熱性基板100之間則是通過散熱膏(未在圖中表示)傳熱，故瞬間的傳熱機制并不理想。
因此，為了提高功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)的線路密度，并且為了增加高散熱性基板100的散熱效率，提出另一種封裝結(jié)構(gòu)，如圖2所示，其封裝結(jié)構(gòu)包括高散熱性基板100；于高散熱性基板100的第一表面上具有控制元件104、功率元件102以及其它元件(未在圖中表示)；復(fù)數(shù)條導(dǎo)線112用以電性連接控制元件104、功率元件102與其它元件(未在圖中表示)與具有引腳110的導(dǎo)線架108以及高散熱性基板100。接著，同樣以封膠120將上述的結(jié)構(gòu)進行密封。而控制元件104、功率元件102以及其它元件(未在圖中表示)，可分別通過導(dǎo)線架108的引腳(lead)110與外界作電性連接。另外，與圖1的差異在于，于高散熱性基板100的第二表面具有一金屬板130，由此，功率元件102所產(chǎn)生的熱量可以經(jīng)由高散熱性基板100傳送至金屬板130，然后再傳送至散熱裝置(未在圖中表示)，通過金屬板130的傳導(dǎo)率，來增加散熱效率。在此，金屬板130與高散熱性基板100之間以焊錫(未在圖中表示)連接。
雖然，通過金屬板130可以增加整個封裝結(jié)構(gòu)的散熱效率，然而其線路密度仍然無法提高、以及所須的基板面積較大的缺點仍然無法改善。
請參閱圖3，表示現(xiàn)有技術(shù)中，另一種具有功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)剖面示意圖。其封裝結(jié)構(gòu)包括以高散熱性基板100做為封裝結(jié)構(gòu)的基板；以導(dǎo)線架108直接構(gòu)成線路位于高散熱性基板100的第一表面上，在此，導(dǎo)線架108直接構(gòu)成線路，且控制元件104、功率元件102及其它元件(未在圖中表示)配置在芯片座124上。同樣地，通過復(fù)數(shù)條導(dǎo)線112將控制元件104、功率元件102及其它元件(未在圖中表示)分別與導(dǎo)線架108以及芯片座124相互電性連接。接著，以封膠120，將上述的結(jié)構(gòu)密封。而控制元件104、功率元件102以及其它元件(未在圖中表示)，可分別通過導(dǎo)線架108的引腳(lead)110與外界作電性連接，且于高散熱性基板100的下方，設(shè)置一金屬板130。
此封裝結(jié)構(gòu)的缺點在于，導(dǎo)線架108的引腳110必須具有足夠的結(jié)構(gòu)強度，所以導(dǎo)線架108的厚度必須大于某一特定值，然而，此封裝結(jié)構(gòu)的線路是由導(dǎo)線架108所構(gòu)成的，因此積密度以及精確度都會被局限。另外，由功率元件102所產(chǎn)生的熱量需經(jīng)由封裝材料才可以傳導(dǎo)置金屬板130，因此，熱傳導(dǎo)效率也不佳。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的背景技術(shù)中，封裝結(jié)構(gòu)的散熱效率不佳，以及線路積密度的問題，本發(fā)明揭露一種功具有混合線路以及復(fù)合基板的封裝結(jié)構(gòu)，以改善現(xiàn)有技術(shù)中，封裝結(jié)構(gòu)散熱不良以及線路積密度無法改善的問題。
本發(fā)明的目的在于，將功率元件配置于導(dǎo)線架上，而通過導(dǎo)線架與基板連接，使得基板可以直接與外界的散熱裝置連接，而可以增加散熱效率，因此可以承受瞬間大電流所產(chǎn)生的熱量。
本發(fā)明的目的還在于，將控制元件直接配置在已經(jīng)完成線路配置的基板上，且功率元件配置在位于基板上的金屬塊上方，使得由功率元件所產(chǎn)生的熱量，可以通過金屬塊、基板以及與基板連接的金屬板傳導(dǎo)至外界，而增加其散熱效率；并且，由于控制元件位于基板上，其封裝元件的尺寸大小可以縮小。
為達以上所述的目的，本發(fā)明提供一種封裝結(jié)構(gòu)，其包括已經(jīng)完成線路配置的基板；具有引腳的導(dǎo)線架位于基板的第一表面上；至少一第一元件位于導(dǎo)線架上；一第二元件位于已經(jīng)完成線路配置的基板的第一表面上；復(fù)數(shù)條導(dǎo)線，用以連接第一元件與第二元件，以及第二元件與導(dǎo)線架之間的電性。一封膠，用以密封局部的基板、第一元件、第二元件以及局部的導(dǎo)線架；以及一金屬板，配置于基板的第二表面，用以移除由第一元件所產(chǎn)生熱量。
本發(fā)明還提供另一種封裝結(jié)構(gòu)，其包括已經(jīng)完成線路配置的基板；具有引腳的導(dǎo)線架位于基板的第一表面上；復(fù)數(shù)個金屬塊位于基板的第一表面上；復(fù)數(shù)個第一元件分別設(shè)置于每一個金屬塊上；第二元件位于已經(jīng)完成線路配置的基板的第一表面上；復(fù)數(shù)條導(dǎo)線，用以連接每個第一元件之間、第一元件與基板，以及第二元件與基板之間的電性；一封膠，用以密封局部的基板、第一元件、第二元件、復(fù)數(shù)個金屬塊以及局部的導(dǎo)線架；以及一金屬板位于基板的第二表面，用以移除由功率元件所產(chǎn)生熱量的效率。
