CN117199015A - 功率模块及功率模块封装方法 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种功率模块及功率模块封装方法，该功率模块中盖板设置有贯穿其厚度的多个第一通孔和多个第二通孔；芯片和引脚固定于电路板，引脚的第一端与电路板电连接，引脚的第二端经由其对应的第一通孔穿出盖板；第一塑封体设置于盖板和电路板之间，分别包裹电路板、芯片、引脚以及盖板的侧面；第二塑封体设置于多个第二通孔，第二塑封体与第一塑封体相连。第一塑封体包裹盖板的侧面，增加了盖板与第一塑封体的结合力；第二塑封体设置于多个第二通孔并与第一塑封体连接，进一步增加了盖板与第一塑封体的结合力，增加了功率模块的可靠性；多个填充有第二塑封体的第二通孔，可起到很好的散热效果，进一步增加了功率模块的可靠性。

Description

功率模块及功率模块封装方法

技术领域

本公开实施例属于半导体封装技术领域，具体涉及一种功率模块及功率模块封装方法。

背景技术

功率变换器由功率模块及其它电子器件按一定的功能组合形成。现有的功率模块中塑封体位于盖板与电路板之间，塑封体仅包裹盖板的底部，导致塑封体与盖板之间的结合力弱，易出现分层问题，降低了功率模块的可靠性；整个塑封体与盖板连接，散热效果不好，降低了功率模块的可靠性。

针对上述问题，有必要提出一种设计合理且有效解决上述问题的功率模块及功率模块封装方法。

发明内容

本公开实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种功率模块及功率模块封装方法。

本公开实施例的一方面提供一种功率模块，包括：

电路板；

盖板，与所述电路板间隔设置，所述盖板设置有贯穿其厚度的多个第一通孔和多个第二通孔；

芯片和引脚，固定于所述电路板，所述引脚的第一端与所述电路板电连接，所述引脚的第二端经由其对应的所述第一通孔穿出所述盖板；

第一塑封体，设置于所述盖板和所述电路板之间，分别包裹所述电路板、所述芯片、所述引脚以及所述盖板的侧面；

第二塑封体，设置于多个所述第二通孔，所述第二塑封体与所述第一塑封体相连。

可选的，所述第二塑封体与所述盖板背离所述电路板的一侧相齐平。

可选的，所述第二通孔的径向尺寸范围为0.2mm~1mm。

可选的，所述第二通孔的纵截面形状为柱形、梯形或者阶梯形。

可选的，所述盖板的侧壁长度大于其投影长度。

可选的，所述盖板的侧壁形状呈锯齿状、阶梯状或者波浪状。

可选的，所述盖板的横截面形状为矩形、正方形或者圆形。

本公开实施例的另一方面提供一种功率模块封装方法，所述方法包括：

将芯片贴装于电路板；

将所述电路板固定于引线框架；

将引脚的第一端固定于所述电路板，并与所述芯片电连接；

提供盖板；其中，所述盖板设置有贯穿其厚度的多个第一通孔和多个第二通孔；

将所述引脚的第二端经由所述盖板与其对应的第一通孔穿过并固定，使得所述盖板与所述电路板之间形成容置空间；

对所述容置空间进行塑封，形成位于所述容置空间的第一塑封体和位于所述第二通孔的第二塑封体，其中，所述第一塑封体包裹所述电路板、所述芯片、所述引脚以及所述盖板的侧壁；

将所述引线框架与所述电路板分离，形成所述功率模块。

可选的，所述第二塑封体与所述盖板背离所述电路板的一侧相齐平。

可选的，所述引线框架包括框架主体和设置于所述框架主体的多个连接引脚；

所述将所述电路板固定于引线框架，包括：将多个所述连接引脚固定于所述电路板的边缘区域，以使所述电路板固定于引线框架；

所述将所述引线框架与所述电路板分离，包括：切断所述连接引脚，以使所述引线框架与所述电路板分离。

本公开实施例的功率模块及功率模块封装方法，该功率模块中盖板设置有贯穿其厚度的多个第一通孔和多个第二通孔；芯片和引脚固定于电路板，引脚的第一端与电路板电连接，引脚的第二端经由其对应的第一通孔穿出盖板；第一塑封体设置于盖板和电路板之间，分别包裹电路板、芯片、引脚以及盖板的侧面；第二塑封体设置于多个第二通孔并与第一塑封体相连。一方面，第一塑封体包裹盖板的侧面，增加了盖板与第一塑封体的结合力；另一方面，第二塑封体设置于多个第二通孔并与第一塑封体连接，进一步增加了盖板与第一塑封体的结合力，增加了功率模块的可靠性；另外，多个填充有第二塑封体的第二通孔，可起到很好的散热效果，进一步增加了功率模块的可靠性。

