CN209971370U - 用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具。简单而言，用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具包括注塑下模、注塑上模；注塑下模设有下凹槽；注塑上模设有上凹槽；下凹槽的底面设有朝上的球面；下凹槽与上凹槽组成注塑腔；上凹槽的底面设有朝上的球面，或者上凹槽的底面设有朝下的球面，或者上凹槽的底面为平面；下凹槽底面的球面结构表面设有槽结构；槽结构的底面为球面形；注塑上模设有顶针；本实用新型无需改变或增加任何一道封装工艺过程即能实现改善智能功率半导体模块产品翘曲的目的，尤其是避免溢胶现象。

Description

用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具
技术领域
本实用新型涉及智能功率半导体模块产品制备设备，具体涉及用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，利用该模具能改善智能功率半导体模块产品翘曲与溢胶。
背景技术
智能功率半导体模块产品在制造过程中会经常处于高温环境下，然而由于散热基板与封装树脂之间的热膨胀系数差异(CTE mismatch)往往会导致散热基板与封装树脂具有不同的热膨胀程度而有应力作用拉扯，因而产生翘曲的现象。
智能功率半导体模块产品的翘曲问题常常会造成很多不良的影响，例如可能导致产品由于变形而使得贴片材料断裂甚至芯片断裂的情况；或可能在产品安装紧固过程中，由于接触面不平而使产品受外应力作用导致散热基板（陶瓷片）断裂的情况；或者由于产品底面不平整，使其在和外接散热装置连接时不能形成稳定可靠的散热接触面而影响产品的散热效果。
发明内容
本实用新型公开了用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，利用该模具能改善智能功率半导体模块产品翘曲，解决了现有技术一直无法有效解决的问题，避免了产品翘曲带来的诸多不良影响，尤其是有效避免了溢胶问题。
本实用新型采用如下技术方案：
用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，包括注塑下模、注塑上模；所述注塑下模设有下凹槽；所述注塑上模设有上凹槽；所述下凹槽的底面设有朝上的球面结构；所述下凹槽与上凹槽组成注塑腔；所述上凹槽的底面设有朝上的球面结构，或者所述上凹槽的底面设有朝下的球面结构，或者所述上凹槽的底面为平面；所述下凹槽底面的球面结构表面设有槽结构；所述槽结构的底面为球面形；所述注塑上模设有顶针。
现有智能功率半导体模块一般为长方体结构，包括引线框架、散热基板、元件，陶瓷覆铜基板（散热基板，为三层结构，最底下铜层外露用于散热，中间一层为陶瓷片，用于绝缘散热，最上面一层会蚀刻出电路，用于贴元件）的上表面铜层经过蚀刻形成一部分所需电路布线，同时，通过对铜板的冲压或者蚀刻形成引线框架并成为另外一部分所需电路布线；多个电路元件通过焊接材料（如锡膏，银浆等）焊接于电路布线的上表面上，多个电路元件中的一部分为功率元件、另一部分为与所述功率元件对应的驱动元件，功率元件与驱动元件可通过键合金属线电连接；密封树脂用于保护上述电路布线，电路元件及键合金属线/带，同时提供绝缘功能；陶瓷覆铜基板（DBC/DCB）的下表面铜层用于外接散热装置，并释放由模块功率元件产生的热量。