磁集成电源模块封装系统、封装方法、设备及介质与流程

    专利2025-05-28  12


    本技术属于半导体封装领域,特别是涉及一种磁集成电源模块封装系统、封装方法、设备及介质。


    背景技术:

    1、开关电源一般是由控制器、低侧开关管、高侧开关管三个关键部分组成的电源应用,控制器周期性地控制两个开关管打开或关断以实现持续的恒压直流电源输出。其广泛应用于通信、工业、医疗、电力和轨道交通等各行各业的电子设备和系统中,承担着为电子系统提供电能和实现电压转换的重要功能。

    2、其中,开关电源通常需要配置外部电感才能实现具体功能。

    3、发明人发现,随着科技进步及人工智能的出现,以及在智能终端小型化的趋势下,如何将外部电感集成于开关电源模块内以获得磁集成电源模块,从而使得应用开关电源模块无需配置电感,并满足平面尺寸更小的封装需求,是亟待解决的问题。


    技术实现思路

    1、为了解决现有技术中如何提供一种满足更小平面尺寸的磁集成电源模块的问题,本技术技术方案如下:

    2、一方面,提供一种磁集成电源模块封装系统,包括:电感、两个开关管、控制芯片和引线框架,开关管包括低侧开关管和高侧开关管,低侧开关管和高侧开关管分别贴合于引线框架的两侧,以形成低侧开关管和高侧开关管垂直堆叠的封装形态,控制芯片与高侧开关管、低侧开关管分开设置,且贴合于引线框架的一侧;引线框架用于与外围电路电连接;电感位于控制芯片的上方,并与开关管、控制芯片形成垂直堆叠的封装形态;

    3、电感、低侧开关管、高侧开关管、控制芯片和引线框架由塑封料包裹。

    4、其中,若控制芯片和低侧开关管位于引线框架的同侧,则高侧开关管的漏极与引线框架的引脚通过重布线电连接,低侧开关管的源极、栅极与引线框架的引脚通过打线电连接,控制芯片与引线框架的引脚通过打线电连接;

    5、若控制芯片和高侧开关管位于引线框架的同侧,则低侧开关管的源极、栅极与引线框架的引脚通过重布线电连接,高侧开关管的漏极与引线框架的引脚通过打线电连接,控制芯片与引线框架的引脚通过打线电连接;

    6、电感与引线框架上侧重布线形成的引脚电连接。

    7、又一方面,提供一种上述磁集成电源模块封装系统的封装方法,包括步骤:

    8、s400:制作引线框架,引线框架为金属导电材料;

    9、s401:第一次贴装,在引线框架的第一区域的一侧贴装低侧开关管或高侧开关管,以获得第一贴装体;

    10、其中,高侧开关管的栅极、源极与引线框架直接贴合,低侧开关管的漏极与引线框架直接贴合;

    11、其中,采用固定且高导电的粘接材料进行贴装;

    12、s402:第一次塑封,将第一贴装体进行塑封以形成第一框架塑封体,第一框架塑封体内设有多个预留空间;

    13、s403:进行金属沉积,在多个预留空间内沉积金属;

    14、s404:刻蚀去除指定位置的塑封材料以使得低侧开关管的源极与栅极的金属电极暴露,或者高侧开关管的漏极的金属电极暴露;并在金属电极的表面沉积金属以形成用于与外围电路电连接的金属端子;

    15、s405:翻转第一框架塑封体;

    16、s406:第二次贴装,在引线框架的第一区域的另一侧贴装高侧开关管或低侧开关管,以及贴装控制芯片,以获得第二贴装体;其中,若第一次贴装的为低侧开关管,则第二次贴装的为高侧开关管,若第一次贴装的为高侧开关管,则第二次贴装的为低侧开关管;

    17、其中,开关管采用固定且高导电的粘接材料进行贴装,控制芯片采用固定的粘接材料进行贴装;

    18、s407:金属打线,将控制芯片与引线框架通过打线连接,并将开关管与引线框架通过打线连接,开关管打线连接的部位包括高侧开关管的漏极,或者低侧开关管的源极、栅极,打线时采用金属导线进行连接;

    19、s408:第二次塑封,将第二贴装体进行塑封以形成第二框架塑封体,第二框架塑封体内设有多个预留空间;

    20、s409:进行金属沉积,在多个预留空间内沉积金属;

    21、s410:刻蚀去除指定位置的塑封材料,并在指定位置的表面沉积金属以形成用于与电感及其他元器件电连接的金属线路和焊接引脚;

    22、s411:将电感及其他元器件贴装于第二框架塑封体的上侧,并与焊接引脚电连接,以形成第三贴装体;

    23、s412:第三次塑封,将第三贴装体进行塑封以获得第三框架塑封体;

    24、s413:切割第三框架塑封体,以完成整体封装。

    25、其中,塑封采用预成型塑封模具实现。

    26、又一方面,提供一种磁集成电源模块封装系统,包括:电感、一个低侧开关管、一个集成开关管和引线框架,集成开关管由一个控制器与一个高侧开关管组成,低侧开关管和集成开关管分别贴合于引线框架的两侧,以形成低侧开关管和集成开关管垂直堆叠的封装形态,引线框架用于与外围电路电连接;电感位于集成的上方,并与低侧开关管、集成开关管形成垂直堆叠的封装形态;

    27、电感、低侧开关管、集成开关管和引线框架由塑封料包裹。

    28、又一方面,提供一种上述磁集成电源模块封装系统的封装方法,包括步骤:

    29、s500:制作引线框架,引线框架为金属导电材料;

    30、s501:第一次贴装,在引线框架的第一区域的一侧贴装低侧开关管,以获得第一贴装体;

