一种端子灵活布局的功率模块及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种端子灵活布局的功率模块及其制造方法，包括塑料外框，其四角设置有螺钉安装孔，且所述螺钉安装孔的外缘周围设置有螺钉挡墙机构，铜底板，设置于所述塑料外框的底部，且所述铜底板在焊接前呈碗状弯曲，单组所述锡片的上端焊接有陶瓷覆铜基板，多组芯片焊接于所述陶瓷覆铜基板远离所述铜底板的表面，所述陶瓷覆铜基板的轮廓范围内的上端面设置有垂直于所述陶瓷覆铜基板的多组可灵活布局的电极端子，硅凝胶设置于所述外框的内部，且覆盖所述陶瓷覆铜基板与所述电极端子，所述外框的外部设置有可拆卸上盖板，且所述电极端子贯穿于所述可拆卸上盖板。该装置具有可实现对电极端子引出位置灵活布局，同时下方设置有铜底板结构可以加强散热的效果。置有铜底板结构可以加强散热的效果。置有铜底板结构可以加强散热的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种端子灵活布局的功率模块及其制造方法


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种端子灵活布局的功率模块及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着组串式光伏逆变器单机功率越来越大，目前针对单机300+kW组串式逆变器所需要的端子灵活布局功率模块业界现有封装平台无合适对象可选。Flow2封装陶瓷覆铜基板不够大，放不下足够的芯片；EASY系列封装不带铜底板，芯片到散热器之间横向热扩散差，热阻大；ECONO3封装陶瓷覆铜基板有效面积小，放不下足够的芯片，同时其端子只能分布在外壳的四周，杂散电感大。
[0003]公开号为CN108346649B提供的一种半桥功率模块及其制造方法，存在下述缺点，单片大面积陶瓷覆铜基板焊接到铜底板时，工艺上会遇到陶瓷覆铜基板到铜底板焊接技术问题。陶瓷覆铜基板在芯片焊接到陶瓷覆铜基板后会产生向下弯曲变形，为保证成品模块铜底板与散热器之间接触良好，成品模块铜底板须具有轻微的朝上的预弯曲变形，陶瓷覆铜基板焊接到铜底板过程中，铜底板的初始弯曲变形量会减小，铜底板需要带一个较大的朝上的预弯曲形变量。陶瓷覆铜基板在芯片焊接后弯曲方向与铜底板预弯曲变形方向相反，二者接触界面之间存在一个较大的间隙，需要陶瓷覆铜基板到铜底板焊接过程中使用厚度很厚的焊料层来填充该间隙。焊料层的导热系数远低于铜底板，过厚的焊料层会明显增大功率模块热阻。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种端子灵活布局的功率模块及其制造方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种端子灵活布局的功率模块，包括塑料外框，其四角设置有螺钉安装孔，且所述螺钉安装孔的外缘周围设置有螺钉挡墙机构；
[0006]铜底板，设置于所述塑料外框的底部，且所述铜底板呈碗状弯曲；
[0007]所述铜底板的上端面焊接有多组锡片，单组所述锡片的上端焊接有陶瓷覆铜基板，且所述陶瓷覆铜基板的总面积占所述铜底板的面积比为60％
‑
64％；
[0008]多组芯片，焊接于所述陶瓷覆铜基板远离所述铜底板的表面，相邻所述芯片的上表面通过铝线与所述陶瓷覆铜板连接，芯片的下表面通过焊料与所述陶瓷覆铜板连接；
[0009]所述陶瓷覆铜基板的轮廓范围内的上端面设置有垂直于所述陶瓷覆铜基板的多组可灵活布局的电极端子；
