自防损功率SIP模块封装结构及其封装方法技术

本发明专利技术提供了一种自防损功率SIP模块封装结构及其封装方法，包括：功率SIP模块，被配置为容置功率芯片；PCB母板，被配置为承载一个或多个功率SIP模块；分离装置，被配置为连接在功率SIP模块与PCB母板之间，当分离装置吸收的热量超过阈值时，将功率SIP模块与PCB母板分离；制作功率SIP模块，将功率芯片封装于功率SIP模块中；在功率SIP模块的第一面上制作分离装置，将分离装置附连至PCB母板上；当分离装置吸收的热量超过阈值时，将功率SIP模块与PCB母板分离。离。离。

【技术实现步骤摘要】
自防损功率SIP模块封装结构及其封装方法


[0001]本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种自防损功率SIP模块封装结构及其封装方法。

技术介绍

[0002]系统级封装(System In a Package，简称SIP)与在印刷电路板上进行系统集成相比，SIP能最大限度地优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本、提高集成度。对比系统级芯片(System on Chip，简称SOC)，SIP具有灵活度高、集成度高、设计周期短、开发成本低、容易进入等特点。
[0003]随着功率芯片功率密度的增大和复杂的使用环境，功率芯片发生失效的概率越来越高，此封装散热方式有以下缺点：(1)功率芯片发生短路极易烧毁并损伤到PCB板；(2)PCB板发生损伤将无法修复，失效成本比较高。
[0004]传统的功率SIP模块101与PCB母板102焊接结构如图1所示。PCB母板102上具有焊盘103，功率SIP模块101通过焊料104与焊盘103连接，当功率SIP模块101发热甚至燃烧时，热量会通过焊料104传导至焊盘103和PCB母板102，从而使PCB母板102受热损毁。PCB母板102的造价较高，一旦损毁会造成很大的经济损失。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种自防损功率SIP模块封装结构及其封装方法，以解决现有的功率芯片发生短路极易烧毁并损伤到PCB板的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种自防损功率SIP模块封装结构，包括：
[0007]功率SIP模块，被配置为容置功率芯片；
[0008]PCB母板，被配置为承载一个或多个功率SIP模块；
[0009]分离装置，被配置为连接在功率SIP模块与PCB母板之间，当分离装置吸收的热量超过阈值时，将功率SIP模块与PCB母板分离。
[0010]可选的，在所述的自防损功率SIP模块封装结构中，所述分离装置包括弹簧片和固液二态材料层，其中：
[0011]常温下，所述弹簧片以受压变形态容置于所述固液二态材料层中；
[0012]当所述固液二态材料层吸收的热量超过阈值时，所述固液二态材料层融化，所述弹簧片由受压变形态恢复为正常原形态。
[0013]可选的，在所述的自防损功率SIP模块封装结构中，所述弹簧片在受压变形态时长度为50微米～100微米；
[0014]所述弹簧片在正常原形态时长度为100微米～500微米。
[0015]可选的，在所述的自防损功率SIP模块封装结构中，所述固液二态材料层的回流温度为200℃以下或300℃以下，
[0016]当回流温度为200℃以下时，所述固液二态材料层在高于200℃时融化，在低于200
℃时固化；
[0017]当回流温度为300℃以下时，所述固液二态材料层在高于300℃时融化，在低于300℃时固化。
[0018]可选的，在所述的自防损功率SIP模块封装结构中，所述固液二态材料层为预制焊料，所述预制焊料能够使功率SIP模块和PCB母板电连接。
[0019]可选的，在所述的自防损功率SIP模块封装结构中，所述预制焊料的材料为锡、锡铟体系或锡银体系铜合金，所述弹簧片为形状记忆合金弹簧。
[0020]可选的，在所述的自防损功率SIP模块封装结构中，所述形状记忆合金的比热值为10
‑
50J
·
K
‑1·
mol
‑1，当其吸收(4730
‑
23650)J
·
mol
‑1或(3730
‑
28650)J
·
mol
‑1热量时，所述形状记忆合金的温度高于所述固液二态材料层的融化温度，所述形状记忆合金向所述固液二态材料层传导热量。
[0021]本专利技术还提供一种自防损功率SIP模块封装方法，包括：
[0022]制作功率SIP模块，将功率芯片封装于功率SIP模块中；
[0023]在功率SIP模块的第一面上制作分离装置，将分离装置附连至PCB母板上；
