CN112290772A - 一种负载点电源模块的3d集成结构及组装工艺 - Google Patents

一种负载点电源模块的3d集成结构及组装工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN112290772A
CN112290772A CN202010871793.XA CN202010871793A CN112290772A CN 112290772 A CN112290772 A CN 112290772A CN 202010871793 A CN202010871793 A CN 202010871793A CN 112290772 A CN112290772 A CN 112290772A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
dpc
inductor
htcc
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010871793.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112290772B (zh
Inventor
尤祥安
飞景明
李莹
孙晓峰
陈滔
詹晓燕
刘国玲
向语嫣
张彬彬
陈雅容
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Satellite Manufacturing Factory Co Ltd
Original Assignee
Beijing Satellite Manufacturing Factory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Satellite Manufacturing Factory Co Ltd filed Critical Beijing Satellite Manufacturing Factory Co Ltd
Priority to CN202010871793.XA priority Critical patent/CN112290772B/zh
Publication of CN112290772A publication Critical patent/CN112290772A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112290772B publication Critical patent/CN112290772B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

本发明涉及一种负载点电源模块的3D集成结构，包括盖板结构、围框结构、DPC基板、HTCC基板、散热铜片，围框结构焊接在HTCC基板上，盖板结构采用平行缝焊焊接在围框结构上，围框结构、HTCC基板和盖板结构三者共同保持电源模块内部形成密封腔体；DPC基板的厚金属层电流承载能力≥20A，其上放置支架电感器、芯片、陶瓷电容器、钽电容器，DPC基板整板布线损耗≤0.5W；HTCC基板正面与反面中心区域设计方形凹腔结构，包括顶部凹腔和底部凹腔，其中顶部凹腔放置芯片，底部凹腔放置陶瓷电容器与电阻器。本发明芯片在DPC基板上的双面互联减小了金属层走线围成的环路面积，降低了布线寄生阻抗及其带来的损耗，进而提高了负载点电源模块的效率。

Description

一种负载点电源模块的3D集成结构及组装工艺
技术领域
本发明涉及一种负载点电源模块的3D集成结构及组装工艺，适用于宇航分布式供配电系统中具有低电压、大电流输出特性的陶瓷密封结构的同步Buck 型负载点电源产品，并可推广应用于地面环境中具有小型化要求的陶瓷封装负载点电源产品。
背景技术
随着高分对地观测卫星技术的不断发展，SAR载荷、微波通信组件等负载已从传统混合集成电路模块发展为SoC集成芯片，工作电压日益下降，工作电流日益增大。然而直接对上述负载供电的负载点电源模块仍采用混合集成电路结构，体积重量远大于SAR载荷芯片与通信组件。地面应用的负载点开关电源模块采用大幅提高工作频率(≥500kHz)的技术途径，通过减小大电流输出端的电感器、电容器体积重量实现电源模块的小型化，达到电源产品尺寸与负载相当的设计目标。
