CN104867887A - 一种双层灌封的功率模块及封装方法 - Google Patents

Abstract

一种双层灌封的功率模块，它包括散热基板、外壳和封装在外壳里的各种元器件，所述的散热基板上焊有直接覆铜陶瓷基板DBC，在DBC上焊有芯片、功率端子、信号端子、信号引架，芯片门极和发射极通过键合线与DBC上相应部位连接；其特征在于所述的功率端子和信号端子通过信号引架或信号引线与印刷电路板连接；在外壳内灌封有一层硅凝胶和一层环氧树脂；所述的制备方法包括如下步骤：a）先进行模块的DBC焊接，将信号引架和功率端子焊在DBC上，然后进行封壳；b）封壳后在功率模块中灌入一层硅凝胶，将焊有信号端子的电路板安装在外壳下盖的支架上；c）将信号引架与电路板焊接连通。d）在环氧树脂固化前盖上盖，再进行环氧树脂的固化。

Description

一种双层灌封的功率模块及封装方法

技术领域

本发明涉及的是一种用硅凝胶和环氧树脂进行双层灌封的功率模块及封装方法，属于电力电子学的功率模块设计、制造、封装技术领域。

背景技术

    传统的功率模块大多使用硅凝胶来进行灌封，以保护模块内部的元器件，但是因硅凝胶的柔软特性，无法实现大功率模块功率端子的支撑和固定作用。若使用环氧树脂来进行灌封，则硬度太大无法保护芯片、键合线以及DBC陶瓷层，容易造成芯片和陶瓷层破碎等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种双层灌封功率模块及封装方法，它结构合理，使用方便，在采取硅凝胶和环氧树脂在功率模块内的双层灌封，将柔软、应力较小的硅凝胶灌在下层保护芯片、键合线、DBC等较脆弱的元器件，将环氧树脂灌在硅凝胶的上层以支撑功率端子；既实现了对模块的保护，又实现了对功率端子的固定和支撑。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种双层灌封的功率模块，它包括散热基板、外壳和封装在外壳里的各种元器件，所述的散热基板上焊有直接覆铜陶瓷基板DBC，在DBC上焊有芯片、功率端子、信号端子、信号引架，芯片门极和发射极通过键合线与DBC上相应部位连接；所述的功率端子和信号端子通过信号引架或信号引线与印刷电路板连接；在外壳内灌封有一层硅凝胶和一层环氧树脂。

所述的外壳配置有上盖并设置有开孔，外壳内的功率端子、信号端子通过开孔伸出，与外部应用端连接；印刷电路板上也开设有灌封通孔。

所述的外壳内灌入的一层硅凝胶，其高度覆盖DBC、芯片、键合线，但低于印刷电路板；而在硅凝胶上方灌入有一层环氧树脂，该环氧树脂包裹了所述印刷电路板、信号引架的上半部分以及信号端子的下半部分和功率端子的中间部分，且高度低于外壳的上表面。

所述的外壳是由PBT、PPA、PPS塑料制成，所述的散热基板是由金属、AlSiC或陶瓷基板制成。

一种如上所述功率模块的的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

a） 先进行模块的DBC焊接，将信号引架和功率端子焊在DBC上，然后进行封壳；

b）封壳后在功率模块中灌入一层硅凝胶，高度需覆盖DBC、芯片、键合线，但要低于电路板；硅凝胶固化后，将焊有信号端子的电路板安装在外壳下盖的支架上；

c）将信号引架与电路板焊接连通，再在模块的硅凝胶上方灌入一层环氧树脂，环氧树脂包裹了电路板、信号引架的上半部分、信号端子的下半部分和功率端子的中间部分，高度要低于外壳的上表面。

d）在环氧树脂固化前盖上盖，固定上盖后再进行环氧树脂的固化。

本发明具有结构合理，使用方便等特点，在采取硅凝胶和环氧树脂在功率模块内的双层灌封，将柔软、应力较小的硅凝胶灌在下层保护芯片、键合线、DBC等较脆弱的元器件，将环氧树脂灌在硅凝胶的上层以支撑功率端子；既实现了对模块的保护，又实现了对功率端子的固定和支撑。

附图说明

图1是本发明所述功率模块未盖上盖的结构示意图。

图2是本发明所述功率模块已盖上盖的结构示意图。

图3是本发明所述功率模块的剖面结构示意图。

具体实施方式

    下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1-3所示，所述的一种双层灌封的功率模块，它包括散热基板6、外壳7和封装在外壳7里的各种元器件，所述的散热基板6上焊有直接覆铜陶瓷基板DBC2，在DBC2上焊有芯片、功率端子4、信号端子5、信号引架3，芯片的门极和发射极通过键合线与DBC2上相应部位连接；所述的功率端子4和信号端子5通过信号引架3或信号引线与印刷电路板1连接；在外壳7内灌封有一层硅凝胶8和一层环氧树脂9。

