CN107039363A - 功率模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种功率模块及其制造方法，其中，功率模块包括：功率模块本体，包括电路基板和固设于所述电路基板上的电子元器件，所述电子元器件与所述电路基板的电路布线相电连接；环氧塑封层，由环氧塑封材料塑封形成，并包覆所述功率模块本体；防吸水层，由防吸水材料形成，并包覆所述环氧塑封层的外表面；以及接线引脚，与所述电路基板的电路布线电连接，并密封穿设所述环氧塑封层和所述防吸水层，而部分显露在所述防吸水层外部。本发明的技术方案能降低功率模块的吸水性，提高功率模块的耐湿性能，进而提高功率模块的使用寿命。

Description

功率模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及电子器件领域，特别涉及一种功率模块及其制造方法。
背景技术
对于功率模块，尤其是智能功率模块，其使用环境一般较为苛刻，例如会被使用在很潮湿的环境中。通常地，功率模块包括电路基板、设置在电路基板上的电子元器件和接线引脚、以及包覆电路基板和电子元器件的环氧塑封层。然而，环氧塑封层中的环氧塑封材料在潮湿的环境中容易吸水，而导致电路基板上的电路漏电而失效，从而影响功率模块的使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种功率模块，旨在降低功率模块的吸水性。
为实现上述目的，本发明提出的功率模块包括：
功率模块本体，包括电路基板和固设于所述电路基板上的电子元器件，所述电子元器件与所述电路基板的电路布线相电连接；
环氧塑封层，由环氧塑封材料塑封形成，并包覆所述功率模块本体；
防吸水层，由防吸水材料形成，并包覆所述环氧塑封层的外表面；以及
接线引脚，与所述电路基板的电路布线电连接，并密封穿设所述环氧塑封层和所述防吸水层，而部分显露在所述防吸水层外部。
优选地，所述防吸水层为防吸水材料气相沉积层。
优选地，所述防吸水层为碳氟气相沉积层。
优选地，所述防吸水层为硅胶层。
优选地，所述防吸水层的厚度范围为0.1微米至10微米。
本发明还提出一种功率模块的制造方法，包括以下步骤：
S10、提供一电路基板，在所述电路基板上固设电子元器件，并将所述电子元器件与所述电路基板的电路布线电连接，以形成功率模块本体；
S20、在所述电路基板的电路布线上设置接线引脚；
S30、利用环氧塑封材料对所述功率模块本体进行塑封，以形成包覆所述功率模块本体的环氧塑封层；
S40、利用防吸水材料对所述环氧塑封层进行包覆，以在所述环氧塑封层的外表面形成防吸水层；
其中，所述接线引脚部分显露在所述防吸水层外部。
优选地，所述步骤S40具体为：利用气源类防吸水材料在所述环氧塑封层的外表面气相沉积，以形成所述防吸水层。
优选地，所述气源类防吸水材料为碳氟气源等离子体。
优选地，所述步骤S40具体为：利用呈胶状的防吸水材料对所述环氧塑封层的外表面进行涂覆，以形成所述防吸水层；或者
将塑封有所述环氧塑封层的所述功率模块本体浸入呈胶状的防吸水材料中，再拿出固化，以形成所述防吸水层。
优选地，所述防吸水层的厚度范围为0.1微米至10微米。
本发明的技术方案通过增设包覆环氧塑封层外表面的防吸水层，以降低整个功率模块的吸水性，从而提高功率模块的耐湿性能，使功率模块的可靠性提升，进而提高功率模块的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明功率模块一实施例的结构示意图；
图2为本发明功率模块的制造方法一实施例的流程示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种功率模块。
参照图1，在本发明一实施例中，该功率模块包括：
功率模块本体1，包括电路基板11和固设于电路基板11上的电子元器件12，电子元器件12与电路基板11的电路布线相电连接；
环氧塑封层2，由环氧塑封材料塑封形成，并包覆功率模块本体1；
防吸水层3，由防吸水材料形成，并包覆环氧塑封层2的外表面；以及
接线引脚4，与电路基板11的电路布线电连接，并密封穿设环氧塑封层2和防吸水层3，而部分显露在防吸水层3外部。
本实施例中，在电路基板11上，电子元器件12通常设有多个；该多个电子元器件12优选通过回流焊接的方式固定在电路基板11上，以提高功率模块本体1的制备效率。并且，电子元器件12与电路基板11的电路布线之间则通常通过导电线13连接；然本设计不限于此，于其他实施例中，对于可采用倒装工艺的电子元器件12，也可直接将电子元器件12倒装在电路基板11的电路布线上，从而节省导电线13焊接的工序。另外，本实施例中，接线引脚4是部分显露在防吸水层3外部的，如此，可使得该功率模块通过该接线引脚4连接至对应电子设备的电路系统中。