[0010]硅凝胶设置于所述外框的内部，且覆盖所述陶瓷覆铜基板，所述芯片，所述铝线和所述电极端子的根部；
[0011]所述外框的外部设置有可拆卸上盖板，且所述电极端子贯穿于所述可拆卸上盖
板。
[0012]作为上述技术方案的进一步描述：所述塑料外框的材料采用热塑性塑酯材料与30％的玻璃纤维构成。
[0013]作为上述技术方案的进一步描述：所述铜底板为T2铜，且所述铜底板的上端的表面为电镀安吉磺酸镍，且所述铜底板的尺寸为122mm*62mm*3mm。
[0014]作为上述技术方案的进一步描述：成品模块中所述铜底板的长边剩余弯曲变形量为0.05mm
‑
0.3mm，短边的剩余弯曲变形量为0
‑
0.15mm。
[0015]作为上述技术方案的进一步描述：陶瓷覆铜基板设置有上下两层覆铜层，中间是陶瓷层，陶瓷覆铜基板陶瓷层的尺寸是58mm*44.5mm，上表面覆铜层尺寸是56.4mm*42.9mm，且上下两层覆铜层厚度分为设置为0.3mm和0.25mm。所述陶瓷覆铜基板的下层覆铜层与铜底板之间通过所述锡片焊接。
[0016]作为上述技术方案的进一步描述：相邻两组所述陶瓷覆铜基板之间通过铜连接桥焊接。
[0017]作为上述技术方案的进一步描述：所述电极端子设置为焊接端子或压接端子。
[0018]一种端子灵活布局的功率模块的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0019]S1，将陶瓷覆铜基板放置到治具中，通过预先设计的钢网将锡膏焊料印刷到陶瓷覆盖基板的设计位置；
[0020]S2，通过自动贴片机将芯片贴到印刷的锡膏上；
[0021]S3，将贴完芯片的陶瓷覆铜基板放进真空焊接炉，按照设定的炉温曲线，完成芯片焊接；
[0022]S4，将焊接完的陶瓷覆铜基板放置到助焊剂清洗机，对焊接后残留在产品表面的助焊剂进行清洗；
[0023]S5，使用xRay检查设备检查芯片到陶瓷覆铜基板的焊接气孔率；
[0024]S6，应用压力设备在陶瓷覆铜基板表面使用特殊治具进行施压控制，使得焊接芯片后的陶瓷覆铜基板自然形成的弯曲变形量小于一定的数值；
[0025]S7，超声键合设备在芯片和陶瓷覆铜基板之间使用铝线进行电气连接；
[0026]S8，使用测试设备和特制夹具对键合完的陶瓷覆铜基板产品进行静态测试，确认产品性能；
[0027]S9，在陶瓷覆铜基板上需要焊接电极端子的位置点上锡膏，等待电极装配；
[0028]S10，对铜底板做超声波预清洗，在铜底板表面印刷一层特定图案的助焊剂，将铜底板、锡片、点完锡膏的陶瓷覆铜基板和电极端子按照顺序装配到特定的焊接夹具中；
[0029]S11，将装配好的夹具放到真空焊接炉，按照设定好的参数进行真空焊接；
[0030]S12，将焊接完的铜底板放置到助焊剂清洗机，对焊接后残留在产品表面的助焊剂进行清洗；
[0031]S13，使用xRay检查设备检查芯片到陶瓷覆铜基板层、陶瓷覆铜基板到铜底板层的焊接气孔率；
[0032]S14，使用激光打标设备在外壳表面打印用于标识产品信息的文字与图案；
[0033]S15，用自动画胶设备在外壳的密封面画一圈密封胶；
[0034]S16，将外框安装到焊接完的铜底板上；
[0035]S17，在敞口的模块中灌入AB双组分混合的硅凝胶；
[0036]S18，将灌完硅凝胶的模块放入带有抽真空功能的烘箱，进行抽真空，排出硅凝胶内残存的气体。完成脱泡后，加热硅凝胶使其固化；
[0037]S19，将模块的盖板盖上，完成封装；
