KR102614904B1 - A power semiconductor package and a high voltage converter comprising the package - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리드 프레임 및 메인 DMOS 칩을 포함하는 이중확산된 금속 산화막 반도체(DMOS) 패키지를 포함하고, 인쇄회로기판에 구현되는 고전압 컨버터를 개시한다. 상기 리드 프레임은 상기 메인 DMOS 칩의 게이트 전극에 전기적으로 연결된 게이트부, 상기 메인 DMOS 칩의 소스 전극에 전기적으로 연결된 소스부 및 상기 메인 DMOS 칩의 드레인 전극에 전기적으로 연결된 드레인부를 포함한다. PCB 레이아웃은 냉각을 가능하게 하기 위해 DMOS 패키지의 소스부에 부착되고 그와 겹쳐지는 대면적 소스 구리 패드 그리고 전자파 장해(EMI) 노이즈를 최소화하기 위해 DMOS 패키지의 드레인부에 부착되고 그와 겹쳐지는 소면적 드레인 구리 패드를 포함한다.The present invention discloses a high voltage converter that includes a double diffused metal oxide semiconductor (DMOS) package including a lead frame and a main DMOS chip and is implemented on a printed circuit board. The lead frame includes a gate portion electrically connected to a gate electrode of the main DMOS chip, a source portion electrically connected to a source electrode of the main DMOS chip, and a drain portion electrically connected to a drain electrode of the main DMOS chip. The PCB layout consists of a large-area source copper pad attached to and overlapping the source side of the DMOS package to enable cooling, and a copper pad attached to and overlapping the drain side of the DMOS package to minimize electromagnetic interference (EMI) noise. Area drain includes a copper pad.

Description

전력 반도체 패키지 및 이를 포함하는 고전압 컨버터{A power semiconductor package and a high voltage converter comprising the package}A power semiconductor package and a high voltage converter comprising the package}

본 발명은 개괄적으로 이중확산된 금속 산화막 반도체(DMOS) 장치를 사용하는 고전압 컨버터에 관한 것이다. 더 구체적으로는 본 발명은 향상된 DMOS 패키지를 사용하는 개선된 전자파 장해(EMI) 노이즈를 가지는 고전압 컨버터에 관한 것이다.The present invention generally relates to high voltage converters using doubly diffused metal oxide semiconductor (DMOS) devices. More specifically, the present invention relates to a high voltage converter with improved electromagnetic interference (EMI) noise using an improved DMOS package.

도 1a는 본 명세서의 구체예의 단일스위치 플라이백(flyback) 컨버터의 회로(400)를 도시한다. 상기 단일스위치 플라이백 컨버터는 스위치(420), 변압기(440), 및 저항기(460)를 포함한다. 변압기(440)는 1차 권선(442) 및 2차 권선(444)을 가진다. 스위치(420)의 제1 말단은 변압기(440)의 1차 권선(442)의 제1 말단에 연결된다. 스위치(420)의 제2 말단은 저항기(460)의 제1 말단에 연결된다. 저항기(460)의 제2 말단은 접지된다.1A shows circuit 400 of a single-switch flyback converter of an embodiment herein. The single-switch flyback converter includes a switch 420, a transformer 440, and a resistor 460. Transformer 440 has a primary winding 442 and a secondary winding 444. The first end of switch 420 is connected to the first end of primary winding 442 of transformer 440. The second end of switch 420 is connected to the first end of resistor 460. The second end of resistor 460 is grounded.

도 1b는 통상적인 단일스위치 플라이백 컨버터를 위한 인쇄회로기판(PCB) 레이아웃(500)을 도시한다. PCB 레이아웃(500)은 통상적인 DMOS 장치를 수용하도록 구성되었다. 통상적인 DMOS 장치는 PCB에 있는 작은 구리 패드(510)에 부착된 소면적 소스 리드(small area source lead) 및 PCB에 있는 큰 구리 패드 영역(520)에 부착된 대면적 드레인 리드(540)를 가진다. DMOS 칩은 대면적 드레인 리드(540)와 겹쳐지는 큰 구리 패드 영역(520) 위에 위치한다. 상기 DMOS 칩의 드레인 전극은 대면적 드레인 리드(540) 및 큰 구리 패드 영역(520)을 통해 변압기(TX1)에 연결된다. 상기 DMOS 칩의 소스 전극은 저항기(R2)를 통해 접지된다. PCB 레이아웃(500)의 성능은 열방산 및 EMI 노이즈 감소 사이의 필수적인 트레이드오프에 의해 최적화되지 않는다. DMOS 장치(Q1)는 뜨겁고 그리고 냉각을 위해 큰 구리 패드 영역(520)(예를 들어 길이가 10mm 이상이고 너비가 5mm 이상인 것)이 필요하다. 그러나 대면적 드레인 리드(540)는 고전압을 가지고 그리고 높은 dv/dt 값을 가진다. 이는 전자파 장해(EMI) 노이즈를 시스템에 연결짓는다. 이는 저전압 응용에서는 문제가 되지 않을 수 있다. 그러나 500V 또는 그 이상과 같은 고전압 응용에서는 빠른 변화 및 높은 드레인 전압 때문에 EMI 노이즈가 높다. EMI 노이즈를 감소시키기 위해서는 작은 구리 패드 영역(520)을 필요로 한다. 이는 냉각 목적을 위한 큰 구리 패드 영역(520)과는 반대이다. 큰 구리 패드 영역(520)의 트레이드오프는 큰 EMI 노이즈이다. 뿐만 아니라, 고전압 응용에 있어서 큰 면적을 가진 고전압 드레인 리드는 큰 안전 공간을 요구할 것이며, 따라서 장치의 면적을 증가시켜 고전압을 위한 안전 공간을 유지하면서 장치 크기를 최소화 시키는 것을 어렵게 만든다.Figure 1B shows a printed circuit board (PCB) layout 500 for a typical single switch flyback converter. PCB layout 500 is configured to accommodate a typical DMOS device. A typical DMOS device has a small area source lead attached to a small copper pad 510 on the PCB and a large area drain lead 540 attached to a large copper pad area 520 on the PCB. . The DMOS chip is located on a large copper pad area 520 that overlaps the large area drain lead 540. The drain electrode of the DMOS chip is connected to the transformer TX1 through a large area drain lead 540 and a large copper pad area 520. The source electrode of the DMOS chip is grounded through a resistor (R2). The performance of PCB layout 500 is not optimized due to the necessary trade-off between heat dissipation and EMI noise reduction. DMOS device Q1 is hot and requires a large copper pad area 520 (e.g., more than 10 mm long and 5 mm wide) for cooling. However, the large area drain lead 540 has a high voltage and a high dv/dt value. This couples electromagnetic interference (EMI) noise into the system. This may not be a problem in low voltage applications. However, in high voltage applications such as 500V or more, EMI noise is high due to fast changes and high drain voltage. In order to reduce EMI noise, a small copper pad area 520 is required. This is in contrast to the large copper pad area 520 for cooling purposes. The trade-off of the large copper pad area 520 is large EMI noise. Additionally, in high-voltage applications, a high-voltage drain lead with a large area will require a large safe space, thus increasing the device area, making it difficult to minimize device size while maintaining safe space for high voltage.

EMI를 감소시키기 위해서는 고전압 플라이백 응용에 향상된 DMOS 패키지를 구현하는 것이 유리하다. DMOS 패키지를 향상시키기 위해 플라이백 컨버터의 EMI를 감소시키기 위해 드레인 리드 영역을 감소시키고, 그리고 그에 더하여 DMOS 칩 및 리드 프레임 사이에 절연 물질을 더하고, 리드 프레임에 V형 홈(grooves)을 도입하고, 그리고 큰 구리 패드 영역을 가지면서도 더 적은 전자파 노이즈를 가지는 것으로 더 나은 열성능(thermal performance)을 야기하기 때문에 아일랜드형(island-type) 리드 프레임(융기 부분을 가진 것)을 사용하는 것이 유리하다.To reduce EMI, it is advantageous to implement an improved DMOS package for high-voltage flyback applications. To improve the DMOS package, the drain lead area is reduced to reduce the EMI of the flyback converter, and in addition, an insulating material is added between the DMOS chip and the lead frame, and V-shaped grooves are introduced into the lead frame; Also, it is advantageous to use an island-type lead frame (with raised portions) because it has a large copper pad area and less electromagnetic noise, resulting in better thermal performance.