智能功率半导体模块经过树脂封装后成为电子元件，用于各种场合安装，智能功率半导体模块的封装在注塑模具中进行，将智能功率半导体模块放入模具的模腔中，露出外部引线，加热融化的树脂熔液从进胶口注入模腔，然后固化成型，将智能功率半导体模块封装在塑封料内部，由于智能功率半导体模块自带的散热基板与封装树脂的CTE不同，导致散热基板与封装树脂具有不同的热膨胀程度而有应力作用拉扯，形成了翘曲，这是现有技术存在的问题，目前没有合适的方法解决，即使通过调整封装树脂的配方或者改变散热基板的结构组成，也收效甚微，有的采用烘板的方式，但是耗时很长一般需要10几个小时，尤其是需要重物压住，对智能功率半导体模块容易造成损伤而无法使用，而且该方法只适用于薄型封装体，对稍厚的封装体几乎没有效果；本实用新型公开的模具为智能功率半导体模块封装用的注塑模具，注塑下模、注塑上模各自设有凹槽，两个凹槽组成注塑腔，用于注入封装树脂熔液与放置智能功率半导体模块的需封装部分，注塑腔的大小根据智能功率半导体模块设计，以智能功率半导体模块产品的散热基板所在位置为下，本实用新型公开的模具包括注塑下模、注塑上模，注塑下模的凹槽开口朝上、凹面向下，称为下凹槽，注塑上模的凹槽开口朝下、凹面向上，称为上凹槽。本实用新型创造性的将下凹槽的底面设计为朝上的球面结构，该球面结构与智能功率半导体模块产品的散热基板接触，在注入封装树脂固化成型后，散热基板与封装树脂由于CTE值的差异导致冷却过程中，塑封体的收缩大于散热基板的收缩，使得散热面产生中间与四周不齐平的现象，在现有技术下成为翘曲，在本实用新型公开的注塑模具中，由于朝上的球面结构的存在，抵消了产品受应力形成的变形，从而使得智能功率半导体模块产品翘曲得到明显改善，几乎消除翘曲。
本实用新型中，下凹槽、上凹槽、槽结构都是指具有四个侧壁以及一个底面、上表面开口的结构，根据位置关系以及避免混淆而采用不同的名称；球面结构与球面形表示表面为球面的结构，避免混淆而采用不同的名称，其中球面结构与球面形分别为对应完整球面的一部分，结合实施例与附图可以清楚的理解。
本实用新型中，上凹槽的底面设有朝上的球面，即智能功率半导体模块产品的散热基板所在底面的对立底面设计成相同方向的球面结构，从而达到厚度一致的补偿效果，除了散热基板消除翘曲之外，封装壳表面也恢复平整；可以理解，下凹槽设有的球面结构为凸面结构，用于顶住散热板，上凹槽设有的球面结构为凹陷结构，用于注入封装树脂。或者所述上凹槽的底面设有朝下的球面，这样可以满足双面散热的智能功率半导体模块产品（上下两面都带有所述散热基板），注塑模具的上下模底面设计为方向相反的球面结构，可以使得上下散热板的翘曲消除；可以理解，下凹槽设有的球面结构、上凹槽设有的球面结构（朝向与下凹槽相反）都为凸面结构，用于顶住散热板。下凹槽的球面结构与上凹槽的球面结构尺寸可一样，也可以为近似结构、尺寸不同，根据现有智能功率半导体模块结构及各材料组份厚度设计。
本实用新型中，球面的描述为下凹槽中的球面，如果上凹槽也设置球面，会特别指出；朝上的球面长度方向与下凹槽底面两条短边相切，宽度方向被下凹槽两条长边截取；所述球面的长度为下凹槽的底面长度，宽度为下凹槽的底面宽度，所述球面与垂直面交界处的弧线的二次函数方程为y=cx2+d，c为-1～0，d为0～100，优选c为-0.2～0，d为0～25，进一步优选c为-0.02～0，d为0～8，最优选c为-0.001～0，d为0～0.5；球面结构可以均匀有效改善散热基板的翘曲，并且通过结构设计避免塑封漏胶、开裂。可以理解的，上述二次函数方程表示弧线顶点在上，弧线朝上；当上凹槽设计为方向相同的球面结构时，可以采用同样的函数方程，其中cd的取值可以一样，也可以不一样；当上凹槽设计为方向相反的球面结构时，弧面与垂直面（与水平面垂直的面）交界处的弧线的二次函数方程为y=-cx2-d，这样弧线的顶点在下，弧线朝下。
