CN117238776B - 功率模块的封装方法、装置和功率模块 - Google Patents
功率模块的封装方法、装置和功率模块 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117238776B CN117238776B CN202311149024.9A CN202311149024A CN117238776B CN 117238776 B CN117238776 B CN 117238776B CN 202311149024 A CN202311149024 A CN 202311149024A CN 117238776 B CN117238776 B CN 117238776B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power module
- bottom plate
- packaging
- water channel
- packaged
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 34
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 32
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 13
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 13
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 claims description 10
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种功率模块的封装方法、装置和功率模块，涉及半导体封装领域。该方法包括以下步骤：首先将裸芯片安装到基板上得到封装芯片；然后将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构；再将所述封装芯片安装到所述一体式结构的散热底板上得到功率模块；最后采用壳体对所述功率模块进行封装，并对封装后的功率模块进行注塑操作。本发明通过先将散热底板和水道结构连接成一体式结构的方式，相比于通过螺丝加密封圈的传统连接方式连接散热底板和水道结构，本发明的散热底板和水道结构的连接更加稳定可靠。此外，本发明能够减少功率模块的后续工作过程中存在漏水的风险。
Description
技术领域
本发明涉及半导体模块封装领域，尤其涉及一种功率模块的封装方法、装置和功率模块。
背景技术
随着社会发展和科技进步，电能对人类的日常生活质量提升发挥着重要作用。功率模块上的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为控制电能转换的核心零部件，其性能和可靠性对于电动的推广应用起到推动作用。IGBT正朝着高可靠、小型化、高速开关、高功率密度和高工作结温的方向发展，这对于芯片和封装提出了更高的要求。IGBT的封装形式有分立器件和模块，其中应用于新能源汽车、工业变频器、智能电网和轨道交通领域的多为大功率IGBT模块。服役中的IGBT模块，在电能转化的过程中产生损耗发热，进而引起器件结温的上升，对IGBT模块的可靠性产生很大影响。一方面，过高的温度会直接引起器件过热失效；另一方面，随着应用工况不断波动的芯片结温，也会导致器件内部互连结构发生热疲劳，引起器件的疲劳失效。
功率模块在应用端如新能源电车电驱、光伏逆变器和车载充电机等通常会与水道结构相结合，保证冷却液能通过水道结构和散热底板的针翅(PINFIN)结构进行热对流交换从而带走功率器件产能的热能。一般情况下，在应用功率模块时，通常通过密封圈加螺丝的传统连接方式连接散热底板和水道结构以防止冷却液渗出。但单纯通过密封圈加螺丝的连接方式在长期耐久工作过程中存在漏水的风险。
通常客户会根据实际应用场景，采用统一的水道结构去兼容多种形式的功率模块，但由于通用的水道结构的进出水口的设计方案比较固定，导致冷却液流动方案固定无法更改。
此外，由于工艺制程的问题，功率模块在制造过程中不断有升温或降温等工艺过程，散热底板和其它不同热膨胀系数的基板结合在一起时，由于温度变化的情况下会出现不同的形变。封装后的功率模块会形成带笑脸式的翘曲，在应用翘曲的功率模块时，再将功率模块经过螺丝强行锁附在散热水道结构上，在长期耐久工作过程中依然存在漏水的风险。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种功率模块的封装方法、装置和功率模块，能够降低功率模块使用过程中漏水的风险。
本发明实施例第一方面公开了一种功率模块的封装方法，所述方法包括以下步骤：
将裸芯片安装到基板上得到封装芯片；
将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构；
将所述封装芯片安装到所述一体式结构的散热底板上得到功率模块；
采用壳体对所述功率模块进行封装，并对封装后的功率模块进行注塑操作。
进一步地，所述将裸芯片安装到基板上得到封装芯片，包括以下步骤：
将裸芯片置于基板的表面以形成焊接接触点；
