CN109599346B - 一种智能功率模组加工工艺及功率模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能功率模组加工工艺，用于加工至少包括安装有芯片的引线框架以及塑封料的智能功率模组，所述塑封料于所述引线框架焊接芯片后对其整体进行封装，将所述芯片焊接至所述引线框架上之前，在所述引线框架上的打线区域镀银，所述塑封料中包括0.3％至3％的硅烷偶联剂。一种智能功率模组，其采用如上所述的智能功率模组加工工艺加工而成。本发明的有益效果为：采用上述方案加工而成的智能功率模组，其在打线区域进行镀银能够提高打线连接可靠性，并且塑封料能够很好的与引线框架接合，不易发生分层现象，避免产品形成裂缝而影响产品质量。
Description
技术领域
本发明半导体领域，尤其涉及一种智能功率模组加工工艺及采用该工艺加工形成的智能功率模组。
背景技术
智能功率模组是以IGBT为内核的先进混合集成功率部件，由高速低功耗管芯(IGBT)和优化的门极驱动电路，以及快速保护电路构成。IPM内的IGBT管芯都选用高速型的，而且驱动电路紧靠IGBT，驱动延时小，所以IPM开关速度快，损耗小。IPM内部集成了能连续检测IGBT电流和温度的实时检测电路，当发生严重过载甚至直接短路以及温度过热时，IGBT将被有控制地软关断，同时发出故障信号。此外IPM还具有桥臂对管互锁、驱动电源欠压保护等功能。尽管IPM价格高一些，但由于集成的驱动、保护功能使IPM与单纯的IGBT相比具有结构紧凑、可靠性高、易于使用等优点。
为了避免受到机械外力、湿度、高温以及紫外线的伤害，在智能功率模组的外部会采用环氧树脂成型材料进行封装将其保护起来。
现有智能功率模组为了提高打线区域的连接性能，需要在打线区域进行镀银，但是由于银与传统的环氧树脂成型材料的粘结性不佳，因此在进行可靠性试验的时候，经常会发生镀银区域分层的现象，导致产品合格率低。
发明内容
本发明实施例的目的在于：提供一种智能功率模组加工工艺，其能够解决现有技术中存在的上述技术问题。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种智能功率模组加工工艺，用于加工至少包括安装有芯片的引线框架以及塑封料的智能功率模组，所述塑封料于所述引线框架焊接芯片后对其整体进行封装，将所述芯片焊接至所述引线框架上之前，在所述引线框架上的打线区域镀银，所述塑封料中包括0.3％至3％的硅烷偶联剂。
作为所述的智能功率模组加工工艺的一种优选技术方案，所述硅烷偶联剂为：
N-2-(氨乙基)-8-氨辛基三甲氧基硅烷；
或，N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；
或，N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
作为所述的智能功率模组加工工艺的一种优选技术方案，具体包括以下步骤：
步骤S01、提供引线框架，根据所需制得的功率模组提供相应结构的引线框架；
步骤S02、镀银，在所述引线框架的打线区域内进行镀银；
步骤S03、上芯、打线，于引线框架上进行上芯、打线，形成待封装智能功率模组半成品；
步骤S04、提供塑封料，提供包括0.3％至3％的硅烷偶联剂的塑封料；
步骤S05、封装，采用塑封料对所述待封装智能功率模组半成品进行封装。
作为所述的智能功率模组加工工艺的一种优选技术方案，所述塑封料还包括环氧系热固性树脂、无机填料以及填加剂。
优选的，所述填加剂包括硬化促进剤、离型剂、着色剂以及阻燃剂。
作为所述的智能功率模组加工工艺的一种优选技术方案，所述塑封料采用以下工艺制备而成：
步骤S01'、混炼，将上述原料混合，并依次通过糅合机、压延机加热混炼制成片状；
步骤S02'、制成成型材料，将混炼后的片状塑封料冷却、粉碎制成粉末状封装用成型材料；
步骤S03'、压缩制锭，粉末状成型材料通过压缩制锭工艺制成片状。