본 발명은 리드 프레임, 메인 DMOS 칩, 제1 복수의 금속 범프(metal bumps), 제2 복수의 금속 범프, 커넥터 및 몰딩 인캡슐레이션(molding encapsulation)을 포함하는 이중확산된 금속 산화막 반도체(DMOS) 패키지로 구현되는 고전압 컨버터를 개시한다. 상기 리드 프레임은 게이트부, 소스부 및 드레인부를 포함한다. 상기 메인 DMOS 칩은 메인 DMOS 칩의 바닥면에 배치된 게이트 전극 및 소스 전극, 그리고 메인 DMOS 칩의 윗면에 배치된 드레인 전극을 가진다. 플라이백 컨버터를 위한 PCB 레이아웃은 냉각을 가능하게 하기 위해 큰 소스 리드 영역과 겹쳐지는 PCB에 있는 큰 구리 패드 영역 그리고 전자파 장해(EMI) 노이즈를 최소화하기 위해 작은 드레인 리드 영역과 겹쳐지는 PCB에 있는 작은 구리 패드 영역을 포함한다.The present invention provides a doubly diffused metal oxide semiconductor (DMOS) comprising a lead frame, a main DMOS chip, a first plurality of metal bumps, a second plurality of metal bumps, a connector, and a molding encapsulation. Disclosed is a high voltage converter implemented as a package. The lead frame includes a gate portion, a source portion, and a drain portion. The main DMOS chip has a gate electrode and a source electrode disposed on the bottom of the main DMOS chip, and a drain electrode disposed on the top of the main DMOS chip. The PCB layout for the flyback converter requires a large copper pad area on the PCB that overlaps a large source lead area to enable cooling, and a small copper pad area on the PCB that overlaps a small drain lead area to minimize electromagnetic interference (EMI) noise. Includes copper pad area.

DMOS 패키지는 메인 스위치 및 클램핑 스위치를 포함할 수 있다. 한 예시에서 상기 메인 스위치는 메인 DMOS 칩을 포함한다. 상기 클램핑 스위치를 클램핑 DMOS 칩을 포함한다. 응용을 위하여, DMOS 패키지는 페어-스위치 플라이백 컨버터, 페어-스위치 액티브 클램프 포워드 컨버터, 또는 페어-스위치 액티브 클램프 포워드/플라이백 컨버터에 포함될 수 있다.The DMOS package may include a main switch and a clamping switch. In one example, the main switch includes a main DMOS chip. The clamping switch includes a DMOS chip clamping. For application, the DMOS package can be included in a pair-switch flyback converter, a pair-switch active clamp forward converter, or a pair-switch active clamp forward/flyback converter.

도 1a는 단일스위치 플라이백 컨버터의 회로를 도시한다.
도 1b는 단일스위치 플라이백 컨버터를 위한 통상적인 인쇄회로기판(PCB)을 도시한다.
도 2a는 본 명세서의 구체예의 이중확산된 금속 산화막 반도체(DMOS) 패키지의 약도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 이중확산된 금속 산화막 반도체(DMOS) 패키지를 선 AA에서 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 명세서의 구체예의 이중확산된 금속 산화막 반도체(DMOS) 패키지의 단면도이다.
도 4a는 본 명세서의 구체예의 다른 DMOS 패키지의 단면도이다.
도 4b는 본 명세서의 구체예의 또 다른 DMOS 패키지의 단면도이다.
도 5는 본 명세서의 구체예의 또 다른 DMOS 패키지의 단면도이다.
도 6은 본 명세서의 구체예의 단일스위치 플라이백 컨버터를 위한 PCB 레이아웃을 도시한다.
도 7은 본 명세서의 구체예에서 메인 스위치 및 클램핑 스위치를 가지는 페어-스위치 DMOS 패키지의 평면도이다.
도 8은 본 명세서의 구체예의 페어-스위치 플라이백 컨버터의 응용 회로를 도시한다.
도 9는 본 명세서의 구체예의 페어-스위치 액티브 클램프 포워드 컨버터의 응용 회로를 도시한다.
도 10은 본 명세서의 구체예의 페어-스위치 액티브 클램프 포워드/플라이백 컨버터의 응용 회로를 도시한다.1A shows the circuit of a single-switch flyback converter.
Figure 1b shows a typical printed circuit board (PCB) for a single-switch flyback converter.
2A is a schematic diagram of a doubly diffused metal oxide semiconductor (DMOS) package of an embodiment herein.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of the doubly diffused metal oxide semiconductor (DMOS) package shown in FIG. 2A.
Figure 3 is a cross-sectional view of a doubly diffused metal oxide semiconductor (DMOS) package of an embodiment herein.
4A is a cross-sectional view of another DMOS package of an embodiment herein.
FIG. 4B is a cross-sectional view of another DMOS package of an embodiment herein.
Figure 5 is a cross-sectional view of another DMOS package of an embodiment of the present disclosure.
Figure 6 shows the PCB layout for a single-switch flyback converter of an embodiment herein.
Figure 7 is a top view of a pair-switch DMOS package having a main switch and a clamping switch in an embodiment of the present disclosure.
Figure 8 shows an application circuit of a pair-switch flyback converter of an embodiment of the present disclosure.
Figure 9 shows an application circuit of a pair-switch active clamp forward converter of an embodiment of the present disclosure.
Figure 10 shows an application circuit of a pair-switch active clamp forward/flyback converter of an embodiment of the present disclosure.

도 2a는 본 명세서의 구체예의 이중확산된 금속 산화막 반도체(DMOS) 패키지의 약도이다. 도 2a를 참조하면, DMOS 트랜지스터(12)는 그의 소스 터미널에서 지지 기판 또는 캐리어, 예를 들어 리드 프레임(LF)에 부착된다. 리드 프레임(LF)은 소스부(20), 드레인부(D) 및 게이트부(G)를 포함한다. 트랜지스터(12)의 게이트 및 드레인 터미널은 본딩 와이어(BW)를 통해 리드 프레임(LF)의 상응하는 부분 G 및 D에 와이어 본딩된다. 상기 트랜지스터의 소스 터미널은 리드 프레임(LF)의 소스부(20)에 부착된다. 트랜지스터(12)는 본딩 와이어(BW)와 함께 몰딩 컴파운드(25)(점선 사각형으로 도시)에 캡슐화(encapsulated)된다.2A is a schematic diagram of a doubly diffused metal oxide semiconductor (DMOS) package of an embodiment herein. Referring to Figure 2A, DMOS transistor 12 is attached at its source terminal to a support substrate or carrier, such as a lead frame (LF). The lead frame (LF) includes a source portion (20), a drain portion (D), and a gate portion (G). The gate and drain terminals of transistor 12 are wire-bonded to corresponding portions G and D of the lead frame LF through bonding wires BW. The source terminal of the transistor is attached to the source portion 20 of the lead frame LF. Transistor 12 is encapsulated in molding compound 25 (shown as a dashed square) along with bonding wires (BW).

도 2b는 도 2a에 도시된 트랜지스터(12)를 선 AA에서 도시하는 단면도이다. 도 2b를 참조하면 트랜지스터(12)는 게이트 터미널(G), 드레인 터미널(D), 소스 터미널(S), 그리고 드레인 터미널(D) 및 소스 터미널(S) 사이의 활성층(28)을 포함한다. 활성층(28)은 트랜지스터 기능을 할 수 있도록 반도체층 및 상호 접속 구조를 포함할 수 있다. 소스 터미널(S) 및 드레인 터미널(D)은 활성층(28)의 반대편에 배치된다. 트랜지스터(12)의 소스 터미널(S)은 리드 프레임(LF)에 부착되고, 이 리드 프레임(LF)은 인쇄회로기판과 같은 마더보드에 있는 히트 싱크에 부착된다. 따라서 트랜지스터(12)는 소스 터미널(S)이 드레인 터미널(D)보다 상기 히트 싱크에 더 가깝게 배치된 하부-소스 구조(bottom-source structure)를 가진다. 인캡슐레이션의 몰딩 물질(25)은 리드 프레임(LF)의 소스부(20) 및 드레인부(D) 사이의 공간을 적어도 부분적으로 채운다. 소스부(20) 및 리드 프레임(LF)의 드레인부(D) 사이의 공간은 소스부(20) 및 드레인부(D) 사이에 500V 또는 그 이상의 전압을 지원하기 위한 최소 공간보다 더 작지 않도록 제공된다.FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of the transistor 12 shown in FIG. 2A. Referring to FIG. 2B, the transistor 12 includes a gate terminal (G), a drain terminal (D), a source terminal (S), and an active layer 28 between the drain terminal (D) and the source terminal (S). The active layer 28 may include a semiconductor layer and an interconnection structure to function as a transistor. The source terminal (S) and drain terminal (D) are disposed on opposite sides of the active layer (28). The source terminal (S) of transistor 12 is attached to a lead frame (LF), which is attached to a heat sink on a motherboard, such as a printed circuit board. Accordingly, the transistor 12 has a bottom-source structure in which the source terminal (S) is disposed closer to the heat sink than the drain terminal (D). The molding material 25 of the encapsulation at least partially fills the space between the source portion 20 and the drain portion D of the lead frame LF. The space between the source part 20 and the drain part D of the lead frame LF is provided so that it is not smaller than the minimum space to support a voltage of 500V or more between the source part 20 and the drain part D. do.

