CN219917141U - 功率模块封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种功率模块封装结构，包括：散热基板，所述散热基板上开设有定位槽；焊片，所述焊片设置于所述定位槽内；陶瓷覆铜板下铜箔，所述陶瓷覆铜板下铜箔设置于所述焊片之上；陶瓷基板，所述陶瓷基板设置于所述陶瓷覆铜板下铜箔之上；陶瓷覆铜板上铜箔，所述陶瓷覆铜板上铜箔设置于所述陶瓷基板之上；芯片，所述芯片设置于所述陶瓷覆铜板上铜箔之上；封装胶，所述封装胶包裹所述芯片、所述陶瓷覆铜板上铜箔和所述陶瓷基板。本实用新型能够使焊料厚度均匀，并且降低了焊接过程中的分层失效风险和空洞风险，进而提高生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体功率模块技术领域，具体涉及一种功率模块封装结构。
背景技术
功率模块在封装的过程中，需要将散热基板与陶瓷覆铜板焊接在一起，这个过程称为焊接工序，焊接工序是功率模块封装的核心工序，关键在于如何降低散热基板与陶瓷覆铜板之间的焊接空洞，以及散热基板与陶瓷覆铜板之间焊料厚度的一致性。其中，焊接空洞是由于散热基板与陶瓷覆铜板之间存在空气，而空气的散热能力远远低于金属焊料的散热能力，所以会导致功率模块局部散热能力下降。如果该空洞存在于芯片的下表面，可能会导致芯片因过热而烧毁。另外，焊料厚度的一致性也会影响功率模块的散热能力，在同一片陶瓷覆铜板的下表面，焊料厚的部分热阻偏大，散热能力差，反之，焊料薄的部分热阻偏小，散热能力也相对较好。所以焊料厚度的差异也会导致散热不均，影响功率模块的热阻，降低功率模块的工作效率。
目前现有的功率模块封装结构仍存在以下不足：
一，焊料厚度的一致性差异大。通过夹治具固定陶瓷覆铜板在散热基板上的位置，确保陶瓷覆铜板在散热基板中上下左右四个面的位置度，无器件约束陶瓷覆铜板上下面的活动空间，在高温焊接的过程中，容易导致陶瓷覆铜板在焊接炉中上下自由活动，致使冷却后存在焊料不均现象。
二，焊接空洞偏大。功率模块焊接是通过焊片融化，使液态的焊料与散热基板和陶瓷覆铜板面接触，冷却后散热基板和陶瓷覆铜板牢牢粘结在一起，由于焊接前焊料与陶瓷覆铜板不会100％面接触，所以焊接后会存在分层，导致空洞和气泡的产生。
三，生产效率低下。通过夹治具固定陶瓷覆铜板在散热基板上，装配、拆卸均需要人员以及设备操作，从而导致生产效率低。
四，焊接结合力差。焊料与散热基板和陶瓷覆铜板面接触，长期高低温后，由于材料热膨胀系数不同，容易产生面分层。
实用新型内容
本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种功率模块封装结构，能够使焊料厚度均匀，并且降低了焊接过程中的分层失效风险和空洞风险，进而提高生产效率。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种功率模块封装结构，包括：散热基板，所述散热基板上开设有定位槽；焊片，所述焊片设置于所述定位槽内；陶瓷覆铜板下铜箔，所述陶瓷覆铜板下铜箔设置于所述焊片之上；陶瓷基板，所述陶瓷基板设置于所述陶瓷覆铜板下铜箔之上；陶瓷覆铜板上铜箔，所述陶瓷覆铜板上铜箔设置于所述陶瓷基板之上；芯片，所述芯片设置于所述陶瓷覆铜板上铜箔之上；封装胶，所述封装胶包裹所述芯片、所述陶瓷覆铜板上铜箔和所述陶瓷基板。
所述功率模块封装结构，还包括外壳，所述外壳设置于所述散热基板上，位于所述封装胶外侧。
所述功率模块封装结构，还包括电极端子，所述电极端子的一端设置于所述外壳内，所述电极端子的另一端延伸出所述外壳。
所述功率模块封装结构，还包括键合线，所述键合线用于连接所述芯片和所述电极端子。
所述定位槽内开设有多个固定槽。
所述定位槽两侧对称开设有排气槽。
所述封装胶为硅凝胶。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过在散热基板上开设定位槽，并在定位槽内以及定位槽两侧分别开设固定槽和排气槽，由此，能够使焊料厚度均匀，并且降低了焊接过程中的分层失效风险和空洞风险，进而提高生产效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例的功率模块封装结构的示意图；
图2为本实用新型一个实施例的功率模块封装结构的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型实施例的功率模块封装结构示意图。
