一种功率模组加工方法及功率模组与流程

文档序号：17424493发布日期：2019-04-17 02:40阅读：113来源：国知局

本发明半导体领域，尤其涉及一种功率模组加工方法及采用该方法加工形成的功率模组。

背景技术：

ipm(intelligentpowermodule)，即智能功率模块，不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起。而且还内部集成有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到cpu。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以保证ipm自身不受损坏。ipm一般使用igbt以及mosfet作为功率开关元件，内部集成电流传感器及驱动电路的集成结构。ipm以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种非常理想的电力电子器件。

现有技术中智能功率模块插件产品的生产工艺复杂，工艺步骤顺序固化，使得产品生产不够灵活且产品质量不够理想。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于：提供一种功率模组加工方法，其能够解决现有技术中存在的上述技术问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种功率模组加工方法，包括以下步骤：

步骤s1、提供基板；

步骤s2：上芯、打线，于所述基板上安装电子元器件、打线连接相关电子元器件；

步骤s3：焊接引脚，采用超声波焊接的方式直接接合基板线路与引脚；

步骤s4、封装，采用封装胶进行绝缘封装；

步骤s5、剪裁成型；

其中所述步骤s3可于所述步骤s2与所述步骤s4之间进行，或，所述步骤s3于所述步骤s2之前进行。

作为所述的功率模组加工方法的一种优选技术方案，所述基板为绝缘金属基板。

作为所述的功率模组加工方法的一种优选技术方案，所述引脚为引线框架、pcb或驱动端导线架，所述接合基板线路与引脚为绝缘金属基板与引线框架接合、绝缘金属基板与pcb接合或绝缘金属基板与驱动端导线架接合。

作为所述的功率模组加工方法的一种优选技术方案，所述基板为陶瓷覆铜板。

作为所述的功率模组加工方法的一种优选技术方案，所述引脚为引线框架、pcb或驱动端导线架，所述接合基板线路与引脚为陶瓷覆铜板与引线框架接合、陶瓷覆铜板于pcb接合或陶瓷覆铜板于驱动端导线架接合。

作为所述的功率模组加工方法的一种优选技术方案，所述超声波焊接采用超声波熔接机进行，所述超声波熔接机包括：电源供应器、超声波产生器、换能器、变幅杆以及焊接头。

作为所述的功率模组加工方法的一种优选技术方案，所述超声波焊接采用单点接脚焊接，所述焊接头长度大于单个引脚宽度小于单个引脚宽度与二倍相邻引脚间距之和；或，所述超声波焊接采用单边接脚焊接，所述焊接头长度大于单边引脚相背离的端点之间的距离；或，所述超声波焊接采用器件一次性接脚焊接，所述焊接头长度大于单边引脚相背离的端点之间的距离，所述焊接头的数量与待焊接引脚边数相对应。

作为所述的功率模组加工方法的一种优选技术方案，所述绝缘金属基板依次包括金属基板层、绝缘层以及基板线路层，所述电子元器件设置在所述基板线路层上。

作为所述的功率模组加工方法的一种优选技术方案，所述陶瓷覆铜板依次包括基板背面铜层、基板陶瓷层以及基板线路层，所述电子元器件设置在所述基板线路层上。

另一方面，提供一种功率模组，其采用如上所述的功率模组加工方法进行引脚接合。

本发明的有益效果为：本方案中采用超声波接合的方式焊接引脚，无需通过焊锡或其他中间连接材料，可以实现相同材料之间的固态焊接操作，相同材料之间的固态焊接形成接近无热阻及相变化截面，产品热阻性能好，形成最短传输路径拥有较低寄生电感及电阻。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例一所述功率模组加工方法流程图。

图2为本发明实施例二所述功率模组加工方法流程图。

图3a为本发明实施例三所述功率模组结构剖视图。

图3b为本发明实施例三所述超声波焊接状态示意图。

图3c为本发明实施例三所述焊接头与基板线路层位置关系示意图。

图4a为本发明实施例四所述功率模组结构剖视图。

图4b为本发明实施例四所述超声波焊接状态示意图。

图4c为本发明实施例四所述焊接头与基板线路层位置关系示意图。

图5a为本发明实施例五所述功率模组结构剖视图。

图5b为本发明实施例五所述超声波焊接状态示意图。

图5c为本发明实施例五所述焊接头与基板线路层位置关系示意图。

图6a为本发明实施例六所述功率模组结构剖视图。

图6b为本发明实施例六所述超声波焊接状态示意图。

图6c为本发明实施例六所述焊接头与基板线路层位置关系示意图。

图7a为本发明实施例七所述功率模组结构剖视图。

图7b为本发明实施例七所述超声波焊接状态示意图。

图7c为本发明实施例七所述焊接头与基板线路层位置关系示意图。

图8a为本发明实施例八所述功率模组结构剖视图。

图8b为本发明实施例八所述超声波焊接状态示意图。

图8c为本发明实施例八所述焊接头与基板线路层位置关系示意图。

图3a中：

31、引脚；32、基板线路层；33、绝缘层；34、金属基板层；35、电子元器件；36、引线；37、驱动ic；

图4a中：

41、引脚；42、基板线路层；43、绝缘层；44、金属基板层；45、电子元器件；46、引线；47、连接导线架；48、驱动ic；49、pcb；410、pcb线路图形；