将焊料置于所述焊接接触点；
通过焊接器件对所述焊接接触点进行焊接操作。
进一步地，所述将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构，包括以下步骤：
将散热底板放置在水道结构上，所述散热底板与所述水道结构接触形成接缝；
通过旋转搅拌焊头以使搅拌焊头的突出段插入所述接缝，直至所述搅拌焊头的肩部接触所述接缝；
旋转所述搅拌焊头并控制所述搅拌焊头沿着所述接缝移动，以使所述散热底板和水道结构焊接形成一体式结构。
进一步地，所述将所述封装芯片安装到所述一体式结构的散热底板上得到功率模块，包括以下步骤：
将钎料置于一体式结构的散热底板表面；
将封装芯片的底部平铺到所述钎料的表面；
对所述钎料进行加热融化，得到功率模块。
进一步地，所述功率模块的边缘设有若干个螺丝孔，所述采用壳体对所述功率模块进行封装，包括以下步骤：
将所述功率模块的螺丝孔与壳体的螺丝孔对齐；
通过螺丝固定所述功率模块和所述壳体。
进一步地，所述对封装后的功率模块进行注塑操作，包括以下步骤：
将塑封材料注入到基板与壳体之间的空间；
对所述塑封材料进行烘烤以固化所述塑封材料。
进一步地，所述一体式结构包括水道结构和若干个散热底板；其中，每个散热底板上设置一个封装芯片。
进一步地，所述水道结构设有进水口和出水口，所述进水口用于冷却液的流入，所述出水口用于冷却液的流出。
本发明实施例第二方面公开了一种功率模块的封装装置，所述装置包括：
第一模块，用于将裸芯片安装到基板上得到封装芯片；
第二模块，用于将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构；
第三模块，用于将所述封装芯片安装到所述一体式结构的散热底板上得到功率模块；
第四模块，用于采用壳体对所述功率模块进行封装，并对封装后的功率模块进行注塑操作。
本发明实施例第三方面公开了一种功率模块，所述功率模块通过如第一方面的任一项所述的功率模块的封装方法得到。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点/有益效果之一：
首先将裸芯片安装到基板上得到封装芯片，然后将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构，再将所述封装芯片安装到所述一体式结构的散热底板上得到功率模块，最后采用壳体对所述功率模块进行封装，并对封装后的功率模块进行注塑操作。通过先将散热底板和水道结构连接成一体式结构的方式，相比于通过螺丝加密封圈的传统连接方式连接散热底板和水道结构，本发明的散热底板和水道结构的连接更加稳定可靠。此外，通过先封装散热底板和水道结构，再封装基板的方式，由于水道结构的整体尺寸和刚度较大，在后续封装过程中不容易出现成品的功率模块翘曲或形变的情况，降低功率模块的后续工作过程中存在漏水的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的功率模块的封装方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的传统功率模块与水道结构的连接示意图；
图3(a)为本发明实施例提供的功率模块的封装方法中封装芯片的示意图；
图3(b)为本发明实施例提供的功率模块的封装方法中一体式结构的示意图；
图3(c)为本发明实施例提供的功率模块的封装方法中功率模块的示意图；
图4(a)为本发明实施例提供的功率模块的主视图；
图4(b)为本发明实施例提供的功率模块的俯视图；
图4(c)为本发明实施例提供的功率模块的左视图；
图4(d)为本发明实施例提供的功率模块整体示意图；
图5(a)为本发明实施例提供的水道结构的整体示意图；
图5(b)为本发明实施例提供的水道结构的俯视图；
图5(c)为本发明实施例提供的水道结构的主视图；
图6(a)为本发明实施例提供的未采用壳体封装的功率模块的整体示意图；
图6(b)为本发明实施例提供的未采用壳体封装的功率模块的主视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，本领域普通技术人员在没有做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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
以下结合附图进行详细描述。
请参阅图1，本发明实施例功率模块的封装方法包括但不限于步骤S110、步骤S120、步骤S130和步骤S140。
步骤S110，将裸芯片安装到基板上得到封装芯片。
在一些实施例步骤S110中，封装芯片的封装工艺流程通常包括以下步骤：
(1)制备基板：需要先选择一种适当的基板材料，可以为塑料基板、陶瓷基板或金属基板，然后对基板进行切割和打孔等加工处理，以形成基板上的引脚。其中，本发明实施例中的基板可以为覆铜陶瓷基板。覆铜陶瓷基板具有良好的刚性、稳定的形状、高导热性和高可靠性。同时，覆铜陶瓷基板是高压大功率IGBT模块的重要组成部分。
(2)连接芯片：将裸芯片贴在基板上，并将其连接到引脚上。连接方式包括但不限于焊接、金线键合或球压键合。本发明实施例中裸芯片可以为SiC芯片、IGBT芯片。