作为所述的智能功率模组加工工艺的一种优选技术方案，所述步骤S05封装过程包括：
步骤S051、芯片到位，将所述待封装智能功率模组半成品放置到模具的模腔中；
步骤S052、塑封料到位，将压缩制锭工艺中形成的片状塑封料放置到模具通道中；
步骤S053、熔融封装，加热塑封料使其熔融，熔融状态的塑封料注入到模腔中，对待封装智能功率模组半成品进行封装。
作为所述的智能功率模组加工工艺的一种优选技术方案，所述步骤S053中熔融封装的温度为150℃-200℃，在上述温度下保持40秒-120秒完成初步固化。
作为所述的智能功率模组加工工艺的一种优选技术方案，初步固化后还包括后期硬化，所述后期硬化为加热固化。
作为所述的智能功率模组加工工艺的一种优选技术方案，于所述步骤S03之后还可以进行步骤S031、涂层附着，于所述待封装智能功率模组半成品的封装表面设置二氨基硅烷偶联剂。
提供一种智能功率模组，其采用如上所述的智能功率模组加工工艺加工而成。
本发明的有益效果为：采用上述方案加工而成的智能功率模组，其在打线区域进行镀银能够提高打线连接可靠性，并且塑封料能够很好的与引线框架接合，不易发生分层现象，避免产品形成裂缝而影响产品质量。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例所述智能功率模组加工工艺流程图。
图2为本发明实施例所述涂层附着流程图。
图3为本发明实施例所述塑封料制备工艺示意图。
图4为本发明实施例所述封装过程示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应作广义”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一：
本实施例中提供一种智能功率模组加工工艺，用于加工至少包括安装有芯片的引线框架以及塑封料的智能功率模组，所述塑封料于所述引线框架焊接芯片后对其整体进行封装，将所述芯片焊接至所述引线框架上之前，在所述引线框架上的打线区域镀银，所述塑封料中包括0.3％至3％的硅烷偶联剂。
所述塑封料中的硅烷偶联剂含量根据实际产品需要可进行调整，本实施例中包括1％的硅烷偶联剂。
采用上述方案加工而成的智能功率模组，其在打线区域进行镀银能够提高打线连接可靠性，并且塑封料能够很好的与引线框架接合，不易发生分层现象，避免产品形成裂缝而影响产品质量。
同时，本实施例中还提供一种智能功率模组，其采用如上所述的智能功率模组加工工艺加工而成。
实施例二：
本实施例中提供一种智能功率模组加工工艺，用于加工至少包括安装有芯片的引线框架以及塑封料的智能功率模组，所述塑封料于所述引线框架焊接芯片后对其整体进行封装，将所述芯片焊接至所述引线框架上之前，在所述引线框架上的打线区域镀银，所述塑封料中包括0.3％至3％的硅烷偶联剂。
所述塑封料中的硅烷偶联剂含量根据实际产品需要可进行调整，本实施例中包括1％的硅烷偶联剂。
采用上述方案加工而成的智能功率模组，其在打线区域进行镀银能够提高打线连接可靠性，并且塑封料能够很好的与引线框架接合，不易发生分层现象，避免产品形成裂缝而影响产品质量。
具体的，本实施例中所述硅烷偶联剂为：
N-2-(氨乙基)-8-氨辛基三甲氧基硅烷；
同时，本实施例中还提供一种智能功率模组，其采用如上所述的智能功率模组加工工艺加工而成。
实施例三：
本实施例中提供一种智能功率模组加工工艺，用于加工至少包括安装有芯片的引线框架以及塑封料的智能功率模组，所述塑封料于所述引线框架焊接芯片后对其整体进行封装，将所述芯片焊接至所述引线框架上之前，在所述引线框架上的打线区域镀银，所述塑封料中包括0.3％至3％的硅烷偶联剂。
所述塑封料中的硅烷偶联剂含量根据实际产品需要可进行调整，本实施例中包括1％的硅烷偶联剂。
采用上述方案加工而成的智能功率模组，其在打线区域进行镀银能够提高打线连接可靠性，并且塑封料能够很好的与引线框架接合，不易发生分层现象，避免产品形成裂缝而影响产品质量。
具体的，本实施例中所述硅烷偶联剂为：
