一种功率模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种功率模块，包括基板，基板包括位于中间的绝缘层以及位于绝缘层两侧的正面导电层和背面导电层，正面导电层上设置有焊料层，焊料层上设置有器件层和引线框架，在焊料层上还设置有用于在功率模块模封过程中顶持顶针的垫片层，功率模块还包括用于将器件层、垫片层、部分引线框架和部分基板密封的塑封料，垫片层上方留有顶针孔。本实用新型专利技术可减少因在模封工艺中使用顶针而引起的基板中的绝缘层损坏的可能性，同时保证了功率模块在模封制程中基板的平整度以及在工艺制程中防止塑封料溢料，从而提高功率模块的绝缘特性、散热特性，进而提高功率模块产品的可靠性、良品率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电カ电子
，更具体地说，涉及一种功率模块。
技术介绍
功率模块在空调、洗衣机等电机驱动、电カ电子领域有着广泛的应用。功率模块的工作电流很大，那么工作情况下产生的热量很大，所以要求模块的内部的散热性能要好，而且功率模块在实际应用中，其上表面与散热器紧密抵触，以增强功率模块到环境的散热。在应用中，有安规规定功率模块和散热器之间要有一定的绝缘强度，由于功率模块和散热器紧密抵触，所以功率模块要满足安规绝缘強度的要求，所以要求功率模块的绝缘耐压性能要好。在现有的电カ用功率模块中，功率芯片和IC芯片贴装在引线框架上，芯片和引线 框架通过树脂密封。由于功率芯片产生的热量大，为了提高散热特性，需要使密封芯片和引线框架的树脂薄，具体的说，需要使贴装了功率芯片的框架的背面与功率模块的背面之间的树脂薄。但是如果这部分树脂薄，会带来功率模块的绝缘特性下降的缺点。因此，为了在提高功率模块散热特性的前提下，同时增加功率模块的绝缘特性、电力转换系统可靠性等的背景下，ー种直接键合铜(Direct Bonding Copper, DBC)基板或者绝缘金属基板被广泛的应用在功率模块上。DBC铜基板的制造是通过将两层铜在高温压カ下键合到陶瓷绝缘板的正反面，其中正面的铜层用于功率模块中器件(功率芯片、被动器件等)的布线和引线框架的贴装。绝缘金属基板的制造是通过将ー层铜和ー个铝板压合到ー层绝缘聚合物的正反面，其中正面的铜层用于功率模块中器件(功率芯片、被动器件等)的布线和引线框架的贴装。在现有使用DBC基板的电カ用功率模块中，一种是没有使用顶针的，如图I所示，其中ー个焊料层110配置在DBC基板100上，ー个器件层120和ー个引线框架130配置在焊料层110上，一种塑封料140将器件层120和部分引线框架130、部分DBC基板100密封。另ー种是采用顶针直接顶在DBC基板上的，如图2所示，其中ー个焊料层110配置在DBC基板100上，ー个器件层120和ー个引线框架130配置在焊料层110上，一种塑封料140将器件层120和部分引线框架130、部分DBC基板100密封，在模封エ艺过程中，保证DBC基板100的平整度以及在エ艺制程中防止用于模封的塑封料140溢料，采用顶针直接压在DBC基板100上，在塑封料140上形成ー个顶针孔150，在模封エ艺结束后，移开顶针。根据以上所述，ー个DBC基板100的制造通过在高温压カ下将ー个正面铜层102和ー个背面铜层106键合到一个陶瓷板104上。由于在模封エ艺中会出现150°C -200°C的高温，温度变化范围比较大，而DBC的基板100的正面铜层102、反面铜层106、陶瓷板104、和塑封料140等材料之间CTE (热膨胀系数)不匹配(铜材料的CTE约等于17ppm/°C，陶瓷材料的CTE约等于7ppm/°C，塑封料材料的CTE约等于15ppm/°C )。在以上两种方案中，前者没有使用顶针，在模封エ艺中，温度的大范围变化，会导致DBC基板100的平整度差，出现翘曲，功率模块在实际应用中的散热特性会差。同时由于DBC基板100的平整度问题，在模封エ艺中塑封料140会出现溢料，增加工艺的控制复杂性。后者的方案中，虽然使用顶针解决了 DBC基板100的平整度和塑封料溢料的问题，但是当顶针压在DBC基板100上，会对DBC基板100产生ー个压力，这个压力有时会对DBC基板100中的陶瓷板104造成破坏。图3是图2中A部分的放大示意图，可以看到，当顶针160直接压在DBC基板100上时，会对DBC基板100产生ー个压力，由于陶瓷板104是脆性的，缺少韧性，所以会对DBC基板100中的陶瓷板104造成破坏，这个具体表现为陶瓷板104的微裂，从而使DBC基板100的绝缘特性下降，散热特性下降，进而造成功率模块产品的可靠性降低、良品率降低，从而增加功率模块本身的成本。