도 3은 본 명세서의 구체예의 이중확산된 금속 산화막 반도체(DMOS) 패키지(100)의 단면도이다. DMOS 패키지(100)는 리드 프레임(120), 절연 물질(130), 메인 DMOS 칩(140), 제1 복수의 금속 범프(160), 제2 복수의 금속 범프(170), 와이어(180) 및 몰딩 인캡슐레이션(190)를 포함한다. 리드 프레임(120)은 게이트부(122), 소스부(124) 및 드레인부(126)를 포함한다. 열성능을 달성하고 EMI 노이즈를 감소시키기 위해, 한 구체예에서는 소스부(124)가 DMOS 패키지(100)의 바닥 면적의 50% 이상을 차지한다. 다른 구체예에서는 소스부(124)이 DMOS 패키지(100)의 바닥 면적의 70% 이상을 차지한다. 또 다른 구체예에서는 소스부(124)이 드레인부(126)의 크기의 10배이다. 메인 DMOS 칩(140)은 메인 DMOS 칩(140)의 제1 표면(142)에 배치된 게이트 전극(152) 및 소스 전극(154), 그리고 메인 DMOS 칩(140)의 제2 표면(144)에 배치된 드레인 전극(156)을 가진다. 제2 표면(144)은 제1 표면(142)의 반대편이다. 제2 표면(144)은 제1 표면(142)과 평행하다. 제2 표면(144)은 제1 표면(142)보다 더 높은 위치에 있다.Figure 3 is a cross-sectional view of a doubly diffused metal oxide semiconductor (DMOS) package 100 of an embodiment herein. The DMOS package 100 includes a lead frame 120, an insulating material 130, a main DMOS chip 140, a first plurality of metal bumps 160, a second plurality of metal bumps 170, a wire 180, and Includes molding encapsulation (190). The lead frame 120 includes a gate portion 122, a source portion 124, and a drain portion 126. To achieve thermal performance and reduce EMI noise, in one embodiment, source portion 124 occupies more than 50% of the floor area of DMOS package 100. In another embodiment, the source portion 124 occupies more than 70% of the bottom area of the DMOS package 100. In another embodiment, the source portion 124 is 10 times the size of the drain portion 126. The main DMOS chip 140 has a gate electrode 152 and a source electrode 154 disposed on the first surface 142 of the main DMOS chip 140, and a second surface 144 of the main DMOS chip 140. It has a drain electrode 156 disposed. Second surface 144 is opposite first surface 142. Second surface 144 is parallel to first surface 142. The second surface 144 is located higher than the first surface 142 .

제1 복수의 금속 범프(160)는 메인 DMOS 칩(140)의 게이트 전극(152)에 직접적으로 부착되고 그리고 리드 프레임(120)의 게이트부(122)에 직접적으로 부착된다. 제2 복수의 금속 범프(170)는 메인 DMOS 칩(140)의 소스 전극(154)에 직접적으로 부착되고 그리고 리드 프레임(120)의 소스부(124)에 직접적으로 부착된다. 와이어(180)는 메인 DMOS 칩(140)의 드레인 전극(156)을 리드 프레임(120)의 드레인부(126)에 연결시킨다.The first plurality of metal bumps 160 are directly attached to the gate electrode 152 of the main DMOS chip 140 and directly to the gate portion 122 of the lead frame 120. The second plurality of metal bumps 170 are directly attached to the source electrode 154 of the main DMOS chip 140 and to the source portion 124 of the lead frame 120. The wire 180 connects the drain electrode 156 of the main DMOS chip 140 to the drain portion 126 of the lead frame 120.

본 명세서의 구체예에서 절연 물질(130)은 리드 프레임(120)의 상단 표면 및 메인 DMOS 칩(140)의 제1 표면(142) 사이에 있다. 본 명세서의 구체예에서 절연 물질(130)은 메인 DMOS 칩(140)의 제1 표면(142), 제1 복수의 금속 범프(160), 제2 복수의 금속 범프(170), 리드 프레임(120)의 게이트부(122) 및 리드 프레임(120)의 소스부(124)에 직접적으로 부착된다. 한 구체예에서 절연 물질(130)은 전자파 차폐 물질이다. 다른 구체예에서 절연 물질(130)은 폴리이미드이다. 또 다른 구체예에서 절연 물질(130)은 실리콘 겔이다.In the embodiments herein the insulating material 130 is between the top surface of the lead frame 120 and the first surface 142 of the main DMOS chip 140. In an embodiment of the present specification, the insulating material 130 is formed on the first surface 142 of the main DMOS chip 140, the first plurality of metal bumps 160, the second plurality of metal bumps 170, and the lead frame 120. ) and is directly attached to the gate portion 122 of the lead frame 120 and the source portion 124 of the lead frame 120. In one embodiment, the insulating material 130 is an electromagnetic wave shielding material. In another embodiment, insulating material 130 is polyimide. In another embodiment, the insulating material 130 is silicone gel.

절연 물질(130), 메인 DMOS 칩(140), 제1 복수의 금속 범프(160), 제2 복수의 금속 범프(170), 와이어(180) 및 대부분의 리드 프레임(120)은 몰딩 인캡슐레이션(190)에 내장된다.The insulating material 130, the main DMOS chip 140, the first plurality of metal bumps 160, the second plurality of metal bumps 170, the wires 180, and most of the lead frame 120 are molded encapsulation. Built in (190).

본 명세서의 구체예에서 몰딩 인캡슐레이션(190)은 에폭시로 만들어진다. 본 명세서의 구체예에서 리드 프레임은 금속으로 만들어진다. 본 명세서의 구체예에서 리드 프레임은 알루미늄으로 만들어진다. 열성능을 달성하고 EMI 노이즈를 감소시키기 위해, 한 구체예에서는 인캡슐레이션(190) 밖에 노출된 소스부(124)의 바닥 면적이 DMOS 패키지(100)의 바닥 면적의 50% 이상을 차지한다. 다른 구체예에서는 인캡슐레이션(190) 밖에 노출된 소스부(124)의 바닥 면적이 DMOS 패키지(100)의 바닥 면적의 70% 이상을 차지한다. 또 다른 구체예에서는 인캡슐레이션(190) 밖에 노출된 소스부(124)의 바닥 면적이 인캡슐레이션(190) 밖에 노출된 드레인부(126)의 바닥 면적의 10배 이상이다. 인캡슐레이션(190)의 몰딩 물질은 리드 프레임(120)의 소스부(124) 및 드레인부(126) 사이의 공간(125)을 적어도 부분적으로 채운다. 리드 프레임(120)의 소스부(124) 및 드레인부(126) 사이의 공간(125)은 소스부(124) 및 드레인부(126) 사이에 500V 또는 그 이상의 전위차를 지원하기 위한 최소 공간보다 더 작지 않도록 제공된다.In embodiments herein the molding encapsulation 190 is made of epoxy. In embodiments herein the lead frame is made of metal. In embodiments herein the lead frame is made of aluminum. To achieve thermal performance and reduce EMI noise, in one embodiment, the bottom area of the source portion 124 exposed outside the encapsulation 190 occupies more than 50% of the bottom area of the DMOS package 100. In another embodiment, the bottom area of the source portion 124 exposed outside the encapsulation 190 occupies more than 70% of the bottom area of the DMOS package 100. In another embodiment, the bottom area of the source portion 124 exposed outside the encapsulation 190 is 10 times or more than the bottom area of the drain portion 126 exposed outside the encapsulation 190. The molding material of the encapsulation 190 at least partially fills the space 125 between the source portion 124 and the drain portion 126 of the lead frame 120. The space 125 between the source portion 124 and the drain portion 126 of the lead frame 120 is greater than the minimum space to support a potential difference of 500 V or more between the source portion 124 and the drain portion 126. It is provided so that it is not small.

