一种功率模块及其封装方法技术

本发明专利技术涉及功率模块封装技术领域，具体涉及一种功率模块及其封装方法。本发明专利技术的封装方法包括以下步骤：S10：在下衬板上贴装芯片和引线端子，获得下衬板组件；S20：在上衬板上设置第一焊球阵列和第二焊球阵列，获得上衬板组件；S30：将所述上衬板组件倒装于所述下衬板组件上，并使所述第一焊球阵列与所述芯片的正面相连、所述第二焊球阵列与所述下衬板的第一面相连，以使所述引线端子与所述芯片的至少一个电极形成电连接。本发明专利技术的封装方法，采用焊球和倒装工艺，有利于降低寄生参数，各引线端子均位于同一平面上，使功率模块的封装结构得到优化，并降低了封装难度，提高了封装的灵活性。提高了封装的灵活性。提高了封装的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种功率模块及其封装方法


[0001]本专利技术涉及功率模块封装
，具体涉及一种功率模块及其封装方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子市场的快速发展，新材料和新技术的应用，将电力电子行业的功率密度推向了一个更高的水平，对传统功率模块封装提出了新的要求。传统功率模块采用引线键合技术，该工艺限制了芯片顶部的散热，产生了较大的寄生参数，并带来引线断裂、引线脱落、引线剥离等可靠性问题，难以适应当下功率半导体高功率密度、高频率的性能要求。因此，迫切需要提出一种新型封装结构，将倒装焊接技术应用于IGBT模块，以提高功率模块的散热性能，同时降低其寄生参数。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种功率模块及其封装方法，用于解决上述至少一个问题。
[0004]本专利技术的一方面提供一种功率模块的封装方法，包括以下步骤：
[0005]S10：在下衬板上贴装芯片和引线端子，获得下衬板组件；
[0006]S20：在上衬板上设置第一焊球阵列和第二焊球阵列，获得上衬板组件；
[0007]S30：将所述上衬板组件倒装于所述下衬板组件上，并使所述第一焊球阵列与所述芯片的正面相连、所述第二焊球阵列与所述下衬板的第一面相连，以使所述引线端子与所述芯片的至少一个电极形成电连接。
[0008]在一个实施方式中，步骤S20包括以下子步骤：
[0009]在所述上衬板的第一面设置第一金属化层；
[0010]在所述第一金属化层设置焊球焊接区；
[0011]在所述第一金属化层上涂覆第二阻焊层，并使所述焊球焊接区外露；
[0012]在所述焊球焊接区通过钢球网分别定位第一焊球阵列和第二焊球阵列的位置，并在真空氛围下将第一焊球阵列和第二焊球阵列回流焊接到所述焊球焊接区。
[0013]在一个实施方式中，所述第一焊球阵列中焊球的直径小于所述第二焊球阵列中焊球的直径。
[0014]在一个实施方式中，还包括步骤S10前的步骤S1，步骤S1包括以下子步骤：
[0015]在芯片的正面设置电极焊盘；
[0016]在所述电极焊盘上制作凸点下金属化层；
[0017]在所述凸点下金属化层上涂覆第一阻焊层，使其与所述第一焊球阵列焊接的区域外露。
[0018]在一个实施方式中，在所述电极焊盘上制作凸点下金属化层包括以下子步骤：
[0019]在所述电极焊盘上旋涂光刻胶；
[0020]对所述光刻胶进行曝光显影；
[0021]依次电镀第一浸润层、阻挡层和连接层。
[0022]在一个实施方式中，所述第一浸润层的厚度小于所述连接层的厚度，所述连接层的厚度小于所述阻挡层的厚度。
[0023]在一个实施方式中，所述第一阻焊层通过在所述凸点下金属化层上涂覆聚酰亚胺而形成。
[0024]在一个实施方式中，步骤S10包括以下子步骤：
[0025]在下衬板的第一面设置第二金属化层；
[0026]在所述第二金属化层上设置芯片焊接区和端子焊接区；
[0027]在所述第二金属化层上涂覆第三阻焊层，并使所述芯片焊接区和所述端子焊接区外露；
[0028]在真空氛围下，将芯片和引线端子分别回流焊接于所述芯片焊接区和所述端子焊接区。
[0029]在一个实施方式中，还包括以下步骤：
[0030]S40：将步骤S30中获得的连接在一起的所述上衬板组件和所述下衬板组件放入塑封模具中，对其进行注塑成型并加热固化。