(3)封装管道：将裸芯片连接到引脚之后，可以得到封装芯片。为了保护封装芯片免受环境因素的损害，如湿气或灰尘等，通常会采用一层密封胶进行固化。
(4)芯片测试：对封装芯片进行测试，以检验芯片功能是否正常。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例的封装芯片还可以通过膏料烧结得到。具体步骤如下：首先在基板上印刷膏料；再对膏料进行烘干；然后将裸芯片贴在烘干后的膏料表面；最后对裸芯片进行烧结操作，以使裸芯片与基板连结。膏料包括但不限于烧结银膏材料，可以为纳米烧结银膏，纳米烧结银膏因具有良好的导电导热和高可靠性等。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例的裸芯片的数量可以根据实际应用场景和产品需求设置，示例性地，可以将一组裸芯片安装到基板上得到封装芯片。
步骤S120，将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构。
在一些实施例步骤S120中，水道结构材料包括但不限于无氧铜、铝合金和铝碳化硅。本发明实施例的水道结构可以根据客户的需求，灵活设计各种形状的水道结构。另外，也可以根据产品散热底板的针翅(PINFIN)结构，设计出散热性能更优和压降更低的水道结构，以满足实际应用需求。
示例性地，水道结构可以采用如图5(a)、图5(b)和图5(c)所示的结构。
步骤S130，将封装芯片安装到一体式结构的散热底板上得到功率模块。
在一些实施例步骤S130中，将封装芯片安装到一体式结构的散热底板上得到功率模块可以采用以下方法：在封装芯片的底部和散热底板的表面分别涂上纳米金属粘贴材料，然后将封装芯片的底部叠在散热底板的表面，最后对重叠的封装芯片和散热底板加温加压，使纳米金属粘贴材料烧结，以使封装芯片和散热底板连接。
步骤S140，采用壳体对功率模块进行封装，并对封装后的功率模块进行注塑操作。
在一些实施例步骤S140中，壳体用于保护功率模块，可以提高功率模块的使用寿命。通过注塑操作，可以使功率模块的内部结构连接更加牢固。
请参阅图2，传统的功率模块包括基板200、塑封材料(硅胶或环氧树脂)210、裸芯片220、壳体230、功率端子240、散热底板250。通常情况下，通过螺丝(图中未标注)加密封圈270将功率模块与水道结构260连接。但通过此方式连接，具有以下缺陷：(1)容易使成品的功率模块形成带有笑脸式的翘曲，从而导致在后续工作过程中存在漏水的风险；(2)需要手动放置密封圈，由于人工放置可能会存在位置误差或偏移等情况，从而导致散热底板和水道结构之间的间隙存在漏水的风险。
因此，本发明实施例针对上述缺陷进行改进，如图3(a)、图3(b)和图3(c)所示，先将裸芯片220安装到基板200上得到封装芯片，然后将散热底板250与水道结构260焊接形成一体式结构，再将封装芯片安装到一体式结构的散热底板上得到功率模块(如图6(a)所示)，最后采用壳体对功率模块进行封装(如图4(d)所示)，并对封装后的功率模块进行注塑操作。本发明实施例通过先将散热底板和水道结构连接成一体式结构的方式，相比于通过螺丝加密封圈的传统连接方式连接散热底板和水道结构，本发明的散热底板和水道结构的连接更加稳定可靠。此外，本发明实施例通过先封装散热底板和水道结构，再封装基板的方式，由于水道结构的整体尺寸和刚度较大，在后续封装过程中不容易出现成品的功率模块翘曲或形变的情况，降低功率模块的后续工作过程中存在漏水的风险。
根据本发明的一些实施例，将裸芯片安装到基板上得到封装芯片，包括但不限于以下步骤：
将裸芯片置于基板的表面以形成焊接接触点。
将焊料置于焊接接触点。
通过焊接器件对焊接接触点进行焊接操作。
作为一种可选的实施方式，可以对焊接接触点的周围施加一定的压力，使裸芯片与基板充分接触，以提高后续焊接的质量。本发明实施例中，焊料包括锡丝、锡条、金属粉末和焊剂的至少其中一种。焊接器件包括但不限于电烙铁。
根据本发明的一些实施例，将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构，包括但不限于以下步骤：
将散热底板放置在水道结构上，散热底板与水道结构接触形成接缝。
通过旋转搅拌焊头以使搅拌焊头的突出段插入接缝，直至搅拌焊头的肩部接触接缝。
旋转搅拌焊头并控制搅拌焊头沿着接缝移动，以使散热底板和水道结构焊接形成一体式结构。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例可以通过搅拌摩擦焊将散热底板和水道结构焊接形成一体式结构。焊接过程如下：将散热底板放置在水道结构上，散热底板与水道结构接触形成接缝，并将工件(散热底板和水道结构的组合结构)牢牢地固定在工作平台上。通过旋转搅拌焊头以使搅拌焊头的突出段插入接缝处，直至搅拌焊头的肩部接触接缝。通过搅拌焊头的突出段摩擦和搅拌产生的热量，以及搅拌焊头的肩部与工件表面摩擦生热的共同作用，使接缝处的材料温度升高而软化。同时旋转搅拌焊头并控制搅拌焊头沿着接缝移动，使搅拌焊头前面的材料发生强烈的塑性变形。然后，随着搅拌焊头向前移动，高度塑性变形的材料逐渐被挤压在搅拌焊头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝，使散热底板和水道结构焊接形成一体式结构。