因此，通過上述封裝結(jié)構(gòu)，由于線路直接配置于基板上，因此第二元件可以直接與基板電性連接，而不須要任何的電路板來做為導(dǎo)通的媒介，故可以有效地縮減封裝結(jié)構(gòu)的體積；另外，通過導(dǎo)線架與基板連接、或是金屬塊與基板連接，使得基板可以直接與外界的散熱裝置連接，而可以增加其散熱效率，因此，可以承受瞬間大電流所產(chǎn)生的熱量。


圖1為根據(jù)現(xiàn)有所揭露的技術(shù)，表示以高散熱性基板為主的具有功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為根據(jù)現(xiàn)有所揭露的技術(shù)，表示具有金屬板的具有功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為根據(jù)現(xiàn)有所揭露的技術(shù)，表示另一種具有功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖4A為根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)，表示以導(dǎo)線架配合設(shè)置有線路的基板為主的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖4B為根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)，表示具有未設(shè)置線路的基板的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖5A為根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)，表示以導(dǎo)線架、金屬塊以及設(shè)置線路的基板的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖5B為根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)，表示以導(dǎo)線架、金屬塊以及未設(shè)置線路的基板的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中符號說明10 已經(jīng)完成線路配置的基板11 不具有線路配置的基板12 導(dǎo)線架14 引腳16 第一元件(功率元件)18 第二元件(控制元件)20 導(dǎo)線22 封膠24 金屬板30 金屬塊100 高散熱性基板102 功率元件104 控制元件108 導(dǎo)線架110 引腳
112 導(dǎo)線120 封膠124 芯片座130 金屬板具體實施方式
本發(fā)明的一些實施例會詳細描述如下。然而，除了詳細描述外，本發(fā)明還可以廣泛地在其它的實施例施行，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以權(quán)利要求書的范圍為準。
請參閱圖4A，表示本發(fā)明所揭露的封裝結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)截面示意圖。其封裝結(jié)構(gòu)包括已經(jīng)完成線路配置(未在圖中表示)的一基板10，其中線路設(shè)置于基板10的第一表面；具有引腳14的導(dǎo)線架12，位于基板10的第一表面上；復(fù)數(shù)個第一元件16，設(shè)于導(dǎo)線架12上；第二元件18，位于已經(jīng)完成線路配置的基板10的第一表面上；復(fù)數(shù)條導(dǎo)線20，用以連接設(shè)于導(dǎo)線架12上的每一個第一元件16，第一元件16與基板10，以及第二元件18與基板10之間的電性；封膠22，用以密封局部的基板10、第一元件16、第二元件18以及局部的導(dǎo)線架12；以及一金屬板24，配置于基板10的第二表面，用以移除由第一元件16所產(chǎn)生的熱量。
上述中，已經(jīng)完成線路配置的基板10，其線路的配置是利用厚膜或是薄膜，或者是厚、薄膜相互混合的技術(shù)所完成。由于線路是直接配置于基板10的第一表面上，因此，可以充分地利用基板10的空間，提高電路積密度，并且可以節(jié)省成本。另外，本發(fā)明所提供的基板10本身具有良好的傳導(dǎo)性，因此，可以傳導(dǎo)熱量。再者，基板10的材料可以是絕緣材料，利如陶瓷(ceramic)材料；或者是包含金屬的復(fù)合材料、亦或是單面或雙面包括金屬的復(fù)合材料。
復(fù)數(shù)個第一元件16，為功率元件(power device)，指在操作過程中會產(chǎn)生高熱量的元件。這些功率元件16設(shè)置于導(dǎo)線架12上，并且以導(dǎo)線20用以連接位于導(dǎo)線架12上的各個第一元件16之間的電性，其中，導(dǎo)線20以打線接合(wire bond)的方式形成在每一個第一元件16的主動面上。