附图说明

图1为本公开实施例中一实施例的一种功率模块的结构示意图；

图2为本公开实施例中另一实施例的一种功率模块封装方法的流程示意图；

图3~图9为本公开实施例中另一实施例的一种功率模块封装方法的封装工艺示意图；

图10为本公开实施例中另一实施例的引线框架与电路板的连接示意图；

图11为本公开实施例中另一实施例的盖板及第一通孔和第二通孔的结构示意图；

图12为本公开实施例中另一实施例的盖板侧壁形状示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本公开实施例的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开实施例作进一步详细描述。

如图1所示，本公开实施例的一方面提供一种功率模块100，包括电路板110、盖板120、芯片130、引脚140、第一塑封体150和第二塑封体160。

盖板120与电路板110间隔设置，使得盖板120与电路板110之间形成有容置空间。如图7和图10所示，盖板120设置有贯穿其厚度的多个第一通孔121和多个第二通孔122。

芯片130和引脚140固定于电路板110，引脚140的第一端与电路板110电连接，引脚140的第二端经由其对应的第一通孔121穿出盖板120。需要说明的是，引脚140与盖板120可以为一体成型结构。

需要说明的是，盖板120在没有引脚140穿过的区域均可以设置第二通孔122，具体的位置可以根据实际需要进行选择。

其中，芯片130之间、芯片130与电路板110之间、芯片130与引脚之间均可以通过键合引线170进行电连接。

需要说明的是，本实施例中，对于第一通孔121的形状不作具体限定，满足与引脚140的形状相适配即可，保证引脚140与盖板120之间的密封性。第一通孔121的数量与引脚140的数量相等。在本实施例中，引脚140的径向尺寸约5mm，第一通孔121的尺寸与引脚140的径向尺寸相匹配。

本实施例中，引脚140的第二端经由其对应的第一通孔121穿出盖板120，穿出的引脚140部分用于与其他产品进行连接，以将芯片110内的信号引出，进而实现功率模块的顶部出引脚结构，使得功率模块的电气路径短、寄生参数小、且布置引脚的灵活性更高。

第一塑封体150设置于盖板120和电路板110之间，也就是说，第一塑封体150填充在容置空间内，分别包裹电路板110、芯片130、引脚140以及盖板120的侧面，对电路板110、芯片130、引脚140以及盖板120的侧面起到密封保护作用，提高功率模块的可靠性。

第二塑封体160设置于多个第二通孔122，第二塑封体160与第一塑封体150相连共同构成功率模块的整个塑封体。多个第二通孔122内的第二塑封体160可以充当第一塑封体150与盖板120之间的连接件，可以增加第一塑封体150与盖板120之间的结合力，防止第一塑封体150与盖板120之间产生分层现象。

需要说明的是，第一塑封体150和第二塑封体160的材料可以为环氧灌封胶或环氧模塑树脂，这些材料的密封性相对较高，形成的塑封体可以有很好的密封性。

本公开实施例的功率模块，第一塑封体包裹盖板的侧面，增加了盖板与第一塑封体的结合力；第二塑封体设置于多个第二通孔并与第一塑封体连接，进一步增加了盖板与第一塑封体的结合力，增加了功率模块的可靠性；另外，多个填充有第二塑封体的第二通孔，可起到很好的散热效果，进一步增加了功率模块的可靠性。

需要说明的是，在本实施中，芯片130可以为绝缘栅双极型晶体管、金氧半场效晶体管、二极管或三极管中的一者或多者。对于芯片130的类型本实施例不作具体限定，可以根据实际需要进行选择。

需要进一步说明的是，在本实施中，电路板110可以采用DBC电路板，DBC电路板的结构的主体结构为陶瓷片，陶瓷片的相对两侧分别附着有铜层。需要说明的是，电路板110也可以是其他类型，本实施例不作具体限定，可以根据实际需要进行选择。

