[发明专利]带有具有用于上部封装的激光钻孔的开口的模制基底的堆叠电路封装

说明书

描述了堆叠的封装配置，包括底部封装和上部封装。底部封装包括基板，该基板具有带有第一电路的顶部表面以及金属第一焊盘。然后在基板上方形成模制层。然后通过模制层的孔经过激光钻孔以暴露第一焊盘。孔和第一焊盘与上部封装的引线对齐，后者包含更多的电路组件。然后用焊膏部分填充孔。在模制层和上部封装之间施加热环氧树脂。然后将上部封装的引线插入孔中，并将焊膏回流以电、热和机械连接上部封装到底部封装。回流热还可以固化环氧树脂。然后在基板的底部形成球栅阵列。

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2018年3月27日由John D.Brazzle等人提交的美国临时专利申请序列号62/648,835的优先权，该申请通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及电子元件的包装，尤其涉及一种具有基础封装和互连的上部封装的叠层封装结构。

背景技术

通常在具有标准化端子配置的单个密封封装中提供集成电路或由分立元件形成的电路(例如，球栅阵列、直列引脚、表面安装引线等)。然后通常将封装的端子与其他封装和组件一起焊接到印刷电路板上。

封装设计中的相关因素包括尺寸、端子数、散热、电流/电压要求以及电/磁干扰问题。

为了减小电气系统的尺寸，已知将封装堆叠在彼此之上，其中底部封装包括底部端子，用于焊接到印刷电路板，以及顶部端子用于焊接到上部的端子封装。底部封装具有通孔，从其顶部端子通向内部电路或底部封装的底部端子。这也称为三维封装。

对于某些应用，例如高功率应用，堆叠封装需要更坚固的结构。对于诸如20A-100A开关电压调节器之类的高功率应用，希望提供非常低阻抗的电流路径以最小化热量和电压降，以及提供到空气和金属芯印刷电路板的良好热路径。此外，某些元件，如电感器和变压器，应与其他电路分开，以尽量减少磁耦合和噪声。

因此，需要一种更坚固的封装，其解决了传统堆叠封装技术的一些现有问题。

发明概述

在本发明的一个实施方案中，电路由包括在底部封装和上部封装中的部件形成。底部封装可包括用于高功率开关电压调节器的开关晶体管和控制电路。底部封装包括在其顶部表面电路上具有用于互连电路的金属迹线的基板，以及连接到电路的金属焊盘。金属焊盘与上部封装的引线对齐。底部封装的底部表面可包括用于焊接到传统金属芯印刷电路板的球栅阵列。

然后用模制的热塑料封装底部封装上的电路，以形成具有顶部平面表面的矩形封装。

然后控制编程的激光器以在模制塑料中钻出开口，该开口向下延伸到基板上的金属焊盘。然后用焊料、焊膏或其他导电材料部分填充孔。激光不仅可以钻孔，还可以清洁基板上的金属焊盘。

接下来，上部封装，例如包含用于开关调节器的相对大的平滑电感器，定位在底部封装上方。上部封装具有底部端子，例如支柱或钉头型引线，其延伸穿过孔并电接触通过孔暴露的焊盘。

优选地，在上部封装的引线的端部与形成在底部封装的基板上的刚性金属焊盘之间存在小的间隙，因此上部封装可以根据需要倾斜，以具有顶部平坦表面，无论上部封装的引线的非平面性如何，都与底部封装的底部表面精确平行。这确保了上部封装的顶部将与印刷电路板上的其他上部封装的顶部共面，例如用于使单个散热器与平坦表面接触。间隙预先填充有焊膏、焊料或其他合适的导电材料，其在回流期间熔化并允许上部封装的顶部倾斜以与底部封装的底部精确平行。

然后对堆叠结构进行回流以熔化并固化任何焊膏、焊料或其他导电材料，使得上部封装与底部封装电连接、热连接和机械连接。上部封装也可以使用热环氧树脂环氧化到底部封装的顶部，热环氧树脂在回流期间固化。

然后可以在底部封装的底部形成用于球栅阵列的焊料球并回流。上部封装和底部封装之间的固化环氧树脂确保上部封装在球栅阵列回流期间不会改变其位置。