[0024]当分离装置吸收的热量超过阈值时，将功率SIP模块与PCB母板分离。
[0025]可选的，在所述的自防损功率SIP模块封装方法中，还包括：
[0026]在功率SiP模块的管脚上形成预制焊料；
[0027]对预制焊料进行加热，以使预制焊料形成软化膏状；
[0028]在预制焊料中植入弹簧片，通过贴片机对弹簧片贴片；
[0029]对预制焊料进行冷却固化，以使预制焊料形成固体状；
[0030]将预制焊料与PCB母板上的焊盘进行焊接。
[0031]可选的，在所述的自防损功率SIP模块封装方法中，所述预制焊料的制作方法包括：
[0032]预制焊料为SnIn体系焊料、SnBi体系焊料、SnPd体系焊料或SnAg体系焊料；
[0033]预制焊料通过钢网印刷或点胶方式涂覆到功率SIP模块的管脚。
[0034]在本专利技术提供的自防损功率SIP模块封装结构及其封装方法中，通过制作容置功率芯片的功率SIP模块，在功率SIP模块的第一面上制作分离装置，将分离装置附连至PCB母板上，当分离装置吸收的热量超过阈值时，将功率SIP模块与PCB母板分离，可以在功率SIP模块发热甚至燃烧时，将功率SIP模块与PCB母板分离，减少焊接接触面积从而降低功率SIP模块向PCB母板的热传导，从而起到自防损的作用。
[0035]本专利技术针对以上问题，提供了改进功率SIP封装结构和制作方法，通过功率SIP模块管脚预制焊料，预制焊料中植入弹簧片，形状记忆合金的温度高于预制焊料的回流温度以上时才会发生形状变形伸长恢复，功率SIP模块发生烧毁时触发弹簧片发生变形伸长，将功率SIP模块与PCB母板分离，减少焊接接触面积从而降低功率SIP模块向PCB母板的热传导，从而起到自防损的作用。
[0036]本专利技术通过在功率SIP模块的管脚上形成预制焊料，并在焊料中植入弹簧片，当功率SIP模块发生烧毁时弹簧片发生变形伸长，将功率SIP模块与PCB母板分离，减少焊接接触面积从而降低功率SIP模块向PCB的热传导，从而起到自防损的作用，在功率电子封装领域具有极大的应用价值。
附图说明
[0037]图1是现有的功率SIP模块封装结构示意图；
[0038]图2是本专利技术一实施例功率SIP模块封装结构示意图；
[0039]图3是本专利技术一实施例功率SIP模块封装方法形成固液二态材料层示意图；
[0040]图4是本专利技术一实施例功率SIP模块封装方法植入弹簧片示意图；
[0041]图5是本专利技术一实施例功率SIP模块封装方法焊接至PCB母板示意图；
[0042]图中所示：1
‑
功率SIP模块；2
‑
PCB母板；3
‑
焊盘；4
‑
弹簧片；5
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自防损功率SIP模块封装结构，其特征在于，包括：功率SIP模块，被配置为容置功率芯片；PCB母板，被配置为承载一个或多个功率SIP模块；分离装置，被配置为连接在功率SIP模块与PCB母板之间，当分离装置吸收的热量超过阈值时，将功率SIP模块与PCB母板分离。2.如权利要求1所述的自防损功率SIP模块封装结构，其特征在于，所述分离装置包括弹簧片和固液二态材料层，其中：常温下，所述弹簧片以受压变形态容置于所述固液二态材料层中；当所述固液二态材料层吸收的热量超过阈值时，所述固液二态材料层融化，所述弹簧片由受压变形态恢复为正常原形态。3.如权利要求2所述的自防损功率SIP模块封装结构，其特征在于，所述弹簧片在受压变形态时长度为50微米～100微米；所述弹簧片在正常原形态时长度为100微米～500微米。4.如权利要求2所述的自防损功率SIP模块封装结构，其特征在于，所述固液二态材料层的回流温度为200℃以下或300℃以下，当回流温度为200℃以下时，所述固液二态材料层在高于200℃时融化，在低于200℃时固化；当回流温度为300℃以下时，所述固液二态材料层在高于300℃时融化，在低于300℃时固化。5.如权利要求2所述的自防损功率SIP模块封装结构，其特征在于，所述固液二态材料层为预制焊料，所述预制焊料能够使功率SIP模块和PCB母板电连接。6.如权利要求5所述的自防损功率SIP模块封装结构，其特征在于，所述预制焊料的材料为锡、锡铟体系或锡银体系合金等，所述弹簧片为形状记忆合金弹簧。7.如权利要求2所述的自防损功率SIP模块封装结构，其特征在于，所述形状记...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁飞，王启东，侯峰泽，丁才华，曹立强，
申请(专利权)人：华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：