然而受宇航功率半导体器件抗辐照工艺制约，宇航同步Buck电路负载点开关电源在300kHz以上频率下会产生较高功率损耗，导致整体转换效率低。传统模块采用插针方式引出，安装后会占据电路板正、反两面的布线空间，降低电源模块的使用功率密度；传统模块需要使用安装耳加固，在实际使用时同样需要占据额外的布线空间，降低空间利用率；此外，电源模块在大电流输出工况下使用的磁器件高度远大于其他内部元件，进一步降低了模块内部空间的利用率。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种负载点电源模块的3D集成结构及组装工艺，利用支架电感器、可双面互联的陶瓷基板结构构建同步Buck型负载点电源模块，实现元器件的垂直分布，提高电源模块内部空间利用率。
本发明解决技术的方案是：
一种负载点电源模块的3D集成结构，包括盖板结构、围框结构、DPC基板、HTCC基板、散热铜片、支架电感器、芯片、陶瓷电容器、钽电容器和电阻器，
围框结构焊接在HTCC基板上，盖板结构采用平行缝焊焊接在围框结构上，围框结构、HTCC基板和盖板结构三者共同保持电源模块内部形成密封腔体；
DPC基板的厚金属层电流承载能力≥20A，其上放置支架电感器、芯片、陶瓷电容器、钽电容器，DPC基板整板布线损耗≤0.5W；
HTCC基板为多层陶瓷基板，HTCC基板正面与反面中心区域设计方形凹腔结构，包括顶部凹腔和底部凹腔，其中顶部凹腔放置芯片，底部凹腔放置陶瓷电容器与电阻器；
散热铜片为一体化铜片弯折而成的支架型结构，散热铜片的顶部平台与支架电感器接触，左右支架引脚与顶部平台成90°弧角，支架高度范围4～9mm，支架底部焊接在DPC基板上。
进一步的，盖板结构与围框结构采用Kovar合金制造，表面镀金；盖板厚度范围0.2～0.4mm，围框结构壁厚0.6±0.05mm。
进一步的，DPC基板为使用Al2O3或AlN陶瓷基材制造的双面镀铜基板，正反面电路通过激光钻孔、电镀填铜实现互联。
进一步的，，HTCC基板的金属层横向电流承载能力≤1A，保证整板布线损耗≤0.5W。
进一步的，散热铜片镀镍层厚度≥3um。
进一步的，支架电感器为软磁材料、漆包线圈及支架一体化烧结电感器，支架电感器包括电感器本体与电感器支架结构，电感器支架结构一方面用于在焊接后起支撑作用，另一方面用于抬高电感器，电感器本体底部平面与焊接平面高度差范围2～5mm。
进一步的，还包括BGA焊球，BGA焊球材料为Sn10Pb，标称球径 0.7-0.8mm，引脚中心距标称值1.2-1.3mm。
一种负载点电源模块的3D集成结构组装工艺，具体步骤如下：
步骤1：对DPC基板、HTCC基板、围框结构、盖板结构、散热铜片进行清洗，离子污染物含量≤1.56ugNaCl/cm2；
步骤2：在HTCC基板围框焊接区域放置焊料片，使用真空烧结炉将围框结构焊在HTCC基板上，峰值焊接温度330℃；
步骤3：使用网板在DPC基板底部元件焊盘位置印刷焊膏，使用贴片机将元件放置在对应焊盘上，焊接DPC基板底部元件；
步骤4：对DPC基板底部芯片进行铝丝键合，芯片键合后对DPC基板底部电容器、电阻器进行点胶加固，点胶后的基板需放置在150℃环境下40分钟固化；
步骤5：在HTCC基板顶部焊盘位置涂抹焊膏，焊膏厚度80～100um，使焊膏完全覆盖焊盘表面，将DPC基板底面向下放置在HTCC基板顶部，保证DPC 基板底部元件能够嵌入HTCC基板顶部凹腔，焊接DPC基板底部元件；
步骤6：在DPC基板顶部焊盘位置涂抹焊膏，焊膏厚度80～100um，焊膏完全覆盖焊盘表面，使用贴片机将元件放置在对应焊盘上，焊接DPC基板底部元件；
步骤7：对DPC基板顶部元件进行铝丝键合，芯片键合后对DPC基板底部电容器、电阻器进行点胶加固，点胶后的基板需放置在150℃环境下40分钟固化；
步骤8：在DPC基板顶部电感器焊盘与散热铜片焊盘位置涂抹焊膏，焊膏厚度80～100um，焊膏完全覆盖焊盘表面，将支架电感器放置在DPC基板相应焊盘上，在电感器顶部涂抹导热硅脂材料，涂抹区域为电感器表面中心，导热硅脂与电感器顶部边缘距离≥2mm，再将散热铜片按压在电感器顶部平面上直至导热硅脂溢出、散热铜片与焊盘接触，焊接DPC基板底部元件；