虽然将DBC基板中的陶瓷板加厚，例如使用0.63mm厚或者更厚的陶瓷板，可以减少其受损坏的可能性，但是会降低其散热特性，这样只能通过将DBC基板的面积增大或者采用更高导热性能的陶瓷材料(例如氮化铝)这种增加功率模块成本的方式来弥补。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在干，针对现有技术的上述缺陷，提供ー种可在模封过程中減少基板绝缘层因顶针而受到损害可能性的功率模块。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造ー种功率模块，包括基板，所述基板包括位于中间的绝缘层以及位于所述绝缘层两侧的正面导电层和背面导电层，所述正面导电层上设置有焊料层，所述焊料层上设置有器件层和引线框架，其中，在所述焊料层上还设置有用于在功率模块模封过程中顶持顶针的垫片层，所述功率模块还包括用于将所述器件层、垫片层、部分所述引线框架和部分所述基板密封的塑封料，所述垫片层上方留有顶针孔。本技术所述的功率模块，其中，所述垫片层为所述引线框架的一部分。本技术所述的功率模块，其中，所述引线框架包括与所述焊料层相贴的连接部，以及所述连接部弯折延伸形成的引出部，所述垫片层是所述连接部的一部份或者是所述引出部的一部分。本技术所述的功率模块，其中，所述垫片层为与所述引线框架相分离的单独部分。本技术所述的功率模块，其中，所述垫片层采用金属制成，所述金属包括铜、铁或招。本技术所述的功率模块，其中，所述垫片层为多角形、圆形或椭圆形。本技术所述的功率模块,其中,所述垫片层厚度为0. Imm 6_。本技术所述的功率模块，其中，所述垫片层面积为0. Imm2 1cm2。本技术所述的功率模块，其中，所述绝缘层为陶瓷板。本技术所述的功率模块，其中，所述顶针孔内设置有与所述塑封料相同材质的填充物。本技术的有益效果在干通过增加用于在功率模块模封过程中顶持顶针的垫片层，減少因在模封エ艺中使用顶针而引起的基板中的绝缘层损坏的可能性，同时保证了功率模块在模封制程中基板的平整度以及在エ艺制程中防止用于模封的塑封料溢料，从而、提闻功率|旲块的绝缘特性、散热特性，进而提闻功率|旲块广品的可罪性、良品率。同时对于DBC基板，可以使基板中的陶瓷板厚度可以减少，基板的面积不用增加或者使用更廉价的陶瓷材料，进而降低整个功率模块的成本。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中图I是现有技术中的不使用顶针的功率模块截面图；图2是现有技术中的使用顶针直接顶在基板上的功率模块截面图；图3是图2中A部分放大示意图；图4是本技术较佳实施例的使用顶针顶在独立的垫片层上的功率模块截面图；图5是本技术较佳实施例的使用顶针顶在引线框架连接部的功率模块截面图；图6是本技术较佳实施例的使用顶针顶在引线框架折引出部的功率模块截面图。具体实施方式本技术较佳实施例的功率模块截面如图4所示，包括基板10和塑封料50，基板10包括位于中间的绝缘层14以及位于绝缘层14两侧的导电层(正面导电层16和背面导电层12)，基板10的正面导电层16上设置有焊料层20，焊料层20上设置有器件层30和引线框架40，在焊料层20上还设置有用于在功率模块模封过程中顶持顶针(未图示)的垫片层70，塑封料50将器件层30、垫片层70、部分引线框架40和部分基板10密封，在垫片层70上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，包括基板(10)，所述基板(10)包括位于中间的绝缘层(14)以及位于所述绝缘层(14)两侧的正面导电层(16)和背面导电层(12)，所述正面导电层(16)上设置有焊料层(20)，所述焊料层(20)上设置有器件层(30)和引线框架(40)，其特征在于，在所述焊料层(20)上还设置有用于在功率模块模封过程中顶持顶针的垫片层(70)； 所述功率模块还包括用于将所述器件层(30)、垫片层(70)、部分所述引线框架(40)和部分所述基板(10)密封的塑封料(50)，所述垫片层(70)上方留有顶针孔(60)。2.根据权利要求I所述的功率模块，其特征在于，所述垫片层(70)为所述引线框架(40)的一部分。3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述引线框架(40)包括与所述焊料层(20)相贴的连接部(41)，以及所述连接部(41)弯折延伸形...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯闯，张礼振，刘杰，
申请(专利权)人：深圳市威怡电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：