CN104124213B - 一种平衡dbc板上应力的方法及dbc板封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平衡DBC板上应力的方法及DBC板封装结构，贴覆于DBC板上的元器件包括芯片、配件以及金属假片，在根据设计布局贴覆所述芯片及配件后，DBC板上留有的闲置空间处贴覆所述金属假片，使DBC板上贴覆的元器件均匀分布，获得均匀的热应力。本发明运用金属假片对空闲区域的填充，均衡了DBC板受热产生的热应力，减少了DBC板的翘曲现象，同时赋予同一DBC板布局设计可适应生产多个产品的能力，降低了生产成本。

Description

一种平衡DBC板上应力的方法及DBC板封装结构

技术领域

本发明涉及一种元器件贴装方法及封装结构，尤其涉及一种平衡DBC板上应力的方法及DBC板封装结构。

背景技术

在电力半导体模块的发展中，随着集成度的提高，体积减小，使得单位散热面积上的功耗增加，散热成为模块制造中的一个关键问题，而传统的模块结构（焊接式和压接式）已无法成功地解决散热问题。因此对处于散热底板和芯片之间的导热绝缘材料提出了新要求。目前，国内外电力电子行业所用此种材料一般是陶瓷-金属复合板结构，简称DBC板（Dircet Bonding Copper）。

DBC板是铜-陶瓷直接结合在一起的复合材料，具有优良的电绝缘性和导热特性，在相同功率的电力半导体中，DBC板的焊接式模块，与普通焊接式模块相比，不仅体积小，重量轻，省部件，并且具有更好的热疲劳稳定性和更高的集成度，因此当前选用DBC板作为功率模块硅芯片的承载体是业内发展方向。

功率模块主要是由两个或两个以上的电力半导体芯片按一定的电路结构相联结，用RTV（硅橡胶）、弹性硅凝胶、环氧树脂等保护材料，密封在一个绝缘的外壳内，并且与导热底板相绝缘而成的。半导体芯片需要通过锡膏贴片于底板上，并由回流焊工艺实现表面半导体芯片焊端与底板上的焊盘电气连接。芯片贴装在覆铜基板（DBC）上形成电路并散热，由于芯片与DBC的热膨胀系数存在差异，在高温回流过程中，不均匀的热应力将导致DBC发生变形，影响产品的装配且可能损伤芯片，造成可靠性失效。

如图1所示，芯片11分布基本均匀，因此热应力相对分散，对DBC板12变形影响不大。见图2所示，芯片11分布较图1所示，芯片11数量较少，DBC板12闲置空间13较大，在回流焊接时热应力分布不均，造成DBC板12翘曲，形成产品的不良性能。这种情况发生于，在相同布局设计的DBC板12上，减少芯片11或其它配件的个数可实现另一种功能，那么生产厂家便套用原有的DBC板12布局设计来生产，以降低设计成本，但此举却会引起良品率下降的问题，以目前的贴装方式，只能为新产品重新设计布局，以减小DBC翘曲变形问题。

发明内容

本发明目的是提供一种平衡DBC板上应力的方法及DBC板封装结构，采用该方法，可提高DBC布局设计的使用率，降低设计成本，且保证产品的良品率。

为达到上述目的，本发明采用的方法技术方案是：一种平衡DBC板上应力的方法，其中在所述DBC板上安装有根据电路设计布局的元器件，该元器件包括若干个芯片和配件，以及在所述芯片及配件之间留有的闲置空间处安装金属假片。

在其中一实施例中，所述金属假片为锡膏片，该锡膏片在DBC板锡膏印刷工序时生成。

在其中一实施例中，所述金属假片为铜片，该铜片与所述芯片及配件一并贴覆于DBC板上。

在其中一实施例中，所述闲置空间通过现安装于DBC板上的所述元器件数量小于该DBC板原设计布局元器件数量而获得。

在其中一实施例中，所述闲置空间通过改变DBC板上原设计布局的元器件安装位置而获得。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有热平衡的DBC板封装结构，包括DBC板，在DBC板上贴覆有元器件，所述元器件包括若干个芯片和配件，以及至少一个金属假片，所述金属假片设置于相邻所述芯片或芯片与配件之间的闲置空间内。

在其中一实施例中，所述金属假片由锡膏片构成。

在其中一实施例中，所述金属假片由铜片构成。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明通过在DBC板上空闲位置处贴覆金属假片，从而可利用金属假片平衡DBC板上的热应力，降低翘曲现象的出现，提高了成品的性能及美观性；

2．通过使用贴装金属假片，在不改变DBC板上原有的布局设计的情况下，可用于生产多种产品，在原先设计有元器件位置的空闲处，用金属假片来代替，不影响成品性能，同时赋予一种DBC板布局设计适应生产多个产品的能力，降低了生产成本。

