改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具制造技术

本实用新型专利技术提供一种改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具。简单而言，改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具包括注塑下模、注塑上模；所述注塑下模设有下凹槽；所述注塑上模设有上凹槽；所述下凹槽的底面设有朝上的曲面；所述下凹槽与上凹槽组成注塑腔；所述上凹槽的底面设有朝上的曲面，或者所述上凹槽的底面设有朝下的曲面，或者所述上凹槽的底面为平面；本实用新型专利技术无需改变或增加任何一道封装工艺过程即能实现改善智能功率半导体模块产品翘曲的目的。

Improve the warping die of intelligent power semiconductor module

【技术实现步骤摘要】
改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具
本技术涉及智能功率半导体模块产品制备设备，具体涉及改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，利用该模具能改善智能功率半导体模块产品翘曲。
技术介绍
现如今，随着电子装置高速化，大容量和小型化的发展趋势，半导体封装行业对能够有效的释放由模块功率元件产生的热量的封装结构和制造方法存在不断增长的需求。因此，越来越多的智能功率半导体模块产品选择使用通过散热基板散热的结构来代替传统的全包封结构（通过包覆的封装树脂进行散热）。智能功率半导体模块产品在制造过程中会经常处于高温环境下，然而由于散热基板与封装树脂之间的热膨胀系数差异(CTEmismatch)往往会导致散热基板与封装树脂具有不同的热膨胀程度而有应力作用拉扯，因而产生翘曲的现象。智能功率半导体模块产品的翘曲问题常常会造成很多不良的影响，例如可能导致产品由于变形而使得贴片材料断裂甚至芯片断裂的情况；或可能在产品安装紧固过程中，由于接触面不平而使产品受外应力作用导致散热基板（陶瓷片）断裂的情况；或者由于产品底面不平整，使其在和外接散热装置连接时不能形成稳定可靠的散热接触面而影响产品的散热效果。因此，有必要提供一种能改善智能功率半导体模块产品翘曲的制造方法，以解决现有技术所存在的问题。
技术实现思路
本技术公开了改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，利用该模具能改善智能功率半导体模块产品翘曲，解决了现有技术一直无法有效解决的问题，避免了产品翘曲带来的诸多不良影响。本技术采用如下技术方案：>改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，包括注塑下模、注塑上模；所述注塑下模设有下凹槽；所述注塑上模设有上凹槽；所述下凹槽的底面设有朝上的曲面；所述下凹槽与上凹槽组成注塑腔；所述上凹槽的底面设有朝上的曲面，或者所述上凹槽的底面设有朝下的曲面，或者所述上凹槽的底面为平面。现有智能功率半导体模块一般为长方体结构，包括引线框架、散热基板、元件，陶瓷覆铜基板（散热基板，为三层结构，最底下铜层外露用于散热，中间一层为陶瓷片，用于绝缘散热，最上面一层会蚀刻出电路，用于贴元件）的上表面铜层经过蚀刻形成一部分所需电路布线，同时，通过对铜板的冲压或者蚀刻形成引线框架并成为另外一部分所需电路布线；多个电路元件通过焊接材料（如锡膏，银浆等）焊接于电路布线的上表面上，多个电路元件中的一部分为功率元件、另一部分为与所述功率元件对应的驱动元件，功率元件与驱动元件可通过键合金属线电连接；密封树脂用于保护上述电路布线，电路元件及键合金属线/带，同时提供绝缘功能；陶瓷覆铜基板（DBC/DCB）的下表面铜层用于外接散热装置，并释放由模块功率元件产生的热量。智能功率半导体模块经过树脂封装后成为电子元件，用于各种场合安装，智能功率半导体模块的封装在注塑模具中进行，将智能功率半导体模块放入模具的模腔中，露出外部引线，加热融化的树脂熔液从进胶口注入模腔，然后固化成型，将智能功率半导体模块封装在塑封料内部，由于智能功率半导体模块自带的散热基板与封装树脂的CTE不同，导致散热基板与封装树脂具有不同的热膨胀程度而有应力作用拉扯，形成了翘曲，这是现有技术存在的问题，目前没有合适的方法解决，即使通过调整封装树脂的配方或者改变散热基板的结构组成，也收效甚微，有的采用烘板的方式，但是耗时很长一般需要10几个小时，尤其是需要重物压住，对智能功率半导体模块容易造成损伤而无法使用，而且该方法只适用于薄型封装体，对稍厚的封装体几乎没有效果；本技术公开的模具为智能功率半导体模块封装用的注塑模具，注塑下模、注塑上模各自设有凹槽，两个凹槽组成注塑腔，用于注入封装树脂熔液与放置智能功率半导体模块的需封装部分，注塑腔的大小根据智能功率半导体模块设计，以智能功率半导体模块产品的散热基板所在位置为下，本技术公开的模具包括注塑下模、注塑上模，注塑下模的凹槽开口朝上、凹面向下，称为下凹槽，注塑上模的凹槽开口朝下、凹面向上，称为上凹槽。本技术创造性的将下凹槽的底面设计为朝上的弧面结构或者朝上的球面结构或者扇形弧面组合结构，从而形成一个向上的弧形结构，该弧形结构与智能功率半导体模块的散热基板接触，在注入封装树脂固化成型后，散热基板与封装树脂由于CTE值的差异导致冷却过程中，塑封体的收缩大于散热基板的收缩，使得散热面产生中间与四周不齐平的现象，在现有技术下成为翘曲，在本技术公开的注塑模具中，由于朝上的弧形结构产生的向上的弧形面的存在，抵消了产品受应力形成的变形，从而使得智能功率半导体模块产品翘曲得到明显改善，几乎消除翘曲。本技术中，上凹槽的底面设有朝上的曲面，即智能功率半导体模块的散热基板所在底面的对立底面设计成相同方向的曲面结构，从而达到厚度一致的补偿效果，除了散热基板消除翘曲之外，封装壳表面也恢复平整；可以理解，下凹槽设有的曲面结构为凸面结构，用于顶住散热板，上凹槽设有的曲面结构为凹陷结构，用于注入封装树脂。或者所述上凹槽的底面设有朝下的曲面，这样可以满足双面散热的智能功率半导体模块产品（上下两面都带有所述散热基板），注塑模具的上下模底面设计为方向相反的曲面结构，可以使得上下散热板的翘曲消除；可以理解，下凹槽设有的曲面结构、上凹槽设有的曲面结构（朝向与下凹槽相反）都为凸面结构，用于顶住散热板。下凹槽的曲面结构与上凹槽的曲面结构尺寸可一样，也可以为近似结构，比如都是弧面，但是尺寸不同，根据现有智能功率半导体模块结构及各材料组份厚度设计。本技术中，曲面的描述为下凹槽中的曲面，如果上凹槽也设置曲面，会特别指出；曲面为弧面；或者所述曲面由梯形体与扇形弧面组成；或者所述曲面为球面；朝上的弧面填充下凹槽的底面，即下凹槽的底面就是朝上的弧面；朝上的球面长度方向与下凹槽底面两条短边相切，宽度方向被下凹槽两条长边截取；梯形体与扇形弧面组成的曲面中，梯形体的上表面为扇形弧面的下表面，梯形体两个面积较大的侧面位于下凹槽两个长侧面上，两个面积较小的侧面位于下凹槽上宽度方向上。本技术中，所述弧面与垂直面（与水平面垂直的面）交界处的弧线的二次函数方程为y=ax2+b，a为-1～0，b为0～100，优选a为-0.1～0，b为0～20，进一步优选a为-0.01～0，b为0～5，最优选a为-0.001～0，b为0～0.5；所述弧面的弦长与下凹槽的底面长度一致；作为本技术创造性的手段，在所述曲面结构基础上通过a，b参数的进一步限定使得本技术公开的智能功率半导体模块产品注塑模具可以更有效的对现有智能功率半导体模块产品进行翘曲改善。可以理解的，上述二次函数方程表示弧线顶点在上，弧线朝上；当上凹槽设计为方向相同的曲面结构时，可以采用同样的函数方程，其中ab的取值可以一样，也可以不一样；当上凹槽设计为方向相反的曲面结构时，弧面与垂直面（与水平面垂直的面）交界处的弧线的二次函数方程为y=-ax2-b，这样弧线的顶点在下，弧线朝下。本技术中，所述球面的长度为下凹槽的底面长度，宽度为下凹槽的底面宽度，所述球面与垂直面交界处的弧线的二次函数方程为y=cx2+d，c为-1～0，d为0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，其特征在于，所述改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具包括注塑下模、注塑上模；所述注塑下模设有下凹槽；所述注塑上模设有上凹槽；所述下凹槽的底面设有朝上的曲面；所述下凹槽与上凹槽组成注塑腔；所述上凹槽的底面设有朝上的曲面，或者所述上凹槽的底面设有朝下的曲面，或者所述上凹槽的底面为平面。/n

