本发明专利技术提供了一种双面散热倒装芯片功率器件封装夹具，包括子单元夹具以及芯片模块夹具，分别用于子单元的封装以及芯片模块的封装；子单元夹具包括子单元支撑底座、子单元支撑台以及子单元夹紧块，子单元支撑台、子单元夹紧块用于控制芯片层与金属缓冲层之间互连层成型的厚度，同时限制芯片层的水平自由度；芯片模块夹具包括模块支撑底座、模块支撑台以及模块夹紧块，模块支撑台、模块夹紧块用于控制子单元与上陶瓷衬板、下陶瓷衬板之间互连层的厚度，同时限制子单元的水平自由度。本发明专利技术能够采用倒装的方式完成双面散热芯片模块的封装，且上、下陶瓷衬板可以一次回流连接，减少工艺流程，降低成本，提高了双面散热倒装芯片功率器件的可靠性。功率器件的可靠性。功率器件的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种双面散热倒装芯片功率器件封装夹具及封装工艺
[0001]本专利技术涉及芯片封装
，特别涉及一种双面散热倒装芯片功率器件封装夹具及封装工艺。
技术介绍
[0002]现有的半桥电路功率模块仍以键合线互连、单面散热功率模块为主，其散热能力弱，且由于引线互连，导致其寄生电感较大，增加损耗。目前出现的双面散热功率模块，虽然可实现双面散热，在一定程度上降低了功率模块的热阻，但其栅极和辅助极仍采用引线键合方式互连，此处仍存在较大寄生电感，且工艺流程复杂。
[0003]具体来说，为了制造双面冷却功率模块，需要通过SnAgCu/SnPb/SnBi/烧结银等方式起到电互联或物理互连，但在焊接过程中，由于元件本身重力因素和由于各材料之间热膨胀系数不匹配等因素，使得焊料层厚度不均匀，导致芯片和陶瓷衬板等各层倾斜，从而降低了功率模块的可靠性或者降低了产品良率等。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是：针对上述
技术介绍
中存在的不足，提供一种适用于双面散热倒装芯片功率器件的封装方案。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种双面散热倒装芯片功率器件封装夹具，所涉及的芯片包括由上往下依次分布的上陶瓷衬板、上焊料层、金属缓冲层、中间高温焊料层、芯片层、下焊料层、以及下陶瓷衬板，封装夹具包括子单元夹具以及芯片模块夹具，分别用于子单元的封装以及芯片模块的封装；
[0006]所述子单元夹具包括子单元支撑底座、子单元支撑台以及子单元夹紧块，所述子单元支撑底座上开设有芯片定位槽，封装时芯片层位于所述芯片定位槽位置，所述子单元支撑台、所述子单元夹紧块设置多个并与所述子单元支撑底座可拆卸连接，以控制所述芯片层与所述金属缓冲层之间中间高温焊料层成型的厚度，同时限制所述芯片层的水平自由度；
[0007]所述芯片模块夹具包括模块支撑底座、模块支撑台以及模块夹紧块，所述模块支撑底座上开设模块定位槽，封装时芯片层及金属缓冲层组成的子单元位于模块定位槽位置，所述模块支撑台、所述模块夹紧块设置多个并与所述模块支撑底座可拆卸连接，所述模块支撑台、所述模块夹紧块用于控制子单元与上陶瓷衬板之间上焊料层、下陶瓷衬板之间下焊料层的厚度，同时限制子单元的水平自由度。
[0008]进一步地，所述子单元夹紧块、所述模块夹紧块均横向以及纵向设置。
[0009]进一步地，所述子单元夹紧块、所述模块夹紧块的整体为矩形，且内端面平整，以对元件进行夹紧限位。
[0010]进一步地，所述子单元支撑台分别于所述芯片定位槽的对角斜向设置，所述模块支撑台分别于所述模块定位槽的对角斜向设置。
[0011]进一步地，所述子单元支撑台的内端形成有第一限位面以及第二限位面，所述第二限位面高于所述第一限位面，且所述第二限位面与所述第一限位面之间通过水平的台阶面过渡，所述第一限位面开设有直角槽，以将所述芯片层的对角卡合限位，所述子单元支撑台的台阶面用于支撑所述金属缓冲层的下表面，使所述金属缓冲层与所述芯片层之间具有预设的间距。
[0012]进一步地，所述模块支撑台的内端形成有第三限位面以及第四限位面，所述第四限位面高于所述第三限位面，且所述第四限位面与所述第三限位面之间通过水平的台阶面过渡，所述第三限位面以及所述第四限位面均开设有直角槽，以分别将所述金属缓冲层、所述上陶瓷衬板的对角卡合限位，所述模块支撑台的台阶面用于支撑所述上陶瓷衬板的下表面，使所述上陶瓷衬板与所述金属缓冲层之间具有预设的间距。
[0013]进一步地，所述模块定位槽的尺寸与所述下陶瓷衬板相匹配，封装时所述下陶瓷衬板放置在所述模块定位槽中，所述模块定位槽具有预设的厚度，以使所述芯片层与所述下陶瓷衬板具有预设的间距。
[0014]进一步地，所述子单元夹紧块设置在所述子单元支撑底座的安装槽中；所述模块夹紧块设置在所述模块支撑底座的安装槽中。