도 4a는 본 명세서의 구체예의 DMOS 패키지(200)의 단면도이다. DMOS 패키지(200)는 리드 프레임(220), 절연 물질(230), 메인 DMOS 칩(240), 제1 복수의 금속 범프(260), 제2 복수의 금속 범프(270), 와이어(280) 및 몰딩 인캡슐레이션(290)을 포함한다. 리드 프레임(220)은 게이트부(222), 소스부(224) 및 드레인부(226)를 포함한다. 메인 DMOS 칩(240)은 메인 DMOS 칩(240)의 제1 표면(242)에 배치된 게이트 전극(252) 및 소스 전극(254), 그리고 메인 DMOS 칩(240)의 제2 표면(244)에 배치된 드레인 전극(256)을 가진다. 제2 표면(244)은 제1 표면(242)의 반대편이다. 제2 표면(244)은 제1 표면(242)과 평행하다. 제2 표면(244)은 제1 표면(242)보다 더 높은 위치에 있다.Figure 4A is a cross-sectional view of the DMOS package 200 of an embodiment herein. The DMOS package 200 includes a lead frame 220, an insulating material 230, a main DMOS chip 240, a first plurality of metal bumps 260, a second plurality of metal bumps 270, a wire 280, and Includes molding encapsulation (290). The lead frame 220 includes a gate portion 222, a source portion 224, and a drain portion 226. The main DMOS chip 240 has a gate electrode 252 and a source electrode 254 disposed on the first surface 242 of the main DMOS chip 240, and a second surface 244 of the main DMOS chip 240. It has a drain electrode 256 disposed. Second surface 244 is opposite first surface 242. Second surface 244 is parallel to first surface 242. The second surface 244 is located higher than the first surface 242 .

본 명세서의 구체예에서 제1 V형 홈(232)은 메인 DMOS 칩(240)의 제1 표면(242)의 제1 에지(edge)(246)에 인접하고 평행한 리드 프레임(220)의 게이트부(222)에 형성된다. 제2 V형 홈(234)은 메인 DMOS 칩(240)의 제1 표면(242)의 제2 에지(248)에 인접하고 평행한 리드 프레임(220)의 소스부(224)에 형성된다. 제1 V형 홈(232) 및 제2 V형 홈(234)은 몰딩 인캡슐레이션(290)으로 채워진다. In an embodiment herein, the first V-shaped groove 232 is adjacent to and parallel to the first edge 246 of the first surface 242 of the main DMOS chip 240 and the gate of the lead frame 220. It is formed in section 222. A second V-shaped groove 234 is formed in the source portion 224 of the lead frame 220 adjacent to and parallel to the second edge 248 of the first surface 242 of the main DMOS chip 240. The first V-shaped groove 232 and the second V-shaped groove 234 are filled with molding encapsulation 290.

제1 복수의 금속 범프(260)는 메인 DMOS 칩(240)의 게이트 전극(252)에 직접적으로 부착되고 그리고 리드 프레임(220)의 게이트부(222)에 직접적으로 부착된다. 제2 복수의 금속 범프(270)는 메인 DMOS 칩(240)의 소스 전극(254)에 직접적으로 부착되고 그리고 리드 프레임(220)의 소스부(224)에 직접적으로 부착된다. 와이어(280)는 메인 DMOS 칩(240)의 드레인 전극(256)을 리드 프레임(220)의 드레인부(226)에 연결시킨다.The first plurality of metal bumps 260 are directly attached to the gate electrode 252 of the main DMOS chip 240 and directly to the gate portion 222 of the lead frame 220. The second plurality of metal bumps 270 are directly attached to the source electrode 254 of the main DMOS chip 240 and directly attached to the source portion 224 of the lead frame 220. The wire 280 connects the drain electrode 256 of the main DMOS chip 240 to the drain portion 226 of the lead frame 220.

본 명세서의 구체예에서 절연 물질(230)은 리드 프레임(220)의 상단 표면 및 메인 DMOS 칩(240)의 제1 표면(242) 사이에 있다. 본 명세서의 구체예에서 절연 물질(230)은 메인 DMOS 칩(240)의 제1 표면(242), 제1 복수의 금속 범프(260), 제2 복수의 금속 범프(270), 리드 프레임(220)의 게이트부(222) 및 리드 프레임(220)의 소스부(224)에 직접적으로 부착된다. 한 구체예에서 절연 물질(230)은 전자파 차폐 물질이다. In the embodiments herein the insulating material 230 is between the top surface of the lead frame 220 and the first surface 242 of the main DMOS chip 240. In an embodiment of the present specification, the insulating material 230 is formed on the first surface 242 of the main DMOS chip 240, the first plurality of metal bumps 260, the second plurality of metal bumps 270, and the lead frame 220. ) and is directly attached to the gate portion 222 of the lead frame 220 and the source portion 224 of the lead frame 220. In one embodiment, the insulating material 230 is an electromagnetic wave shielding material.

절연 물질(230), 메인 DMOS 칩(240), 제1 복수의 금속 범프(260), 제2 복수의 금속 범프(270), 와이어(280) 및 대부분의 리드 프레임(220)은 몰딩 인캡슐레이션(290)에 내장된다. 열성능을 달성하고 EMI 노이즈를 감소시키기 위해, 한 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(290) 밖에 노출된 소스부(224)의 바닥 면적이 DMOS 패키지(200)의 바닥 면적의 50% 이상을 차지한다. 다른 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(290) 밖에 노출된 소스부(224)의 바닥 면적이 DMOS 패키지(200)의 바닥 면적의 70% 이상을 차지한다. 또 다른 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(290) 밖에 노출된 소스부(224)의 바닥 면적이 몰딩 인캡슐레이션(290) 밖에 노출된 드레인부(226)의 바닥 면적의 10배 이상이다. 인캡슐레이션(290)의 몰딩 물질은 리드 프레임(220)의 소스부(224) 및 드레인부(226) 사이의 공간(225)을 적어도 부분적으로 채운다. 리드 프레임(220)의 소스부(224) 및 드레인부(226) 사이의 공간(225)은 소스부(224) 및 드레인부(226) 사이에 500V 또는 그 이상의 전위차를 지원하기 위한 최소 공간보다 더 작지 않도록 제공된다.The insulating material 230, the main DMOS chip 240, the first plurality of metal bumps 260, the second plurality of metal bumps 270, the wires 280, and most of the lead frame 220 are molded encapsulation. Built in (290). To achieve thermal performance and reduce EMI noise, in one embodiment, the bottom area of the source portion 224 exposed outside the molding encapsulation 290 occupies more than 50% of the bottom area of the DMOS package 200. . In another embodiment, the bottom area of the source portion 224 exposed outside the molding encapsulation 290 occupies more than 70% of the bottom area of the DMOS package 200. In another embodiment, the bottom area of the source portion 224 exposed outside the molding encapsulation 290 is 10 times or more than the bottom area of the drain portion 226 exposed outside the molding encapsulation 290. The molding material of the encapsulation 290 at least partially fills the space 225 between the source portion 224 and the drain portion 226 of the lead frame 220. The space 225 between the source portion 224 and the drain portion 226 of the lead frame 220 is greater than the minimum space to support a potential difference of 500 V or more between the source portion 224 and the drain portion 226. It is provided so that it is not small.

