CN219999689U - 电路板组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电路板组件，包括：半导体器件、PCB板和焊片，半导体器件设置在PCB板上，焊片设置在半导体器件和PCB板之间并电连接半导体器件和PCB板，其中，焊片与半导体器件之间界面处，以及焊片与PCB板之间界面处的孔隙率小于1％。本申请的电路板组件中焊片与半导体器件之间界面处，以及焊片与PCB板之间界面处的孔隙率较低，降低了半导体器件与PCB板之间的电阻；此外，使用回流焊工艺形成的焊片提高了半导体器件与PCB板之间的连接强度。

Description

电路板组件

技术领域

本申请主要涉及半导体技术领域，具体地涉及一种电路板组件。

背景技术

电路板组件包括多个按照一定电路拓扑结构进行连接的功率半导体器件。电路板组件具有体积小和可靠性高等优势，被广泛应用于各种功率变换领域。半导体器中的半导体器件需要与PCB板(Printed Circuit Board,印制电路板)形成可靠的连接，这是保证电路板组件正常工作的前提。

所以，如何保证半导体器件与PCB板之间形成可靠的连接是亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请要解决的技术问题是提供一种电路板组件，该电路板组件能够保证半导体器件与PCB板之间形成可靠的连接。

本申请为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种电路板组件，包括：半导体器件、PCB板和焊片，所述半导体器件设置在所述PCB板上，所述焊片设置在所述半导体器件和所述PCB板之间并电连接所述半导体器件和所述PCB板，其中，所述焊片与所述半导体器件之间界面处，以及所述焊片与所述PCB板之间界面处的孔隙率小于1％。

在本申请一实施例中，所述半导体器件包括源极端子、漏极端子和栅极端子，所述焊片包括源极焊片、漏极焊片和栅极焊片，所述PCB板包括源极焊盘、漏极焊盘和栅极焊盘，其中，所述源极端子、所述漏极端子和所述栅极端子分别通过所述源极焊片、所述漏极焊片和所述栅极焊片与所述源极焊盘、所述漏极焊盘和所述栅极焊盘电性连接。

在本申请一实施例中，所述焊片是使用回流焊工艺形成的焊片。

在本申请一实施例中，所述半导体器件为功率半导体器件。

在本申请一实施例中还包括封装模块，所述封装模块封装所述半导体器件。

在本申请一实施例中，所述焊片的材料为金属银或金属铝。

在本申请一实施例中，所述焊片的导热系数为3W/(m·℃)～300W/(m·℃)。

在本申请一实施例中还包括冷却模块，所述PCB板设置在所述半导体器件和所述冷却模块之间。

在本申请一实施例中还包括金属镶嵌物，所述金属镶嵌物贯穿所述PCB板后与所述冷却模块接触，且与所述半导体器件电连接。

在本申请一实施例中还包括热界面材料层，所述热界面材料层设置在冷却模块和所述PCB板之间，且所述热界面材料层上表面与金属镶嵌物接触。

本申请的电路板组件中焊片与半导体器件之间界面处，以及焊片与PCB板之间界面处的孔隙率较低，降低了半导体器件与PCB板之间的电阻；此外，使用回流焊工艺形成的焊片提高了半导体器件与PCB板之间的连接强度。

附图说明

为让本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本申请的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本申请一实施例的一种电路板组件的俯视示意图；

图2是图1中沿A-A线的剖视示意图；

图3是本申请一实施例的一种电路板组件的爆炸示意图。

附图标记

PCB板110 漏极焊片132

半导体器件120 栅极焊片133

源极端子121 金属镶嵌物140

漏极端子122 金属印刷层150

栅极端子123 冷却模块160

芯片本体124 热界面材料层170

焊片130 封装结构180

源极焊片131

具体实施方式

为让本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本申请的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

接下来通过具体的实施例对本申请的电路板组件进行说明。

图1是一实施例的电路板组件的俯视示意图，图2是图1中沿A-A线的剖视示意图。参考图1和图2所示，电路板组件包括PCB板110和多个半导体器件120，该多个半导体器件120排列在PCB板110上，每个半导体器件120均与PCB板110电性连接。半导体器件120可以是功率半导体器件。图3是一实施例的电路板组件的爆炸示意图，结合图1、图2和图3所示，焊片130设置在半导体器件120和PCB板110之间，半导体器件120通过焊片130与PCB板110电性连接。

