CN117641750A - 用于印刷锡膏的网版结构和功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于印刷锡膏的网版结构和功率模块，网版结构包括：网版本体，所述网版本体上形成有通孔，所述通孔适于与功率模块的芯片相对，在所述网版本体的厚度方向上所述通孔的横截面积小于所述功率芯片的横截面积；其中，在所述网版本体的厚度方向的投影面上所述通孔的内壁面沿朝向所述通孔中心的方向凸出。根据本发明的用于印刷锡膏的网版结构，通过使通孔的横截面积小于芯片的横截面积，且通孔的内壁面沿朝向通孔中心的方向凸出。由此，与传统的印刷钢网相比，在贴装过程中可避免锡膏熔化后多余的锡膏扩散至芯片的外周，即避免多余的锡膏基板或铜框架的表面及芯片的表面，保证了引线键合及塑封制程正常进行。

Description

用于印刷锡膏的网版结构和功率模块

技术领域

本发明涉及表面贴装技术领域，尤其是涉及一种用于印刷锡膏的网版结构和功率模块。

背景技术

相关技术中，印刷钢网具有开孔，贴装过程中，将需要被印刷的基板放置于印刷钢网的下方，锡膏(助焊剂+锡珠)填充在开孔的附近，用刮刀将锡膏刮过开孔，使锡膏填充在开孔内，达到锡膏与基板粘接的效果，之后将芯片放置于基板的锡膏处并进行回流焊，实现芯片的贴装。然而，由于印刷钢板的开孔的形状为矩形，在回流焊过程中，随着温度升高，焊膏内的助焊剂熔融，助焊剂与锡珠自由移动，多余的锡膏因芯片和基板的挤压会扩散至芯片的外周面，助焊剂会移动至基板的表面及芯片的表面，导致基板的表面及芯片的表面被污染，影响了引线键合及塑封制程。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于印刷锡膏的网版结构，在贴装过程中可避免锡膏熔化后多余的锡膏扩散至芯片的外周，保证了引线键合及塑封制程正常进行。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述网版结构制备的功率模块。

根据本发明第一方面实施例的用于印刷锡膏的网版结构，包括：网版本体，所述网版本体上形成有通孔，所述通孔适于与功率模块的芯片相对，在所述网版本体的厚度方向上所述通孔的横截面积小于所述芯片的横截面积；其中，在所述网版本体的厚度方向的投影面上所述通孔的内壁面沿朝向所述通孔中心的方向凸出。

根据本发明实施例的用于印刷锡膏的网版结构，通过在网版本体的厚度方向上使通孔的横截面积小于芯片的横截面积，且通孔的内壁面沿朝向通孔中心的方向凸出。由此，与传统的印刷钢网相比，在贴装过程中可避免锡膏熔化后多余的锡膏扩散至芯片的外周，以及避免助焊剂污染基板或铜框架的表面及芯片的表面，保证了引线键合及塑封制程的正常进行。

根据本发明的一些实施例，在所述网版本体的厚度方向的投影面上所述通孔的内壁面为弧形面。

根据本发明的一些实施例，所述通孔的内壁面包括两个第一侧壁和两个第二侧壁，两个所述第二侧壁连接在两个所述第一侧壁之间，两个所述第一侧壁位于所述通孔的长度方向的两侧，两个所述第二侧壁位于所述通孔的宽度方向的两侧；每个所述第一侧壁关于所述通孔的中心轴线对称，每个所述第二侧壁关于所述通孔的中心轴线对称。

根据本发明的一些实施例，在所述网版本体的厚度方向的投影面上每个所述第一侧壁的两个端点之间的连接线为第一连接线，在所述网版本体的厚度方向的投影面上每个所述第一侧壁的中点和端点之间的连接线为第二连接线，所述第一连接线和所述第二连接线之间的夹角为ɑ，其中，所述ɑ满足：5°≤ɑ≤20°；和/或在所述网版本体的厚度方向的投影面上每个所述第二侧壁的两个端点之间的连接线为第三连接线，在所述网版本体的厚度方向的投影面上每个所述第二侧壁的中点和端点之间的连接线为第四连接线，所述第三连接线和所述第四连接线之间的夹角为β，其中，所述β满足：5°≤β≤20°。