[0015]进一步地，所述子单元支撑底座、所述模块支撑底座上均开设有多个螺栓孔，所述子单元夹紧块、所述子单元支撑台、所述模块夹紧块、所述模块支撑台上均开设有螺栓槽，依靠螺栓将所述子单元夹紧块、所述子单元支撑台、所述模块夹紧块、所述模块支撑台均固定在对应螺栓孔位置。
[0016]本专利技术还提供了一种双面散热倒装芯片功率器件封装工艺，采用如前所述的双面散热倒装芯片功率器件封装夹具，包括如下步骤：
[0017]S1，将芯片层与金属缓冲层通过中间高温焊料层连接封装为子模块；
[0018]S2，将子模块的上层、下层分别与上陶瓷衬板通过上焊料层、下陶瓷衬板通过下焊料层连接封装，一次回流或烧结完成。
[0019]本专利技术的上述方案有如下的有益效果：
[0020]本专利技术提供的双面散热倒装芯片功率器件封装方案，能够采用倒装的方式完成双面散热芯片模块的封装，且上、下陶瓷衬板可以一次回流连接，减少工艺流程，降低成本，提高了双面散热倒装芯片功率器件的可靠性。另外，依靠支撑台解决了互连层回流或焊接后倾斜的问题，降低了因各层材料热膨胀系数不匹配而引起的热应力问题，例如降低芯片翘曲度，上下衬板弯曲等，进一步保证了封装质量以及产品的可靠性。
[0021]本专利技术的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的子单元夹具结构示意图；
[0023]图2为本专利技术的模块夹具结构示意图；
[0024]图3为本专利技术涉及的芯片结构示意图；
[0025]图4为本专利技术的封装工艺示意图。
[0026]【附图标记说明】
[0027]1‑
上陶瓷衬板；2
‑
上焊料层；3
‑
金属缓冲层；4
‑
中间高温焊料层；5
‑
芯片层；6
‑
下焊
料层；7
‑
下陶瓷衬板；8
‑
第一引线框架；9
‑
第二引线框架；10
‑
第三引线框架；11
‑
栅极和辅助极引线框架；12
‑
子单元支撑底座；13
‑
子单元支撑台；14
‑
子单元夹紧块；15
‑
芯片定位槽；16
‑
第一限位面；17
‑
第二限位面；18
‑
螺栓孔；19
‑
内六角螺栓；20
‑
模块支撑底座；21
‑
模块支撑台；22
‑
模块夹紧块；23
‑
模块定位槽；24
‑
第三限位面；25
‑
第四限位面。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。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本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双面散热倒装芯片功率器件封装夹具，所涉及的芯片包括由上往下依次分布的上陶瓷衬板、上焊料层、金属缓冲层、中间高温焊料层、芯片层、下焊料层、以及下陶瓷衬板，其特征在于，封装夹具包括子单元夹具以及芯片模块夹具，分别用于子单元的封装以及芯片模块的封装；所述子单元夹具包括子单元支撑底座、子单元支撑台以及子单元夹紧块，所述子单元支撑底座上开设有芯片定位槽，封装时芯片层位于所述芯片定位槽位置，所述子单元支撑台、所述子单元夹紧块设置多个并与所述子单元支撑底座可拆卸连接，以控制所述芯片层与所述金属缓冲层之间中间高温焊料层成型的厚度，同时限制所述芯片层的水平自由度；所述芯片模块夹具包括模块支撑底座、模块支撑台以及模块夹紧块，所述模块支撑底座上开设模块定位槽，封装时芯片层及金属缓冲层组成的子单元位于模块定位槽位置，所述模块支撑台、所述模块夹紧块设置多个并与所述模块支撑底座可拆卸连接，所述模块支撑台、所述模块夹紧块用于控制子单元与上陶瓷衬板之间上焊料层、下陶瓷衬板之间下焊料层的厚度，同时限制子单元的水平自由度。2.根据权利要求1所述的一种双面散热倒装芯片功率器件封装夹具，其特征在于，所述子单元夹紧块、所述模块夹紧块均横向以及纵向设置。3.根据权利要求2所述的一种双面散热倒装芯片功率器件封装夹具，其特征在于，所述子单元夹紧块、所述模块夹紧块的整体为矩形，且内端面平整，以对元件进行夹紧限位。4.根据权利要求1所述的一种双面散热倒装芯片功率器件封装夹具，其特征在于，所述子单元支撑台分别于所述芯片定位槽的对角斜向设置，所述模块支撑台分别于所述模块定位槽的对角斜向设置。5.根据权利要求4所述的一种双面散热倒装芯片功率器件封装夹具，其特征在于，所述子单元支撑台的内端形成有第一限位面以及第二限位面，所述第二限位面高于所述第一限位面，且所述第二限位面与所述第一限位面之间通过水平的台阶面过渡，所述第一限位面开设有直角槽，以将所述芯片层的对...
【专利技术属性】
技术研发人员：滕晓东，郑博宇，刘振，
申请(专利权)人：长沙安牧泉智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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