此外，其導(dǎo)線架12的位置可以是在同一平面，亦或者在不同的平面，且其導(dǎo)線架12的材料可以是金屬，其作用包括傳導(dǎo)熱量以及做為導(dǎo)通的線路的元件。另外，導(dǎo)線架12的引腳14，做為與外界做電性的連接。
另外，作為本發(fā)明的特征之一，是將做為控制元件的第二元件18，配置在已經(jīng)完成線路配置的基板10的第一表面上，其配置的方式包括一些已知的技術(shù)，例如表面黏著技術(shù)(SMT；surface mounttechnology)。由于基板10的第一表面設(shè)置線路，所以位于第二元件18主動面上的導(dǎo)線20直接連接至基板10的第一表面，通過基板10上所配置的線路，連接第二元件18與導(dǎo)線架12之間的電性。
另外，金屬板24，是以焊接的方式形成于基板10的第二表面，通過金屬板24具有良好的傳導(dǎo)性，使得由第一元件16所產(chǎn)生的高熱量，可以經(jīng)由導(dǎo)線架12、基板10傳導(dǎo)至金屬板24，然后再傳送至外接的散熱裝置(未在圖中表示)，以達到增加散熱效率的目的。此外，金屬板24的尺寸大小可以按封裝結(jié)構(gòu)的須求而設(shè)計，不會受到導(dǎo)線架12的尺寸大小的限制。
另外，請參閱圖4B為本發(fā)明所揭露的另一較佳實施例。其封裝結(jié)構(gòu)中的各個元件的功能性、以及各個元件之間的連接關(guān)系與圖4A所揭露的結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述。圖4B與圖4A的差異性在于，所使用的基板11為一般的絕緣基板，在基板11的第一表面上沒有配置任何線路。因此，位于導(dǎo)線架12上的第一元件16的主動面上的導(dǎo)線20，連接至第二元件18的主動面上，而第二元件18主動面上的導(dǎo)線20，連接至導(dǎo)線架12，由此，第一元件16與第二元件18才可以相互電性連接，而第二元件18與導(dǎo)線架12之間，同樣也是通過導(dǎo)線20電性連接。
另外，請先參閱圖5A，表示本發(fā)明所揭露的封裝結(jié)構(gòu)的又一較佳實施例。其封裝結(jié)構(gòu)包括已經(jīng)完成線路配置的基板10，其中其線路配置在基板10的第一表面；具有引腳14的導(dǎo)線架12設(shè)置在基板10的第一表面上；復(fù)數(shù)個金屬塊30設(shè)置于基板10的第一表面上；復(fù)數(shù)個第一元件16分別設(shè)置于每一個金屬塊30上方；第二元件18設(shè)置于基板10的第一表面上；復(fù)數(shù)條導(dǎo)線20，用以連接設(shè)置于金屬塊30上方的每一個第一元件16之間的電性、局部第一元件16與基板10，以及基板10與第二元件18之間的電性，其中導(dǎo)線20分別設(shè)置在第一元件16與第二元件18的主動面上。由于基板10已配置線路，所以局部第一元件16與第二元件18之間的電性連接，可以通過基板10上的線路達成；同樣地，第二元件18與導(dǎo)線架12之間的電性，也可以通過基板10上的線路達到導(dǎo)通的目的。
同樣地，一封膠22，用以密封局部的基板10、局部的導(dǎo)線架12、復(fù)數(shù)個金屬塊30、復(fù)數(shù)個第一元件16以及第一元件18。然后，一金屬板24，以焊接的方式設(shè)置于基板10的第二表面上，以完成一封裝結(jié)構(gòu)。
在此，已經(jīng)完成線路配置的基板10、具有引腳14的導(dǎo)線架12、第一元件16、第二元件18以及金屬板24的材料及功能均與圖4A及圖4B所述的相同，在此不再贅述。
要說明的是，在本實施例中，位于基板10第一表面上的復(fù)數(shù)個金屬塊30除了可以做為導(dǎo)通線路外，還可以增加散熱效率。由于第一元件16為會產(chǎn)生高熱量的功率元件，為了要增加散熱效率，將第一元件16設(shè)置于具有良好傳導(dǎo)性、且具有導(dǎo)電性的金屬塊30，使得整個封裝結(jié)構(gòu)的散熱路徑，可以經(jīng)由金屬塊30傳送至基板10，然后通過基板10第二表面的金屬板24將熱量傳送至外接的散熱裝置(未在圖中表示)，以增加散熱效率。
另外，請參閱圖5B，為本發(fā)明所揭露的再一較佳實施例。在此實施例中，其封裝結(jié)構(gòu)中的各個元件的功能性、以及各個元件之間的連接關(guān)與圖5A所揭露的結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述。所要說明的是，在圖5A中的基板10為已經(jīng)完成線路配置的基板10；然而，在圖5B中，為未有任何線路配置的基板11。由于基板11上沒有任何線路的配置，因此，位于局部金屬塊30上的局部第一元件16，其主動面上的導(dǎo)線20連接至第二元件18的主動面，且第二元件18主動面上的另一條導(dǎo)線20，連接至導(dǎo)線架12，以完成電性的連接。