本实用新型中，所述球面形的长度为槽结构的长度、宽度为槽结构的宽度；下凹槽中，所述球面形的球心与球面结构的球心在同一竖直线上；所述球面形与垂直面交界处的弧线的二次函数方程为y=ax2+b，a为-1～0，b为0～100；优选a为-0.2～0，b为0～25，进一步优选a为-0.02～0，b为0～8，最优选a为-0.001～0，b为0～0.5；所述槽结构的深度为0.02~0.03mm，根据常识，槽结构的长度略小于散热基板下底面外露铜层的长度，比如2～3mm，槽结构的宽度略小于散热基板下底面外露铜层的宽度，比如1～2mm。当待塑封的智能功率半导体模块产品放置于模具下凹槽中时，槽结构的四边紧密贴合散热基板下底面外露铜层的外围四边，散热基板下底面外露铜层的其余部分悬空于槽结构中，形成一个密封的空间，该密封空间的下底面为球面形，上表面为散热基板的外露铜层，四壁为所述槽结构的四个侧壁（详细可见附图），散热基板与模具下凹槽底面的接触区域只在槽结构的四边上。通过设置明确的接触区域，使得压强都集中于散热基板下底面外露铜层的外围四边，且散热基板下底面外露铜层的其余部分都在一个密封的空间中，有效抑制了封装树脂的流入，从而避免溢胶现象的产生。更进一步的，槽结构的底面设置为朝上的球面形，在注塑压力的作用下，使得散热基板逐步贴合该球面形，事先形成一个与翘曲方向相反的形变，抵消了产品冷却时，由于散热基板与封装树脂具有不同的热膨胀程度而有应力作用拉扯形成的形变，从而使得智能功率半导体模块产品翘曲得到明显改善，几乎消除翘曲，且避免溢胶现象。
本实用新型中，下凹槽中涉及的所有二次函数方程的坐标原点（0,0）都是下凹槽底面两个短边的中心点连线的中点；上凹槽球面涉及的所有二次函数方程的坐标原点（0,0）都是上凹槽底面两个短边的中心点连线的中点。
本实用新型公开的注塑模具中，所述球面结构与智能功率半导体模块产品的散热基板接触，通过预先形成的球面补偿注塑过程中产品受应力而产生的变形，从而达到改善产品翘曲的目的，尤其是，本实用新型优选的球面结构以及尺寸参数，可以适当解决在注塑过程中球面结构对智能功率半导体模块产品中的散热基板由于接触点的应力集中而可能造成损伤的问题，以及由于型腔底面不平整而产生的溢胶情况，在解决翘曲的同时避免溢胶，进一步提高塑封效果。
优选的，所述注塑上模设有顶针；顶针可以为一个或者多个，比如四个、六个、八个等，当顶针为两个或者两个以上时，所有顶针距离注塑上模中心点的长度都一样，从而顶针均匀分布，利于对陶瓷覆铜散热基板的施力；所述顶针朝着下凹槽底面，从而顶针可以顶住智能功率半导体模块产品的散热基板，使其形变贴合球面，有效解决溢胶问题，同时在注塑压力下，也使得散热基板翘曲得到有效解决。进一步的，所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具还包括顶针安装板；所述顶针一端安装在顶针安装板上，一端穿出注塑上模；所述顶针安装板位于注塑上模上方；这是利于模具的脱卸与制备，也利于顶针的安装与更换。优选的，所述顶针与顶针安装板之间为弹簧连接，即弹簧一端安装在顶针安装板上，另一端与顶针连接，顶针一般为圆柱体，利于上下滑动，弹簧可以控制施加在散热基板上的压力，避免所述智能功率半导体模块产品在注塑过程中由于作用在散热基板上的应力过大而造成散热基板陶瓷片的损伤。
本实用新型中，上凹槽下表面的边缘与下凹槽上表面的边缘对齐，这样两个上凹槽、下凹槽组成的空腔规整，注塑后的密封树脂为规整的整体结构而不会上下错开，具体可以参见附图。
本实用新型中，上凹槽侧壁为倾斜结构，下凹槽侧壁为倾斜结构，具体倾斜结构的倾斜度没有特别限定；倾斜结构的存在利于注塑树脂固化后，智能功率半导体模块产品的取出，下窄上宽的结构使得塑封体产品在取出过程不易受损，也不会拉裂。