3．采用锡膏作为金属假片，可直接在锡膏印刷时布置完成，形成方便，快捷。

附图说明

图1是背景技术中芯片贴装示意图Ⅰ；

图2是背景技术中芯片贴装示意图Ⅱ；

图3是本发明实施例一中DBC板的结构示意图；

图4是本发明实施例一中芯片贴装后的结构示意图；

图5是本发明实施例二DBC板的原始设计布局结构示意图；

图6是本发明实施例二中未贴装金属假片的结构示意图

图7是本发明实施例二中金属假片贴装后的结构示意图。

其中：1、DBC板；2、芯片；3、配件；4、金属假片；5、闲置空间；11、芯片；12、DBC板；13、闲置空间。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图3～4所示，一种平衡DBC板上应力的方法及DBC板封装结构，在蚀刻好纹路的DBC板1上贴覆元器件，贴覆的元器件包括四个芯片2、四个配件3以及三个金属假片4，在根据设计布局贴覆所述芯片2及配件3后，DBC板1上留有的闲置空间5处贴覆所述金属假片4，使DBC板1上贴覆的元器件均匀分布，获得均匀的热应力。上述金属假片为，由金属材料制成的金属薄片，代替芯片位置，通电但不没有芯片功能，目的为平衡DBC板的热应力。

如图3所示，本实施例中，所述金属假片4为锡膏片，该锡膏片在DBC板锡膏印刷工序时生成。所述闲置空间5通过减少安装于DBC板上的元器件数量而获得，具体为：芯片2数量由六个减少为四个，配件3数量由六个减少为四个，从而通过三个金属假片4补充贴装。

通过金属假片4对DBC板1上闲置空间5处的贴覆，尽可能的在DBC板1上已蚀刻的每一空闲区域内都布置有较为均匀的元器件，弥补了以往闲置空间5过大，在回流焊后引起DBC板1翘曲的不良现象，由金属假片4均衡后的元器件分布，减小了DBC板1上的空占比，回流焊后基本无翘曲，产品性能得到保证。

实施例二：参见图5～7所示，一种平衡DBC板上应力的方法及DBC板封装结构，在本实施例中，元器件贴装方法与实施例一相类似，不同点在于所述金属假片4为铜片，该铜片与所述芯片2及配件3一同贴覆于DBC板1上。所述闲置空间5通过改变DBC板1上原设计布局的元器件安装位置而获得，具体为：通过图5与图6的对比，配件3及芯片2均移动了安装位置，从而获得了闲置空间5，以铜片贴补闲置空间5，类似于芯片2或配件3的贴覆，如图7所示，但不参加任何电路功能，不影响产品的功能，同时提高了产品的良品率。

由于DBC板上芯片分布的不均匀而造成在回流焊过程中，整块DBC板上覆盖有元器件的位置与空闲位置处的热应力大小不一致，为弥补该问题，本发明中运用到金属假片，该金属假片可以采用现有金属材质制成的薄片构成，如铜片等，类似于该处设置了元器件，利用金属假片平衡DBC板空闲处的热应力作用，从而降低DBC板翘曲现象。通过使用该贴装方法，在不改变DBC板上原有的布局设计的情况下，可用于生产多种产品，在原先设计有元器件位置的空闲处（如省去了原有元器件或改变了元器件位置而造成的空闲位），用金属假片来代替，不影响成品性能，同时可省去DBC板布局设计费用，降低成本。

综上所述实施例仅表达了本发明的集中实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是对于本领域的普通技术人员来说，在不拖累本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都是属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (6)

1.一种平衡DBC板上应力的方法，其中在所述DBC板上安装有根据电路设计布局的元器件，该元器件包括若干个芯片和配件，其特征在于：在所述芯片及配件之间留有的闲置空间处安装金属假片，

所述闲置空间通过现安装于DBC板上的所述元器件数量小于该DBC板原设计布局元器件数量而获得；或者，

所述闲置空间通过改变DBC板上原设计布局的元器件安装位置而获得。

2.根据权利要求1所述的平衡DBC板上应力的方法，其特征在于：所述金属假片为锡膏片，该锡膏片在DBC板锡膏印刷工序时生成。

3.根据权利要求1所述的平衡DBC板上应力的方法，其特征在于：所述金属假片为铜片，该铜片与所述芯片及配件一并贴覆于DBC板上。

4.一种具有热平衡的DBC板封装结构，包括DBC板，在DBC板上贴覆有元器件，所述元器件包括若干个芯片和配件，其特征在于：还包括有至少一个金属假片，所述金属假片设置于相邻所述芯片或芯片与配件之间的闲置空间内，所述闲置空间通过现安装于DBC板上的所述元器件数量小于该DBC板原设计布局元器件数量而获得；或者，所述闲置空间通过改变DBC板上原设计布局的元器件安装位置而获得。

5.根据权利要求4所述的具有热平衡的DBC板封装结构，其特征在于：所述金属假片由锡膏片构成。

6.根据权利要求4所述的具有热平衡的DBC板封装结构，其特征在于：所述金属假片由铜片构成。