步骤9：在氮气氛围下将盖板四边焊接在围框结构上，在模块内部形成密封腔体；
步骤10：使用厚网板在HTCC基板底部平面印刷焊膏，在HTCC基板底部凹腔内焊盘上涂抹焊膏，焊膏完全覆盖焊盘表面，将元件放置在HTCC基板底部凹腔内对应的焊盘上，对HTCC基板底部进行植球操作，焊接HTCC基板底部元件与BGA焊球。
进一步的，步骤4中，点胶位置为电极端头之间的器件侧面，点胶量高度与元件高度一致。
进一步的，步骤4中，键合线数量N＝Imax/I，其中Imax为芯片最大载流量。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明厚金属层DPC基板与薄金属层HTCC基板结合，使大电流、大功率电路布局在DPC基板上，小电流、小功率电路布局在HTCC基板上，降低了基板走线功率损耗，使得电源模块效率更高；
(2)本发明可钻孔DPC基板设计具备双面电路互联能力，电感器支架设计实现了电感器本体的悬空布局，HTCC基板的凹腔设计实现了器件叠层布局，三者共同实现了同步Buck电路元件的垂直分布，减小了负载点电源模块的底面积；
(3)本发明芯片在DPC基板上的双面互联减小了金属层走线围成的环路面积，降低了布线寄生阻抗及其带来的损耗，进而提高了负载点电源模块的效率；
(4)散热铜片的使用提高了封装结构对电感器损耗的散热效率，能够降低电感器额定条件下的温升，避免在模块内部产生热点。
附图说明
图1为本发明结构图，
其中，1-HTCC基板，2-BGA焊球，3-底部凹腔，4-陶瓷电容器，5-电阻器， 6-盖板结构，7-围框结构，8-散热铜片，9-电感本体，10-钽电容器，11-电感器支架结构，12-芯片，13-顶部凹腔，14-DPC基板，15-密封腔；
图2为本发明工艺流程图；
图3为本发明Sn10Pb焊膏回流焊曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细描述。
如图1所示，使用3D集成结构设计的负载点电源模块包括盖板结构6、围框结构7、DPC基板14、HTCC基板1、散热铜片8、BGA焊球2、支架电感器等部件，电路元件包括芯片12、陶瓷电容器4、钽电容器10、电阻器5等。盖板结构6与围框结构7采用Kovar合金制造，表面镀金；盖板厚度范围 0.2～0.4mm，围框壁厚0.6±0.05mm。围框结构7焊接在HTCC基板1上，盖板结构6采用平行缝焊焊接在围框结构7上，三者共同保持电源模块内部形成密封腔体15。
DPC基板14为使用Al2O3或AlN陶瓷基材制造的双面镀铜基板，正反面电路通过激光钻孔、电镀填铜实现互联。DPC基板的厚金属层电流承载能力≥ 20A，用于放置芯片、电感器、钽电容等大电流、大功率元件，保证整板布线损耗≤0.5W。DPC基板技术要求如表1所示。
表1 DPC基板设计要求
Figure RE-GDA0002861499420000051
Figure RE-GDA0002861499420000061
HTCC基板1为使用陶瓷材料制造的多层陶瓷基板，基板正面与反面中心区域设计方形凹腔结构，用于放置电阻器、陶瓷电容器等小电流、小功率元件，其中顶部凹腔13放置芯片，底部凹腔3放置陶瓷电容器与电阻器。HTCC基板金属层横向电流承载能力≤1A，保证整板布线损耗≤0.5W。HTCC基板设计要求如表2所示。
表2 HTCC基板设计要求
基片材料 KCH95 KCH90
介电常数(1MHz) 9.8 9.0
金属层厚度(um) ≤12 ≤12
损耗角正切 0.2％ 0.3％
绝缘电阻(Ω·cm) ≥1×10<sup>14</sup> ≥1×10<sup>14</sup>
击穿电压(V/mil) ≥1000 ≥1000
抗折强度(MPa) ≥400 ≥400
TCE(ppm/℃) 7.0 7.0
烧成密度(g/cm<sup>3</sup>) 3.70 3.75
基板厚度(mm) 1～10 1～10
基板外形(mm) 5～200 5～200
凹槽环宽(mm) ≥4 ≥4
散热铜片8为机械加工镀镍T2紫铜，该结构为一体化铜片弯折而成的支架型结构，厚度0.5mm。散热铜片的顶部平台与支架电感器接触，左右支架引脚与顶部平台成90°弧角，支架高度范围4～9mm。支架底部焊接在DPC基板上。散热铜片镀镍层厚度要求≥3um。