本实用新型中，注塑上模与注塑下模之间设有左空隙、右空隙，左右的位置关系根据模具实际摆放位置，即上下模位置确定，在上凹槽、下凹槽组成的注塑腔左边的空隙为左空隙，在上凹槽、下凹槽组成的注塑腔右边的空隙为右空隙；左空隙、右空隙都与注塑腔连通，这是常识，左空隙、右空隙的一个作用就是放置外部引线，外部引线为了连接智能功率半导体模块产品与现有其他元件，是露在外边不被树脂封装的。优选的，左空隙左端为漏斗结构，具体漏斗结构为常规几何结构，具有面积大的表面与面积小的表面，具体尺寸不做限定，限定漏斗结构中，面积大的表面朝外，该位置以注塑腔在用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具的内部为内，漏斗结构本身为现有结构，用于此处，可以减少合模面积，使得合模区域压强更大，从而上下注塑模具密封更好。左空隙中，除了漏斗结构之外的部分的高度等于智能功率半导体模块产品的外部引线的厚度，可以理解，左空隙高度与外部引线厚度一致，这样外部引线填充左空隙，在注入树脂液的时候不会漏出；右空隙的高度大于智能功率半导体模块产品的外部引线的厚度，右空隙上表面设有朝下的斜面，所述朝下的斜面的下边缘与上凹槽右侧壁下边缘重合，是指该朝下的斜面的下边缘与上凹槽下边缘齐平，这样的结构自然使得右空隙除了朝下的斜面之外的其他部分的宽度更大，在智能功率半导体模块产品的引线插入右空隙后剩余的空间可以作为注塑树脂液的进胶口，设计朝下的斜面可以缩小空间，既避免树脂液外漏又可以给予一定的注塑压力，使得树脂液流动均匀，还避免空气进入，最主要的是胶口窄，在树脂固化后，容易去除废胶料，因为朝下斜面的存在使得废胶料与塑封体接触面小，在后续切除废胶料时，此为薄弱点，切除方便，避免塑封体毛刺。或者，与上文方向相反，其他一致，为右空隙右端漏斗结构，左空隙也设置朝下的斜面，进胶，具体的不再赘述。
作为本实用新型创造性的手段，在朝上的球面结构基础上通过参数的进一步限定使得本实用新型公开的智能功率半导体模块产品注塑模具可以对现有智能功率半导体模块产品进行翘曲改善，使得密封后的智能功率半导体模块产品散热面平整，避免贴片材料断裂甚至芯片断裂的情况，同时在智能功率半导体模块产品安装紧固过程中，解决由于接触面不平而使产品受外应力作用导致散热基板（陶瓷片）断裂的情况，更避免由于智能功率半导体模块产品底面不平整，使其在和外接散热装置连接时不能形成稳定可靠的散热接触面而影响产品的散热效果的问题；通过槽结构以及球面形的设计，限定了散热基板与模具下凹槽底面的接触区域，使得压强都集中于散热基板下底面外露铜层的外围四边，且散热基板下底面外露铜层的其余部分都在一个密封的空间中，有效抑制了封装树脂的流入，从而避免溢胶现象的产生；尤其是，通过参数的限定以及顶针的优选设计，智能功率半导体模块产品在注塑腔内稳定，在注塑、固化过程不会因注塑压力的存在而位移，保证密封效果，而且避免密封树脂对散热基板底面产生实质影响，对智能功率半导体模块产品后续安装应用无影响。
附图说明
图1为现有智能功率半导体模块示意图；
图2为现有智能功率半导体模块塑封后示意图；
图3为实施例一用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具示意图；
图4为实施例一注塑下模结构示意图；
图5为实施例一槽结构的结构示意图；
图6为实施例一智能功率半导体模块塑封后示意图；
图7为实施例一上下注塑模颠倒使用模具示意图；
图8为实施例二用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具示意图；
图9为实施例二智能功率半导体模块塑封后示意图；
图10为实施例三用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具示意图；
图11为实施例三智能功率半导体模块塑封后示意图；
图12为对比例一用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具示意图；
图13为实施例四用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具示意图；
图14为实施例五用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具示意图；
