一种功率模块制造技术

本申请实施例公开了一种功率模块，该功率模块包括基板、功率半导体元件、导线架、封装胶和碳材料薄膜涂层；所述功率半导体元件设置于所述基板的第一侧组成功率电路，所述导线架的第一端与所述功率电路相连；所述封装胶包覆所述功率电路以及所述基板的第二侧之外的区域，所述第二侧与所述第一侧为相对的两侧；所述导线架的第二端延伸至所述封装胶之外；所述碳材料薄膜涂层覆盖于所述第二侧。该功率模块通过通过与功率半导体元件对应设置的碳材料薄膜涂层优化散热效果，进而提高产品的额定参数，扩大应用范围，同样功率规格下，降低了产品的厚度。

A Power Module

The embodiment of this application discloses a power module, which comprises a substrate, a power semiconductor element, a conductor rack, an encapsulation adhesive and a carbon film coating; the power semiconductor element is arranged on the first side of the substrate to form a power circuit, the first end of the conductor rack is connected to the power circuit; the encapsulation adhesive is coated with the power circuit and the substrate. The second side and the first side are opposite sides; the second end of the conductor rack extends beyond the encapsulation glue; and the carbon material film coating is covered on the second side. The power module optimizes the heat dissipation effect by setting carbon film coatings corresponding to power semiconductor components, thereby improving the rated parameters of the product, expanding the application scope, and reducing the thickness of the product under the same power specifications.