N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；
同时，本实施例中还提供一种智能功率模组，其采用如上所述的智能功率模组加工工艺加工而成。
实施例四：
本实施例中提供一种智能功率模组加工工艺，用于加工至少包括安装有芯片的引线框架以及塑封料的智能功率模组，所述塑封料于所述引线框架焊接芯片后对其整体进行封装，将所述芯片焊接至所述引线框架上之前，在所述引线框架上的打线区域镀银，所述塑封料中包括0.3％至3％的硅烷偶联剂。
所述塑封料中的硅烷偶联剂含量根据实际产品需要可进行调整，本实施例中包括1％的硅烷偶联剂。
采用上述方案加工而成的智能功率模组，其在打线区域进行镀银能够提高打线连接可靠性，并且塑封料能够很好的与引线框架接合，不易发生分层现象，避免产品形成裂缝而影响产品质量。
具体的，本实施例中所述硅烷偶联剂为：
N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
同时，本实施例中还提供一种智能功率模组，其采用如上所述的智能功率模组加工工艺加工而成。
实施例五：
如图1、图2所示，本实施例所述的智能功率模组加工工艺，具体包括以下步骤：
步骤S01、提供引线框架，根据所需制得的功率模组提供相应结构的引线框架；
步骤S02、镀银，在所述引线框架的打线区域内进行镀银；
步骤S03、上芯、打线，于引线框架上进行上芯、打线，形成待封装智能功率模组半成品；
步骤S04、提供塑封料，提供包括0.3％的硅烷偶联剂的塑封料；
步骤S05、封装，采用塑封料对所述待封装智能功率模组半成品进行封装。
于所述步骤S03之后还可以进行步骤S031、涂层附着，于所述待封装智能功率模组半成品的封装表面设置二氨基硅烷偶联剂。所述步骤S031包括：
步骤S0311、涂层材料制备，所述涂层为二氨基硅烷偶联剂；
步骤S0312、提供功率模组半成品，于引线框架上进行上芯、打线形成待封装功率模组半成品；
步骤S0313、涂层附着，于所述待封装功率模组半成品的封装表面设置所述二氨基硅烷偶联剂；
步骤S0314、封装，采用封装树脂对所述待封装功率模组半成品进行封装。
同时，本实施例中还提供一种智能功率模组，采用如上所述的智能功率模组加工方法加工而成。
本方案中通过在功率模组半成品上增加二氨基硅烷偶联剂涂层，可以增加4-5kgf/cm2粘合力，使得引线框架以及芯片与封装树脂之间不易发生分层现象，因此可以提高产品可靠度和产品品质。
实施例六：
如图1、图2所示，本实施例所述的智能功率模组加工工艺，具体包括以下步骤：
步骤S01、提供引线框架，根据所需制得的功率模组提供相应结构的引线框架；
步骤S02、镀银，在所述引线框架的打线区域内进行镀银；
步骤S03、上芯、打线，于引线框架上进行上芯、打线，形成待封装智能功率模组半成品；
步骤S04、提供塑封料，提供包括1％的硅烷偶联剂的塑封料；
步骤S05、封装，采用塑封料对所述待封装智能功率模组半成品进行封装。
本实施例中所述塑封料还包括环氧系热固性树脂、无机填料以及填加剂。
优选的，所述填加剂包括硬化促进剤、离型剂、着色剂以及阻燃剂。
于所述步骤S03之后还可以进行步骤S031、涂层附着，于所述待封装智能功率模组半成品的封装表面设置二氨基硅烷偶联剂。所述步骤S031包括：
步骤S0311、涂层材料制备，所述涂层为二氨基硅烷偶联剂；
步骤S0312、提供功率模组半成品，于引线框架上进行上芯、打线形成待封装功率模组半成品；
步骤S0313、涂层附着，于所述待封装功率模组半成品的封装表面设置所述二氨基硅烷偶联剂；
步骤S0314、封装，采用封装树脂对所述待封装功率模组半成品进行封装。
所述二氨基硅烷偶联剂采用：
N-2-(氨乙基)-8-氨辛基三甲基氧基硅烷；
所述步骤S1中涂层材料制备包括：
步骤S11、将5份的二氨基硅烷偶联剂溶于1000份的去离子水中；
步骤S12、搅拌15分钟。
