一种功率芯片预封装方法及功率芯片封装方法技术

本发明专利技术公开了一种功率芯片预封装方法及功率芯片封装方法，该功率芯片预封装方法包括：将上垫片、功率芯片和下垫片进行烧结；在绝缘框架中用于与功率芯片的终端和侧面贴合的贴合部上涂覆粘接剂；将烧结后的所述功率芯片放入绝缘框架中，使所述功率芯片的终端和侧面与对应的所述贴合部粘接，并将所述上垫片和所述下垫片暴露在所述绝缘框架外面；对所述粘接剂进行固化。本发明专利技术通过提供一种功率芯片预封装方法，将功率芯片终端和侧面与PI框架粘接，从而对芯片的终端与侧面进行保护，提高功率芯片了在测试和组装过程中局部放电的起始电压，避免了功率芯片因打火造成的耐压下降与电压击穿的现象。

A Power Chip Pre-packaging Method and Power Chip Packaging Method

【技术实现步骤摘要】
一种功率芯片预封装方法及功率芯片封装方法
本专利技术涉及IGBT模块封装
，具体涉及到一种功率芯片预封装方法及功率芯片封装方法。
技术介绍
压接式IGBT模块由于其芯片布局密集、双面散热、功率密度大、可靠性高、易于串联等优势非常适用于电力系统、电力机车、智能电网等高压大功率应用场合，并且随着电压、电流参数的迅速提高，目前已经在电力机车、智能电网等领域迅速推广。目前研制的压接型IGBT器件在装配与测试过程中，功率芯片全程裸露在空气中，以致于非常容易发生功率芯片终端与侧面的局部放电，又因为局部放电的起始点压远低于功率芯片的额定电压，导致功率芯片的耐压强度下降甚至击穿失效。
技术实现思路
本专利技术为解决上述功率芯片裸露在空气中，非常容易发生功率芯片终端与侧面的局部放电的问题，从而提出一种功率芯片封装方法及其子模组封装方法。本专利技术实施例提供了一种功率芯片预封装方法，包括：将上垫片、功率芯片和下垫片进行烧结；在绝缘框架中用于与功率芯片的终端和侧面贴合的贴合部上涂覆粘接剂；将烧结后的所述功率芯片放入绝缘框架中，使所述功率芯片的终端和侧面与对应的所述贴合部粘接，并将所述上垫片和所述下垫片暴露在所述绝缘框架外面；对所述粘接剂进行固化。可选地，所述功率芯片终端和侧面与绝缘框架的贴合部涂覆粘接剂，包括：对所述功率芯片终端表面和侧面与所述绝缘框架贴合部进行活化处理；对所述绝缘框架进行底涂；涂覆粘接剂。可选地，所述绝缘框架为PI框架。可选地，所述粘接剂包括：有机硅凝胶；所述粘接剂粘接强度大于2MPa；所述粘接剂介电常数接近所述PI框架的介电常数为2.3。可选地，所述对所述粘接剂进行固化，包括：对所述粘接剂进行真空热固化。可选地，所述真空热固化装置中真空腔室的真空度小于或等于10pa。可选地，热固化的时间为5-10min。可选地，在对所述粘接剂进行真空热固化之后包括：温度小于80℃时，取出烧结后的所述功率芯片。可选地，所述上垫片和所述下垫片包括：钼片或金属基复合材料可伐合金片。本专利技术实施例还提供一种功率芯片封装方法，采用上述功率芯片预封装方法得到的预封装结构；对所述预封装结构进行封装。与现有技术相比，本专利技术实施例具有如下有益效果：本专利技术实施例提供了一种功率芯片预封装方法及功率芯片封装方法，该功率芯片预封装方法通过将功率芯片终端和侧面与PI框架粘接，从而对功率芯片的终端与侧面进行保护，提高功率芯片了在测试和组装过程中局部放电的起始电压，避免了功率芯片因打火造成的耐压下降与电压击穿的现象。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例功率芯片预封装方法的示意图；图2是本专利技术实施例烧结功率芯片的示意图；图3是本专利技术实施例绝缘框架的示意图；图4是本专利技术实施例烧结后的功率芯片示意图；图5是本专利技术实施例功率芯片封装的示意图。附图标记：1-功率芯片终端；2-上垫片；3-功率芯片侧面；4-下垫片；5-绝缘框架；6-封装模块；7-功率芯片终端贴合部；8-功率芯片侧面贴合部。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种功率芯片预封装方法及功率芯片封装方法，封装结构包括：功率芯片终端1、上垫片2、功率芯片侧面3、下垫片4、绝缘框架5、封装模块6、功率芯片终端贴合部7和功率芯片侧面贴合部8。如图1所示，该功率芯片预封装可以包括以下步骤：S1.将上垫片2、功率芯片和下垫片4进行烧结。如图2，步骤如下：S10.首先，先将功率芯片两面均采用镀膜技术进行镀膜处理。本实施例中镀膜技术采用真空离子溅射技术，镀膜成分为金属银，有利于帮助纳米银的转移与烧结。在烧结工艺中，纳米银膜的选择是重要步骤。本实施例中纳米银膜的厚度为10～60μm，在纳米银膜中纳米银的质量分数为50-70％，纳米银膜中纳米银的平均直径为5-20nm，纳米银的纯度在99％以上。