根据本发明的一些实施例，将封装芯片安装到一体式结构的散热底板上得到功率模块，包括但不限于以下步骤：
将钎料置于一体式结构的散热底板表面；
将封装芯片的底部平铺到钎料的表面；
对钎料进行加热融化，得到功率模块。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例可以通过活性钎焊工艺(AMB level)将封装芯片安装到一体式结构的散热底板上得到功率模块。当钎料进行加热融化时，由于毛细作用钎料被吸入到封装芯片和散热底板间隙之间，并通过金属之间相互扩散溶解，得到功率模块。本发明实施例的钎料包括锡基钎料、铅基钎料、锌基钎料的至少其中一种。一般情况下，为了提高钎焊的质量，焊接前对工件(封装芯片和一体式结构的散热底板)需要进行细致地加工和严格地清洗，比如通过使用钎剂除去表面油污或过厚的氧化膜，增加钎料的润湿性和毛细流动性。钎剂可以为松香或氯化锌溶液。
根据本发明的一些实施例，本发明实施例的功率模块的边缘设有若干个螺丝孔，采用壳体对功率模块进行封装，包括但不限于以下步骤：
将功率模块的螺丝孔与壳体的螺丝孔对齐。
通过螺丝固定功率模块和壳体。
作为一种可选的实施方式，通过螺丝固定功率模块和壳体，可以使功率模块和壳体形成稳定的机械结构。请参阅图4(a)、图4(b)和图4(c)，其中，功率模块上的散热底板350与水道结构330连接，水道结构330上设有进水口300和出水口310，螺丝孔320设在功率模块的边缘上，壳体340的螺丝孔与功率模块的螺丝孔对齐，并通过螺丝(图中未标注)固定在功率模块上。
示例性地，本发明实施例对进水口和出水口的位置不作限制，可以根据实际需求，灵活设计进或出。
根据本发明的一些实施例，对封装后的功率模块进行注塑操作，包括但不限于以下步骤：
将塑封材料注入到基板与壳体之间的空间。
对塑封材料进行烘烤以固化塑封材料。
作为一种可选的实施方式，如图3(c)所示，在壳体230和基板200之间的空间210进行注塑操作，所采用的塑封材料可以是环氧树脂或硅胶。通过烘烤，可以提高塑封材料固化的效率。
根据本发明的一些实施例，本发明实施例的一体式结构包括水道结构和若干个散热底板；其中，每个散热底板上设置一个封装芯片。请参阅图4(d)，本发明实施例的一体式结构可以包括三个并行的散热底板，每个散热底板分别对应一个封装芯片360。此外，本发明实施例对一体式结构上的散热底板的数量不作限制，图4(d)中三个散热底板仅为示例。可以理解的是，散热底板的数量可以为一个或多个。
请参阅图6(a)和图6(b)，本发明实施例的封装芯片可以是半桥模块，一体式结构包括水道结构330和三个散热底板，每个散热底板上设置一个封装芯片360，壳体可以通过螺丝孔320固定在模块上。另外，散热底板和封装芯片的数量也不作限制，实际应用中，可以根据需求设计，图6(a)和图6(b)中仅为示例。
根据本发明的一些实施例，本发明实施例的水道结构设有进水口和出水口，进水口用于冷却液的流入，出水口用于冷却液的流出。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例的进水口和出水口的位置可以根据产品需求和冷却性能结果灵活设计，可以将进水口和出水口分别设置在水道结构的左右两边，实现从左到右单相冷却；也可以设置在水道结构的上下方向以进行冷却。
本发明实施例还提供了一种功率模块的封装装置，该装置包括：
第一模块，用于将裸芯片安装到基板上得到封装芯片；
第二模块，用于将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构；
第三模块，用于将封装芯片安装到一体式结构的散热底板上得到功率模块；
第四模块，用于采用壳体对功率模块进行封装，并对封装后的功率模块进行注塑操作。
本发明实施例还提供了一种功率模块，功率模块通过如上述的功率模块的封装方法得到。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例的功率模块可以广泛用于新能源电车电驱、光伏逆变器和车载充电机等。通过本发明实施例获得的功率模块，整体产品结构平面度较好，不会造成模块的翘曲和形变，使用寿命较长。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种功率模块的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
将裸芯片安装到基板上得到封装芯片；
将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构，包括：
将散热底板放置在水道结构上，所述散热底板与所述水道结构接触形成接缝；
通过旋转搅拌焊头以使搅拌焊头的突出段插入所述接缝，直至所述搅拌焊头的肩部接触所述接缝；
旋转所述搅拌焊头并控制所述搅拌焊头沿着所述接缝移动，以使所述散热底板和水道结构焊接形成一体式结构；
将所述封装芯片安装到所述一体式结构的散热底板上得到功率模块；
采用壳体对所述功率模块进行封装，并对封装后的功率模块进行注塑操作。
2.根据权利要求1所述的功率模块的封装方法，其特征在于，所述将裸芯片安装到基板上得到封装芯片，包括以下步骤：
将裸芯片置于基板的表面以形成焊接接触点；
将焊料置于所述焊接接触点；