支架电感器为软磁材料、漆包线圈、支架一体化烧结电感器，支架电感器包括电感器本体9与电感器支架结构11。支架结构一方面用于在焊接后起支撑作用，另一方面用于抬高电感器，电感器本体底部平面与焊接平面高度差范围 2～5mm。
BGA焊球材料为Sn10Pb，标称球径0.75mm，引脚中心距标称值1.27mm。
组装工艺：
组装工艺流程如图2所示。
步骤1：元件、基板、结构件检验，确保所有部件无缺陷；
步骤2：基板与结构件清洗，采用水清洗机对DPC基板、HTCC基板、围框结构、盖板结构进行清洗，采用汽相清洗机对散热铜片进行汽相清洗，要求离子污染物含量≤1.56ugNaCl/cm2；
步骤3：围框烧结，在HTCC基板围框焊接区域放置环宽0.7mm、厚度80um 的Au80Sn焊料片，使用真空烧结炉将围框结构焊在HTCC基板上，峰值焊接温度330℃；
步骤4：DPC基板底部元件焊接，使用0.08mm厚的网板在DPC基板底部元件焊盘位置印刷Sn10Pb焊膏，使用贴片机将元件放置在对应焊盘上，使用回流焊炉焊接DPC基板底部元件，炉温工艺参数如图3所示；
表3铝丝线径要求
过电流I(A) 线径d(um)
I≤1 25或38
1＜I≤10 100
I＞10 250
步骤5：对DPC基板底部芯片进行铝丝键合，铝丝线径要求如表3所示，键合线数量N根据N＝Imax/I计算，其中Imax为芯片最大载流量；芯片键合后对DPC 基板底部电容器、电阻器进行点蓝色绝缘胶加固，点胶位置为电极端头之间的器件侧面，点胶量要求高度与元件高度一致，不可污染焊点，点胶后的基板需放置在150℃环境下40分钟固化；
步骤6：DPC基板与HTCC基板焊接，在HTCC基板顶部焊盘位置涂抹 Sn10Pb焊膏，要求焊膏厚度80～100um，要求焊膏完全覆盖焊盘表面，使用手持式吸盘将DPC基板底面向下放置在HTCC基板顶部，要求焊盘一一对应，保证DPC基板底部元件能够嵌入HTCC基板顶部凹腔，使用回流焊炉焊接DPC 基板底部元件，炉温工艺参数如图3所示；
步骤7：DPC基板顶部元件焊接，在DPC基板顶部焊盘位置涂抹Sn10Pb 焊膏，其中支架电感器与散热铜片焊盘位置暂不涂抹锡膏，要求焊膏厚度 80～100um，要求焊膏完全覆盖焊盘表面，使用贴片机将元件放置在对应焊盘上，使用回流焊炉焊接DPC基板底部元件，炉温工艺参数如图3所示；
步骤8：对DPC基板顶部元件进行铝丝键合，芯片键合后对DPC基板底部电容器、电阻器进行点蓝色绝缘胶加固，点胶位置为电极端头之间的器件侧面，点胶量要求高度与元件高度一致，不可污染焊点，点胶后的基板需放置在 150℃环境下40分钟固化；
步骤9：支架电感器焊接，在DPC基板顶部电感器焊盘与散热铜片焊盘位置涂抹Sn10Pb焊膏，要求焊膏厚度80～100um，要求焊膏完全覆盖焊盘表面，首先将支架电感器放置在DPC基板相应焊盘上，然后在电感器顶部涂抹导热硅脂材料，涂抹区域为电感器表面中心，导热硅脂与电感器顶部边缘距离≥2mm，再将散热铜片按压在电感器顶部平面上直至导热硅脂溢出、散热铜片与焊盘接触，最后使用回流焊炉焊接DPC基板底部元件，炉温工艺参数如图3所示；
步骤10：盖板结构焊接，采用平行缝焊工艺在氮气氛围下将盖板四边焊接在围框结构上，在模块内部形成密封腔体；
步骤11：HTCC基板底部元件焊接与BGA植球，使用0.08mm厚网板在 HTCC基板底部平面印刷Sn10Pb焊膏，在HTCC基板底部凹腔内焊盘上涂抹 Sn10Pb焊膏，要求焊膏厚度80～100um，要求焊膏完全覆盖焊盘表面，使用贴片机将元件放置在HTCC基板底部凹腔内对应的焊盘上，使用BGA植球台对 HTCC基板底部进行植球操作，最后使用回流焊炉焊接HTCC基板底部元件与 BGA焊球，炉温工艺参数如图3所示。
实施例
现针对该电源模块对3D集成结构及组装工艺进行具体说明：
1.支架电感器设计：定制片式电感器，电感器本体采用传统一体化表贴电感器工艺制造，本体尺寸17×17×6.5mm3；增加线圈点焊框架的引脚长度，确保共烧成型后电感器本体底部距离引脚支架底部间距大于3mm。