示例性的，如图1所示，第二塑封体160与盖板120背离电路板110的一侧相齐平。也就是说，第二塑封体160填充满整个第二通孔122，这样可以最大程度的增加整个塑封体与盖板120之间的结合力，进一步增加功率模块100的可靠性。

示例性的，第二通孔122的径向尺寸范围为0.2mm~1mm。对于第二通孔122的具体径向尺寸本实施例不作具体限定，可以根据盖板120的具体尺寸进行选择。第二通孔122的径向尺寸在此范围内，其内设置的第二塑封体160可以很好的增加第一塑封体150与盖板120之间的结合力，并且起到很好的散热作用。

需要说明的是，第二通孔122的纵截面形状可以为柱形、梯形或者阶梯形。优选的，在本身实施例中，如图1所示，第二通孔122的纵截面形状为阶梯形，呈阶梯形的第二通孔122可以增加第二塑封体160与盖板之间的结合力，进一步增加功率模块的可靠性。

示例性的，如图1所示，盖板120的侧壁长度大于其投影长度。也就是说，盖板120的侧壁不是平直形状的，为曲线形状的，这样可以增加盖板120的侧壁与第一塑封体150之间的结合力，防止第一塑封体150与盖板120之间产生分层，进一步提高了功率模块的可靠性。

示例性的，如图12所示，盖板120的侧壁形状可以呈锯齿状、阶梯状或者波浪状等等，对于盖板120的侧壁具体形状本实施例不作具体限定，只要能够增加盖板120侧壁与第一塑封体150之间的结合力即可。

示例性的，盖板120的横截面形状可以为矩形、正方形或者圆形等等，对于盖板150的形状并不局限于现有技术中常见的矩形，可以根据实际需要进行选择。

盖板150的材料可以为聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚邻苯二甲酰胺或聚苯硫醚等。对于盖板150的材料本实施例不作具体限定，可以根据实际需要进行选择。

如图2所示，本公开实施例的另一方面提供一种功率模块封装方法S100，所述方法S100包括：

S110、将芯片贴装于电路板。

如图3所示，将芯片130贴装于电路板110。具体的贴装过程为：在电路板110上的对应芯片130位置处印刷锡膏；将芯片130贴装在相应位置的锡膏上；对芯片130进行回流焊，使芯片130贴装固定在电路板110上；对芯片130和电路板110的表面进行锡膏助焊剂清除。

在贴装完芯片130后，如图4所示，通过键合引线170将芯片110之间进行电连接，以及通过键合引线170将芯片130与电路板110之间进行电连接。需要说明的是，一个电路板110上可以贴装多个芯片130，电路板110上分别搭载有芯片130，可以用于共同作用实现功率模块100的功能，也可以分别用于实现功率模块100不同的功能，本实施例不作具体限定。

需要说明的是，在本实施中，电路板110可以采用DBC电路板，DBC电路板的结构的主体结构为陶瓷片，陶瓷片的相对两侧分别附着有铜层。需要说明的是，电路板110也可以是其他类型，本实施例不作具体限定，可以根据实际需要进行选择。

S120、将所述电路板固定于引线框架。

如图10所示，引线框架180包括框架主体181和设置于框架主体181的多个连接引脚182。

如图5所示，将电路板110固定于引线框架180，具体包括：

将多个连接引脚182焊接固定于电路板110的边缘区域，以使电路板110固定于引线框架180。

需要说明的是，电路板110的数量可以是1个，也可以是多个。当电路板110的数量为多个时，可以在分别贴装芯片110后，多个电路板呈矩阵分布排列于整个引线框架180。当电路板110为1个时，可以固定于单独的引线框架180。对于电路板110的数量可以根据实际需要进行选择，对于电路板110在引线框架180的分布方式也可以根据实际需要进行选择，本实施例不作具体限定。