通过焊接器件对所述焊接接触点进行焊接操作。
3.根据权利要求1所述的功率模块的封装方法，其特征在于，所述将所述封装芯片安装到所述一体式结构的散热底板上得到功率模块，包括以下步骤：
将钎料置于一体式结构的散热底板表面；
将封装芯片的底部平铺到所述钎料的表面；
对所述钎料进行加热融化，得到功率模块。
4.根据权利要求1所述的功率模块的封装方法，其特征在于，所述功率模块的边缘设有若干个螺丝孔，所述采用壳体对所述功率模块进行封装，包括以下步骤：
将所述功率模块的螺丝孔与壳体的螺丝孔对齐；
通过螺丝固定所述功率模块和所述壳体。
5.根据权利要求4所述的功率模块的封装方法，其特征在于，所述对封装后的功率模块进行注塑操作，包括以下步骤：
将塑封材料注入到基板与壳体之间的空间；
对所述塑封材料进行烘烤以固化所述塑封材料。
6.根据权利要求1所述的功率模块的封装方法，其特征在于，所述一体式结构包括水道结构和若干个散热底板；其中，每个散热底板上设置一个封装芯片。
7.根据权利要求1所述的功率模块的封装方法，其特征在于，所述水道结构设有进水口和出水口，所述进水口用于冷却液的流入，所述出水口用于冷却液的流出。
8.一种功率模块的封装装置，其特征在于，所述装置包括：
第一模块，用于将裸芯片安装到基板上得到封装芯片；
第二模块，用于将散热底板与水道结构焊接形成一体式结构，包括：
将散热底板放置在水道结构上，所述散热底板与所述水道结构接触形成接缝；
通过旋转搅拌焊头以使搅拌焊头的突出段插入所述接缝，直至所述搅拌焊头的肩部接触所述接缝；
旋转所述搅拌焊头并控制所述搅拌焊头沿着所述接缝移动，以使所述散热底板和水道结构焊接形成一体式结构；
第三模块，用于将所述封装芯片安装到所述一体式结构的散热底板上得到功率模块；
第四模块，用于采用壳体对所述功率模块进行封装，并对封装后的功率模块进行注塑操作。
9.一种功率模块，其特征在于，功率模块通过如权利要求1-7任一项所述的功率模块的封装方法得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311149024.9A CN117238776B (zh) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | 功率模块的封装方法、装置和功率模块 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311149024.9A CN117238776B (zh) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | 功率模块的封装方法、装置和功率模块 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117238776A CN117238776A (zh) | 2023-12-15 |
| CN117238776B true CN117238776B (zh) | 2024-07-02 |
Family
ID=89092221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311149024.9A Active CN117238776B (zh) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | 功率模块的封装方法、装置和功率模块 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117238776B (zh) |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4034173B2 (ja) * | 2002-11-28 | 2008-01-16 | 株式会社日立製作所 | 半導体集積回路装置及びその半導体集積回路チップ |
| US7656025B2 (en) * | 2006-11-21 | 2010-02-02 | The Boeing Company | Direct semiconductor contact ebullient cooling package |
| CN103779315A (zh) * | 2014-01-24 | 2014-05-07 | 嘉兴斯达微电子有限公司 | 一种散热一体化功率模块的封装结构 |
| CN108231714B (zh) * | 2016-12-14 | 2019-12-27 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种功率模块及其制作方法 |
| CN109755194B (zh) * | 2017-11-01 | 2020-07-24 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种集成半导体模块功率组件及其制作方法 |
| CN109817591B (zh) * | 2019-03-13 | 2023-03-31 | 黄山谷捷股份有限公司 | 一种高功率密度igbt模块的双面水冷散热结构及加工工艺 |
