CN111162015A - 一种智能功率模块及封装方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种智能功率模块及封装方法，所述方法包括：提供基板，并在所述基板中的金属层上方配置焊接材料；提供电子元器件，将所述电子元器件固定于所述焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接；提供导电弹性组件，将所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接；提供电路板，安装所述电路板以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接。

Description

一种智能功率模块及封装方法
技术领域
本申请涉及电子器件制造领域，尤其涉及一种智能功率模块及封装方法。
背景技术
智能功率模块，是指将功率开关的芯片和驱动芯片集成在一起的封装产品，将多种功率开关的芯片和驱动芯片集成在一起，可以提高生产效率，降低封装成本，同时也减小了电路板面积。对于智能功率模块，一般包含有多个驱动IC(Integrated Circuit，集成电路)芯片、MOS/IGBT芯片、FRD芯片、BDi芯片等，芯片与芯片、芯片与外部电路的连接主要通过铜线、金线、铝线或是铝带进行绑定连接。
相关技术中，由于智能功率模块中芯片较多，作为电性连接的主要方式的邦线也非常多，并且智能功率模块中通常包含金线、铜线、铝线和铝带等多种种类，线径的区别也较大，要完成一个智能功率模块的邦线过程，需要多机台和多过程的校验，生成效率低下，且由于金线、铜线等线径较小，在封装过程中存在塌线/线弧变形的风险。
发明内容
为了解决上述生成效率低下，由于金线、铜线等线径较小，在封装过程中存在塌线/线弧变形的风险的技术问题，本申请提供了一种智能功率模块及封装方法。
第一方面，本申请提供了一种智能功率模块封装方法，所述方法包括：
提供基板，并在所述基板中的金属层上方配置焊接材料；
提供电子元器件，将所述电子元器件固定于所述焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接；
提供导电弹性组件，将所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接；
提供电路板，安装所述电路板以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接。
可选的，所述基板由散热片、陶瓷板以及金属层组成。
可选的，所述陶瓷板位于所述散热片以及所述金属层之间。
可选的，在在所述基板中的金属层上方配置焊接材料之前，所述方法还包括：
将壳体组装于所述基板四周。
可选的，所述安装所述电路板以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接，包括：
将所述电路板安装于所述壳体上方，以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接。
可选的，所述安装所述电路板以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接，包括：
将所述电路板安装于所述导电弹性组件上方，以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接。
可选的，所述将所述电子元器件固定于所述焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接，包括：
通过回流焊技术将所述电子元器件固定于所述焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接。
可选的，所述将所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接，包括：
提供组件夹具，利用所述组件夹具将所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接，并取出所述组件夹具。
可选的，在取出所述组件夹具之前，所述方法还包括：
在所述壳体内部注入可塑性材料并且固化，所述可塑性材料用于固定所述导电弹性组件。
可选的，所述电路板中连接点已注入所述焊接材料，且所述连接点之间进行连接。
第二方面，本申请提供了一种智能功率模块，所述模块包括：基板、电子元器件、导电弹性组件以及电路板；
所述电子元器件通过焊接材料固定于所述基板中的金属层上方，所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接，所述导电弹性组件的另一端与所述电路板中的连接点对接。