[0031]本专利技术的另一方面提供一种功率模块，所述功率模块采用上述的封装方法进行封装。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的封装方法采用焊球和倒装工艺，代替了引线键合技术，有利于降低寄生参数，通过设置第一焊球阵列将芯片的正面与上衬板的第一面相连，通过设置第二焊球阵列将上衬板的第一面与下衬板的第一面相连，从而使芯片的至少一个电极可以通过位于下衬板第一面的引线端子引出，当该芯片具有多个电极时，其各个电极可以分别通过多个位于下衬板第一面的引线端子引出，各引线端子均位于同一平面上，功率模块的封装结构得到优化，尤其适用于具有栅极、发射极和源极多个电极的IGBT模块的封装。同时，在封装时，在上衬板上设置第一焊球阵列和第二焊球阵列，在下衬板上进行芯片和引线端子的贴装，避免了在多个零件上分别进行焊球工艺或在多个零件上分别进行芯片的贴装，降低了封装难度，提高了封装的灵活性。另外，可实现功率模块的双面散热，提高了其散热性能。
附图说明
[0033]在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。
[0034]图1是本专利技术的功率模块整体结构示意图；
[0035]图2是本专利技术图1中的A-A截面示意图；
[0036]图3是本专利技术的第一焊球阵列的倒装焊接结构的局部示意图；
[0037]图4是本专利技术的下衬板结构示意图；
[0038]图5是本专利技术的芯片及引出端子结构示意图；
[0039]图6是本专利技术的上衬板的植球结构示意图；
[0040]图7是本专利技术的IGBT芯片与FWD芯片并联结构的电路图。
[0041]附图标记：
[0042]1-上衬板；11-第一金属化层；12-第一陶瓷层；13-第三金属化层；
[0043]2-下衬板；21-第二金属化层；22-第二陶瓷层；23-第四金属化层；
[0044]211-第一芯片焊接区；212-第二芯片焊接区；213-栅极端子焊接区；
[0045]214-发射极端子焊接区；215-集电极端子焊接区；
[0046]3-第一焊球阵列；4-第二焊球阵列；
[0047]5-IGBT芯片；51-发射极焊盘；52-栅极焊盘；
[0048]6-FWD芯片；61-阳极焊盘；
[0049]7-栅极端子；8-发射极端子；9-集电极端子；10-塑封填充物；
[0050]14-芯片焊层；141-IGBT焊层；142-FWD焊层；
[0051]15-端子焊层；151-栅极端子焊层；152-发射极端子焊层；
[0052]153-集电极端子焊层；
[0053]16-凸点下金属化层；17-第一阻焊层；18-第二阻焊层。
具体实施方式
[0054]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0055]本专利技术提供一种功率模块的封装方法，尤其适用于IGBT模块的封装。本专利技术的封装方法，包括以下步骤：
[0056]S10：在下衬板2上贴装芯片和引线端子，获得下衬板组件。
[0057]S20：在上衬板1上设置第一焊球阵列3和第二焊球阵列4，获得上衬板组件。
[0058]S30：将上衬板组件倒装于下衬板组件上，并使第一焊球阵列3与芯片的正面相连、第二焊球阵列4与下衬板2的第一面相连，以使引线端子与芯片的至少一个电极形成电连接。
[0059]其中，如图1至图7中所示，上衬板1和下衬板2均为覆铜陶瓷衬板，覆铜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：在下衬板上贴装芯片和引线端子，获得下衬板组件；S20：在上衬板上设置第一焊球阵列和第二焊球阵列，获得上衬板组件；S30：将所述上衬板组件倒装于所述下衬板组件上，并使所述第一焊球阵列与所述芯片的正面相连、所述第二焊球阵列与所述下衬板的第一面相连，以使所述引线端子与所述芯片的至少一个电极形成电连接。2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，步骤S20包括以下子步骤：在所述上衬板的第一面设置第一金属化层；在所述第一金属化层设置焊球焊接区；在所述第一金属化层上涂覆第二阻焊层，并使所述焊球焊接区外露；在所述焊球焊接区通过钢球网分别定位第一焊球阵列和第二焊球阵列的位置，并在真空氛围下将第一焊球阵列和第二焊球阵列回流焊接到所述焊球焊接区。3.根据权利要求1或2所述的封装方法，其特征在于，所述第一焊球阵列中焊球的直径小于所述第二焊球阵列中焊球的直径。4.根据权利要求1或2所述的封装方法，其特征在于，还包括步骤S10前的步骤S1，步骤S1包括以下子步骤：在芯片的正面设置电极焊盘；在所述电极焊盘上制作凸点下金属化层；在所述凸点下金属化层上涂覆第一阻焊层，使其与所述第一焊球阵列焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴小平，彭程，齐放，柯攀，汪炼成，朱文辉，
申请(专利权)人：湖南国芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：