通过将电路板固定于引线框架，引线框架可以为在电路板上进行后续的工艺起到承载作用。

S130、将引脚的第一端固定于所述电路板，并与所述芯片电连接。

如图6所示，将引脚140的第一端固定于电路板110，并通过键合引线170将引脚140与芯片130之间进行电连接。引脚140可以将芯片130的信号进行引出。

其中，将引脚140的第一端固定于电路板110的具体过程为：在电路板110上需要固定引脚140的位置点锡焊膏；将引脚140进行切割，切割成独立的引脚140；将引脚140安装在相应的锡焊膏，进行回流焊将引脚140焊接在电路板110上；焊接完成后需要对锡膏助焊剂进行清除，完成引脚140的贴装。

在贴装完引脚140后，再通过键合引线170将引脚140的第一端与芯片110进行电连接。

S140、提供盖板；其中，所述盖板设置有贯穿其厚度的多个第一通孔和多个第二通孔。

如图7和图11所示，提供盖板120，盖板120上设置有贯穿其厚度的多个第一通孔121和多个第二通孔122。其中，通过第一通孔121可以使引脚140穿过盖板120。

S150、将所述引脚的第二端经由所述盖板与其对应的第一通孔穿过并固定，使得所述盖板与所述电路板之间形成容置空间。

如图7所示，将引脚140的第二端经由盖板120上与其对应的第一通孔121穿过并固定，使得盖板120与电路板110之间形成容置空间190。

也就是说，引脚140的第二端穿过盖板120并向盖板120背离电路板110的方向延伸，引脚140的第二端用于与其他产品进行连接，以将芯片110内的信号引出，进而实现功率模块的顶部出引脚结构，使得功率模块的电气路径短、寄生参数小、且布置引脚的灵活性更高。

需要说明的是，盖板120也可以通过粘接、摩擦力等方式实现与引脚140的相互固定。

需要进一步说明的是，盖板120和引脚140可以为一体成型结构，也就是说，预先设置好电路板110与盖板120之间的预设距离，在引脚140相应的预设距离位置处注塑盖板120，引脚的第二端穿过盖板120朝向盖板背离电路板110的方向延伸。盖板120与引脚140为一体成型结构，可以保证盖板120与引脚140之间的密封性。

示例性的，第二通孔122的径向尺寸范围为0.2mm~1mm。对于第二通孔122的具体径向尺寸本实施例不作具体限定，可以根据盖板120的具体尺寸进行选择。第二通孔122的径向尺寸在此范围内，其内设置的第二塑封体160可以很好的增加第一塑封体150与盖板120之间的结合力，并且起到很好的散热作用。

示例性的，第二通孔122的纵截面形状可以为柱形、梯形或者阶梯形。优选的，如图7所示，在本身实施例中，第二通孔122的纵截面形状为阶梯形，呈阶梯形的第二通孔122可以增加第二塑封体160与盖板之间的结合力，进一步增加功率模块的可靠性。

示例性的，如图7至图9所示，盖板120的侧壁长度大于其投影长度。也就是说，盖板120的侧壁不是平直形状的，为曲线形状的，这样可以增加盖板120的侧壁与第一塑封体150之间的结合力，防止第一塑封体150与盖板120之间产生分层，进一步提高了功率模块的可靠性。

示例性的，如图12所示，盖板120的侧壁形状可以呈锯齿状、阶梯状或者波浪状等等，对于盖板120的侧壁具体形状本实施例不作具体限定，只要能够增加盖板120侧壁与第一塑封体150之间的结合力即可。

示例性的，盖板120的横截面形状可以为矩形、正方形或者圆形等等，对于盖板150的形状并不局限于现有技术中常见的矩形，可以根据实际需要进行选择。

S160、对所述容置空间进行塑封，形成位于所述容置空间的第一塑封体和位于所述第二通孔的第二塑封体，其中，所述第一塑封体包裹所述电路板、所述芯片、所述引脚以及所述盖板的侧壁。

具体地，如图8所示，采用注塑模具沿容置空间190的四周对容置空间190进行注塑，形成位于容置空间190的第一塑封体150和位于第二通孔122的第二塑封体160。第一塑封体150填充在容置空间内，分别包裹电路板110、芯片130、引脚140以及盖板120的侧面，对电路板110、芯片130、引脚140以及盖板120的侧面起到密封保护作用，提高功率模块的可靠性。