根据本发明的一些实施例，所述第一连接线和所述第二连接线之间的夹角为15°；和/或所述第三连接线和所述第四连接线之间的夹角为15°。

根据本发明的一些实施例，在所述网版本体的厚度方向的投影面上、每个所述第一侧壁的中点和第一连接线之间的最小距离为(Y/2)×tanɑ；和/或在所述网版本体的厚度方向的投影面上、每个所述第二侧壁的中点和第三连接线之间的最小距离为(X/2)×tanβ。

根据本发明的一些实施例，所述网版本体的厚度为D，其中，所述D满足：0.06mm≤D≤0.1mm。

根据本发明第二方面实施例的功率模块，包括：基板；芯片，所述芯片设在所述基板的厚度方向的一侧；连接件，所述连接件设在所述基板和所述芯片之间，所述连接件由锡膏经网版结构印刷后形成，所述网版结构为根据本发明上述第一方面实施例的用于印刷锡膏的网版结构。

根据本发明的一些实施例，在所述基板的厚度方向的投影面上所述连接件的侧壁沿朝向所述芯片中心的方向凸出。

根据本发明的一些实施例，在所述基板的厚度方向的投影面上所述芯片的端点与所述连接件的端点重合。

根据本发明的一些实施例，在所述基板的厚度方向上所述芯片的厚度大于所述连接件的厚度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的网版结构的示意图；

图2是根据本发明实施例的网版结构的局部放大图；

图3是根据本发明实施例的网版结构的印刷锡膏的示意图；

图4是根据本发明实施例的功率模块的示意图。

附图标记：

100：网版结构；

10：网版本体；101：通孔；102：第一侧壁；103：第二侧壁；

200：功率模块；

201：基板；202：芯片；203：连接件；

300：刮刀；400：锡膏。

具体实施方式

下面参考图1-图3描述根据本发明第一方面实施例的用于印刷锡膏的网版结构100。

如图1所示，根据本发明第一方面实施例的用于印刷锡膏的网版结构100，包括网版本体10。

具体而言，网版本体10上形成有通孔101，通孔101适于与功率模块200的芯片202相对，在网版本体10的厚度方向上通孔101的横截面积小于芯片202的横截面积。例如，在图1-图3的示例中，通孔101的数量可以与芯片202的数量相同，通孔101的排布与芯片202的排布一致，使得在贴片过程中，芯片202能够通过锡膏固定在功率模块200的基板201或铜框架上。

具体地，将需要被印刷的基板201或铜框架放置于网版结构100的下方，锡膏(助焊剂+锡珠)填充在通孔101的附近，用刮刀将锡膏刮过通孔101，使锡膏填充在通孔101内，达到锡膏与基板201或铜框架粘接的效果，此时基板201或铜框架上锡膏的形状与通孔101的形状相同；之后将芯片202放置于基板201或铜框架的锡膏处并进行回流焊，锡膏熔化使芯片202钎焊在基板201或铜框架上；最后清洗掉锡膏中的助焊剂，实现芯片202的贴装。

参照图3，由于在回流焊的过程中，锡膏会随温度升高而熔化，若通孔101的横截面积大于芯片202的横截面积，会使基板201或铜框架上锡膏的横截面积大于芯片202的横截面积，锡膏熔化后多余的锡膏会扩散至芯片202的外周，且锡膏中的助焊剂会污染基板201或铜框架的表面及芯片202的表面，从而会影响引线键合及塑封制程。由此，通过使通孔101的横截面积小于芯片202的横截面积，避免锡膏熔化后多余的锡膏扩散至芯片202的外周，以及避免助焊剂污染基板201或铜框架的表面及芯片202的表面，保证了引线键合及塑封制程的正常进行。

其中，在网版本体10的厚度方向的投影面上通孔101的内壁面沿朝向通孔101中心的方向凸出。这样，通孔101的内壁面的中部均朝向通孔101中心汇聚，以使基板201或铜框架上锡膏的横截面积小于芯片202的横截面积，从而可以避免锡膏熔化后多余的锡膏会扩散至芯片202的外周，。