焊片130与半导体器件120之间界面处，以及焊片130与PCB板110之间界面处的孔隙率小于1％。降低界面处的孔隙率能够提高焊片130与半导体器件120之间的接触面积，以及焊片130与PCB板110之间的接触面积，从而降低半导体器件120与PCB板110之间的电阻。如图3所示，半导体器件120包括源极端子121、漏极端子122、栅极端子123和芯片本体124。源极端子121、漏极端子122和栅极端子123分别用于将芯片本体124的源极、漏极和栅极引出。焊片130包括源极焊片131、漏极焊片132和栅极焊片133。如图3所示，各个焊片的尺寸及排布与其连接的端子的尺寸及排布有关。具体的，源极端子121具有七个依次间隔排列的引脚，对应的，焊片130具有七个依次间隔排列的源极焊片131；漏极端子122呈片状，对应的，漏极焊片132也呈片状；栅极端子123具有一个引脚，且该一个引脚与源极端子121的引脚相邻，对应的，焊片130具有一个栅极焊片133，且该一个栅极焊片133与源极焊片131相邻。PCB板110具有源极焊盘、漏极焊盘和栅极焊盘。图3中源极焊盘、漏极焊盘和栅极焊盘分别被源极焊片131、漏极焊片132和栅极焊片133覆盖，所以在图3中看不到源极焊盘、漏极焊盘和栅极焊盘。

源极端子121、漏极端子122和栅极端子123分别通过源极焊片131、漏极焊片132和栅极焊片133与源极焊盘、漏极焊盘和栅极焊盘电性连接。具体的，各个焊片的一面与对应的焊盘连接，另一面与对应的端子连接，如此实现半导体器件120与PCB板110之间的电性连接。具体到上述实施例中，焊片与半导体器件120之间界面处为焊片与端子之间的界面处，焊片与PCB板110之间界面处为焊片与焊盘之间的界面处。

本申请使用焊片连接焊盘和端子的方法包括：使用回流焊工艺形成连接焊盘和端子的焊片。相比较于使用锡膏连接半导体器件和PCB板，本申请将回流焊工艺应用到连接半导体器件和PCB板，得益于回流焊工艺自身的特点，焊片与端子之间的焊接强度，以及焊片与焊盘之间的焊接强度较高，例如，焊接强度可以等于或大于20N，如此提高了半导体器件与PCB板之间连接的可靠性。

此外，相比较于使用锡膏连接半导体器件和PCB板，使用回流焊工艺形成的焊片与端子之间界面处，以及焊片与焊盘之间界面处的孔隙较低。

在一实施例中，使用回流焊工艺形成连接半导体器件和PCB板的焊片的步骤如下：

步骤1：将预成型焊片放置在PCB板上对应的焊盘处。

以漏极焊片为例对步骤1进行说明。在步骤1中将预成型漏极焊片放置在漏极焊盘处。本申请不对放置预成型漏极焊片的方法做限制，可以人工放置预成型漏极焊片，也可以使用相应的机器设备放置预成型漏极焊盘。在另外一些实施例中，为避免预成型漏极焊片在后续工艺步骤中因移动而偏离漏极焊盘，使用粘结剂连接预成型漏极焊片与漏极焊盘。

步骤2：将半导体器件放置在PCB板上对应的位置处，保证各个端子与对应的预成型焊片相接触。

以漏极焊片为例对步骤2进行说明。参考图3所示。在放置半导体器件120时，应保证漏极端子122准确地放置在预成型漏极焊片的上方，漏极端子122不能与预成型源极焊片以及预成型栅极焊片接触。

步骤3：使用回流焊工艺处理预成型焊片，以形成连接半导体器件和PCB板的焊片。

继续以漏极焊片为例进行说明。参考图3所示，在使用回流焊工艺处理预成型漏极焊片的过程中，预成型漏极焊片由固态转变为液态，之后再由液态转变为固态，如此通过回流焊工艺将预成型焊片处理成连接漏极端子122和漏极焊盘的漏极焊片132。

