CN105513977A - 一种智能功率模块及其封装方法 - Google Patents

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    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads

Abstract

本发明提供了智能功率模块及其封装方法。该封装方法包括：设计钢网：根据引线框架、PCB板和散热片的待焊接图形设计钢网开窗图形；钢网印刷：采用钢网印刷方法将锡膏印刷在引线框架、PCB板和散热片上；组装：将完成钢网印刷的引线框架、PCB板和散热片进行组装；贴片：在组装完成的引线框架和PCB板上贴装芯片；以及回流焊接：将贴片完成的组件进行回流焊接。分别对引线框架、PCB板和散热片一起进行锡膏印刷，能够精确控制焊接完成后芯片底部焊接的图形和焊锡厚度，保证产品的一致性；只需要普通的半导体晶圆贴片机进行晶圆贴片，简化工艺流程，提高生产效率；散热片成本低廉无需要特殊储存，简化了散热片与框架焊接工艺，降低成本。

Description

一种智能功率模块及其封装方法
技术领域
本发明涉及封装技术领域，具体而言，涉及一种智能功率模块及其封装方法。
背景技术
智能功率模块，简称IPM模块，采用IPM模块作为开关器件进行交直交变频调速，开关频率高，开关损耗小，并且由于IPM模块具有自身的保护功能，集成了半导体功率器件、驱动电路、故障检测和各种保护电路于一身，因此使用IPM模块可以简化硬件电路设计。IPM模块尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频家电的一种理想电力电子器件。
但是，目前用于封装智能功率模块的晶圆的封装技术中大多为固晶方式，该方式有以下缺陷：
(1)现有技术中固晶方式存在焊接图形无法精准控制，芯片焊接一致性差。
(2)常用的封装一般采用固晶方式需要对功率侧芯片进行焊接，控制部分还要利用普通贴片机采用银浆进行焊接，焊接完成后需要4小时银浆固化，产品适应性较差。
(3)常用散热片与框架采采用半固态高导热绝缘胶黏贴，绝缘胶成分多样，不易储存，黏贴需要价格昂贵的专用设备。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种智能功率模块及其封装方法，以解决现有技术中固晶方式存在的芯片与框架焊接一致性很差的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种智能功率模块的封装方法，包括：设计钢网：根据引线框架、PCB板和散热片的待焊接图形设计钢网开窗图形；钢网印刷：采用钢网印刷方法将锡膏印刷在引线框架、PCB板和散热片上；组装：将完成钢网印刷的引线框架、PCB板和散热片进行组装；贴片：在组装完成的引线框架和PCB板上贴装芯片；以及回流焊接：将贴片完成的组件进行回流焊接。
进一步地，上述钢网的开窗为菱形开窗。
进一步地，上述回流焊接在真空条件下采用热风回流焊接炉实施。
进一步地，上述封装方法还包括清洗完成回流焊接的组件。
进一步地，采用无水醇类清洗剂实施上述清洗。
进一步地，上述封装方法还包括：对清洗完成的组件进行键线；对完成键线的组件进行塑封。
根据本发明的另一个方面，提供了一种智能功率模块，该智能功率模块采用上述的封装方法封装而成。
应用本发明的技术方案，采用本方案技术分别对引线框架、PCB板和散热片一起进行锡膏印刷，能够精确控制焊接完成后芯片底部焊接的图形和焊锡厚度，保证产品的一致性；本方案只需要普通的半导体晶圆贴片机进行晶圆贴片，最后采用回流焊进行焊接，简化工艺流程，提高生产效率；本方案只需要锡膏印刷进行焊接，散热片成本低廉无需要特殊储存，简化了散热片与框架焊接工艺，降低产品制作成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种典型实施方式提供的智能功率模块的封装方法的流程示意图；
图2示出了根据本发明一种优选实施例提供的印刷锡膏后的引线框架结构示意图；
图3示出了根据本发明一种优选实施例提供的印刷锡膏后的PCB板的结构示意图；
图4示出了根据本发明一种优选实施例提供的印刷锡膏后的散热片的结构示意图；以及
图5示出了根据本发明一种优选实施例提供的回流焊接后的引线框架、PCB板和散热片的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、引线框架；11、第一待焊接位置；2、PCB板；21、第二待焊接位置；3、散热片；31、第三待焊接位置。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种智能功率模块的封装方法，如图1所示，该封装方法包括：设计钢网：根据引线框架、PCB板和散热片的待焊接图形设计钢网开窗图形；钢网印刷：采用钢网印刷方法将锡膏印刷在引线框架、PCB板和散热片上；组装：将完成钢网印刷的引线框架、PCB板和散热片进行组装；贴片：在组装完成的引线框架和PCB板上贴装芯片；以及回流焊接：将贴片完成的组件进行回流焊接。