本申请实施例提供的智能功率模块封装方法，通过在基板中的金属层上方配置焊接材料，将电子元器件固定于焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接，利用导电弹性组件的一端与电子元器件对接，利用导电弹性组件的另一端与电路板进行对接。如此使电子元器件之间、电子元器件与外部电路的连接通过电路板和导电弹性组件，取代邦线的方式，可以有效地提高生成效率，并且避免了由于金线、铜线等线径较小，在封装过程中存在塌线/线弧变形的风险。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种智能功率模块封装方法的实施流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种外壳与DBC陶瓷基板进行组装的剖面图；
图3为本申请实施例提供的一种在DBC陶瓷基板中的铜框架上方配置锡膏的剖面图；
图4为本申请实施例提供的一种在锡膏处固定芯片的剖面图；
图5为本申请实施例提供的一种弹簧的一端与芯片、铜框架对接的剖面图；
图6为本申请实施例提供的一种在外壳内部注入硅胶的剖面图；
图7为本申请实施例提供的一种电路板的俯视图；
图8为本申请实施例提供的一种安装电路板的剖面图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，为本申请实施例提供的一种智能功率模块封装方法的实施流程示意图，该方法具体可以包括以下步骤：
S101，提供基板，并在所述基板中的金属层上方配置焊接材料；
在对智能功率模块进行封装的过程中，需要提供基板，本申请实施例中的基本可以是DBC(Direct Bonded Copper，直接敷铜)陶瓷基板，当然还可以其它类型的基板，本申请实施例在此不再一一赘述。
以DBC陶瓷基板为例，该DBC陶瓷基板由散热片、陶瓷板以及金属层组成，其中，陶瓷板位于散热片以及金属层之间。
对于散热片，例如可以是铜散热片，可以是铝散热片，当然也可以是其它类型散热片，本申请实施例在此不再一一赘述。
对于陶瓷板的材质，例如可以是氧化铝，可以是氧化锆，当然也可以是其它类型材质，本申请实施例在此不再一一赘述。
对于金属层，例如可以是铜金属层，可以是铝金属层，当然也可以是其它类型金属层，本申请实施例在此不再一一赘述。
在本申请实施例中，可以将上述基板与壳体进行组装，具体将壳体组装于基板四周。如图2所示，将外壳组装于DBC陶瓷基板四周。
在将上述基板与壳体进行组装之后，可以基于电子元器件的布局在基板中的金属层上方配置焊接材料，可以存在多个区域，每个区域之间存在间距。其中，对于焊接材料可以是锡膏，当然也可以是其它类型的焊接材料，本申请实施例在此不再一一赘述。
例如，如图3所示，对于DBC陶瓷基板中的铜框架(即金属层)，基于电子元器件的布局在DBC陶瓷基板中的铜框架上方配置锡膏等结合材。
S102，提供电子元器件，将所述电子元器件固定于所述焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接；
在基于电子元器件的布局在基板中的金属层上方配置焊接材料之后，可以对电子元器件进行贴片，即将电子元器件固定于焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接。
在本申请实施例中，对于电子元器件可以是驱动IC芯片、MOS/IGBT芯片、FRD芯片、BDi芯片等，本申请实施例对此不作限定。
具体地，在本申请实施例中，可以通过回流焊技术将电子元器件固定于焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接。如图4所示，对于驱动IC芯片、MOS/IGBT芯片、FRD芯片、BDi芯片等，通过回流焊技术将电子元器件固定于锡膏等结合材处，以实现机械连接以及电性连接。
S103，提供导电弹性组件，将所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接；
在本申请实施例中，利用组件夹具将导电弹性组件的一端与电子元器件对接。其中，对于导电弹性组件可以是导电弹簧，对于组件夹具可以是弹簧夹具，本申请实施例对此不作限定。
另外，在利用组件夹具将导电弹性组件的一端与电子元器件对接的同时，还可以利用组件夹具将导电弹性组件的一端与基板中的金属层对接。
如图5所示，利用弹簧夹具将弹簧(导电弹簧)的一端与驱动IC芯片、MOS/IGBT芯片、FRD芯片、BDi芯片等对接，与此同时利用弹簧夹具将弹簧(导电弹簧)的一端与DBC陶瓷基板中的铜框架(即金属层)对接。
经过上述步骤之后，可以在壳体内部注入可塑性材料并且固化，该可塑性材料用于固定导电弹性组件，然后可以取出该组件夹具。其中，对于可塑性材料，可以是硅胶，还可以是其它类型的可塑性材料，本申请实施例对此不作限定。
如图6所示，在外壳内部注入硅胶并且固化，然后可以取出弹簧夹具，对于硅胶可以固定弹簧，并且可以对驱动IC芯片、MOS/IGBT芯片、FRD芯片、BDi芯片等进行导热。
S104，提供电路板，安装所述电路板以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接。
将电路板进行安装，以使电路板中的连接点与导电弹性组件的另一端对接，完成智能功率模块的封装。其中，对于电路板中的连接点，可以是焊接孔，例如填锡孔，如图7所示，并且连接点已注入上述焊接材料，连接点之间基于电子元器件的电性连接进行连接，可以是铜线等方式，本申请实施例对此不作限定。