2.陶瓷基板设计：设计DPC基板外形尺寸21.6×21.6×0.25mm3，介质材料选用90％Al2O3基材，金属层厚度取70um；DPC基板上的器件采用双面布局方式，减小布线面积。HTCC基板外形尺寸24.6×24.6×2.5mm3，介质材料选用 KCH90基材，金属层厚度取12um；HTCC基板TOP面与BOTTOM面中心开槽，槽口尺寸均为12.7×12.7mm2，TOP面槽深1mm，BOTTOM面槽深0.5mm， TOP面槽底部采用无金属层设计；BOTTOM面槽底部放置控制电路元器件。
3.密封结构件设计：密封围框与盖板采用Kovar制造，表面镀镍金处理；围框外尺寸24×24×11mm3，壁厚0.6mm；盖板外尺寸24×24×0.2mm3。
4.电路结构3D集成：
(1)基板清洗：对DPC基板进行物理清洗与等离子清洗，对HTCC基板进行等离子清洗，去除表面污染物，增加表面活性；物理清洗采用无水乙醇清洗，使用无尘纸蘸无水乙醇对DPC基板待焊接表面进行擦洗，清洗完成后自然晾干；等离子清洗采用射频等离子清洗设备，反应气体为氧气和氩气，清洗时间为60s，频率为13.56MHz。
(2)围框烧结：将焊料环放置于HTCC基板围框焊接区域，并将密封围框压置于焊料环上，使用真空烧结完成密封围框与HTCC基板焊接。
(3)元器件电装与基板堆叠：使用真空烧结完成DPC基板BOTTOM面器件焊接，并对焊接后的芯片进行铝丝键合、对其他器件进行粘接加固；使用回流焊完成DPC基板BOTTOM面与HTCC基板TOP面焊接，实现陶瓷基板堆叠结构；使用回流焊对DPC基板TOP面器件进行焊接，并在焊接后对芯片进行铝丝键合、对其他器件进行粘接加固；使用回流焊实现支架电感器与陶瓷基板堆叠结构的连接。
5.支架电感器导热片装联：使用紫铜材料加工导热片，导热片引脚长度大于9.5mm；在电感器本体顶部涂抹TIM材料，同时在DPC基板TOP面金属层涂抹焊锡膏；将导热片引脚放置于焊锡膏上，并将导热片与电感器本体压实，直至TIM材料溢出；使用回流焊将导热片焊接在DPC基板上。
6.内部腔体密封：将密封盖板盖在密封围框上，在氮气环境下使用平行缝焊完成腔体密度封；对密封后的模块进行检漏，剔除漏气模块。
7.底部器件电装与植球：使用导电银胶对HTCC基板BOTTOM面槽低部元器件进行粘接，并使用绝缘胶对粘接器件进行加固；在HTCC基板BOTTOM 面BGA焊盘上涂抹焊锡膏，使用直径0.75mm焊锡球进行植球，使用回流焊实现焊锡球与HTCC基板焊接。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种负载点电源模块的3D集成结构，其特征在于，包括盖板结构、围框结构、DPC基板、HTCC基板、散热铜片、支架电感器、芯片、陶瓷电容器、钽电容器和电阻器，
围框结构焊接在HTCC基板上，盖板结构采用平行缝焊焊接在围框结构上，围框结构、HTCC基板和盖板结构三者共同保持电源模块内部形成密封腔体；
DPC基板的厚金属层电流承载能力≥20A，其上放置支架电感器、芯片、陶瓷电容器、钽电容器，DPC基板整板布线损耗≤0.5W；
HTCC基板为多层陶瓷基板，HTCC基板正面与反面中心区域设计方形凹腔结构，包括顶部凹腔和底部凹腔，其中顶部凹腔放置芯片，底部凹腔放置陶瓷电容器与电阻器；
散热铜片为一体化铜片弯折而成的支架型结构，散热铜片的顶部平台与支架电感器接触，左右支架引脚与顶部平台成90°弧角，支架高度范围4～9mm，支架底部焊接在DPC基板上。
2.如权利要求1所述的一种负载点电源模块的3D集成结构，其特征在于，盖板结构与围框结构采用Kovar合金制造，表面镀金；盖板厚度范围0.2～0.4mm，围框结构壁厚0.6±0.05mm。
3.如权利要求1所述的一种负载点电源模块的3D集成结构，其特征在于，DPC基板为使用Al2O3或AlN陶瓷基材制造的双面镀铜基板，正反面电路通过激光钻孔、电镀填铜实现互联。
4.如权利要求1所述的一种负载点电源模块的3D集成结构，其特征在于，HTCC基板的金属层横向电流承载能力≤1A，保证整板布线损耗≤0.5W。
5.如权利要求1所述的一种负载点电源模块的3D集成结构，其特征在于，散热铜片镀镍层厚度≥3um。
6.如权利要求1所述的一种负载点电源模块的3D集成结构，其特征在于，支架电感器为软磁材料、漆包线圈及支架一体化烧结电感器，支架电感器包括电感器本体与电感器支架结构，电感器支架结构一方面用于在焊接后起支撑作用，另一方面用于抬高电感器，电感器本体底部平面与焊接平面高度差范围2～5mm。