도 4b는 본 명세서의 구체예의 DMOS 패키지(201)의 단면도이다. DMOS 패키지(201)는 리드 프레임(220), 절연 물질(230), 메인 DMOS 칩(240), 제1 복수의 금속 범프(260), 제2 복수의 금속 범프(270), 클립(282) 및 몰딩 인캡슐레이션(291)을 포함한다. 리드 프레임(220)은 게이트부(222), 소스부(224) 및 드레인부(226)를 포함한다. 메인 DMOS 칩(240)은 메인 DMOS 칩(240)의 제1 표면(242)에 배치된 게이트 전극(252) 및 소스 전극(254), 그리고 메인 DMOS 칩(240)의 제2 표면(244)에 배치된 드레인 전극(256)을 가진다. 제2 표면(244)은 제1 표면(242)의 반대편이다. 제2 표면(244)은 제1 표면(242)과 평행하다. 제2 표면(244)은 제1 표면(242)보다 더 높은 위치에 있다. 열성능을 달성하고 EMI 노이즈를 감소시키기 위해, 한 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(291) 밖에 노출된 소스부(224)의 바닥 면적이 패키지(201)의 바닥 면적의 50% 이상을 차지한다. 다른 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(291) 밖에 노출된 소스부(224)의 바닥 면적이 패키지(201)의 바닥 면적의 70% 이상을 차지한다. 또 다른 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(291) 밖에 노출된 소스부(224)의 바닥 면적이 몰딩 인캡슐레이션(291) 밖에 노출된 드레인부(226)의 바닥 면적의 10배 이상이다.FIG. 4B is a cross-sectional view of the DMOS package 201 of an embodiment herein. The DMOS package 201 includes a lead frame 220, an insulating material 230, a main DMOS chip 240, a first plurality of metal bumps 260, a second plurality of metal bumps 270, a clip 282, and Includes molding encapsulation (291). The lead frame 220 includes a gate portion 222, a source portion 224, and a drain portion 226. The main DMOS chip 240 has a gate electrode 252 and a source electrode 254 disposed on the first surface 242 of the main DMOS chip 240, and a second surface 244 of the main DMOS chip 240. It has a drain electrode 256 disposed. Second surface 244 is opposite first surface 242. Second surface 244 is parallel to first surface 242. The second surface 244 is located higher than the first surface 242 . To achieve thermal performance and reduce EMI noise, in one embodiment, the bottom area of the source portion 224 exposed outside the molding encapsulation 291 occupies more than 50% of the bottom area of the package 201. In another embodiment, the bottom area of the source portion 224 exposed outside the molding encapsulation 291 occupies more than 70% of the bottom area of the package 201. In another specific example, the bottom area of the source portion 224 exposed outside the molding encapsulation 291 is 10 times or more than the bottom area of the drain portion 226 exposed outside the molding encapsulation 291.

도 5는 본 명세서의 구체예의 이중확산된 금속 산화막 반도체(DMOS) 패키지(300)의 단면도이다. DMOS 패키지(300)는 리드 프레임(320), 메인 DMOS 칩(340), 제1 복수의 금속 범프(360), 제2 복수의 금속 범프(370), 리본(384) 및 몰딩 인캡슐레이션(390)을 포함한다. 리드 프레임(320)은 게이트부(322), 소스부(324) 및 드레인부(326)를 포함한다. 메인 DMOS 칩(340)은 메인 DMOS 칩(340)의 제1 표면(342)에 배치된 게이트 전극(352) 및 소스 전극(354), 그리고 메인 DMOS 칩(340)의 제2 표면(344)에 배치된 드레인 전극(356)을 가진다. 제2 표면(344)은 제1 표면(342)의 반대편이다. 제2 표면(344)은 제1 표면(342)과 평행하다. 제2 표면(344)은 제1 표면(342)보다 더 높은 위치에 있다.Figure 5 is a cross-sectional view of a doubly diffused metal oxide semiconductor (DMOS) package 300 of an embodiment herein. The DMOS package 300 includes a lead frame 320, a main DMOS chip 340, a first plurality of metal bumps 360, a second plurality of metal bumps 370, a ribbon 384, and a molding encapsulation 390. ) includes. The lead frame 320 includes a gate portion 322, a source portion 324, and a drain portion 326. The main DMOS chip 340 has a gate electrode 352 and a source electrode 354 disposed on the first surface 342 of the main DMOS chip 340, and a second surface 344 of the main DMOS chip 340. It has a drain electrode 356 disposed. Second surface 344 is opposite first surface 342. Second surface 344 is parallel to first surface 342. The second surface 344 is located higher than the first surface 342.

제1 복수의 금속 범프(360)는 메인 DMOS 칩(340)의 게이트 전극(352)에 직접적으로 부착되고 그리고 리드 프레임(320)의 게이트부(322)에 직접적으로 부착된다. 제2 복수의 금속 범프(370)는 메인 DMOS 칩(340)의 소스 전극(354)에 직접적으로 부착되고 그리고 리드 프레임(320)의 소스부(324)에 직접적으로 부착된다. 리본(384)는 메인 DMOS 칩(340)의 드레인 전극(356)을 리드 프레임(320)의 드레인부(326)에 연결시킨다.The first plurality of metal bumps 360 are directly attached to the gate electrode 352 of the main DMOS chip 340 and directly to the gate portion 322 of the lead frame 320. The second plurality of metal bumps 370 are directly attached to the source electrode 354 of the main DMOS chip 340 and directly to the source portion 324 of the lead frame 320. The ribbon 384 connects the drain electrode 356 of the main DMOS chip 340 to the drain portion 326 of the lead frame 320.

본 명세서의 구체예에서 리드 프레임(320)의 게이트부(322)는 제1 융기 부분(raised portion)(332)을 가진다. 리드 프레임(320)의 소스부(324)는 제2 융기 부분(334)을 가진다. 제1 복수의 금속 범프(360)는 제1 융기 부분(332)에 직접적으로 부착된다. 제2 복수의 금속 범프(370)는 제2 융기 부분(334)에 직접적으로 부착된다.In an embodiment of the present specification, the gate portion 322 of the lead frame 320 has a first raised portion 332. The source portion 324 of the lead frame 320 has a second raised portion 334. The first plurality of metal bumps 360 are directly attached to the first raised portion 332 . The second plurality of metal bumps 370 are directly attached to the second raised portion 334 .

메인 DMOS 칩(340), 제1 복수의 금속 범프(360), 제2 복수의 금속 범프(370), 리본(384) 및 대부분의 리드 프레임(320)은 몰딩 인캡슐레이션(390)에 내장된다. 열성능을 달성하고 EMI 노이즈를 감소시키기 위해, 한 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(390) 밖에 노출된 소스부(324)의 바닥 면적이 DMOS 패키지(300)의 바닥 면적의 50% 이상을 차지한다. 다른 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(390) 밖에 노출된 소스부(324)의 바닥 면적이 DMOS 패키지(300)의 바닥 면적의 70% 이상을 차지한다. 또 다른 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(390) 밖에 노출된 소스부(324)의 바닥 면적이 몰딩 인캡슐레이션(390) 밖에 노출된 드레인부(326)의 바닥 면적의 10배 이상이다. 인캡슐레이션(390)의 몰딩 물질은 리드 프레임(320)의 소스부(324) 및 드레인부(326) 사이의 공간(325)을 적어도 부분적으로 채운다. 리드 프레임(320)의 소스부(324) 및 드레인부(326) 사이의 공간(225)은 소스부(324) 및 드레인부(326) 사이에 500V 또는 그 이상의 전위차를 지원하기 위한 최소 공간보다 더 작지 않도록 제공된다.The main DMOS chip 340, first plurality of metal bumps 360, second plurality of metal bumps 370, ribbon 384 and most of the lead frame 320 are embedded in molding encapsulation 390. . To achieve thermal performance and reduce EMI noise, in one embodiment, the bottom area of the source portion 324 exposed outside the molding encapsulation 390 occupies more than 50% of the bottom area of the DMOS package 300. . In another embodiment, the bottom area of the source portion 324 exposed outside the molding encapsulation 390 occupies more than 70% of the bottom area of the DMOS package 300. In another embodiment, the bottom area of the source portion 324 exposed outside the molding encapsulation 390 is 10 times or more than the bottom area of the drain portion 326 exposed outside the molding encapsulation 390. The molding material of the encapsulation 390 at least partially fills the space 325 between the source portion 324 and the drain portion 326 of the lead frame 320. The space 225 between the source portion 324 and the drain portion 326 of the lead frame 320 is greater than the minimum space to support a potential difference of 500 V or more between the source portion 324 and the drain portion 326. It is provided so that it is not small.

