CN109524363A - 一种压接式子单元和制造其的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种压接式子单元和制造其的方法，该压接式子单元具有塑料框，其具有上下贯彻的通孔；芯片单元，其具有从下到上依次设置的第一垫块、芯片和第二垫块，其中，第一垫块延伸到通孔内，芯片通过绝缘胶固定在塑料框的上表面上，该压接式子单元通过塑料框代替了需要灌注成型的绝缘胶框，其结构简单，尤其是，该结构的生产工艺简单，避免了使用额外的复杂的灌注成型模具，其生产效率大幅提高，另外，由于上述结构的塑料框通过绝缘胶与芯片单元粘附为一体，避免了高温导致的塑料框脱附问题，增加了子单元的使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及功率电子单元的生产技术领域，具体涉及一种压接式子单元和制造其的方法。
背景技术
IGBT/FRD压接式模块是常用的电子器件。
现有技术中，压接式子单元主要通过灌封式制成。具体地，在芯片和钼片进行烧结并形成芯片组件后，将芯片组件放到用于灌封的下模板中，然后垂直扣下上模板。然后，通过上模板进行绝缘胶灌封。在进行固化和冷却后，进行脱模处理，以形成子单元。
上述结构的压接式子单元的生产方法复杂，需要借助灌封成型模具，生产成本比较高。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种压接式子单元和制造其的方法。该压接式子单元包括塑料框，并通过涂胶粘结的方式与芯片单元连接，以实现绝缘保护，并不具有通过灌注方式形成的绝缘胶框，其结构简单，大大简化了封装制造复杂度，提高了生产效率。
根据本发明的一方面，提出了一种压接式子单元，包括：
塑料框，其具有上下贯彻的通孔，
芯片单元，其具有从下到上依次设置的第一垫块、芯片和第二垫块，
其中，第一垫块延伸到通孔内，芯片通过绝缘胶固定在塑料框的上表面上。
在一个实施例中，在塑料框的上表面上且通孔的外侧凸出式设置阻挡条，芯片与阻挡条抵接且在阻挡条的外侧芯片通过绝缘胶固定在塑料框的上表面上。
在一个实施例中，在从下到上的方向上，阻挡条构造为截面面积逐渐减小的梯形条。
在一个实施例中，在阻挡条的外侧表面设置凹坑。
在一个实施例中，凹坑构造为沿着阻挡条的长度方向延伸的螺旋槽。
在一个实施例中，在塑料框的上表面上设置用于为芯片定位的定位块。
在一个实施例中，在阻挡条上设置有用于弹簧针的上下贯穿的安装孔。
根据本发明的另一方面，提出了一种制造压接式子单元的方法，包括：
步骤一：准备具有上下贯穿的通孔的塑料框，以及从下到上依次设置有第一垫块、芯片和第二垫块的芯片单元，
步骤二，使得芯片单元的第一垫块延伸到塑料框的通孔内，且芯片与塑料框的上表面通过绝缘胶连接，
步骤三：将塑料框和芯片单元放入固化炉的烘腔中进行固化。
在一个实施例中，在步骤三中，将塑料框和芯片单元放入温度为125到150摄氏度的固化炉的烘腔中，固化50到70分钟。
在一个实施例中，在步骤二中，在塑料框的上表面上喷涂绝缘胶，然后将芯片组件安装到塑料框上。
与现有技术相比，本发明的优点在于，该压接式子单元通过塑料框代替了需要灌注成型的绝缘胶框，其结构简单。尤其是，该结构的生产工艺简单，避免了使用额外的复杂的灌注成型模具，其生产效率大幅提高。另外，由于上述结构的塑料框通过绝缘胶与芯片单元粘附为一体，避免了高温导致的塑料框脱附问题，增加了子单元的使用安全性。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1显示了根据本发明的一个实施例的压接式子单元的剖面图；
图2显示了根据本发明的一个实施例的塑料框的立体图；
图3显示了根据本发明的一个实施例的塑料框的剖面图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