7.如权利要求1所述的一种负载点电源模块的3D集成结构，其特征在于，还包括BGA焊球，BGA焊球材料为Sn10Pb，标称球径0.7-0.8mm，引脚中心距标称值1.2-1.3mm。
8.一种负载点电源模块的3D集成结构组装工艺，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：对DPC基板、HTCC基板、围框结构、盖板结构、散热铜片进行清洗，离子污染物含量≤1.56ugNaCl/cm2；
步骤2：在HTCC基板围框焊接区域放置焊料片，使用真空烧结炉将围框结构焊在HTCC基板上，峰值焊接温度330℃；
步骤3：使用网板在DPC基板底部元件焊盘位置印刷焊膏，使用贴片机将元件放置在对应焊盘上，焊接DPC基板底部元件；
步骤4：对DPC基板底部芯片进行铝丝键合，芯片键合后对DPC基板底部电容器、电阻器进行点胶加固，点胶后的基板需放置在150℃环境下40分钟固化；
步骤5：在HTCC基板顶部焊盘位置涂抹焊膏，焊膏厚度80～100um，使焊膏完全覆盖焊盘表面，将DPC基板底面向下放置在HTCC基板顶部，保证DPC基板底部元件能够嵌入HTCC基板顶部凹腔，焊接DPC基板底部元件；
步骤6：在DPC基板顶部焊盘位置涂抹焊膏，焊膏厚度80～100um，焊膏完全覆盖焊盘表面，使用贴片机将元件放置在对应焊盘上，焊接DPC基板底部元件；
步骤7：对DPC基板顶部元件进行铝丝键合，芯片键合后对DPC基板底部电容器、电阻器进行点胶加固，点胶后的基板需放置在150℃环境下40分钟固化；
步骤8：在DPC基板顶部电感器焊盘与散热铜片焊盘位置涂抹焊膏，焊膏厚度80～100um，焊膏完全覆盖焊盘表面，将支架电感器放置在DPC基板相应焊盘上，在电感器顶部涂抹导热硅脂材料，涂抹区域为电感器表面中心，导热硅脂与电感器顶部边缘距离≥2mm，再将散热铜片按压在电感器顶部平面上直至导热硅脂溢出、散热铜片与焊盘接触，焊接DPC基板底部元件；
步骤9：在氮气氛围下将盖板四边焊接在围框结构上，在模块内部形成密封腔体；
步骤10：使用厚网板在HTCC基板底部平面印刷焊膏，在HTCC基板底部凹腔内焊盘上涂抹焊膏，焊膏完全覆盖焊盘表面，将元件放置在HTCC基板底部凹腔内对应的焊盘上，对HTCC基板底部进行植球操作，焊接HTCC基板底部元件与BGA焊球。
9.如权利要求8所述的一种负载点电源模块的3D集成结构组装工艺，其特征在于，步骤4中，点胶位置为电极端头之间的器件侧面，点胶量高度与元件高度一致。
10.如权利要求8所述的一种负载点电源模块的3D集成结构组装工艺，其特征在于，步骤4中，键合线数量N＝Imax/I，其中Imax为芯片最大载流量。
CN202010871793.XA 2020-08-26 2020-08-26 一种负载点电源模块的3d集成结构及组装工艺 Active CN112290772B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010871793.XA CN112290772B (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种负载点电源模块的3d集成结构及组装工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010871793.XA CN112290772B (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种负载点电源模块的3d集成结构及组装工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112290772A true CN112290772A (zh) 2021-01-29
CN112290772B CN112290772B (zh) 2022-03-04

Family