图15为实施例六用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具示意图；
图16为实施例七用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具示意图；
其中，散热基板1、引线框架2、元件3、注塑下模4、注塑上模5、下凹槽6、上凹槽7、倾斜结构8、倾斜结构9、球面结构10、弧线101、左空隙11、右空隙12、漏斗结构13、朝下的斜面14、球面结构15、球面结构16、散热基板下底面外露铜层17、槽结构18、球面形19、弧线191、槽结构20、顶针安装板21、顶针22、弹簧23、垂直结构24。
具体实施方式
见附图1至附图2，本实施例采用的现有智能功率半导体模块包括常规的散热基板1、引线框架2、元件3以及其他常规部件，注塑封装得到的封装体尺寸为64.5毫米×34.5毫米×6.8毫米，散热基板下底面外露铜层17的尺寸为43.0毫米×21.0毫米，除实施例三之外，其余例子都是以此模块作为封装对象。采用现有注塑模具对现有智能功率半导体模块进行密封树脂注塑封装后，得到的智能功率半导体模块产品发生翘曲，翘曲度达到0.250毫米左右，因为在整个注塑热固化成型过程中，整个产品都在175℃左右的环境下，由于陶瓷覆铜基板（散热基板）与密封树脂之间的热膨胀系数差异(CTE mismatch)会导致陶瓷覆铜基板与密封树脂具有不同的热膨胀程度而有应力作用拉扯，因而产生翘曲的现象，并且存在塑封体切除废胶料产生毛刺以及取料拉裂现象，存在溢胶现象。以散热基板下表面中心点到封装体下表面四个角的顶点拟合的平面之间的距离为翘曲度。
实施例一
参见附图3，其中a为用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具结构示意图，b为用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具下凹槽结构示意图，c为用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具下凹槽带坐标轴结构示意图，d为用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具下凹槽立体结构示意图（为了示意简洁、清楚，b、c、d图左端省略漏斗形表示，并且省略了注塑下模下凹槽长边，不影响本领域技术人员的理解，同时a、b、c图用虚线显示球面结构被槽结构截取的部分，更利于本领域技术人员的理解，可以确定，实际装置中，虚线部分是不存在的）；用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，包括注塑下模4、注塑上模5；所述注塑下模设有下凹槽6；所述注塑上模设有上凹槽7；上凹槽侧壁为倾斜结构8，下凹槽侧壁为倾斜结构9，下凹槽与上凹槽组成注塑腔，上凹槽下表面的边缘与下凹槽上表面的边缘对齐，从而封装后的产品外表面规则，注塑上模与注塑下模之间设有左空隙11、右空隙12，左空隙左端为漏斗结构13，漏斗结构中，面积大的表面朝外，左空隙中，除了漏斗结构之外的部分的高度等于智能功率半导体模块产品的引线的厚度，宽度为引线的宽度，右空隙的高度大于智能功率半导体模块产品的引线的厚度，宽度为引线的宽度，右空隙上表面设有朝下的斜面14，朝下的斜面的下边缘与上凹槽右侧壁下边缘重合，形成高度较小的进胶口；所述下凹槽的底面为朝上的球面结构10，上凹槽的底面为平面；球面结构10与垂直面（与水平面垂直）的交界处的弧线101的方程为y=-1.95×10-4x2+0.2，以下凹槽底面两个短边的中心点连线的中点为坐标原点，球面的高度为0.2毫米（虚拟球面结构顶点至下凹槽底面的距离），长度与下凹槽的底面长度一致为64毫米，宽度与下凹槽的底面宽度一致为34毫米；球面结构表面设有槽结构18，槽结构的底面为球面形19，球面形的长度与槽结构的长度一致为41毫米、宽度与槽结构的宽度一致为19毫米；下凹槽中，球面形的球心与球面结构的球心在同一竖直线上；球面形19与垂直面交界处的弧线191的二次函数方程为y=-1.95×10-4x2+0.175；槽结构的深度为0.025mm (槽结构的深度为虚拟球面结构顶点至球面形顶点的距离，可参见附图3a)；注塑上模设有固定顶针22（所有顶针距离注塑上模中心点的长度都一样），用于压住智能功率半导体模块产品，使得散热基板贴合模具下凹槽底面。
参见附图4，其中a为注塑下模主视结构示意图，b为注塑下模俯视结构示意图，c为宽度方向截面视图，d为球面结构被下凹槽截取示意图，可以看出球面结构的宽为下凹槽的底面宽度，长度为下凹槽的底面长度，e为球面结构立体示意图，为了示意简洁、清楚，图4左端省略漏斗形表示，并且省略了注塑下模下凹槽长边，同时为了表述更清楚，图4d、e省略了槽结构，不影响本领域技术人员的理解。
参见附图5，为槽结构的结构示意图，其中a为立体结构示意图，b为在球面结构上形成球面形19与槽结构18的示意图，可以看出，球面形的长度为槽结构的长度、宽度为槽结构的宽度。
通过上述模具得到的智能功率半导体模块产品参见附图6，对于智能功率半导体模块产品散热基板面的翘曲明显改善，测得翘曲值为0.050毫米左右；溢胶率为0；通过上述模具，塑封体切除废胶料产生毛刺以及取料拉裂现象为零。实际应用时，也可以将上下注塑模颠倒使用（参见附图7），对应的智能功率半导体模块产品的散热基板处在上模位置，对注塑结果没有影响。如果将下凹槽底面设计为平面，得到的智能功率半导体模块产品翘曲值为0.230毫米左右，存在少量溢胶。
实施例二
在实施例一的基础上，将上凹槽的底面设计为朝上的球面15，球面15与垂直面（与水平面垂直）的交界处的弧线的方程为y=-2.29×10-4x2+0.22，以上凹槽底面两个短边的中心点连线的中点为坐标原点，球面的高度为0.22毫米，长度与上凹槽的底面长度一致为62毫米，宽度与上凹槽的底面宽度一致为32毫米；其余与实施例一一样，参见附图8。根据现有智能功率半导体模块，散热基板所在的下模相对上模厚度要小，一是更便于散热，二是元件及键合金属线都在上模，所以上模需要更大的空间，所以上凹槽的底面长度，宽度要略小于下凹槽的底面长度，宽度，上下凹槽底面的球面结构近似、尺寸不同。对于上下模厚度一样的情况，此时，上下凹槽底面的球面结构尺寸可以相同。
通过上述模具得到的智能功率半导体模块产品参见附图9，散热基板面的翘曲明显改善，测量所得翘曲值为0.045毫米左右，而且塑封体上表面的翘曲也得到明显改善，几乎为平面结构，不存在溢胶现象。
实施例三
在实施例一的基础上，将上凹槽的底面设计为朝下的球面16；球面16与垂直面（与水平面垂直）的交界处的弧线的方程为y=1.95×10-4x2-0.2，以上凹槽底面两个短边的中心点连线的中点为坐标原点，球面的高度为0.2毫米，长度与上凹槽的底面长度一致为64毫米，宽度与上凹槽的底面宽度一致为34毫米；球面16的上表面也设有槽结构20，其余与实施例一一样，参见附图10。
通过上述模具得到的双面散热结构的智能功率半导体模块产品参见附图11，两面散热基板面的翘曲明显改善，测量所得翘曲值都为0.030毫米左右，不存在溢胶现象。
对比例一