根据本发明实施例的用于印刷锡膏的网版结构100，通过在网版本体10的厚度方向上使通孔101的横截面积小于芯片202的横截面积，且通孔101的内壁面沿朝向通孔101中心的方向凸出。由此，与传统的印刷钢网相比，在贴装过程中可避免锡膏熔化后多余的锡膏扩散至芯片202的外周，以及避免助焊剂污染基板201或铜框架的表面及芯片202的表面，保证了引线键合及塑封制程的正常进行。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，在网版本体10的厚度方向的投影面上通孔101的内壁面为弧形面。当用于连接芯片202的锡膏较多时，在切应力作用下多余的锡膏会被挤压在芯片202的外周，且呈月牙形。由此，通过使通孔101的内壁面呈向内凹的月牙形，在切应力作用下锡膏会填充通孔101的内壁面和芯片202的外壁之间的空隙，使得芯片202能够牢靠地连接在基板201或铜框架的同时，避免多余的锡膏扩散至芯片202的外周，从而减少了锡膏用量，降低了成本。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，通孔101的内壁面包括两个第一侧壁102和两个第二侧壁103，两个第二侧壁103连接在两个第一侧壁102之间，两个第一侧壁102位于通孔101的长度方向(例如，图2中的左右方向)的两侧，两个第二侧壁103位于通孔101的宽度方向(例如，图2中的上下方向)的两侧。每个第一侧壁102关于通孔101的中心轴线对称，每个第二侧103壁关于通孔101的中心轴线对称。如此设置，使第一侧壁102和第二侧壁103呈规整的弧形面，结构简单，便于加工。

进一步地，如图2所示，在网版本体10的厚度方向的投影面上每个第一侧壁102的两个端点之间的连接线为第一连接线，在网版本体10的厚度方向的投影面上每个第一侧壁102的中点和端点之间的连接线为第二连接线，第一连接线和第二连接线之间的夹角为ɑ，其中，ɑ满足：5°≤ɑ≤20°。需要说明的是，在网版本体10的厚度方向的投影面上每个第一侧壁102的中点与端点之间的长度为二分之一第一侧壁102的长度。

当ɑ＜5°时，第一连接线和第二连接线之间的夹角较小，通孔101的横截面积较大，且第一侧壁102和芯片202的外壁之间的空隙较小，而基板201或铜框架上锡膏的尺寸较大，导致芯片202贴装时会有多余的锡膏扩展至芯片202的外周；当ɑ＞20°时，第一连接线和第二连接线之间的夹角较大，通孔101的横截面积较小，且第一侧壁102和芯片202的外壁之间的空隙较大，而基板201或铜框架上锡膏的尺寸较小，导致芯片202贴装时锡膏不能填满第一侧壁102和芯片202的外壁之间的空隙，从而导致芯片202与基板201或铜框架的连接可靠性较差。由此，通过使第一连接线和第二连接线之间的夹角为ɑ满足：5°≤ɑ≤20°，在保证芯片202与基板201或铜框架的连接可靠性的同时，可以避免多余的锡膏扩展至芯片202的外周，以及避免助焊剂污染基板201或铜框架的表面及芯片202的表面。

同样地，如图2所示，在网版本体10的厚度方向的投影面上每个第二侧壁103的两个端点之间的连接线为第三连接线，在网版本体10的厚度方向的投影面上每个第二侧壁103的中点和端点之间的连接线为第四连接线，第三连接线和第四连接线之间的夹角为β，其中，β满足：5°≤β≤20°。需要说明的是，在网版本体10的厚度方向的投影面上每个第二侧壁103的中点与端点之间的长度为二分之一第二侧壁103的长度。

当ɑ＜5°时，第三连接线和第四连接线之间的夹角较小，通孔101的横截面积较大，且第二侧壁103和芯片202的外壁之间的空隙较小，而基板201或铜框架上锡膏的尺寸较大，导致芯片202贴装时会有多余的锡膏扩展至芯片202的外周；当当ɑ＞20°时，第三连接线和第四连接线之间的夹角较大，通孔101的横截面积较小，且第二侧壁103和芯片202的外壁之间的空隙较大，而基板201或铜框架上锡膏的尺寸较小，导致芯片202贴装时锡膏不能填满第二侧壁103和芯片202的外壁之间的空隙，从而导致芯片202与基板201或铜框架的连接可靠性较差。由此，通过使第三连接线和第四连接线之间的夹角为ɑ满足：5°≤ɑ≤20°，在保证芯片202与基板201或铜框架的连接可靠性的同时，可以避免多余的锡膏扩展至芯片202的外周，以及避免助焊剂污染基板201或铜框架的表面及芯片202的表面。