S11.然后，进行第一次烧结，将上垫片2烧结到功率芯片一端。本实施例中，将第一次加压烧结的温度定为110～140℃，加压压力为2～6MPa。第一次加压烧结温度为从室温以5～10℃/min的升温速率升至110～140℃，并保温10～15min。S12.最后，进行第二次烧结，将下垫片4烧结到功率芯片另一端。本实施例中，将第二次加压烧结的温度定为200～320℃，加压压力为15～35MPa。第二次加压烧结温度为从室温以5～10℃/min的升温速率升至200～320℃，并保温20-60min。本实施例中，上垫片2和下垫片4可以为钼片或金属基复合材料可伐合金片。采用上述烧结工艺，所得到的功率芯片在纳米银膜烧结得到的烧结层中可呈现分布均匀的纳米级孔洞。有益效果：采用双面烧结技术将上垫片2、下垫片4与功率芯片连接到一起，可防止在粘接过程中，粘接剂溢出至功率芯片有源区与上垫片2的缝隙处造成绝缘，导致功率芯片失效。S2.在绝缘框架5中功率芯片终端贴合部7和功率芯片侧面贴合部8上涂覆粘接剂。步骤如下：首先，在涂覆粘接剂前，需采用微波等离子清洗机通过不同的工艺对功率芯片终端1表面、功率芯片侧面3、功率芯片终端贴合部7和功率芯片侧面贴合部8进行活化处理。有利于增加粘接剂与功率芯片终端1和绝缘框架5的亲润性，从而增加粘接强度，避免了因粘接不良产生的间隙引起间隙放电，从而击穿功率芯片终端1。再将绝缘框架5通过特定的交联剂进行底涂处理，将绝缘框架5放入底涂液中浸泡5～10min，取出烘干备用。如此操作，有利于增加粘接剂与功率芯片终端贴合部7和功率芯片侧面贴合部8的亲润性，从而增加功率芯片终端1和功率芯片侧面3与绝缘框架5的结合强度。本实施例中，需要选择在150℃长时间工作的粘接剂，并且所选择的粘接剂要性质稳定，不具有挥发性，也不具有离子析出的性质，从而可以防止在器件高温反偏测试过程中因挥发物和离子团聚造成器件失效。选用具有热固化、低离子含量、低渗出、低挥发性质的粘接剂，例如可以为耐高温的有机硅凝胶，环氧胶或者聚酰亚胺胶。所选用的粘接剂要求粘接强度需要＞2MPa，还要与绝缘框架5有较好的亲润性，绝缘框架5本实施例中采用PI框架，因此粘接剂的介电常数需接近PI框架的介电常数2.3。综上，本实施例中的粘接剂采用有机硅凝胶。有机硅凝胶在使用前需将胶体装入专用的脱气设备中并真空处理20min，排除胶内本身存在的气体，减少粘接层的气孔。一方面有利于加强功率芯片终端1和功率芯片侧面3与绝缘框架5的结合强度，另一方面减少间隙放电，提高功率芯片耐压等级。最后，在功率芯片终端贴合部7和功率芯片侧面贴合部8涂覆一层有机硅凝胶。功率芯片终端贴合部7和功率芯片侧面贴合部8为绝缘框架5四周与功率芯片终端1和功率芯片侧面3相配合的凹槽。在涂覆有机硅凝胶的过程中，可以采用自动点胶机，通过自动点胶机控制涂胶量，从而在涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率芯片预封装方法，其特征在于，包括：将上垫片、功率芯片和下垫片进行烧结；在绝缘框架中用于与功率芯片的终端和侧面贴合的贴合部上涂覆粘接剂；将烧结后的所述功率芯片放入绝缘框架中，使所述功率芯片的终端和侧面与对应的所述贴合部粘接，并将所述上垫片和所述下垫片暴露在所述绝缘框架外面；对所述粘接剂进行固化。

【技术特征摘要】
1.一种功率芯片预封装方法，其特征在于，包括：将上垫片、功率芯片和下垫片进行烧结；在绝缘框架中用于与功率芯片的终端和侧面贴合的贴合部上涂覆粘接剂；将烧结后的所述功率芯片放入绝缘框架中，使所述功率芯片的终端和侧面与对应的所述贴合部粘接，并将所述上垫片和所述下垫片暴露在所述绝缘框架外面；对所述粘接剂进行固化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率芯片终端和侧面与绝缘框架的贴合部涂覆粘接剂，包括：对所述功率芯片终端表面和侧面与所述绝缘框架贴合部进行活化处理；对所述绝缘框架进行底涂；涂覆粘接剂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述绝缘框架为PI框架。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述粘接剂包括：有机硅凝胶；所述粘接剂粘接强度大于2MPa；所述粘接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，石浩，韩荣刚，李现兵，张朋，武伟，林仲康，唐新灵，张喆，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网山西省电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11