在实施例一的基础上，下凹槽底面的球面表面不设计槽结构与球面形；其余与实施例一一样，参见附图12，其中a为注塑下模主视结构示意图，b为注塑下模俯视结构示意图，c为宽度方向截面视图，d为球面结构被下凹槽截取示意图，可以看出球面结构的宽为下凹槽的底面宽度，长度为下凹槽的底面长度，e为球面立体结构示意图，为了示意简洁、清楚，图12左端省略漏斗形表示，并且省略了注塑下模下凹槽长边，不影响本领域技术人员的理解。球面结构10与垂直面（与水平面垂直）的交界处的弧线101的方程为y=-1.95×10-4x2+0.2，以下凹槽底面两个短边的中心点连线的中点为坐标原点，球面的高度为0.2毫米（球面结构顶点至下凹槽底面的距离），长度为64毫米，宽度为34毫米；通过上述模具，对于智能功率半导体模块产品散热基板面的翘曲明显改善，测得翘曲值为0.048毫米左右，存在20%的溢胶率。
实施例四
参见附图13，在实施例二的基础上，用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具还包括顶针安装板21，顶针22一端安装在顶针安装板上，一端穿出注塑上模（在注塑上模上常规制孔），朝着下凹槽底面；顶针安装板位于注塑上模上方；朝着下凹槽底面的顶针中，所有顶针距离注塑上模中心点的长度都一样；顶针与顶针安装板之间用弹簧23连接，其余与实施例二一样。现有部分产品由于受到接触面的集中应力，以及组装过程中由于原材料公差，组装工艺公差而导致的产品间厚度差异，导致了不同厚度产品上基板所受顶针压力不同，使用固定顶针压力不可调整，导致部分产品由于所受压力过大使得散热片上的陶瓷片出现裂痕现象，影响产品的散热效果及可靠性良率，比如实施例二在解决翘曲与溢胶的同时存在少量陶瓷片出现裂痕的现象。本实施例通过弹簧23的使用，可以控制顶针施加在散基板上的压力，从而达到在散热基板上合理施压的效果，大大提高了产品的良率。通过上述模具得到的智能功率半导体模块产品，测得翘曲值为0.042毫米左右，彻底避免了陶瓷片出现裂痕的现象，且溢胶产品率为0。
实施例五
参见附图14，在实施例一的基础上，将倾斜结构更换为垂直结构24，其余不变，得到的智能功率半导体模块产品，散热基板面的翘曲明显改善，测量所得翘曲值为0.053毫米左右，但是出现塑封体拉裂现象，统计率为28%，实施例一则无塑封体拉裂现象。
实施例六
参见附图15，在实施例一的基础上，将左空隙左端的漏斗结构更换为与左空隙大小一样，其余不变，得到的智能功率半导体模块产品，散热基板面的翘曲明显改善，测量所得翘曲值为0.052毫米左右，但是在增加注塑压力时出现少量漏胶现象，实施例一则无此现象。
实施例七
参见附图16，在实施例一的基础上，将朝下的斜面变为平面，其余不变，得到的智能功率半导体模块产品，散热基板面的翘曲明显改善，测量所得翘曲值为0.053毫米左右，但是在切除废胶料时出现塑封体毛刺现象，统计率为26%，实施例一则无此现象。
采用实施例模具对现有智能功率半导体模块进行密封树脂注塑封装，将智能功率半导体模块置入下凹槽内，固定框架位置，散热基板在最下方，与下凹槽底面接触，下凹槽底面设有深度为0.02~0.03mm的槽结构，该结构能有效避免溢胶现象的产生。将树脂料饼放入料筒内，盖上注塑上模，顶针顶住智能功率半导体模块，使其散热基板最佳贴合下凹槽底面，上凹槽与下凹槽组成注塑腔与左空隙、右空隙，引线无需封装的部分位于左空隙、右空隙内（可以参见图13），将上下模合模后上压，框架外部引线置于左空隙、右空隙，除漏斗结构处外，其余部分都与框架紧密贴合，由于漏斗结构的存在，使得模具的合模区域变小，压强更大，从而上下注塑模具密封更好；框架与散热基板连接处由顶针顶住，如果设置弹簧，当高度误差达到一定量后，弹簧回缩，保证不会因为顶针的过压而导致散热基板的陶瓷片出现裂痕。当合模压力达到阀值后，现有注塑头向上传动，将融化的树脂从料筒中挤入流道，并通过进胶口流入模具型腔内，15~20秒左右型腔注满。此时仍然保持传送压力与合模压力约3分钟左右时间，保压固化完成后，模具打开，塑封后的模块产品被顶出模具，冷却得到智能功率半导体模块产品；本实用新型的模具得到的智能功率半导体模块产品密封树脂内部为需封装的模块部分，引线部分外露用于外部连接，散热基板几乎没有发生翘曲。