同时，本实施例中还提供一种智能功率模组，采用如上所述的智能功率模组加工方法加工而成。
实施例七：
如图1、图2、图3所示，本实施例所述的智能功率模组加工工艺，具体包括以下步骤：
步骤S01、提供引线框架，根据所需制得的功率模组提供相应结构的引线框架；
步骤S02、镀银，在所述引线框架的打线区域内进行镀银；
步骤S03、上芯、打线，于引线框架上进行上芯、打线，形成待封装智能功率模组半成品；
步骤S04、提供塑封料，提供包括3％的硅烷偶联剂的塑封料；
步骤S05、封装，采用塑封料对所述待封装智能功率模组半成品进行封装。
本实施例中所述塑封料还包括环氧系热固性树脂、无机填料以及填加剂。
优选的，所述填加剂包括硬化促进剤、离型剂、着色剂以及阻燃剂。
具体的，如图3所示，所述塑封料采用以下工艺制备而成：
步骤S01'、混炼，将上述原料混合，并依次通过糅合机、压延机加热混炼制成片状；
步骤S02'、制成成型材料，将混炼后的片状塑封料冷却、粉碎制成粉末状封装用成型材料；
步骤S03'、压缩制锭，粉末状成型材料通过压缩制锭工艺制成片状。
于所述步骤S03之后还可以进行步骤S031、涂层附着，于所述待封装智能功率模组半成品的封装表面设置二氨基硅烷偶联剂。所述步骤S031包括：
步骤S0311、涂层材料制备，所述涂层为二氨基硅烷偶联剂；
步骤S0312、提供功率模组半成品，于引线框架上进行上芯、打线形成待封装功率模组半成品；
步骤S0313、涂层附着，于所述待封装功率模组半成品的封装表面设置所述二氨基硅烷偶联剂；
步骤S0314、封装，采用封装树脂对所述待封装功率模组半成品进行封装。
所述二氨基硅烷偶联剂采用：
N-2-(氨乙基)-3-氨辛基三甲基氧基硅烷；
所述步骤S1中涂层材料制备包括：
步骤S11、将7份的二氨基硅烷偶联剂溶于1000份的去离子水中；
步骤S12、搅拌30分钟。
同时，本实施例中还提供一种智能功率模组，采用如上所述的智能功率模组加工方法加工而成。
实施例八：
如图1-图4所示，本实施例所述的智能功率模组加工工艺，具体包括以下步骤：
步骤S01、提供引线框架，根据所需制得的功率模组提供相应结构的引线框架；
步骤S02、镀银，在所述引线框架的打线区域内进行镀银；
步骤S03、上芯、打线，于引线框架上进行上芯、打线，形成待封装智能功率模组半成品；
步骤S04、提供塑封料，提供包括0.3％的硅烷偶联剂的塑封料；
步骤S05、封装，采用塑封料对所述待封装智能功率模组半成品进行封装。
本实施例中所述塑封料还包括环氧系热固性树脂、无机填料以及填加剂。
优选的，所述填加剂包括硬化促进剤、离型剂、着色剂以及阻燃剂。
具体的，所述塑封料采用以下工艺制备而成：
步骤S01'、混炼，将上述原料混合，并依次通过糅合机、压延机加热混炼制成片状；
步骤S02'、制成成型材料，将混炼后的片状塑封料冷却、粉碎制成粉末状封装用成型材料；
步骤S03'、压缩制锭，粉末状成型材料通过压缩制锭工艺制成片状。
所述步骤S05封装过程包括：
步骤S051、芯片到位，将所述待封装智能功率模组半成品放置到模具的模腔中；
步骤S052、塑封料到位，将压缩制锭工艺中形成的片状塑封料放置到模具通道中；
步骤S053、熔融封装，加热塑封料使其熔融，熔融状态的塑封料注入到模腔中，对待封装智能功率模组半成品进行封装。
所述步骤S053中熔融封装的温度为150℃-200℃，在上述温度下保持40秒-120秒完成初步固化。
优选的，本实施例中采用在170℃下保持90秒完成初步固化。
初步固化后还包括后期硬化。
具体的，所述后期硬化为加热固化。
于所述步骤S03之后还可以进行步骤S031、涂层附着，于所述待封装智能功率模组半成品的封装表面设置二氨基硅烷偶联剂。所述步骤S031包括：
步骤S0311、涂层材料制备，所述涂层为二氨基硅烷偶联剂；
步骤S0312、提供功率模组半成品，于引线框架上进行上芯、打线形成待封装功率模组半成品；
步骤S0313、涂层附着，于所述待封装功率模组半成品的封装表面设置所述二氨基硅烷偶联剂；