图1均显示了根据本发明的压接式子单元100。如图1所示，该子单元100包括塑料框10和芯片单元20。在塑料框10上具有上下贯彻的通孔11。芯片单元20具有第一垫块21、芯片22和第二垫块23。并且，在从下到上的方向上，第一垫块21、芯片22和第二垫块23依次设置，并通过焊接技术，优选银烧结技术连接到一起。其中，第一垫块21延伸到通孔11内，芯片22通过绝缘胶30固定在塑料框10的上表面上。
该压接式子单元100通过塑料框10代替了需要灌注成型的绝缘胶框，其结构简单。也就是，该子单元100并不是采用现有技术中的在成型模具中灌注绝缘胶的形式而达到绝缘保护的作用，而是通过在芯片22的下端设置塑料框10的形式实现。从而，该子单元100结构简单，生产制造方便，避免了使用额外的复杂的灌注成型模具，其生产效率大幅提高。同时，由于上述结构的塑料框10通过绝缘胶30与芯片单元20粘附为一体，避免了高温导致的塑料框10脱附问题，增加了子单元100的使用安全性。
在一个实施例中，如图2所示，在塑料框10的上表面上设置凸出式的阻挡条12。阻挡条12位于通孔11的外侧，且为连续性分布，以避免在喷涂绝缘胶30时，绝缘胶30进入到通孔11内而粘附在第一垫块21上。在阻挡条12的外侧芯片22通过绝缘胶30固定在塑料框10的上表面上。从而，阻挡条12的设置降低了工艺生产难度，并有助于提高子单元100的产品质量。
优选地，在从下到上的方向上，阻挡条12构造为截面面积逐渐减小的梯形条。通过这种设置，一方面，可以提高绝缘胶30与阻挡条12的接触面积，并保证绝缘胶30的填充饱和度，从而提高子单元100的产品稳定性；另一方面，这种结构的塑料框10加工简单，且阻挡条12具有很强的强度，以进一步提高子单元100的产品质量。
在一个优选的实施例中，阻挡条12的高度与芯片的耐压强度相关，一般大于等于0.3mm，上表面的宽度与芯片耐压薄弱点宽度相关，一般在0.3～0.5mm之间。这种设置除了能保证阻挡条12的自身强度，还能保证塑料框10和芯片单元20的粘结强度和绝缘强度。
进一步优选地，在阻挡条12的外侧表面设置凹坑(图中未示出)。该凹坑能增加阻挡条12与绝缘胶30之间的摩擦力，从而增加两者之间的粘附度。例如，该凹坑可以构造为沿着阻挡条12的长度方向延伸分布的螺旋槽，此种设置不仅加工简单，还能很大范围内提高阻挡条12与绝缘胶30之间的摩擦力。优选地，可以根据尺寸大小而在阻挡条12的外侧表面上设置多个凹坑。当然，凹坑还可以设置为凹状圆形、方形等任何形状的坑槽。不仅如此，还可以在阻挡条12的外侧表面设置凸起，其也同样能增加阻挡条12与绝缘胶30之间的摩擦力。由此，只要是能增加阻挡条12与绝缘胶30之间的摩擦力的设置都进入本申请的保护范围。
在一个实施例中，在形状和横向尺寸上，通孔11匹配第一垫块21，以为第一垫块21定位。在生产过程中，直接将芯片单元20放入到通孔11内，便可以完成芯片单元20和塑料框10之间的定位。这种定位方式简单，且在定位过程中，第一垫块21的下表面不接触底面或者台阶等其他设计，由此可以提高其表面的平整度。
在一个实施例中，在塑料框10的上表面上设置定位块13，以用于为芯片22定位。优选地，定位块13为设置在塑料框10的多个边上的多个方形块。多个定位块13之间可以具有空隙，也就是，相邻的定位块13之间不连接，以方便芯片单元20的取放操作。在设置该定位块13的基础上，可以将通孔11构造为与第一垫块21间隙配合，从而能简化工艺。
对于不同的芯片单元20，例如对于IGBT芯片，还可以在阻挡条12上设置安装孔14，以用于弹簧针40贯穿安装并实现IGBT芯片G极电路引出。而对于FRD芯片，则不需要设置安装孔14。如图2所示，该安装孔14设置在了阻挡条12的向外延伸的位置处，保证了弹簧针40与芯片22的方便连接，同时能避免绝缘胶30渗漏到安装孔14内。并且如图3所示，弹簧针40嵌入到安装孔14中，并且，弹簧针40的上端与芯片22抵接。