無論是圖4A及圖4B中，以導(dǎo)線架12做為第一元件16散熱的元件之一，或是在圖5A與圖5B中，利用金屬塊30做為散熱的媒介，其目的均是為了要增加散熱效率。另外，將做為控制元件的第二元件18直接設(shè)置于基板10上的優(yōu)點，在于可以節(jié)省整個封裝結(jié)構(gòu)的空間，以及縮減封裝結(jié)構(gòu)的面積。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的保護范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包括在權(quán)利要求書內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括具有線路配置的一基板，具有一第一表面及一第二表面；具有一引腳的一導(dǎo)線架，位于該基板的該第一表面上；復(fù)數(shù)個第一元件，位于該導(dǎo)線架上；一第二元件，位于該基板的該第一表面上；復(fù)數(shù)條導(dǎo)線，用以連接每一該復(fù)數(shù)個第一元件、局部該復(fù)數(shù)個第一元件與該第二元件及該第二元件與該導(dǎo)線架之間的電性；以及一金屬板，設(shè)置于該基板的該第二表面。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，該基板的材料為一絕緣材料。
3.如權(quán)利要求2所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，該絕緣材料選自于下列族群之一一單面包括一金屬的復(fù)合系統(tǒng)及一雙面包括一金屬的復(fù)合系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，該些導(dǎo)線分別設(shè)置于每一該復(fù)數(shù)個第一元件的每一主動面上、該第二元件的一主動面以及該導(dǎo)線架上。
5.如權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，該些導(dǎo)線分別設(shè)置于每一該復(fù)數(shù)個第一元件的每一主動面上、該第二元件的一主動面以及該基板的該第一表面上。
6.一種封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括具有線路配置的一基板，具有一第一表面及一第二表面，且具有一金屬板位于該第二表面；具有一引腳的一導(dǎo)線架，位于該基板的該第一表面上；多數(shù)個金屬塊，位于該基板的該第一表面；多數(shù)個第一元件，分別設(shè)置于每一該多數(shù)個金屬塊上；一第二元件，設(shè)置于該基板的該第一表面；及復(fù)數(shù)條導(dǎo)線，用以連接每一該多數(shù)個第一元件、局部該復(fù)數(shù)個第一元件與該第二元件及該第二元件與該導(dǎo)線架之間的電性。
7.如權(quán)利要求6所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，上述基板為一絕緣材料。
8.如權(quán)利要求7所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，上述絕緣材料選自于下列族群之一一單面包括一金屬的復(fù)合系統(tǒng)及一雙面包括一金屬的復(fù)合系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求6所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，該些導(dǎo)線分別設(shè)置于每一該些第一元件的每一主動面上、該第二元件的一主動面以及該導(dǎo)線架上。
10.如權(quán)利要求6所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，該些導(dǎo)線分別設(shè)置于每一該些第一元件的每一主動面上、該第二元件的一主動面以及該基板的該第一表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種封裝結(jié)構(gòu)，其包括已經(jīng)完成線路配置的基板；具有引腳的導(dǎo)線架位于基板的第一表面上方；至少一第一元件位于導(dǎo)線架上；一第二元件位于已經(jīng)完成線路配置的基板的第一表面上；復(fù)數(shù)條導(dǎo)線，用以連接第一元件與第二元件，以及第二元件與導(dǎo)線架之間的電性；一封膠，用以密封局部的基板、第一元件、第二元件以及局部的導(dǎo)線架；以及一金屬板，配置于基板的第二表面，用以移除由第一元件所產(chǎn)生的熱量。
文檔編號H01L23/12GK1866513SQ200510071028
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者劉春條, 陳大容, 林俊良, 李正人, 徐振杰, 溫兆均 申請人:乾坤科技股份有限公司