可选地，在网版本体10的厚度方向的投影面上第一侧壁102和第二侧壁103的连接点与芯片202的端点重合，如此，在回流焊过程中，锡膏熔化后会填充在第一侧壁102和芯片202的外壁之间的空隙、以及第二侧壁103芯片202的外壁之间的空隙，避免多余的锡膏扩散至芯片202的外周，以及避免助焊剂污染基板201或铜框架的表面及芯片202的表面。

在一些可选的实施例中，第一连接线和第二连接线之间的夹角为15°；和/或第三连接线和第四连接线之间的夹角为15°。

由于锡膏较多时，多余的锡膏会被挤压在芯片202的外周且呈夹角为15°月牙形，通过使第一连接线和第二连接线之间的夹角为15°、第三连接线和第四连接线之间的夹角为15°，在切应力作用下锡膏会填满通孔101的内壁面和芯片202的外壁之间的空隙，在进一步保证芯片202与基板201或铜框架的连接可靠性的同时，可以避免多余的锡膏扩展至芯片202的外周，以及避免助焊剂污染基板201或铜框架的表面及芯片202的表面。

这样，在网版本体10的厚度方向的投影面上、每个第一侧壁102的中点和第一连接线之间的最小距离(Y/2)×tan，例如(Y/2)×tan15°；在网版本体10的厚度方向的投影面上、每个第二侧壁103的中点和第一连接线之间的最小距离为(X/2)×tanβ，例如(X/2)×tan15°。

根据本发明的一些实施例，网版本体10的厚度为D，其中，D满足：0.06mm≤D≤0.1mm。当D小于0.06mm时，通孔101的深度较小，使得基板201或铜框架上锡膏的尺寸较小，锡膏熔化后不能完全填满通孔101的内壁面和芯片202的外壁之间的空隙，导致导致芯片202与基板201或铜框架的连接可靠性较差；当D大于0.1mm时，通孔101的深度较大，使得基板201或铜框架上锡膏的尺寸较大，锡膏熔化后在填满通孔101的内壁面和芯片202的外壁之间的空隙的同时，多余的锡膏会扩散至芯片202的外周。由此，通过使网版本体10的厚度为D满足0.06mm≤D≤0.1mm，基板201或铜框架上锡膏的尺寸较为合理，在保证芯片202与基板201或铜框架的连接可靠性的同时，可以避免多余的锡膏扩展至芯片202的外周，以及避免助焊剂污染基板201或铜框架的表面及芯片202的表面。

如图4所示，根据本发明第二方面实施例的功率模块200，包括基板201、芯片202和连接件203，芯片202设在基板201的厚度方向的一侧，连接件203设在基板201和芯片202之间，连接件203由锡膏经网版结构100印刷后形成，网版结构100为根据本发明第一方面实施例的用于印刷锡膏的网版结构100。

根据本发明实施例的功率模块200，通过上述网版结构100制备基板201上的锡膏，在芯片202的贴装过程中，在保证芯片202与基板201的连接可靠性的同时，可以避免多余的锡膏扩展至芯片202的外周，以及避免助焊剂污染基板201或铜框架的表面及芯片202的表面，避免了锡膏浪费，降低了功率模块200的成本。

根据本发明的一些实施例，参照图4，在基板201的厚度方向的投影面上连接件203的侧壁沿朝向芯片22中心的方向凸出。如此设置，在基板201的厚度方向上芯片202遮挡连接件203，防止连接件203裸露在芯片202而影响引线键合及塑封制程，降低了生产过程中的风险，保证功率模块200具有更优的电性能。