以下结合附图对该封装方法进行描述：
(1)设计钢网，优选采用菱形开窗。
(2)采用钢网印刷方法将锡膏印刷在引线框架、PCB板和散热片上，如图2至4所示，锡膏位于引线框架1的第一待焊接位置11、PCB板2的第二待焊接位置21和散热片3的第三待焊接位置31；
(3)组装：按照工件要求将完成钢网印刷的引线框架1、PCB板2和散热片3进行组装，该组装过程可以采用本领域常规的组装载具进行实施，进而可以保证各部件位置的准确性；
(4)贴片：在组装完成的引线框架1和PCB板2上贴装芯片，为了提高本申请封装方法的封装效率，优选上述贴片采用晶圆贴片机实施；
(5)回流焊接：将贴片完成的组件进行回流焊接，形成图5所示的结构，其中PCB板2的第二待焊接位置21与引线框架1的部分第一待焊接位置11对应焊接，散热片3的第三待焊接位置31与引线框架1的部分第一待焊接位置11对应焊接。
本申请采用的锡膏可以选用目前市场上的常规锡膏，为了避免在回流焊接过程中锡膏对已有结构的影响，优选上述锡膏为无铅锡膏。
回流焊接可以采用本领域常规的回流焊接设备进行，为了能够精确控制回流焊接的各过程的温度、时间，优选上述所述回流焊接在真空条件下采用热风回流焊接炉实施。在真空条件下利用热风回流焊接炉进行回流焊接，有利于焊接时锡膏中的助焊剂收到高温产生的气体的挥发，进而减少所形成的焊盘中的气泡，提高焊盘的焊接强度。
由于智能功率模块中不同位置的对焊点的牢固程度要求不同，焊点所处的位置不同，因此，在焊接过程中对各焊点的温度进行适当调节。
在完成上述过程后，优选该封装方法还包括：
(6)清洗：在焊接完成后，锡膏中存留的助焊剂过多有可能会对后续的键线等电连接造成负面影响，优选上述封装方法还包括清洗完成回流焊接的组件。对焊接完成后的样品进行清洗以去除锡膏中的助焊剂，保证后续键线工艺的可靠性。进一步优选采用无水醇类清洗剂实施清洗，以减少对智能功率模块中其他元件的损伤。
(7)键线：对清洗完成的组件进行键线，实现该智能功率模块与外部电力器件的电连接，为了保证键线质量，完成后对键线质量进行检测；
(8)塑封：对样品进行塑封，塑封工艺采用本领域的常规工艺即可，在此不再赘述。在塑封完成后可以根据需要进行切金成型和固化等等工序。
在本申请另一种典型实施方式中，提供了一种智能功率模块，该智能功率模块采用本申请的封装方法封装而成。采用本申请封装方法封装的智能功率模块的芯片与引线框架焊接具有较高的一致性和稳定性，进而使该产品的稳定性较高。
从以上的描述中，可以看出，本发明可以实现了如下技术效果：
(1)采用本方案技术分别对引线框架、PCB板和散热片一起进行锡膏印刷，能够精确控制焊接完成后芯片底部焊接的图形和焊锡厚度，保证产品的一致性；
(2)本方案只需要普通的半导体晶圆贴片机进行晶圆贴片，最后采用回流焊进行焊接，简化工艺流程，提高生产效率；
(3)本方案只需要锡膏印刷进行焊接，散热片成本低廉无需要特殊储存，简化了散热片与框架焊接工艺，降低产品制作成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能功率模块的封装方法，其特征在于，包括：
设计钢网：根据引线框架、PCB板和散热片的待焊接图形设计钢网开窗图形；
钢网印刷：采用钢网印刷方法将锡膏印刷在所述引线框架、所述PCB板和所述散热片上；
组装：将完成所述钢网印刷的所述引线框架、所述PCB板和所述散热片进行组装；
贴片：在组装完成的所述引线框架和所述PCB板上贴装芯片；以及
回流焊接：将贴片完成的组件进行回流焊接。
2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述钢网的开窗为菱形开窗。
3.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述回流焊接在真空条件下采用热风回流焊接炉实施。
4.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述封装方法还包括清洗完成所述回流焊接的组件。
5.根据权利要求4所述的封装方法，其特征在于，采用无水醇类清洗剂实施所述清洗。
6.根据权利要求4所述的封装方法，其特征在于，所述封装方法还包括：
对清洗完成的组件进行键线；
对完成键线的组件进行塑封。
7.一种智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块采用权利要求1至6中任一项所述的封装方法封装而成。
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