[0038]S20，对成品模块进行弯曲度测量。
[0039]作为上述技术方案的进一步描述：锡膏的厚度为0.15mm
±
0.05mm，锡膏的覆盖为80％
‑
100％。
[0040]作为上述技术方案的进一步描述：所述锡片的厚度为0.2mm
‑
0.35mm，且其面积大小为所述陶瓷覆铜基板的80％
‑
100％。
[0041]本专利技术具有如下有益效果：
[0042]1、本专利技术通过铜底板上可以同时焊接2块陶瓷覆铜基板，每块陶瓷覆铜基板有效面积56.4*42.9mm2，所有电极端子均从陶瓷覆铜基板正面覆铜层轮廓范围垂直引出，相比业界已有灵活端子布局的带铜底板Flow2模块陶瓷覆铜基板面积提升70％以上。灵活的端子布局，有利于设计低杂散电感的功率模块，并且由于该装置内部设置有铜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端子灵活布局的功率模块，其特征在于：包括塑料外框(1)，其四角设置有螺钉安装孔(2)，且所述螺钉安装孔(2)的外缘周围设置有螺钉挡墙机构(3)；铜底板(4)，设置于所述塑料外框(1)的底部，且所述铜底板(4)呈碗状弯曲；所述铜底板(4)的上端面焊接有多组锡片(5)，单组所述锡片(5)的上端焊接有陶瓷覆铜基板(6)，且所述陶瓷覆铜基板(6)的总面积占所述铜底板(4)的面积比为60％
‑
64％；多组芯片(7)，焊接于所述陶瓷覆铜基板(6)远离所述铜底板(4)的表面，相邻所述芯片(7)的上表面通过铝线(9)与所述陶瓷覆铜板(6)连接，所述芯片(7)的下表面通过焊料与所述陶瓷覆铜板(6)连接；所述陶瓷覆铜基板(6)的轮廓范围内的上端面设置有垂直于所述陶瓷覆铜基板(6)的多组可灵活布局的电极端子(8)；硅凝胶(10)设置于所述外框(1)的内部，且覆盖所述陶瓷覆铜基板(6)，所述芯片(7)，所述铝线(9)和所述电极端子(8)的根部；所述外框(1)的外部设置有可拆卸上盖板(12)，且所述电极端子(8)贯穿于所述可拆卸上盖板(12)。2.根据权利要求1所述的一种端子灵活布局的功率模块，其特征在于：所述塑料外框(1)的材料采用热塑性塑酯材料与30％的玻璃纤维构成。3.根据权利要求1所述的一种端子灵活布局的功率模块，其特征在于：所述铜底板(4)为T2铜，且所述铜底板(4)的上端的表面为电镀安吉磺酸镍，且所述铜底板的尺寸为122mm*62mm*3mm。4.根据权利要求1所述的一种端子灵活布局的功率模块，其特征在于：成品模块中所述铜底板(4)的长边剩余弯曲变形量为0.05mm
‑
0.3mm，短边的剩余弯曲变形量为0
‑
0.15mm。5.根据权利要求1所述的一种端子灵活布局的功率模块，其特征在于：所述陶瓷覆铜基板(6)设置有上下两层覆铜层，中间是陶瓷层，陶瓷覆铜基板陶瓷层的尺寸是58mm*44.5mm，上表面覆铜层尺寸是56.4mm*42.9mm，且上下两层覆铜层厚度分为设置为0.3mm和0.25mm。所述陶瓷覆铜基板(6)的下层覆铜层与铜底板之间通过所述锡片(5)焊接。6.根据权利要求1所述的一种端子灵活布局的功率模块，其特征在于：相邻两组所述陶瓷覆铜基板(6)之间通过铜连接桥焊接。7.根据权利要求1所述的一种端子灵活布局的功率模块，其特征在于：所述电极端子(...

【专利技术属性】
技术研发人员：方建强，黄建波，张站旗，
申请(专利权)人：上海林众电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：