进一步地，参照图4，在基板201的厚度方向的投影面上芯片202的端点与连接件203的端点重合。由此，在回流焊过程中，随温度的升高，基板201上的锡膏会熔化，熔化后的锡膏在基板201和芯片202的挤压作用下会扩散，以填充锡膏未熔化时和芯片202的外壁之间的间隙，以得到连接件203，此时连接件203的横截面积大致与芯片202的横截面积相同，使芯片202能够完全遮挡连接件203，尽可能地增加了连接件203与芯片202的接触面积、以及连接件203与基板201的接触面积，从而增加了连接件203与芯片202和基板201的连接可靠性。

根据本发明的一些实施例，参照图4，在基板201的厚度方向上芯片202的厚度大于连接件203的厚度，使得芯片202能够牢靠地连接在基板201或铜框架的同时，避免多余的锡膏扩散至芯片202的外周，从而减少了锡膏用量，降低了成本。

根据本发明实施例的功率模块200的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种用于印刷锡膏的网版结构，其特征在于，包括：

网版本体，所述网版本体上形成有通孔，所述通孔适于与功率模块的芯片相对，在所述网版本体的厚度方向上所述通孔的横截面积小于所述芯片的横截面积；

其中，在所述网版本体的厚度方向的投影面上所述通孔的内壁面沿朝向所述通孔中心的方向凸出。

2.根据权利要求1所述的用于印刷锡膏的网版结构，其特征在于，在所述网版本体的厚度方向的投影面上所述通孔的内壁面为弧形面。

3.根据权利要求2所述的用于印刷锡膏的网版结构，其特征在于，所述通孔的内壁面包括两个第一侧壁和两个第二侧壁，两个所述第二侧壁连接在两个所述第一侧壁之间，两个所述第一侧壁位于所述通孔的长度方向的两侧，两个所述第二侧壁位于所述通孔的宽度方向的两侧；

每个所述第一侧壁关于所述通孔的中心轴线对称，每个所述第二侧壁关于所述通孔的中心轴线对称。

4.根据权利要求3所述的用于印刷锡膏的网版结构，其特征在于，在所述网版本体的厚度方向的投影面上每个所述第一侧壁的两个端点之间的连接线为第一连接线，在所述网版本体的厚度方向的投影面上每个所述第一侧壁的中点和端点之间的连接线为第二连接线，所述第一连接线和所述第二连接线之间的夹角为ɑ，其中，所述ɑ满足：5°≤ɑ≤20°；和/或

在所述网版本体的厚度方向的投影面上每个所述第二侧壁的两个端点之间的连接线为第三连接线，在所述网版本体的厚度方向的投影面上每个所述第二侧壁的中点和端点之间的连接线为第四连接线，所述第三连接线和所述第四连接线之间的夹角为β，其中，所述β满足：5°≤β≤20°。

5.根据权利要求4所述的用于印刷锡膏的网版结构，其特征在于，所述第一连接线和所述第二连接线之间的夹角为15°；和/或

所述第三连接线和所述第四连接线之间的夹角为15°。

6.根据权利要求4所述的用于印刷锡膏的网版结构，其特征在于，在所述网版本体的厚度方向的投影面上、每个所述第一侧壁的中点和第一连接线之间的最小距离为(Y/2)×tanɑ；和/或

在所述网版本体的厚度方向的投影面上、每个所述第二侧壁的中点和第三连接线之间的最小距离为(X/2)×tanβ。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于印刷锡膏的网版结构，其特征在于，所述网版本体的厚度为D，其中，所述D满足：0.06mm≤D≤0.1mm。

8.一种功率模块，其特征在于，包括：

基板；

芯片，所述芯片设在所述基板的厚度方向的一侧；

连接件，所述连接件设在所述基板和所述芯片之间，所述连接件由锡膏经网版结构印刷后形成，所述网版结构为根据权利要求1-6任一项所述的用于印刷锡膏的网版结构。

9.根据权利要求8所述的功率模块，其特征在于，在所述基板的厚度方向的投影面上所述连接件的侧壁沿朝向所述芯片中心的方向凸出。

10.根据权利要求9所述的功率模块，其特征在于，在所述基板的厚度方向的投影面上所述芯片的端点与所述连接件的端点重合。

11.根据权利要求8所述的功率模块，其特征在于，在所述基板的厚度方向上所述芯片的厚度大于所述连接件的厚度。