在一实施例中，焊片的材料为金属银或金属铝。金属银和金属铝具有良好的导电性和导热性。焊片也可以是其它任何已知的合金。在一些实施例中，焊片的导热系数为3W/(m·℃)～300W/(m·℃)。可以根据半导体器件的功率设置焊片的导热系数，较高的导热系数有利于对半导体器件的散热，从而保证半导体器件的稳定运行。

参考图2所示，电路板组件还包括贯穿PCB板110的金属镶嵌物(Copper inlay)140。金属镶嵌物140的上表面与漏极焊片132接触，下表面与金属印刷层(Copper print)150接触。金属镶嵌物140通过漏极焊片132与半导体器件120电连接。金属镶嵌物140可将半导体器件120的信号传递到PCB板110的另一面。金属镶嵌物140，金属镶嵌物140可以是铜镶嵌物，金属印刷层150可以是铜印刷层。

参考图2所示，在一实施例中，电路板组件还包括冷却模块160。PCB板110设置在半导体器件120和冷却模块160之间。在一些实施例中，为提高PCB板110与冷却模块160之间热传递效率，在PCB板110与冷却模块160之间设置热界面材料层170。热界面材料层170的材料可以选自散热硅脂。如图2所示，热界面材料层170的上表面与金属印刷层150的下表面接触，金属印刷层150的上表面与金属镶嵌物140接触，在一些实施例中，可以省略金属印刷层150，热界面材料层170的上表面直接与金属镶嵌物140的下表面接触。在其它一些实施例中，还可以省略热界面材料层170，金属镶嵌物140的下表面与冷却模块160接触。

冷却模块160对半导体器件120具有散热作用。冷却模块160可以是风冷模块，也可以是也冷模块。参考图2和图3所示，在一些实施例中，使用封装结构180对半导体器件120进行封装，封装结构180可以是封装树脂。封装结构180对半导体器件120具有保护作用，可以降低半导体器件120因外界冲击而损坏的风险。

本申请上述实施例中的电路板组件中焊片与半导体器件之间界面处，以及焊片与PCB板之间界面处的孔隙率较低，降低了半导体器件与PCB板之间的电阻；此外，使用回流焊工艺形成的焊片提高了半导体器件与PCB板之间的连接强度。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

Claims (10)

1.一种电路板组件，其特征在于，包括：半导体器件、PCB板和焊片，所述半导体器件设置在所述PCB板上，所述焊片设置在所述半导体器件和所述PCB板之间并电连接所述半导体器件和所述PCB板，其中，所述焊片与所述半导体器件之间界面处，以及所述焊片与所述PCB板之间界面处的孔隙率小于1％。

2.如权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述半导体器件包括源极端子、漏极端子和栅极端子，所述焊片包括源极焊片、漏极焊片和栅极焊片，所述PCB板包括源极焊盘、漏极焊盘和栅极焊盘，其中，所述源极端子、所述漏极端子和所述栅极端子分别通过所述源极焊片、所述漏极焊片和所述栅极焊片与所述源极焊盘、所述漏极焊盘和所述栅极焊盘电性连接。

3.如权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述焊片是使用回流焊工艺形成的焊片。

4.如权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述半导体器件为功率半导体器件。

5.如权利要求1所述的电路板组件，其特征在于还包括封装模块，所述封装模块封装所述半导体器件。

6.如权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述焊片的材料为金属银或金属铝。

7.如权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述焊片的导热系数为3W/(m·℃)～300W/(m·℃)。

8.如权利要求1所述的电路板组件，其特征在于还包括冷却模块，所述PCB板设置在所述半导体器件和所述冷却模块之间。

9.如权利要求8所述的电路板组件，其特征在于还包括金属镶嵌物，所述金属镶嵌物贯穿所述PCB板后与所述冷却模块接触，且与所述半导体器件电连接。

10.如权利要求9所述的电路板组件，其特征在于还包括热界面材料层，所述热界面材料层设置在冷却模块和所述PCB板之间，且所述热界面材料层上表面与所述金属镶嵌物接触。