ID=74420105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010871793.XA Active CN112290772B (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种负载点电源模块的3d集成结构及组装工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112290772B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102163590A (zh) * 2011-03-09 2011-08-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 基于埋置式基板的三维多芯片封装模块及方法
US20110260200A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 Yi-Chang Chen Method of fabricating non-metal led substrate and non-metal led substrate and method of fabricating led device using the non-metal led substrate and led device with the non-metal led substrate
US20120305301A1 (en) * 2011-06-02 2012-12-06 National Taipei University Of Technology Circuit board with heat sink and method of fabricating the same
TWI480985B (zh) * 2011-12-19 2015-04-11 Tong Hsing Electronic Ind Ltd 一種半導體氣密封裝結構及其製造方法
CN104752599A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 财团法人工业技术研究院 导电散热基板
CN106981458A (zh) * 2017-03-24 2017-07-25 武汉利之达科技股份有限公司 一种含腔体结构的三维陶瓷基板及其制备方法
CN107301982A (zh) * 2017-05-11 2017-10-27 西安空间无线电技术研究所 基于ltcc的cga一体化封装结构及其实现方法
CN108809056A (zh) * 2018-06-15 2018-11-13 西安微电子技术研究所 一种三维集成智能功率模块及其制造方法
CN109411370A (zh) * 2018-09-20 2019-03-01 西安空间无线电技术研究所 一种倒装焊芯片的htcc系统级封装结构及封装方法
CN209029357U (zh) * 2018-12-05 2019-06-25 河北中瓷电子科技有限公司 陶瓷封装外壳

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110260200A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 Yi-Chang Chen Method of fabricating non-metal led substrate and non-metal led substrate and method of fabricating led device using the non-metal led substrate and led device with the non-metal led substrate
CN102163590A (zh) * 2011-03-09 2011-08-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 基于埋置式基板的三维多芯片封装模块及方法
US20120305301A1 (en) * 2011-06-02 2012-12-06 National Taipei University Of Technology Circuit board with heat sink and method of fabricating the same