本实用新型主要针对成型腔结构提出创造性的技术改进，结合对进胶口、合模压力进行改进，对于注塑模具其他常规结构未做变动，比如出气孔等，即在常规塑封模具基础上，采用本实用新型的成型腔即可解决散热基板翘曲，并且避免溢胶开裂等问题；本实用新型无需改变或增加任何一道封装工艺过程即能实现改善智能功率半导体模块产品翘曲的目的；通过本实用新型得到翘曲改善的产品，降低了原先产品在注塑过程中由于变形而导致的贴片材料断裂甚至芯片断裂的情况，提高了产品的良率及可靠性；通过本实用新型得到翘曲改善的产品，尤其是需要使用螺栓固定的产品，在客户端安装使用时，降低了原先产品在螺栓紧固过程中，由于接触面不平而受外应力作用导致的散热基板（陶瓷片）断裂的情况，提高了产品的使用寿命及可靠性；通过本实用新型得到翘曲改善的产品，底面拥有较好的平整度，因此在与外接散热装置连接时，接触面平整可靠，能保证产品的导热效果，提高模块产品的可靠性及使用寿命。

Claims (10)

1.用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具包括注塑下模、注塑上模；所述注塑下模设有下凹槽；所述注塑上模设有上凹槽；所述下凹槽的底面设有朝上的球面结构；所述下凹槽与上凹槽组成注塑腔；所述上凹槽的底面设有朝上的球面结构，或者所述上凹槽的底面设有朝下的球面结构，或者所述上凹槽的底面为平面；所述下凹槽底面的球面结构表面设有槽结构；所述槽结构的底面为球面形；所述注塑上模设有顶针。
2.根据权利要求1所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，所述智能功率半导体模块包括引线框架、散热基板、元件；上凹槽下表面的边缘与下凹槽上表面的边缘对齐；上凹槽侧壁和/或下凹槽侧壁为倾斜结构；注塑上模与注塑下模之间设有左空隙、右空隙。
3.根据权利要求1所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，当顶针为两个以上时，所有顶针距离注塑上模中心点的长度都一样；所述顶针朝着下凹槽底面。
4.根据权利要求3所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具还包括顶针安装板；所述顶针一端安装在顶针安装板上，一端穿出注塑上模；所述顶针安装板位于注塑上模上方。
5.根据权利要求4所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，所述顶针与顶针安装板之间为弹簧连接。
6.根据权利要求1所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，所述下凹槽中，球面结构的长度为下凹槽的底面长度，宽度为下凹槽的底面宽度，所述球面结构与垂直面交界处的弧线的二次函数方程为y=cx2+d，c为-1～0，d为0～100。
7.根据权利要求1所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，所述球面形的长度为槽结构的长度、宽度为槽结构的宽度。
8.根据权利要求1所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，下凹槽中，所述球面形的球心与球面结构的球心在同一竖直线上。
9.根据权利要求1所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，所述球面形与垂直面交界处的弧线的二次函数方程为y=ax2+b，a为-1～0，b为0～100。
10.根据权利要求1所述用于改善智能功率半导体模块产品翘曲的模具，其特征在于，所述槽结构的深度为0.02~0.03mm。
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