图5a中：

51、引脚；52、基板线路层；53、绝缘层；54、金属基板层；55、电子元器件；56、引线；57、连接导线架；58、驱动ic；

图6a中：

61、引脚；62、基板线路层；63、基板陶瓷层；64、基板背面铜层；65、电子元器件；66、引线；67、驱动ic；

图7a中：

71、引脚；72、基板线路层；73、基板陶瓷层；74、基板背面铜层；75、电子元器件；76、引线；77、连接导线架；78、驱动ic；79、pcb；710、pcb线路图形；

图8a中：

81、引脚；82、基板线路层；83、基板陶瓷层；84、基板背面铜层；85、电子元器件；86、引线；87、连接导线架；88、驱动ic；

图3b、4b、5b、6b、7b、8b中：

1、电源供应器；2、超声波产生器；3、换能器；4、变幅杆；5、焊接头；6、待焊接产品；

图3c中：

31、引脚；32、基板线路层；5、焊接头；

图4c中：

41、引脚；42、基板线路层；5、焊接头；

图5c中：

51、引脚；52、基板线路层；5、焊接头；

图6c中：

61、引脚；62、基板线路层；5、焊接头；

图7c中：

71、引脚；72、基板线路层；5、焊接头；

图8c中：

81、引脚；82、基板线路层；5、焊接头。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应作广义”、“固定”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种功率模组加工方法，包括以下步骤：

步骤s1、提供基板；

步骤s2：上芯、打线，于所述基板上安装电子元器件、打线连接相关电子元器件；

步骤s3：焊接引脚，采用超声波焊接的方式直接接合基板线路与引脚；

步骤s4、封装，采用封装胶进行绝缘封装；

步骤s5、剪裁成型；

本实施例中所述步骤上芯、打线于所述步骤焊接引脚之前进行。

本方案中采用超声波接合的方式焊接引脚，无需通过焊锡或其他中间连接材料，可以实现相同材料之间的固态焊接操作，相同材料之间的固态焊接形成接近无热阻及相变化截面，产品热阻性能好，形成最短传输路径拥有较低寄生电感及电阻。

将焊接引脚放置在上芯、打线工艺步骤后进行可降低焊接、打线过程所使用设备的尺寸，由于焊接引脚后的基板引脚是向外扩散的，其所占用的空间相对于未焊接引脚状态下的基板会增加很大，例如，在引脚未进行弯折成型时该扩散体现在扩展面积上，当引脚进行弯折成型后，该扩散同时体现在面积以及高度上，上述扩散均会对设备体积带来不利影响，使得设备轨道体积增加，甚至需要对设备进行改造来满足生产要求。

采用上述焊接引脚在上芯、打线后进行，由于上芯、打线时尚未进行焊接引脚步骤，因此基板所占空间范围即为基板主体的尺寸，由此可有效的控制上芯、打线设备的尺寸。

同时，本实施例中还提供一种功率模组，其采用如上所述的功率模组加工方法进行引脚接合。

实施例二：

如图2所示，本实施例提供一种功率模组加工方法，包括以下步骤：

步骤s1、提供基板；

步骤s2：焊接引脚，采用超声波焊接的方式直接接合基板线路与引脚；

步骤s3：上芯、打线，于所述基板上安装电子元器件、打线连接相关电子元器件；

步骤s4、封装，采用封装胶进行绝缘封装；

步骤s5、剪裁成型；

由于焊接引脚采用超声波焊接，使得本发明所述的功率模组加工方法中所述上芯、打线可在焊接引脚之后进行。

其工艺依次为焊接引脚-上芯、打线-封装，上述步骤在上芯、打线完成后直接进行封装工艺，可减少上芯、打线工艺与封装工艺之间的时间间隔，在上芯、打线完成后尽快进行封装可减少表面裂化及氧化，减少封装胶的分层问题。

需要指出的是，本方案所述的功率模组加工方法并不局限于实施例一以及实施例二所述的步骤次序，在其他实施例中还可以采用在封装完成后进行焊接引脚操作，即在封装状态下预留引脚安装空间，在封装完成后将引脚插接至引脚安装区中进行超声波焊接操作。

或，在封装过程中使引脚与基板线路板对位放置，在未焊接状态下进行封装，封装完成后采用超声波焊接对引脚与基板线路板之间进行焊接连接。

同时，本实施例中还提供一种功率模组，其采用如上所述的功率模组加工方法进行引脚接合。

实施例三：

本实施例中所述的功率模组加工方法与实施例一或实施例二中的工艺步骤相同，其具体对基板的类型进行具体介绍，本实施例中所述基板为绝缘金属基板。

如图3a-3c所示，所述引脚31为引线框架，所述接合基板线路与引脚31为绝缘金属基板与引线框架接合。所述绝缘金属基板依次包括金属基板层34、绝缘层33以及基板线路层32，所述电子元器件35设置在所述基板线路层32上。本实施例中电子元器件中的热器件与驱动ic37共同设置在绝缘金属基板上，所述电子元器件35设置在所述基板线路层32上，电子元器件35之间通过引线36电连接。