完成塑封后，对塑封后的功率模块进行激光打标，实现产品信息打印。

本实施例中，形成的第一塑封体150和第二塑封体160相连，共同构成功率模块100的整个塑封体。多个第二通孔122内的第二塑封体160可以充当第一塑封体150与盖板120之间的连接件，可以增加第一塑封体150与盖板120之间的结合力，防止第一塑封体150与盖板120之间产生分层现象。另外，第二通孔122中形成的第二塑封体160还可以起到散热效果，增加功率模块的可靠性。

示例性的，如图8所示，第二塑封体160与盖板120背离电路板110的一侧相齐平。也就是说，塑封料填充满整个第二通孔122，这样可以最大程度的增加整个塑封体与盖板120之间的结合力，进一步增加功率模块100的可靠性。

S170、将所述引线框架与所述电路板分离，形成所述功率模块。

如图9所示，切断连接引脚182，以使引线框架180与电路板110分离，形成功率模块100。形成功率模块100可以应用于伺服电机、变频器、光伏逆变器等领域。

本公开实施例的功率模块封装方法，盖板设置有贯穿其厚度的多个第一通孔和多个第二通孔；将引脚的第二端经由盖板与其对应的第一通孔穿过并固定，使得盖板与电路板之间形成容置空间；对容置空间进行塑封，形成位于容置空间的第一塑封体和位于第二通孔的第二塑封体，其中，第一塑封体包裹电路板、芯片、引脚以及盖板的侧壁；一方面，形成的第一塑封体包裹盖板的侧面，增加了盖板与第一塑封体的结合力；另一方面，在多个第二通孔形成并与第一塑封体连接的第二塑封体，进一步增加了盖板与第一塑封体的结合力，增加了功率模块的可靠性；另外，多个第二通孔内形成的第二塑封体，可起到很好的散热效果，进一步增加了功率模块的可靠性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开实施例的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开实施例并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开实施例的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开实施例的保护范围。

Claims (10)

1.一种功率模块，其特征在于，包括：

电路板；

盖板，与所述电路板间隔设置，所述盖板设置有贯穿其厚度的多个第一通孔和多个第二通孔；

芯片和引脚，固定于所述电路板，所述引脚的第一端与所述电路板电连接，所述引脚的第二端经由其对应的所述第一通孔穿出所述盖板；

第一塑封体，设置于所述盖板和所述电路板之间，分别包裹所述电路板、所述芯片、所述引脚以及所述盖板的侧面；

第二塑封体，设置于多个所述第二通孔，所述第二塑封体与所述第一塑封体相连。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第二塑封体与所述盖板背离所述电路板的一侧相齐平。

3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第二通孔的径向尺寸范围为0.2mm~1mm。

4.根据权利要求1至3任一项所述的功率模块，其特征在于，所述第二通孔的纵截面形状为柱形、梯形或者阶梯形。

5.根据权利要求1至3任一项所述的功率模块，其特征在于，所述盖板的侧壁长度大于其投影长度。

6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述盖板的侧壁形状呈锯齿状、阶梯状或者波浪状。

7.根据权利要求1至3任一项所述的功率模块，其特征在于，所述盖板的横截面形状为矩形、正方形或者圆形。

8.一种功率模块封装方法，其特征在于，所述方法包括：

将芯片贴装于电路板；

将所述电路板固定于引线框架；

将引脚的第一端固定于所述电路板，并与所述芯片电连接；

提供盖板；其中，所述盖板设置有贯穿其厚度的多个第一通孔和多个第二通孔；

将所述引脚的第二端经由所述盖板与其对应的第一通孔穿过并固定，使得所述盖板与所述电路板之间形成容置空间；

对所述容置空间进行塑封，形成位于所述容置空间的第一塑封体和位于所述第二通孔的第二塑封体，其中，所述第一塑封体包裹所述电路板、所述芯片、所述引脚以及所述盖板的侧壁；

将所述引线框架与所述电路板分离，形成所述功率模块。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二塑封体与所述盖板背离所述电路板的一侧相齐平。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述引线框架包括框架主体和设置于所述框架主体的多个连接引脚；

所述将所述电路板固定于引线框架，包括：将多个所述连接引脚固定于所述电路板的边缘区域，以使所述电路板固定于引线框架；

所述将所述引线框架与所述电路板分离，包括：切断所述连接引脚，以使所述引线框架与所述电路板分离。