图中所示，本发明所述的外壳7配置有上盖并设置有开孔，外壳7内的功率端子4、信号端子5通过开孔伸出，与外部应用端连接；印刷电路板1上也开设有灌封通孔。

所述的外壳7内灌入的一层硅凝胶8，其高度覆盖DBC2、芯片、键合线，但低于印刷电路板1；而在硅凝胶8上方灌入有一层环氧树脂9，该环氧树脂9包裹了所述印刷电路板1、信号引架3的上半部分以及信号端子5的下半部分和功率端子4的中间部分，且高度低于外壳7的上表面。

本发明所述的外壳7是由PBT、PPA、PPS塑料制成，所述的散热基板6是由金属、AlSiC或陶瓷基板制成。

一种如上所述功率模块的的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

a） 先进行模块的DBC焊接，将信号引架和功率端子焊在DBC上，然后进行封壳；

b）封壳后在功率模块中灌入一层硅凝胶，高度需覆盖DBC、芯片、键合线，但要低于电路板；硅凝胶固化后，将焊有信号端子的电路板安装在外壳下盖的支架上；

c）将信号引架与电路板焊接连通，再在模块的硅凝胶上方灌入一层环氧树脂，环氧树脂包裹了电路板、信号引架的上半部分、信号端子的下半部分和功率端子的中间部分，高度要低于外壳的上表面。

d）在环氧树脂固化前盖上盖，固定上盖后再进行环氧树脂的固化。

    实施例： 该功率模块中，带有芯片以及键合线的DBC2焊接到基板6上，信号引架3和功率端子4直接焊在DBC上，焊有信号端子5的电路板1通过外壳7下盖上的支架固定。信号引架也要与电路板焊接连通。外壳上有开口，功率端子和信号端子通过开口伸出，与外部应用端连接。电路板上没有电路部分设计开孔，以便灌胶时从此孔灌入，也可以减少用料。

图2所示，外壳上有功率端子和信号端子开口，用于功率端子和信号端子的伸出和固定。

图3所示，先进行模块的DBC焊接，将信号引架和功率端子焊在DBC上，然后进行封壳。封壳后在功率模块中灌入一层硅凝胶，高度需覆盖DBC、芯片、键合线，但要低于电路板。硅凝胶固化后，将焊有信号端子的电路板安装在外壳下盖的支架上。将信号引架与电路板焊接连通。再在模块的硅凝胶上方灌入一层环氧树脂，环氧树脂包裹了电路板、信号引架的上半部分、信号端子的下半部分和功率端子的中间部分，高度要低于外壳的上表面。在环氧树脂固化前盖上盖，固定上盖后再进行环氧树脂的固化。

Claims (5)

1.一种双层灌封的功率模块，它包括散热基板、外壳和封装在外壳里的各种元器件，所述的散热基板上焊有直接覆铜陶瓷基板DBC，在DBC上焊有芯片、功率端子、信号端子、信号引架，芯片门极和发射极通过键合线与DBC上相应部位连接；其特征在于所述的功率端子和信号端子通过信号引架或信号引线与印刷电路板连接；在外壳内灌封有一层硅凝胶和一层环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的双层灌封的功率模块，其特征在于所述的外壳配置有上盖并设置有开孔，外壳内的功率端子、信号端子通过开孔伸出，与外部应用端连接；印刷电路板上也开设有灌封通孔。

3.根据权利要求1或2所述的双层灌封的功率模块，其特征在于所述的外壳内灌入的一层硅凝胶，其高度覆盖DBC、芯片、键合线，但低于印刷电路板；而在硅凝胶上方灌入有一层环氧树脂，该环氧树脂包裹了所述印刷电路板、信号引架的上半部分以及信号端子的下半部分和功率端子的中间部分，且高度低于外壳的上表面。

4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于所述的外壳是由PBT、PPA、PPS塑料制成，所述的散热基板是由金属、AlSiC或陶瓷基板制成。

5.一种如权利要求1或2或3或4所述功率模块的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下步骤：

a） 先进行模块的DBC焊接，将信号引架和功率端子焊在DBC上，然后进行封壳；

b）封壳后在功率模块中灌入一层硅凝胶，高度需覆盖DBC、芯片、键合线，但要低于电路板；硅凝胶固化后，将焊有信号端子的电路板安装在外壳下盖的支架上；

c）将信号引架与电路板焊接连通，再在模块的硅凝胶上方灌入一层环氧树脂，环氧树脂包裹了电路板、信号引架的上半部分、信号端子的下半部分和功率端子的中间部分，高度要低于外壳的上表面；

d）在环氧树脂固化前盖上盖，固定上盖后再进行环氧树脂的固化。