【技术特征摘要】
1.改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，其特征在于，所述改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具包括注塑下模、注塑上模；所述注塑下模设有下凹槽；所述注塑上模设有上凹槽；所述下凹槽的底面设有朝上的曲面；所述下凹槽与上凹槽组成注塑腔；所述上凹槽的底面设有朝上的曲面，或者所述上凹槽的底面设有朝下的曲面，或者所述上凹槽的底面为平面。


2.根据权利要求1所述改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，其特征在于，所述智能功率半导体模块包括引线框架、散热基板、元件。


3.根据权利要求1所述改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，其特征在于，上凹槽下表面的边缘与下凹槽上表面的边缘对齐；上凹槽侧壁和/或下凹槽侧壁为倾斜结构；注塑上模与注塑下模之间设有左空隙、右空隙。


4.根据权利要求1所述改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，其特征在于，所述注塑上模设有顶针；当顶针为两个以上时，所有顶针距离注塑上模中心点的长度都一样；所述顶针朝着下凹槽底面。


5.根据权利要求4所述改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，其特征在于，所述改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具还包括顶针安装板；所述顶针一端安装在顶针安装板上，一端穿出注塑上模；所述顶针安装板位于注塑上模上方。


6.根据权利要求5所述改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，其特征在于，所述顶针与顶针安装板之间为弹簧连接。


7.根据权利要求1所述改善智能功率半导体模块产品翘曲用模具，其特征在于，所述曲面为弧面；或者所述曲面由梯形体与扇形弧面组成；...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙炎权，崔卫兵，蒋卫娟，
申请(专利权)人：天水华天电子集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：甘肃;62