对于电路板，具体可以安装于壳体上方，以使电路板中的连接点与导电弹性组件的另一端对接，还可以安装于导电弹性组件上方，以使电路板中的连接点与导电弹性组件的另一端对接。
如图8所示，将填锡孔已注入锡膏(处于填满状态)的电路板安装于弹簧上方，以使电路板中的填锡孔与弹簧的另一端对接，完成智能功率模块的封装。
通过上述对本申请实施例提供的智能功率模块封装方法的描述，通过在基板中的金属层上方配置焊接材料，将电子元器件固定于焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接，利用导电弹性组件的一端与电子元器件对接，利用导电弹性组件的另一端与电路板进行对接。如此使电子元器件之间、电子元器件与外部电路的连接通过电路板和导电弹性组件，取代邦线的方式，可以有效地提高生成效率，并且避免了由于金线、铜线等线径较小，在封装过程中存在塌线/线弧变形的风险。
另外，在本申请实施例中，利用导电弹性组件，可以解决因多电子元器件厚度不同而导致电子元器件表面焊接水平高度不平的连接问题，还可以避免智能功率模块在实际使用过程中由于震动、颠簸导致器件损坏的情况。再者还可以解决器件装配过程中手工插件工序，实现自动化装配。
基于上述本申请实施例提供的智能功率模块封装方法，本申请实施例还提供了一种智能功率模块，该模块包括：基板、电子元器件、导电弹性组件以及电路板；
其中，电子元器件通过焊接材料固定于基板中的金属层上方，导电弹性组件的一端与电子元器件对接，导电弹性组件的另一端与电路板中的连接点对接。
另外，在智能功率模块的基础之上，还可以包括壳体以及可塑性材料，对于壳体安装于智能功率模块四周，上述电路板可以安装于壳体上方，或者可以安装于导电弹性组件上方，如图8所示。
对于可塑料材料，例如硅胶，位于壳体内部，如图8所示。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能功率模块封装方法，其特征在于，所述方法包括：
提供基板，并在所述基板中的金属层上方配置焊接材料；
提供电子元器件，将所述电子元器件固定于所述焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接；
提供导电弹性组件，将所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接；
提供电路板，安装所述电路板以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板由散热片、陶瓷板以及金属层组成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述陶瓷板位于所述散热片以及所述金属层之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在在所述基板中的金属层上方配置焊接材料之前，所述方法还包括：
将壳体组装于所述基板四周。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述安装所述电路板以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接，包括：
将所述电路板安装于所述壳体上方，以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述安装所述电路板以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接，包括：
将所述电路板安装于所述导电弹性组件上方，以使所述电路板中的连接点与所述导电弹性组件的另一端对接。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述电子元器件固定于所述焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接，包括：
通过回流焊技术将所述电子元器件固定于所述焊接材料处，以实现机械连接以及电性连接。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接，包括：
提供组件夹具，利用所述组件夹具将所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接，并取出所述组件夹具。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在取出所述组件夹具之前，所述方法还包括：
在所述壳体内部注入可塑性材料并且固化，所述可塑性材料用于固定所述导电弹性组件。
10.一种智能功率模块，其特征在于，所述模块包括：基板、电子元器件、导电弹性组件以及电路板；
所述电子元器件通过焊接材料固定于所述基板中的金属层上方，所述导电弹性组件的一端与所述电子元器件对接，所述导电弹性组件的另一端与所述电路板中的连接点对接。
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