本发明的技术方案通过增设包覆环氧塑封层2外表面的防吸水层3，以降低整个功率模块的吸水性，从而提高功率模块的耐湿性能，使功率模块的可靠性提升，进而提高功率模块的使用寿命。需要说明的是，本实施例中，该功率模块具体为一种智能功率模块，可以理解，智能功率模块的使用环境通常更为苛刻，设置防吸水层3的需求更为迫切；当然，防吸水层3的结构也可用在普通的功率模块上。
在本实施例中，防吸水层3优选为由气源类防吸水材料在环氧塑封层2外表面气相沉积而成的防吸水材料气相沉积层。可以理解，防吸水材料气相沉积层具有较好的防吸水性能，可显著降低整个功率模块的吸水性。另外，通过气相沉积的方式，可在环氧塑封层2外表面的每个角落都形成有所述防吸水层3，以避免防吸水层3覆盖不完全的现象出现，同时，易于形成厚度均匀的防吸水层3。本实施例中，具体地，所采用的气源类防吸水材料优选为碳氟气源等离子体，以在环氧塑封层2的外表面覆盖一层碳氟气相沉积层，该碳氟气相沉积层具体由碳氟有机化合物所构成，此碳氟有机化合物的表面能低，能在环氧塑封层2外表面形成较强的水汽阻隔能力和较好的疏水能力，从而显著降低整个功率模块的吸水性；然本设计不限于此，于其他实施例中，所采用的气源类防吸水材料还可但不限于为硅烷气源等离子体等。
需要说明的是，在本发明的一些其他实施例中，防吸水层3还可为防吸水材料涂层。可以理解，通过涂覆的方式，也可在环氧塑封层2外表面的每个角落都形成有所述防吸水层3，且涂覆工艺的所需设备简单，容易实现。通常地，涂覆时所采用的防吸水材料可以为硅胶，而在环氧塑封层2的外表面形成硅胶涂层，硅胶具有良好的防吸水性。另外，在本发明的再一些其他实施例中，还可将功率模块本体1整体浸在硅胶胶水中，再拿起，并将环氧塑封层2外表面满布的硅胶胶水固化，以形成防吸水硅胶层，以确保防吸水硅胶层全部覆盖环氧塑封层2的外表面。
可以理解，若防吸水层3过厚，防吸水材料需要较多，会导致成形所述防吸水层3所需的成本高，特别地，当防吸水层3是通过气相沉积的方式形成时，成形的时间会过长，而导致成形效率低。若防吸水层3过薄，防吸水能力则可能会不足，特别地，容易出现有些位置未被覆盖的现象。为此，本实施例中，防吸水层3的厚度范围通常为0.1微米至10微米，并且优选为1微米至5微米。
本发明还提出一种功率模块的制造方法。
参照图2，在本发明一实施例中，该功率模块的制造方法包括以下步骤：
S10、提供一电路基板，在所述电路基板上固设电子元器件，并将所述电子元器件与所述电路基板的电路布线电连接，以形成功率模块本体。
本实施例中，在电路基板上，电子元器件通常设有多个；该多个电子元器件优选通过回流焊接的方式固定在电路基板上，以提高功率模块本体的制备效率。具体地，在回流焊接过程中，通常先将粘结辅料(例如锡膏)印刷于电路基板的表面，再将电子元器件贴装于带有所述粘结辅料的电路基板上，接着，将带有电子元器件的电路基板利用回流炉进行回流焊接。
本实施例中，电子元器件与电路基板的电路布线之间则通常通过导电线连接；并且，为提高导电线与电子元器件、电路布线之间的连接可靠性，在连接所述导电线前，通常需要将经过回流焊接的带有电子元器件的电路基板进行化学药水清洗、及/或等离子清洗。然本设计不限于此，于其他实施例中，对于可采用倒装工艺的电子元器件，也可直接将电子元器件倒装在电路基板的电路布线上，从而节省导电线焊接的工序。
S20、在所述电路基板的电路布线上设置接线引脚。
S30、利用环氧塑封材料对所述功率模块本体进行塑封，以形成包覆所述功率模块本体的环氧塑封层。
本实施例中，环氧塑封层通常是利用烤箱进行固化处理的，以加快环氧塑封层的固化效率，从而提高功率模块的制备效率。
S40、利用防吸水材料对所述环氧塑封层进行包覆，以在所述环氧塑封层的外表面形成防吸水层。
本实施例中，接线引脚是部分显露在防吸水层外部的，如此，可使得该功率模块通过该接线引脚连接至对应电子设备的电路系统中。
本发明的技术方案通过增设包覆环氧塑封层外表面的防吸水层，以降低整个功率模块的吸水性，从而提高功率模块的耐湿性能，使功率模块的可靠性提升，进而提高功率模块的使用寿命。需要说明的是，本实施例中，该功率模块具体为一种智能功率模块，可以理解，智能功率模块的使用环境通常更为苛刻，设置防吸水层的需求更为迫切；当然，防吸水层的结构也可用在普通的功率模块上。
在本实施例中，所述步骤S40具体为：利用气源类防吸水材料在所述环氧塑封层的外表面气相沉积，以形成所述防吸水层。