| CN111261599B (zh) * | 2020-03-11 | 2021-06-18 | 黄山学院 | 基于石墨烯基封装衬板的大功率ipm的结构及加工工艺 |
| EP4009364B8 (en) * | 2020-12-03 | 2023-12-06 | Hitachi Energy Ltd | Arrangement of a power semiconductor module and a cooler |
| CN214254416U (zh) * | 2021-01-27 | 2021-09-21 | 广东芯聚能半导体有限公司 | 功率模块及其散热底板 |
| CN114361122A (zh) * | 2021-08-11 | 2022-04-15 | 华为技术有限公司 | 功率模块的封装结构及封装方法 |
| CN115910954A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-04-04 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 基于微流道散热器的微波功率器件的封装结构及制作方法 |
-
2023
- 2023-09-06 CN CN202311149024.9A patent/CN117238776B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117238776A (zh) | 2023-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6234630B2 (ja) | パワーモジュール | |
| KR102163662B1 (ko) | 양면 냉각 파워 모듈 및 이의 제조방법 | |
| CN101335263A (zh) | 半导体模块和半导体模块的制造方法 | |
| US20220028794A1 (en) | Semiconductor device, power converter, method for manufacturing semiconductor device, and method for manufacturing power converter | |
| JP6945418B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP2005005638A (ja) | 半導体モジュールおよびその製造方法 | |
| WO2023221970A1 (zh) | 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统 | |
| EP4280270A1 (en) | Power semiconductor module and manufacturing method therefor | |
| JPWO2018181727A1 (ja) | 半導体装置およびその製造方法、ならびに電力変換装置 | |
| CN101958293B (zh) | 半导体装置用布线构件、半导体装置用复合布线构件及树脂密封型半导体装置 | |
| CN113937009A (zh) | 表贴式双面散热半导体功率器件的封装方法 | |
| CN117238776B (zh) | 功率模块的封装方法、装置和功率模块 | |
| KR101482839B1 (ko) | 반도체 장치 및 반도체 장치 제조 방법 | |
| WO2020105556A1 (ja) | 半導体装置、電力変換装置及び半導体装置の製造方法 | |
| WO2021001924A1 (ja) | パワーモジュールおよびその製造方法 | |
| JP5343775B2 (ja) | 電力用半導体装置 | |
| JP5195282B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| CN102354688A (zh) | 一种功率模块 | |
| KR101482379B1 (ko) | 냉각기 | |
| JP7072624B1 (ja) | 電力用半導体装置および電力用半導体装置の製造方法 | |
| US20220418088A1 (en) | Power module with housed power semiconductors for controllable electrical power supply of a consumer, and method for producing same | |
| CN114334674A (zh) | 功率半导体模块制备方法及功率半导体模块 | |
| CN117012733B (zh) | 功率半导体封装结构及制造方法 | |
| US20240055392A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| JP7487614B2 (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法及び電力変換装置 |
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 |