如图1所示，本实用新型实施例的功率模块封装结构，包括：散热基板1，散热基板1上开设有定位槽2；焊片3，焊片3设置于定位槽2内；陶瓷覆铜板下铜箔4，陶瓷覆铜板下铜箔4设置于焊片3之上；陶瓷基板5，陶瓷基板5设置于陶瓷覆铜板下铜箔4之上；陶瓷覆铜板上铜箔6，陶瓷覆铜板上铜箔6设置于陶瓷基板5之上；芯片7，芯片7设置于陶瓷覆铜板上铜箔6之上；封装胶8，封装胶8包裹芯片7、陶瓷覆铜板上铜箔6和陶瓷基板5。
在本实用新型的一个实施例中，为实现陶瓷覆铜板下铜箔4与散热基板1的结合，首先，可在散热基板1上开设定位槽2，然后，将焊片3设置于定位槽2内，以使焊片3不发生偏移，最后，可通过高温烧结，使焊片3融化并充分填充在定位槽2内，以使冷却后的焊片融化液与散热基板1和陶瓷覆铜板下铜箔4相结合，从而降低焊接过程中的空洞风险。其中，陶瓷基板5、陶瓷覆铜板下铜箔4和陶瓷覆铜板上铜箔6可通过高温烧结结合在一起，并可通过陶瓷基板5隔绝陶瓷覆铜板下铜箔4和陶瓷覆铜板上铜箔6之间的电路连接。
进一步地，如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，功率模块封装结构还可包括外壳9，外壳9设置于散热基板1上，位于封装胶8外侧。
进一步地，如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，功率模块封装结构还可包括电极端子10，电极端子10的一端设置于外壳9内，电极端子的另一端延伸出外壳9。
进一步地，如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，功率模块封装结构还可包括键合线11，键合线11用于连接芯片7和电极端子10。
如图1和图2所示，在本实用新型的一个实施例中，由于焊片3和散热基板1的热膨胀系数不同，焊片3和散热基板1在相同温度下的翘曲的形变量不一致，可在定位槽2内开设多个固定槽12以增加焊片融化液与散热基板1的接触面，其中，焊片融化液与散热基板1的接触面可包括前、后、左、右四个面，可有效增加焊片融化液与散热基板1的结合力，从而可降低分层失效风险。当焊片5经过高温烧结融化后，部分焊片融化液流入固定槽12内，致使焊片3和陶瓷覆铜板下铜箔4的接触面下降至定位槽2，从而防止陶瓷覆铜板下铜箔4发生偏移。
如图1和图2所示，在本实用新型的一个实施例中，由于焊片3与陶瓷覆铜板下铜箔4之间存在缝隙，可在定位槽2两侧对称开设有排气槽13，在高温烧结的过程中，可增加抽真空工序，使分层气泡从排气槽13排除，从而减少焊接空洞。
在本实用新型的一个实施例中，可将封装胶8填充在外壳9内侧，以为芯片7提供电气保护，其中，封装胶8可为硅凝胶。
在本实用新型的一个实施例中，在散热基板1上开设定位槽2，可将焊料限制在槽内，致使冷却后的焊料厚度均匀，且在定位槽2内开设固定槽12可有效增加焊料与散热基板1的结合力，降低分层失效风险，在定位槽2两侧开始排气槽13可有效引导气泡的排除，从而降低空洞风险。
根据本实用新型实施例的功率模块封装结构，通过在散热基板上开设定位槽，并在定位槽内以及定位槽两侧分别开设固定槽和排气槽，由此，能够使焊料厚度均匀，并且降低了焊接过程中的分层失效风险和空洞风险，进而提高生产效率。
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种功率模块封装结构，其特征在于，包括：
散热基板，所述散热基板上开设有定位槽；
焊片，所述焊片设置于所述定位槽内；
陶瓷覆铜板下铜箔，所述陶瓷覆铜板下铜箔设置于所述焊片之上；
陶瓷基板，所述陶瓷基板设置于所述陶瓷覆铜板下铜箔之上；
陶瓷覆铜板上铜箔，所述陶瓷覆铜板上铜箔设置于所述陶瓷基板之上；
芯片，所述芯片设置于所述陶瓷覆铜板上铜箔之上；
封装胶，所述封装胶包裹所述芯片、所述陶瓷覆铜板上铜箔和所述陶瓷基板。
2.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，还包括外壳，所述外壳设置于所述散热基板上，位于所述封装胶外侧。
3.根据权利要求2所述的功率模块封装结构，其特征在于，还包括电极端子，所述电极端子的一端设置于所述外壳内，所述电极端子的另一端延伸出所述外壳。
4.根据权利要求3所述的功率模块封装结构，其特征在于，还包括键合线，所述键合线用于连接所述芯片和所述电极端子。
5.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述定位槽内开设有多个固定槽。
6.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述定位槽两侧对称开设有排气槽。
7.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述封装胶为硅凝胶。
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