步骤S0314、封装，采用封装树脂对所述待封装功率模组半成品进行封装。
所述二氨基硅烷偶联剂可以采用：
N-2-(氨乙基)-8-氨辛基三甲基氧基硅烷；
或，N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；
或，N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷；
本实施例中采用N-2-(氨乙基)-8-氨辛基三甲基氧基硅烷。
所述步骤S1中涂层材料制备包括：
步骤S11、将5份-10份的二氨基硅烷偶联剂溶于1000份的去离子水中；
优选的，本实施例中将5份的二氨基硅烷偶联剂溶于1000份的去离子水中；
步骤S12、搅拌15-45分钟；
优选的，本实施例中搅拌30分钟。
进一步的，在所述步骤S2与步骤S3之间还包括：
步骤S21、清洗：对所述功率模组半成品进行电浆清洗操作。
同时，本实施例中还提供一种智能功率模组，采用如上所述的智能功率模组加工方法加工而成。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种智能功率模组加工工艺，用于加工至少包括安装有芯片的引线框架以及塑封料的智能功率模组，所述塑封料于所述引线框架焊接芯片后对其整体进行封装，其特征在于，将所述芯片焊接至所述引线框架上之前，在所述引线框架上的打线区域镀银，所述塑封料中包括0.3％至3％的硅烷偶联剂；
具体包括以下步骤：
步骤S01、提供引线框架，根据所需制得的功率模组提供相应结构的引线框架；
步骤S02、镀银，在所述引线框架的打线区域内进行镀银；
步骤S03、上芯、打线，于引线框架上进行上芯、打线，形成待封装智能功率模组半成品；
于所述步骤S03之后进行步骤S031、涂层附着，于所述待封装智能功率模组半成品的封装表面设置二氨基硅烷偶联剂；
步骤S11、将5份-10份的二氨基硅烷偶联剂溶于1000份的去离子水中；
步骤S12、搅拌15-45分钟；
步骤S04、提供塑封料，提供包括0.3％至3％的硅烷偶联剂的塑封料；
步骤S05、封装，采用塑封料对所述待封装智能功率模组半成品进行封装；所述塑封料还包括环氧系热固性树脂、无机填料以及填加剂，采用以下工艺制备而成：
步骤S01'、混炼，将上述原料混合，并依次通过糅合机、压延机加热混炼制成片状；
步骤S02'、制成成型材料，将混炼后的片状塑封料冷却、粉碎制成粉末状封装用成型材料；
步骤S03'、压缩制锭，粉末状成型材料通过压缩制锭工艺制成片状。
2.根据权利要求1所述的智能功率模组加工工艺，其特征在于，所述硅烷偶联剂为：
N-2-(氨乙基)-8-氨辛基三甲氧基硅烷；
或，N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；
或，N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
3.根据权利要求1或2所述的智能功率模组加工工艺，其特征在于，所述步骤S05封装过程包括：
步骤S051、芯片到位，将所述待封装智能功率模组半成品放置到模具的模腔中；
步骤S052、塑封料到位，将压缩制锭工艺中形成的片状塑封料放置到模具通道中；
步骤S053、熔融封装，加热塑封料使其熔融，熔融状态的塑封料注入到模腔中，对待封装智能功率模组半成品进行封装。
4.根据权利要求3所述的智能功率模组加工工艺，其特征在于，所述步骤S053中熔融封装的温度为150℃-200℃，在上述温度下保持40秒-120秒完成初步固化。
5.根据权利要求4所述的智能功率模组加工工艺，其特征在于，初步固化后还包括后期硬化，所述后期硬化为加热固化。
6.一种智能功率模组，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的智能功率模组加工工艺加工而成。
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