可以理解，防吸水材料气相沉积层具有较好的防吸水性能，可显著降低整个功率模块的吸水性。另外，通过气相沉积的方式，可在环氧塑封层外表面的每个角落都形成有所述防吸水层，以避免防吸水层覆盖不完全的现象出现，同时，易于形成厚度均匀的防吸水层。本实施例中，具体地，所采用的气源类防吸水材料优选为碳氟气源等离子体，以在环氧塑封层的外表面覆盖一层碳氟气相沉积层，该碳氟气相沉积层具体由碳氟有机化合物所构成，此碳氟有机化合物的表面能低，能在环氧塑封层外表面形成较强的水汽阻隔能力和较好的疏水能力，从而显著降低整个功率模块的吸水性；然本设计不限于此，于其他实施例中，所采用的气源类防吸水材料还可但不限于为硅烷气源等离子体等。
需要说明的是，本设计不限于此，于一些其他实施例中，所述步骤S40还可具体为：利用呈胶状的防吸水材料对所述环氧塑封层的外表面进行涂覆，以形成所述防吸水层。可以理解，通过涂覆的方式，也可在环氧塑封层外表面的每个角落都形成有所述防吸水层，且涂覆工艺的所需设备简单，容易实现。另外，于再一些其他实施例中，所述步骤S40还可具体为：将塑封有所述环氧塑封层的所述功率模块本体浸入呈胶状的防吸水材料中，再拿出固化，以形成所述防吸水层。如此，可确保防吸水硅胶层全部覆盖环氧塑封层的外表面。通常地，涂覆或浸泡时所采用的防吸水材料可以为硅胶，而在环氧塑封层的外表面形成硅胶层，硅胶具有良好的防吸水性。可以理解，无论是涂覆还是浸泡之后，都需要将附着在环氧塑封层外表面的呈胶状的防吸水材料进行固化，该固化可以是自然固化，也可以是烘烤固化；并且该固化优选为烘烤固化，以避免因长时间的胶流动，而导至部分区域的防吸水层出现过薄现象。
可以理解，若防吸水层过厚，防吸水材料需要较多，会导致成形所述防吸水层所需的成本高，特别地，当防吸水层是通过气相沉积的方式形成时，成形的时间会过长，而导致成形效率低。若防吸水层过薄，防吸水能力则可能会不足，特别地，容易出现有些位置未被覆盖的现象。为此，本实施例中，防吸水层的厚度范围通常为0.1微米至10微米，并且优选为1微米至5微米。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种功率模块，其特征在于，包括：
功率模块本体，包括电路基板和固设于所述电路基板上的电子元器件，所述电子元器件与所述电路基板的电路布线相电连接；
环氧塑封层，由环氧塑封材料塑封形成，并包覆所述功率模块本体；
防吸水层，由防吸水材料形成，并包覆所述环氧塑封层的外表面；以及
接线引脚，与所述电路基板的电路布线电连接，并密封穿设所述环氧塑封层和所述防吸水层，而部分显露在所述防吸水层外部。
2.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述防吸水层为防吸水材料气相沉积层。
3.如权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述防吸水层为碳氟气相沉积层。
4.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述防吸水层为硅胶层。
5.如权利要求1至4任一项所述的功率模块，其特征在于，所述防吸水层的厚度范围为0.1微米至10微米。
6.一种功率模块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、提供一电路基板，在所述电路基板上固设电子元器件，并将所述电子元器件与所述电路基板的电路布线电连接，以形成功率模块本体；
S20、在所述电路基板的电路布线上设置接线引脚；
S30、利用环氧塑封材料对所述功率模块本体进行塑封，以形成包覆所述功率模块本体的环氧塑封层；
S40、利用防吸水材料对所述环氧塑封层进行包覆，以在所述环氧塑封层的外表面形成防吸水层；
其中，所述接线引脚部分显露在所述防吸水层外部。
7.如权利要求6所述的功率模块的制造方法，其特征在于，所述步骤S40具体为：利用气源类防吸水材料在所述环氧塑封层的外表面气相沉积，以形成所述防吸水层。
8.如权利要求7所述的功率模块的制造方法，其特征在于，所述气源类防吸水材料为碳氟气源等离子体。
9.如权利要求6所述的功率模块的制造方法，其特征在于，所述步骤S40具体为：利用呈胶状的防吸水材料对所述环氧塑封层的外表面进行涂覆，以形成所述防吸水层；或者
将塑封有所述环氧塑封层的所述功率模块本体浸入呈胶状的防吸水材料中，再拿出固化，以形成所述防吸水层。
10.如权利要求6至9任一项所述的功率模块的制造方法，其特征在于，所述防吸水层的厚度范围为0.1微米至10微米。
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