    31、其中,低侧开关管的源极、栅极与引线框架直接贴合;

    32、其中,低侧开关管采用固定且高导电的粘接材料进行贴装;

    33、s502:第一次塑封,将第一贴装体进行塑封以形成第一框架塑封体,第一框架塑封体内设有多个预留空间;

    34、s503:进行金属沉积,在多个预留空间内沉积金属;

    35、s504:刻蚀去除指定位置的塑封材料,以使得低侧开关管的漏极的金属电极暴露;并在金属电极的表面沉积金属以形成用于与引线框架及外围电路电连接的金属端子;

    36、s505:翻转第一框架塑封体;

    37、s506:第二次贴装,在引线框架的第一区域的另一侧贴装集成开关管,以获得第二贴装体;

    38、其中,集成开关管采用固定的粘接材料进行贴装;

    39、s507:金属打线,将集成开关管与引线框架通过打线连接,集成开关管打线连接的部位包括集成开关管的输入引脚、开关节点引脚、接地引脚及功能引脚,打线时采用金属导线进行连接;

    40、s508:第二次塑封,将第二贴装体进行塑封以形成第二框架塑封体,第二框架塑封体内设有多个预留空间;

    41、s509:进行金属沉积,在多个预留空间内沉积金属;

    42、s510:刻蚀去除指定位置的塑封材料,并在指定位置的表面沉积金属以形成用于与电感及其他元器件电连接的金属线路和焊接引脚;

    43、s511:将电感及其他元器件贴装于第二框架塑封体的上侧,并与焊接引脚电连接,以形成第三贴装体;

    44、s512:第三次塑封,将第三贴装体进行塑封以获得第三框架塑封体;

    45、s513:切割第三框架塑封体,以完成整体封装。

    46、其中,塑封采用预成型塑封模具实现。

    47、其中,预留空间通过钻孔实现。

    48、又一方面,提供一种电源模块封装设备,包括相互耦接的存储器和处理器,处理器用于执行存储器中存储的程序指令,以实现上述的磁集成电源模块封装系统的封装方法。

    49、又一方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有程序指令,程序指令被处理器执行时实现上述的磁集成电源模块封装系统的封装方法。

    50、本技术的有益效果是:利用本技术方案,在封装时将电感及开关管通过垂直堆叠及三次封装,以形成垂直堆叠的封装形态,从而使得应用开关电源模块无需配置电感,并满足平面尺寸更小的封装需求,进一步缩小开关电源模块的占用面积,以及提升开关电源的封装效率。


    技术特征:

    1.一种磁集成电源模块封装系统,其特征在于,包括:电感、两个开关管、控制芯片和引线框架,所述开关管包括低侧开关管和高侧开关管,所述低侧开关管和所述高侧开关管分别贴合于所述引线框架的两侧,以形成所述低侧开关管和所述高侧开关管垂直堆叠的封装形态,所述控制芯片与所述高侧开关管、所述低侧开关管分开设置,且贴合于所述引线框架的一侧;所述引线框架用于与外围电路电连接;所述电感位于所述控制芯片的上方,并与所述开关管、控制芯片形成垂直堆叠的封装形态;

    2.根据权利要求1所述的磁集成电源模块封装系统,其特征在于,

    3.一种如权利要求1所述的磁集成电源模块封装系统的封装方法,其特征在于,包括步骤:

    4.根据权利要求3所述的封装方法,其特征在于,所述塑封采用预成型塑封模具实现。

    5.一种磁集成电源模块封装系统,其特征在于,包括:电感、一个低侧开关管、一个集成开关管和引线框架,所述集成开关管由一个控制器与一个高侧开关管组成,所述低侧开关管和所述集成开关管分别贴合于所述引线框架的两侧,以形成所述低侧开关管和所述集成开关管垂直堆叠的封装形态,所述引线框架用于与外围电路电连接;所述电感位于所述集成的上方,并与所述低侧开关管、集成开关管形成垂直堆叠的封装形态;

    6.一种如权利要求5所述的磁集成电源模块封装系统的封装方法,其特征在于,包括步骤:

    7.根据权利要求6所述的封装方法,其特征在于,所述塑封采用预成型塑封模具实现。

    8.根据权利要求6所述的封装方法,其特征在于,所述预留空间通过钻孔实现。

    9.一种电源模块封装设备,其特征在于,包括相互耦接的存储器和处理器,所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序指令,以实现权利要求3所述的磁集成电源模块封装系统的封装方法,或权利要求6-8任一项所述的磁集成电源模块封装系统的封装方法。

    10.一种计算机可读存储介质,其上存储有程序指令,其特征在于,所述程序指令被处理器执行时实现权利要求3所述的磁集成电源模块封装系统的封装方法,或权利要求6-8任一项所述的磁集成电源模块封装系统的封装方法。


    技术总结
    本申请公开了一种磁集成电源模块封装系统、封装方法、设备及介质,封装系统包括:电感、两个开关管、控制芯片和引线框架,开关管包括低侧开关管和高侧开关管,低侧开关管和高侧开关管分别贴合于引线框架的两侧,以形成低侧开关管和高侧开关管垂直堆叠的封装形态,控制芯片与高侧开关管、低侧开关管分开设置,且贴合于引线框架的一侧;引线框架用于与外围电路电连接;电感位于控制芯片的上方,并与开关管、控制芯片形成垂直堆叠的封装形态;电感、低侧开关管、高侧开关管、控制芯片和引线框架由塑封料包裹。通过垂直堆叠及封装,使得应用开关电源模块无需配置电感,并满足平面尺寸更小的封装需求。

    技术研发人员:戴维菁,林升标,邱亮明,肖天鸾
    受保护的技术使用者:深圳市沃芯半导体技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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