下面根据图1到3详细描述制造压接式子单元100的方法。
首先，准备好塑料框10和芯片单元20。
然后，利用绝缘胶30连接塑料框10和芯片单元20。在这个过程中，可以采用两种不同的方式进行。第一种，先在塑料框10的上表面涂绝缘胶30，再提起芯片单元20，将芯片单元20安装到塑料框10上。具体地，使得第一垫块21深入到通孔11内，芯片22的下表面搭接在阻挡条12的上表面上，同时芯片22的下表面的外侧与绝缘胶30接触。在此过程中，可以使用通孔11或者定位块13为芯片单元20进行定位。第二种，将芯片单元20翻转，使得第一垫块21的下表面朝上。再在芯片22的下表面的外侧喷涂绝缘胶。然后，提起并翻转塑料框10，使得通孔11套接在第一垫块21上，并完成塑料框10和芯片单元20的组装。在这个过程中，也同样可以使用通孔11或者定位块13为芯片单元20进行定位。
最后，将塑料框10和芯片单元20放入固化炉的烘腔中进行固化。为了保证固化的顺利进行，并保证子单元100的质量。优选地，将塑料框10和芯片单元20放入温度为125到150摄氏度的固化炉的烘腔中，固化50到70分钟，例如，放入135摄氏度的固化炉的烘腔中，固化60分钟。
优选地，塑料框10由绝缘塑料PEEK制成。而绝缘胶30为硅橡胶。
本申请中，方位用语“上”、“下”和“横向”等均以图1中所示的方位为参照。
以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种压接式子单元，其特征在于，包括：
塑料框，其具有上下贯彻的通孔，
芯片单元，其具有从下到上依次设置的第一垫块、芯片和第二垫块，
其中，所述第一垫块延伸到所述通孔内，所述芯片通过绝缘胶固定在所述塑料框的上表面上。
2.根据权利要求1所述的子单元，其特征在于，在所述塑料框的上表面上且所述通孔的外侧凸出式设置阻挡条，所述芯片与所述阻挡条抵接且在所述阻挡条的外侧所述芯片通过绝缘胶固定在所述塑料框的上表面上。
3.根据权利要求2所述的子单元，其特征在于，在从下到上的方向上，所述阻挡条构造为截面面积逐渐减小的梯形条。
4.根据权利要求2或3所述的子单元，其特征在于，在所述阻挡条的外侧表面设置凹坑。
5.根据权利要求4所述的子单元，其特征在于，所述凹坑构造为沿着所述阻挡条的长度方向延伸的螺旋槽。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的子单元，其特征在于，在所述塑料框的上表面上设置用于为所述芯片定位的定位块。
7.根据权利要求2到6中任一项所述的子单元，其特征在于，在所述阻挡条上设置有用于弹簧针的上下贯穿的安装孔。
8.一种制造压接式子单元的方法，其特征在于，包括：
步骤一：准备具有上下贯穿的通孔的塑料框，以及从下到上依次设置有第一垫块、芯片和第二垫块的芯片单元，
步骤二，使得所述芯片单元的第一垫块延伸到所述塑料框的通孔内，且所述芯片与所述塑料框的上表面通过绝缘胶连接，
步骤三：将所述塑料框和所述芯片单元放入固化炉的烘腔中进行固化。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤三中，将所述塑料框和所述芯片单元放入温度为125到150摄氏度的固化炉的烘腔中，固化50到70分钟。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在步骤二中，在所述塑料框的上表面上喷涂绝缘胶，然后将所述芯片组件安装到所述塑料框上。
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