【技术实现步骤摘要】
一种功率模块
本申请实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种功率模块。
技术介绍
IPM(IntelligentPowerModule)，即智能功率模块，不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起。而且还内部集成有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以保证IPM自身不受损坏。IPM中的功率半导体元件多采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管，InsulatedGateBipolarTransistor)和/或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管，Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)，内部集成电流传感器及驱动电路的集成结构。IPM以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种非常理想的电力电子器件。现有的智能功率模块电子元件的高度集成，而对应的结构设计带来了发热速度和散热效果的不匹配，这种不匹配限制了产品的额定参数和应用范围。
技术实现思路
本申请提供了一种功率模块，以提供一种散热效果更适应发热速度的设计方案，进而提高产品的额定参数，扩大应用范围。提供一种功率模块，包括：基板、功率半导体元件、导线架、封装胶和碳材料薄膜涂层；所述功率半导体元件设置于所述基板的第一侧组成功率电路，所述导线架的第一端与所述功率电路相连；所述封装胶包覆所述功率电路以及所述基板的第二侧之外的区域，所述第二侧与所述第一侧为相对的两侧；所述导线架的第二端延伸至所述封装胶之外；所述碳材料薄膜涂层覆盖于所述第二侧。其中，所述碳材料薄膜涂层为石墨层、石墨烯层或碳纳米管层。其中，所述基板为陶瓷基板或DBC。其中，所述DBC的第一侧和第二侧均覆盖有铜薄膜层。其中，所述碳材料薄膜涂层的厚度为5μm～1mm。本申请实施例提供的功率模块包括基板、功率半导体元件、导线架、封装胶和碳材料薄膜涂层；所述功率半导体元件设置于所述基板的第一侧组成功率电路，所述导线架的第一端与所述功率电路相连；所述封装胶包覆所述功率电路以及所述基板的第二侧之外的区域，所述第二侧与所述第一侧为相对的两侧；所述导线架的第二端延伸至所述封装胶之外；所述碳材料薄膜涂层覆盖于所述第二侧。该功率模块通过通过与功率半导体元件对应设置的碳材料薄膜涂层优化散热效果，进而提高产品的额定参数，扩大应用范围，同样功率规格下，降低了产品的厚度。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本申请实施例提供的一种功率模块的结构示意图；图2是本申请实施例提供的另一种功率模块的结构示意图；图3是图2中A处的局部放大图；图4是本申请实施例提供的一种功率模块加工方法的加工工序图；图5是本申请实施例中提供基板的加工状态示意图；图6是本申请实施例中电子元件的安装状态示意图；图7是本申请实施例中封装的加工状态示意图。其中：100-封装胶；101-导线架；102-连接材；103-陶瓷基板；104-碳材料薄膜涂层；105-IGBT/MOSFET；106-FRD；107-驱动IC；108-DBC；109-焊锡；110-基板。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。参照图1，其为本申请实施例提供的一种功率模块的结构示意图。功率模块，包括：基板、功率半导体元件、导线架101、封装胶100和碳材料薄膜涂层104；所述功率半导体元件设置于所述基板的第一侧组成功率电路，所述导线架101的第一端与所述功率电路相连；所述封装胶100包覆所述功率电路以及所述基板的第二侧之外的区域，所述第二侧与所述第一侧为相对的两侧；所述导线架101的第二端延伸至所述封装胶100之外；所述碳材料薄膜涂层104覆盖于所述第二侧。在图1所示的实施例中，基板选用陶瓷基板103，在附图所示的视角中，第一侧为上侧，第二侧为下侧，对应的，为在基板的第一侧设置功率半导体元件，陶瓷基板103上需要设置连接材102，即在陶瓷基板103的基础上通过连接导线架形成电路印板。功率半导体元件设置在基板上，功率半导体元件可以是表面粘贴(SMT)元件，也可以是裸芯片(Baredie)，具体来说除了可以是IGBT和/或MOSFET，还可以从二极管(Diode)、碳硅二极管(SiCdiode)、碳硅金氧半场效晶体管(SiCMOSFET)、氮化嫁金氧半场效晶体管(GaNMOSFET)、高压定相器(FRD)等会产生热能的电子元件。在本方案中，碳材料薄膜涂层104不仅对应于会产生热能的电子元件，而是会在功率模块的一侧整体覆盖，可以最大限度的利用功率模块的表面进行散热。而且碳材料薄膜涂层104的材料导热率≥100W/mk，其接近黑体辐射的高辐射(0.9～0.95)能够将各个电子元件产生的热能快速向外辐射，整体来说，碳材料薄膜涂层104的高热热传导系数在薄膜化应用时仍然能够吸收大量的热，降低功率模块的工作温度，基于此，在对功率模块进行设计和生产时，能够承受更大的额定参数，在应用到具体的带电设备时，能够适应更恶劣的外部环境和更高的内部参数要求。导线架101包括多个引脚，引脚的形状由应用该功率模块的带电设备的具体需求而定，可能在一个设备中需要多种不同形状引脚的功率模块，除了图1所示的形状，其他例如还有海鸥形引脚，J形引脚等。导线架101的第一端(指每个引脚的一端)与功率电路连接，通常通过基板上的焊盘连接，以实现功率模块在具体使用时与外部电路的电性连接。封装胶100则是包覆功率电路、基板的第二侧之外的部分以及引脚靠近第一端的一部分，其中引脚的另一端需要外露以便于安装与外部电路实现电性连接。除了有基于陶瓷基板103的实现方案，参考图2和图3，其分别为本申请实施例提供的另一种功率模块的结构示意图和图2中A处的局部放大图，在该实施例中，基板选用DBC108(陶瓷覆铜板，DirectBondingCopper)，DBC108具有陶瓷的高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀等特性，又兼具无氧铜的高导电性和优异焊接性能，且能刻蚀出各种图形。如果是基于DBC108实现，可以选择单侧覆盖铜薄膜层，因为减少了一层结构可以进一步降低功率模块的厚度尺寸；也可以是两侧均覆盖铜薄膜层，也就是说基板的第一侧和第二侧均覆盖有铜薄膜层，这种情况下，碳材料薄膜涂层104对应会涂覆于铜薄膜层上。第二侧的铜薄膜层具有良好的热传导性，能起到散热器的效果，可以作为热沉使用吸收热在该层，减少器件温升，碳材料薄膜涂层104具有良好的热辐射性，加速热量的向外辐射，两者的层叠结合使用能进一步优化功率模块的散热速度，进而具有更好的器件性能。在陶瓷基板103实现的功率模块中，可以基于铜薄膜层实现电路以及在此基础上的功率半导体元件的连接，导线架101的引脚直接通过焊锡109焊接到第一侧的铜薄膜层。在本方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率模块，其特征在于，包括：基板、功率半导体元件、导线架、封装胶和碳材料薄膜涂层；所述功率半导体元件设置于所述基板的第一侧组成功率电路，所述导线架的第一端与所述功率电路相连；所述封装胶包覆所述功率电路以及所述基板的第二侧之外的区域，所述第二侧与所述第一侧为相对的两侧；所述导线架的第二端延伸至所述封装胶之外；所述碳材料薄膜涂层覆盖于所述第二侧。

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，其特征在于，包括：基板、功率半导体元件、导线架、封装胶和碳材料薄膜涂层；所述功率半导体元件设置于所述基板的第一侧组成功率电路，所述导线架的第一端与所述功率电路相连；所述封装胶包覆所述功率电路以及所述基板的第二侧之外的区域，所述第二侧与所述第一侧为相对的两侧；所述导线架的第二端延伸至所述封装胶之外；所述碳材料薄膜涂层覆盖于所述第二侧。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琇如，张俊尧，
申请(专利权)人：杰群电子科技东莞有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44