도 6은 본 명세서의 구체예의 단일스위치 플라이백 컨버터를 위한 또 다른 PCB 레이아웃(600)을 도시한다. 본 명세서의 구체예에서 PCB 레이아웃(600)은 저항기(R2)를 통해 접지되는 큰 구리 패드 영역(620) 및 변압기(TX)를 통해 고전압 입력에 연결되는 작은 구리 패드(610)를 가진다. PCB 레이아웃(600)은 큰 구리 패드 영역(620)에 부착된 소스부 및 작은 구리 패드(610)에 부착된 드레인부를 가진 구성이 도 3, 도 4a, 도 4b 또는 도 5에 도시된 메인 DMOS 스위치(Q1)를 수용하도록 구성되었다. 상기 메인 DMOS 칩은 큰 구리 패드 영역(620) 위에 위치하고, 소스 영역(660)의 하단부 대부분이 큰 구리 패드 영역(620)와 겹쳐지는 DMOS 패키지의 인캡슐레이션 밖에 노출된다. 상기 메인 DMOS 칩의 소스 전극은 저항기(R2)를 통해 접지된다. 상기 메인 DMOS 칩의 드레인 전극은 변압기(TX1)를 통해 고입력 전압에 연결된다. 한 구체예에서 소스 영역(660)은 도 3의 리드 프레임(120)의 소스부(124)에 연결되도록 구성된다. 다른 구체예에서는 소스 영역(660)이 도 4a의 리드 프레임(220)의 소스부(224)에 연결되도록 구성된다. 또 다른 구체예에서는 소스 영역(660)이 도 5의 리드 프레임(320)의 소스부(324)에 연결되도록 구성된다. 이는 고전압을 위한 더 많은 안전 공간을 제공하고, 더 나은 신뢰도를 가진다. 더 작은 드레인 영역은 더 작은 절연을 위한 공간을 필요로 한다. 큰 구리 패드 영역(620)을 가졌더라도(예를 들어 길이가 10mm 이상이고 너비가 5mm 이상인 것), EMI 노이즈는 도 4의 것보다 적다. Figure 6 shows another PCB layout 600 for a single-switch flyback converter of an embodiment herein. In the embodiment herein, the PCB layout 600 has a large copper pad area 620 that is grounded through a resistor (R2) and a small copper pad 610 that is connected to a high voltage input through a transformer (TX). PCB layout 600 is configured with a source portion attached to a large copper pad area 620 and a drain portion attached to a small copper pad 610 similar to the main DMOS switch shown in Figures 3, 4a, 4b or 5. It was configured to accommodate (Q1). The main DMOS chip is located above the large copper pad area 620, and most of the lower portion of the source area 660 is exposed outside the encapsulation of the DMOS package overlapping the large copper pad area 620. The source electrode of the main DMOS chip is grounded through a resistor (R2). The drain electrode of the main DMOS chip is connected to a high input voltage through a transformer (TX1). In one embodiment, the source region 660 is configured to be connected to the source portion 124 of the lead frame 120 of FIG. 3. In another embodiment, the source region 660 is configured to be connected to the source portion 224 of the lead frame 220 in FIG. 4A. In another embodiment, the source region 660 is configured to be connected to the source portion 324 of the lead frame 320 in FIG. 5. This provides more safety space for high voltages and has better reliability. Smaller drain areas require less space for insulation. Even with a large copper pad area 620 (e.g., more than 10 mm long and more than 5 mm wide), the EMI noise is less than that of Figure 4.

도 7은 본 명세서의 구체예에서 메인 스위치(702) 및 클램핑 스위치(704)를 가지는 페어-스위치 DMOS 패키지의 평면도이다. 한 구체예에서 상기 메인 스위치는 단일스위치 DMOS 패키지(100, 200, 201 또는 300)에 있는 메인 DMOS 칩(140, 240 또는 340)과 동일하다. 페어-스위치 DMOS 패키지(700)에는 부가적으로 클램핑 스위치부(763) 및 선택적인 클램핑 스위치 게이트부(732)가 있다는 것을 제외하면 페어-스위치 DMOS 패키지(700)는 패키지(100, 200, 201 또는 300)와 실질적으로 동일하다. 상기 클램핑 스위치는 그의 드레인 전극이 클램핑 스위치부(736)에 직접적으로 부착되고, 그의 게이트 전극이 전도성 부재를 통해 클램핑 게이트부(732)에 전기적으로 연결되고, 그리고 그의 소스 전극이 메인 스위치(702)의 드레인 전극 또한 연결된 드레인부(726)에 전기적으로 연결되는 클램핑 DMOS 칩이다. 대안으로 상기 클램핑 DMOS 칩의 소스 전극은 하나 이상의 전도성 부재(도시되지 않음)를 통해 메인 DMOS 칩의 드레인 전극에 연결될 수 있다. 상기 클램핑 DMOS 칩은 메인 DMOS 칩의 칩 크기의 1/5보다 작은 칩 크기를 가진다. 메인 스위치(702) 및 클램핑 스위치(704)는 몰딩 인캡슐레이션에 내장된다. 열성능을 달성하고 EMI 노이즈를 감소시키기 위해, 한 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(790) 밖에 노출된 소스부(724)의 바닥 면적이 페어-스위치 DMOS 패키지(700)의 바닥 면적의 30% 이상을 차지한다. 다른 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(790) 밖에 노출된 소스부(724)의 바닥 면적이 페어-스위치 DMOS 패키지(700)의 바닥 면적의 50% 이상을 차지한다. 또 다른 구체예에서는 몰딩 인캡슐레이션(790) 밖에 노출된 소스부(724)의 바닥 면적이 몰딩 인캡슐레이션(790) 밖에 노출된 드레인부(726)의 바닥 면적의 10배 이상이다.7 is a top view of a pair-switch DMOS package with a main switch 702 and a clamping switch 704 in an embodiment herein. In one embodiment, the main switch is identical to the main DMOS chip (140, 240 or 340) in a single-switch DMOS package (100, 200, 201 or 300). The pair-switch DMOS package 700 is package (100, 200, 201 or 300) and is substantially the same as The clamping switch has its drain electrode directly attached to the clamping switch portion 736, its gate electrode electrically connected to the clamping gate portion 732 through a conductive member, and its source electrode connected to the main switch 702. The drain electrode of is also a clamping DMOS chip electrically connected to the connected drain portion 726. Alternatively, the source electrode of the clamping DMOS chip may be connected to the drain electrode of the main DMOS chip through one or more conductive members (not shown). The clamping DMOS chip has a chip size smaller than 1/5 of the chip size of the main DMOS chip. The main switch 702 and clamping switch 704 are built into the molding encapsulation. To achieve thermal performance and reduce EMI noise, in one embodiment, the floor area of the source portion 724 exposed outside the molded encapsulation 790 is greater than 30% of the floor area of the pair-switch DMOS package 700. occupies In another embodiment, the bottom area of the source portion 724 exposed outside the molding encapsulation 790 occupies more than 50% of the bottom area of the pair-switch DMOS package 700. In another embodiment, the bottom area of the source portion 724 exposed outside the molding encapsulation 790 is 10 times or more than the bottom area of the drain portion 726 exposed outside the molding encapsulation 790.

본 명세서의 구체예에서 클램핑 스위치(704)는 드레인 전극 위에 있는 소스 전극을 가지는 클램핑 DMOS 칩이다. 따라서 클램핑 스위치(704)의 칩의 소스 전극 및 리드 프레임(예를 들어 도 3의 리드 프레임(120)) 사이의 수직 거리는 클램핑 스위치(704)의 칩의 드레인 전극 및 리드 프레임(예를 들어 도 3의 리드 프레임(120)) 사이의 수직 거리보다 작다. 선택적으로 페어-스위치 DMOS 패키지(700)는 클램핑 DMOS 칩과 직접화된 드라이버 회로 또는 패키지 내에 함께 패키지된 별도의 칩(도시되지 않음)으로서의 드라이버 회로 또한 포함할 수 있다.In embodiments herein, clamping switch 704 is a clamping DMOS chip with a source electrode overlying a drain electrode. Therefore, the vertical distance between the source electrode of the chip of the clamping switch 704 and the lead frame (e.g., lead frame 120 in Figure 3) is the drain electrode of the chip of the clamping switch 704 and the lead frame (e.g., lead frame 120 in Figure 3). is smaller than the vertical distance between the lead frames (120). Optionally, the pair-switch DMOS package 700 may also include driver circuitry either directly with the clamping DMOS chip or as a separate chip (not shown) packaged together within the package.

도 8은 본 명세서의 구체예의 페어-스위치 플라이백 컨버터의 응용 회로(800)를 도시한다. 상기 페어-스위치 플라이백 컨버터는 패키지(812) 및 변압기(840)를 포함한다. 본 명세서의 구체예에서 패키지(812)는 도 7의 페어-스위치 DMOS 패키지이다. 패키지(812)는 드라이버(832)를 더 포함한다. 변압기(840)는 1차 권선(842) 및 2차 권선(844)을 가진다. 메인 스위치(802)의 제1 말단은 변압기(840)의 1차 권선(842)의 제1 말단에 연결된다. 메인 스위치(802)의 제2 말단은 접지된다. 메인 스위치(802)의 제어 말단은 드라이버(832)에 연결된다. 메인 스위치(802)는 출력할 에너지를 전달하기 위한 것이다. 클램핑 스위치(804)는 무효 전력을 전달하기 위한 것이다. 클램핑 스위치(804)는 메인 스위치(802)가 무전압 스위치(ZVS)를 달성하는 것을 돕는다. 도 8의 페어-스위치 플라이백 컨버터는 메인 스위치 소스 전극을 연결시키기 위한 큰 구리 패드 영역(620) 및 메인 스위치 드레인 전극을 연결시키기 위한 작은 구리 패드 영역(610)을 가지는 도 6의 PCB 레이아웃(600)과 유사한 PCB에 구현될 수 있다.Figure 8 shows an application circuit 800 of a pair-switch flyback converter of an embodiment of the present disclosure. The pair-switch flyback converter includes a package 812 and a transformer 840. In the embodiment herein, package 812 is the pair-switch DMOS package of FIG. 7. Package 812 further includes driver 832. Transformer 840 has a primary winding 842 and a secondary winding 844. The first end of main switch 802 is connected to the first end of primary winding 842 of transformer 840. The second end of main switch 802 is grounded. The control end of main switch 802 is connected to driver 832. The main switch 802 is for transmitting energy to be output. The clamping switch 804 is for transferring reactive power. Clamping switch 804 helps main switch 802 achieve zero voltage switch (ZVS). The pair-switch flyback converter of FIG. 8 has a PCB layout 600 of FIG. 6 with a large copper pad area 620 for connecting the main switch source electrode and a small copper pad area 610 for connecting the main switch drain electrode. ) can be implemented on a similar PCB.

도 9는 본 명세서의 구체예의 페어-스위치 액티브 클램프 포워드 컨버터의 응용 회로(900)를 도시한다. 상기 페어-스위치 액티브 클램프 포워드 컨버터는 패키지(912), 클램프 커패시터(978), 및 변압기(940)를 포함한다. 본 명세서의 구체예에서 패키지(912)는 도 7의 페어-스위치 DMOS 패키지이다. 패키지(912)는 드라이버(932)를 더 포함한다. 변압기(940)는 1차 권선(942) 및 2차 권선(944)을 가진다. 메인 스위치(902)의 제1 말단은 변압기(940)의 1차 권선(942)의 제1 말단에 연결된다. 메인 스위치(902)의 제2 말단은 접지된다. 메인 스위치(902)의 제어 말단은 드라이버(932)에 연결된다. 클램핑 클램프는 N채널 DMOS를 사용하여 구현될 수 있다. 클램프 커패시터(978)는 변압기(940)의 1차 권선(942)과 평행하다. 클램핑 스위치(904)는 메인 스위치(902)가 무전압 스위치(ZVS)를 달성하는 것을 돕는다. 도 9의 페어-스위치 액티브 클램프 포워드 컨버터는 메인 스위치 소스 전극을 연결시키기 위한 큰 구리 패드 영역(620) 및 메인 스위치 드레인 전극을 연결시키기 위한 작은 구리 패드 영역(610)을 가지는 도 6의 PCB 레이아웃(600)과 유사한 PCB에 구현될 수 있다. Figure 9 shows an application circuit 900 of a pair-switch active clamp forward converter of an embodiment herein. The pair-switch active clamp forward converter includes a package 912, a clamp capacitor 978, and a transformer 940. In the embodiment herein, package 912 is the pair-switch DMOS package of FIG. 7. Package 912 further includes driver 932. Transformer 940 has a primary winding 942 and a secondary winding 944. The first end of main switch 902 is connected to the first end of primary winding 942 of transformer 940. The second end of main switch 902 is grounded. The control end of main switch 902 is connected to driver 932. Clamping Clamps can be implemented using N-channel DMOS. Clamp capacitor 978 is parallel to primary winding 942 of transformer 940. Clamping switch 904 helps main switch 902 achieve zero voltage switch (ZVS). The pair-switch active clamp forward converter of FIG. 9 has the PCB layout of FIG. 6 with a large copper pad area 620 for connecting the main switch source electrode and a small copper pad area 610 for connecting the main switch drain electrode ( 600) and can be implemented on a similar PCB.

도 10은 본 명세서의 구체예의 페어-스위치 액티브 클램프 포워드-플라이백 컨버터의 응용 회로(1000)를 도시한다. 상기 페어-스위치 액티브 클램프 포워드-플라이백 컨버터는 패키지(1012), 클램프 커패시터(1078), 제어 회로(1094) 및 변압기(1040)를 포함한다. 본 명세서의 구체예에서 패키지(1012)는 도 7의 페어-스위치 DMOS 패키지이다. 패키지(1012)는 메인 스위치(1002) 및 클램핑 스위치(1004)를 포함한다. 변압기(1040)는 1차 권선(1042) 및 2차 권선(1044)을 가진다. 메인 스위치(1002)의 제1 말단은 변압기(1040)의 1차 권선(1042)의 제1 말단에 연결된다. 메인 스위치(1002)의 제어 말단은 제어 회로(1094)에 연결된다. 클램프 커패시터(1078)는 변압기(1040)의 1차 권선(1042)과 평행하다. 클램핑 스위치(1004)의 제1 말단은 클램프 커패시터(1078)의 제1 말단에 연결된다. 2차 권선(1044)은 포워드 부회로(sub-circuit) 및 플라이백 부회로를 직접화하기 위한 중간탭 형태이다. 전류 연속 모드 하의 플라이백 부회로는 변압기(1040)의 리셋(reset) 에너지를 출력 부하로 직접적으로 전달하기 위해 사용된다. 전류 불연속 모드 하의 포워드 부회로는 충격 계수를 출력 부하 변동에 상응하여 조정할 수 있다. 중부하(heavy load) 조건 하에서 액티브-클램프 플라이백 부회로의 메커니즘은 스위치의 기생용량이 0으로 방전될 수 있도록 충분한 공진 전류를 제공할 수 있다. 경부하(light load) 조건 하에서 공진 전류가 음에서 양이 되는 시간 간격은 무전압 스위칭(switching) 기능을 보장하기 위해 연장된다. 도 10의 페어-스위치 액티브 클램프 포워드-플라이백 컨버터는 메인 스위치 소스 전극을 연결시키기 위한 큰 구리 패드 영역(620) 및 메인 스위치 드레인 전극을 연결시키기 위한 작은 구리 패드 영역(610)을 가지는 도 6의 PCB 레이아웃(600)과 유사한 PCB에 구현될 수 있다.Figure 10 shows an application circuit 1000 of a pair-switch active clamp forward-flyback converter of an embodiment herein. The pair-switch active clamp forward-flyback converter includes a package 1012, a clamp capacitor 1078, a control circuit 1094, and a transformer 1040. In the embodiment herein, package 1012 is the pair-switch DMOS package of FIG. 7. Package 1012 includes a main switch 1002 and a clamping switch 1004. Transformer 1040 has a primary winding 1042 and a secondary winding 1044. The first end of main switch 1002 is connected to the first end of primary winding 1042 of transformer 1040. The control end of main switch 1002 is connected to control circuit 1094. Clamp capacitor 1078 is parallel to primary winding 1042 of transformer 1040. A first end of clamping switch 1004 is connected to a first end of clamp capacitor 1078. The secondary winding 1044 is center-tapped to direct the forward sub-circuit and flyback sub-circuit. The flyback subcircuit under continuous current mode is used to directly transfer the reset energy of the transformer 1040 to the output load. The forward subcircuit under current discontinuity mode can adjust the impulse coefficient corresponding to output load variations. Under heavy load conditions, the mechanism of the active-clamp flyback subcircuit can provide enough resonant current to discharge the parasitic capacitance of the switch to zero. Under light load conditions, the time interval during which the resonant current goes from negative to positive is extended to ensure voltage-free switching function. The pair-switch active clamp forward-flyback converter of FIG. 10 has a large copper pad area 620 for connecting the main switch source electrode and a small copper pad area 610 for connecting the main switch drain electrode. It can be implemented on a PCB similar to the PCB layout 600.

당업계의 통상의 기술자라면 본 명세서에 개시된 구체예의 변형이 가능하다는 것을 인식할 수 있다. 예를 들어, 금속 범프의 개수는 달라질 수 있다. 당업계의 통상의 기술자가 다른 변형을 떠올릴 수도 있으며, 그러한 모든 변형은 청구항에 정의된 대로 본 발명의 범위 내에 해당되는 것으로 여겨진다. Those skilled in the art will recognize that variations of the embodiments disclosed herein are possible. For example, the number of metal bumps may vary. Other modifications may occur to those skilled in the art, and all such modifications are considered to be within the scope of the invention as defined in the claims.

Claims (20)

전력 반도체 패키지로서,
소스부(source section) 및 드레인부(drain section)를 포함하는 리드 프레임(lead frame);
상기 리드 프레임 위에 배치되고, 상기 리드 프레임의 소스부에 전기적으로 연결된 제1 DMOS 칩의 제1 표면에 소스 전극이 배치되어 있고, 상기 제1 표면이 상기 리드 프레임을 마주보고 있는 제1 DMOS 칩;
상기 리드 프레임의 상기 드레인부에 전기적으로 연결된 상기 제1 DMOS 칩의 드레인 전극; 및
몰딩 인캡슐레이션(molding encapsulation);
을 포함하고,
상기 제1 DMOS 칩 및 상기 리드 프레임이 상기 몰딩 인캡슐레이션에 내장되고, 고전압 응용을 위해서 전자파 장해(EMI) 노이즈를 감소시키기 위해 상기 몰딩 인캡슐레이션 밖에 노출된 상기 소스부의 바닥 면적이 상기 몰딩 인캡슐레이션 밖에 노출된 상기 드레인부의 바닥 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
As a power semiconductor package,
A lead frame including a source section and a drain section;
a first DMOS chip disposed on the lead frame, a source electrode disposed on a first surface of the first DMOS chip electrically connected to a source portion of the lead frame, and the first surface facing the lead frame;
a drain electrode of the first DMOS chip electrically connected to the drain part of the lead frame; and
molding encapsulation;
Including,
The first DMOS chip and the lead frame are embedded in the molding encapsulation, and the bottom area of the source portion exposed outside the molding encapsulation is in the molding encapsulation to reduce electromagnetic interference (EMI) noise for high voltage applications. A power semiconductor package, characterized in that the bottom area of the drain portion exposed outside the encapsulation is larger.
 제1항에 있어서, 상기 리드 프레임의 상기 소스부 및 상기 드레인부 사이의 공간이 500V 또는 그 이상의 전압을 지원하는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 1, wherein a space between the source portion and the drain portion of the lead frame supports a voltage of 500V or higher.
 제1항에 있어서, 상기 드레인 전극이 상기 제1 DMOS 칩의 제2 표면에 배치되고, 상기 제2 표면이 상기 제1 표면의 반대편인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 1, wherein the drain electrode is disposed on a second surface of the first DMOS chip, and the second surface is opposite the first surface.
 제1항에 있어서, 상기 제1 DMOS 칩이 상기 제1 DMOS 칩의 상기 제1 표면에 배치된 게이트 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 1, wherein the first DMOS chip further includes a gate electrode disposed on the first surface of the first DMOS chip.
 제4항에 있어서, 상기 리드 프레임이 게이트부(gate section)를 더 포함하고, 상기 게이트 전극이 상기 게이트부에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 4, wherein the lead frame further includes a gate section, and the gate electrode is electrically connected to the gate section.
 제1항에 있어서, 상기 몰딩 인캡슐레이션 밖에 노출된 상기 소스부의 바닥 면적이 상기 전력 반도체 패키지의 바닥 면적의 50% 이상인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 1, wherein a bottom area of the source portion exposed outside the molding encapsulation is 50% or more of a bottom area of the power semiconductor package.
 제1항에 있어서, 상기 몰딩 인캡슐레이션 밖에 노출된 상기 소스부의 바닥 면적이 상기 전력 반도체 패키지의 바닥 면적의 70% 이상인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 1, wherein the bottom area of the source portion exposed outside the molding encapsulation is 70% or more of the bottom area of the power semiconductor package.
 제1항에 있어서, 상기 몰딩 인캡슐레이션 밖에 노출된 상기 소스부의 바닥 면적이 상기 몰딩 인캡슐레이션 밖에 노출된 상기 드레인부의 바닥 면적의 10배 이상인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 1, wherein a bottom area of the source portion exposed outside the molding encapsulation is 10 times or more than a bottom area of the drain portion exposed outside the molding encapsulation.
 제1항에 있어서, 제2 DMOS 칩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 1, further comprising a second DMOS chip.
 제9항에 있어서, 상기 제2 DMOS 칩의 칩 크기가 상기 제1 DMOS 칩의 칩 크기의 20% 이하인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 9, wherein the chip size of the second DMOS chip is 20% or less of the chip size of the first DMOS chip.
 제9항에 있어서, 상기 리드 프레임이 부가적인 스위치부(switch section)를 더 포함하고, 상기 제2 DMOS 칩이 상기 부가적인 스위치부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 9, wherein the lead frame further includes an additional switch section, and the second DMOS chip is disposed in the additional switch section.
 제11항에 있어서, 상기 몰딩 인캡슐레이션 밖에 노출된 상기 소스부의 바닥 면적이 상기 전력 반도체 패키지의 바닥 면적의 30% 이상인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 11, wherein the bottom area of the source portion exposed outside the molding encapsulation is 30% or more of the bottom area of the power semiconductor package.
 제11항에 있어서, 상기 몰딩 인캡슐레이션 밖에 노출된 상기 소스부의 바닥 면적이 상기 몰딩 인캡슐레이션 밖에 노출된 상기 드레인부의 바닥 면적의 10배 이상인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
The power semiconductor package of claim 11, wherein a bottom area of the source portion exposed outside the molding encapsulation is 10 times or more than a bottom area of the drain portion exposed outside the molding encapsulation.
 제11항에 있어서, 드라이버 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 패키지.
12. The power semiconductor package of claim 11, further comprising a driver circuit.
 인쇄회로기판(PCB)에 구현된 고전압 컨버터로서,
1차 권선 및 2차 권선을 가지는 변압기;
소스 리드에 연결된 소스 전극 및 드레인 리드에 연결된 드레인 전극을 가진 제1 스위치를 포함하는 전력 반도체 패키지;
를 포함하고,
메인 스위치의 드레인 전극이 상기 변압기의 1차 권선의 제1 말단에 연결되도록 상기 드레인 리드가 상기 PCB에 있는 드레인 구리 패드에 부착되고;
상기 소스 리드가 상기 PCB에 있는 소스 구리 패드에 부착되고; 그리고
상기 소스 리드와 상기 PCB에 있는 상기 소스 구리 패드가 겹쳐진 면적이 상기 드레인 리드와 상기 PCB에 있는 상기 드레인 구리 패드가 겹쳐진 면적보다 더 큰 것을 특징으로 하는 고전압 컨버터.
A high voltage converter implemented on a printed circuit board (PCB),
A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A power semiconductor package including a first switch having a source electrode connected to a source lead and a drain electrode connected to a drain lead;
Including,
the drain lead is attached to a drain copper pad on the PCB such that the drain electrode of the main switch is connected to the first end of the primary winding of the transformer;
the source lead is attached to a source copper pad on the PCB; and
A high voltage converter, wherein an overlapping area between the source lead and the source copper pad on the PCB is larger than an overlapping area between the drain lead and the drain copper pad on the PCB.
 제15항에 있어서,
인쇄회로기판(PCB) 레이아웃이 사각형 소스 구리 패드 영역을 포함하고;
상기 사각형 소스 구리 패드 영역의 길이가 10mm보다 길고; 그리고
상기 사각형 소스 구리 패드 영역의 너비가 5mm보다 넓은 것을 특징으로 하는 고전압 컨버터.
According to clause 15,
The printed circuit board (PCB) layout includes a rectangular source copper pad area;
the length of the rectangular source copper pad area is longer than 10 mm; and
A high voltage converter, characterized in that the width of the square source copper pad area is wider than 5 mm.
 제15항에 있어서, 상기 전력 반도체 패키지가 상기 드레인 리드의 노출된 바닥 면적의 적어도 10배의 상기 소스 리드의 노출된 바닥 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 고전압 컨버터.
16. The high voltage converter of claim 15, wherein the power semiconductor package has an exposed bottom area of the source lead that is at least 10 times the exposed bottom area of the drain lead.
 제15항에 있어서, 상기 전력 반도체 패키지가 상기 전력 반도체 패키지의 바닥 면적의 적어도 30%의 노출된 바닥 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 고전압 컨버터.
16. The high voltage converter of claim 15, wherein the power semiconductor package has an exposed floor area of at least 30% of the floor area of the power semiconductor package.
 제15항에 있어서, 상기 전력 반도체 패키지가 제2 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 컨버터.
16. The high voltage converter of claim 15, wherein the power semiconductor package further includes a second switch.
 제19항에 있어서, 상기 전력 반도체 패키지가 드라이버 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 컨버터.20. The high voltage converter of claim 19, wherein the power semiconductor package further includes a driver circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7145254B2 (en) * 2001-07-26 2006-12-05 Denso Corporation Transfer-molded power device and method for manufacturing transfer-molded power device
KR102213604B1 (en) * 2017-02-15 2021-02-05 매그나칩 반도체 유한회사 Semiconductor Package Device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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