TWI480985B (zh) * 2011-12-19 2015-04-11 Tong Hsing Electronic Ind Ltd 一種半導體氣密封裝結構及其製造方法
CN104752599A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 财团法人工业技术研究院 导电散热基板
CN106981458A (zh) * 2017-03-24 2017-07-25 武汉利之达科技股份有限公司 一种含腔体结构的三维陶瓷基板及其制备方法
CN107301982A (zh) * 2017-05-11 2017-10-27 西安空间无线电技术研究所 基于ltcc的cga一体化封装结构及其实现方法
CN108809056A (zh) * 2018-06-15 2018-11-13 西安微电子技术研究所 一种三维集成智能功率模块及其制造方法
CN109411370A (zh) * 2018-09-20 2019-03-01 西安空间无线电技术研究所 一种倒装焊芯片的htcc系统级封装结构及封装方法
CN209029357U (zh) * 2018-12-05 2019-06-25 河北中瓷电子科技有限公司 陶瓷封装外壳

Also Published As

Publication number Publication date
CN112290772B (zh) 2022-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100197187B1 (ko) 고주파전력 증폭회로장치
US10943845B2 (en) Three-dimensional packaging structure and packaging method of power devices
EP1211730B1 (en) Stacked power amplifier module
CN106997871B (zh) 一种功率模块的封装结构
CN109545773B (zh) 一种大功率芯片柔性互连模块及加工方法
KR101109239B1 (ko) 방열기판
CN112448561B (zh) 电源模块及电源模块的制备方法
TWI258194B (en) Mounting capacitors under ball grid array
CN108601209B (zh) 一种高导热高绝缘软硬结合封装基板及其制备方法
CN112290772B (zh) 一种负载点电源模块的3d集成结构及组装工艺
KR20060105403A (ko) 혼성회로와 복합기판을 가지는 패키지 구조물
CN111064344B (zh) 具有底部金属散热基板的功率模块
CN111312703A (zh) 三维立体混合集成电路封装结构及装配方法
CN116093094A (zh) 基于氮化镓功率芯片的半桥智能功率模块及其制备方法
US11336167B1 (en) Delivering power to semiconductor loads
CN112038245B (zh) 一种功率模块内部绑定线的连接工艺
CN114220787A (zh) 一种高集成dc-dc转换模组及其制造方法
CN106413377A (zh) 表面贴装功率器件集成焊接方法
US20050047103A1 (en) Power supply circuit with three-dimensionally arranged circuit carriers, and production method
CN102130571B (zh) 一种电源封装及其装置
CN2922382Y (zh) 一种表面安装的印制电路板电路模块
CN115296507A (zh) 基于氮化镓功率芯片的单相全桥智能功率模块及制造方法
CN110690208A (zh) 一种功率混合集成电路封装结构
CN116364672A (zh) 基于碳化硅功率芯片的双面散热功率模块及其制备方法
CN215911421U (zh) 一种芯片封装结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant