一种带弹片双层灌胶的功率模块及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种弹片焊接后用硅凝胶和环氧树脂进行双层灌封的功率模块及制备方法，属于电力电子学的功率模块设计、制造和封装技术领域。
【背景技术】
[0002]传统的功率模块采用焊接工艺实现可靠的电气连接，但是传下来的力会造成焊点的焊接疲劳，影响功率模块的可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种结构合理，使用方便，采用感应焊接技术实现多个弹片和DBC之间稳定可靠的电气连接，采取硅凝胶和环氧树脂在模块中的双层灌胶，以固定弹片，保护焊点，既实现了功率模块与外部可靠的电气连接，又实现了对端子和焊点保护的带弹片双层灌封的功率模块及制备方法。
[0004]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种带弹片双层灌胶的功率模块，它主要包括:一覆铜陶瓷基板DBC，一通过回流焊焊接在覆铜陶瓷基板DBC上的芯片，所述的芯片通过覆铜陶瓷基板DBC上的键合铝线实现电气连接，所述的覆铜陶瓷基板DBC上通过预刷焊料和感应加热焊接有多个弹片，所述的弹片预装在一外壳中，在所述外壳内灌封有一层硅凝胶和一层环氧树脂。
[0005]作为优选:所述的外壳配置有用于安装弹片的穴位，使弹片装入后不会自然掉落；所述的多个弹片全部预装在所述的外壳中，弹片与外部应用端连接;所述的弹片在封壳后通过预刷焊料和感应加热一起焊接到覆铜陶瓷基板DBC上;外壳配置有灌胶用通孔，用于往模块中灌注硅凝胶和环氧树脂。
[0006]作为优选:所述外壳内灌入的一层硅凝胶，其高度覆盖覆铜陶瓷基板DBC、芯片和键合线;而在硅凝胶上方灌入的一层环氧树脂，其高度低于弹片的弯曲段，覆盖弹片的直线段;所述的外壳材料是PBT、PPA或PPS。
[0007]—种如上所述带弹片双层灌胶的功率模块的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤:
a)先将所需弹片全部预装进外壳，然后进行封壳；
b)封壳后通过感应加热技术和预涂的焊料实现弹片和DBC的焊接；
c)完成焊接后在功率模块中灌入一层硅凝胶，高度需覆盖DBC、芯片、键合线，等待硅凝胶固化；
d)硅凝胶固化后，在功率模块中灌入一层环氧树脂，高度低于弹片的弯曲段，覆盖弹片的直线段;然后进行环氧树脂的固化。
[0008]本发明具有结构合理，使用方便等特点，使用弹片焊接技术，既实现可靠的电气连接，又实现了外部应用端的方便连接;采取硅凝胶和环氧树脂在功率模块内的双层灌封，将柔软、应力较小的硅凝胶在下层保护芯片、键合线、DBC等脆弱的元器件，将环氧树脂灌在硅凝胶上面以固定弹片，保护焊点。既实现了模块于外部可靠的电气连接，又实现了对端子和焊点的保护;本发明采用在原来硅凝胶的上面加灌一层环氧树脂，可以固定弹片，是力不再向下传到到焊点，提高了焊接的可靠性。
【附图说明】
[0009]图1是本发明所述功率模块的结构示意图。
[0010]图2是本发明所述功率模块的剖面结构示意图。
[0011]【具体实施方式】:
下面将结合附图对本发明作详细介绍:图1-2所示，本发明所述的一种带弹片双层灌胶的功率模块，它主要包括:一覆铜陶瓷基板DBC，一通过回流焊焊接在覆铜陶瓷基板DBC上的芯片，所述的芯片通过覆铜陶瓷基板DBC上的键合铝线实现电气连接，所述的覆铜陶瓷基板DBC上通过预刷焊料和感应加热焊接有多个弹片，所述的弹片预装在一外壳中，在所述外壳内灌封有一层硅凝胶和一层环氧树脂。
[0012]图中所示，本发明所述的外壳配置有用于安装弹片的穴位，使弹片装入后不会自然掉落;所述的多个弹片全部预装在所述的外壳中，弹片与外部应用端连接;所述的弹片在封壳后通过预刷焊料和感应加热一起焊接到覆铜陶瓷基板DBC上;外壳配置有灌胶用通孔，用于往模块中灌注硅凝胶和环氧树脂。
[0013]本发明所述外壳内灌入的一层硅凝胶，其高度覆盖覆铜陶瓷基板DBC、芯片和键合线；而在硅凝胶上方灌入的一层环氧树脂，其高度低于弹片的弯曲段，覆盖弹片的直线段；所述的外壳材料是PBT、PPA或PPS。
[0014]一种如上所述带弹片双层灌胶的功率模块的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤:
a)先将所需弹片全部预装进外壳，然后进行封壳；
b)封壳后通过感应加热技术和预涂的焊料实现弹片和DBC的焊接；
c)完成焊接后在功率模块中灌入一层硅凝胶，高度需覆盖DBC、芯片、键合线，等待硅凝胶固化；
d)硅凝胶固化后，在功率模块中灌入一层环氧树脂，高度低于弹片的弯曲段，覆盖弹片的直线段;然后进行环氧树脂的固化。
[0015]实施例:图1所示，本发明所述的功率模块中，包含如图所示的覆铜陶瓷基板DBCl，IGBT芯片，二极管芯片，键合铝线，塑料外壳2，弹片3，硅凝胶4，环氧树脂5。将芯片通过回流焊焊接在覆铜陶瓷基板相应的导电铜层上;芯片和覆铜陶瓷基板DBCl相应的导电铜层之间通过键合铝线形成电气连接;将功率模块所需要的弹片预装入塑料外壳2中；塑料外壳2和覆铜陶瓷基板DBCl之间通过密封胶粘结;通过感应加热和封壳前预涂的焊料实现弹片3和覆铜陶瓷基板DBCl之间的焊接;通过塑料外壳2上设置的通孔往功率模块中灌注硅凝胶4;通过塑料外壳2上设置的通孔往功率模块中灌注环氧树脂5;弹片3通过塑料外壳2上开口与外部应用端连接。
[0016]图2所示，先将弹片3预装入塑料外壳2中，然后进行封壳。通过感应加热和预涂焊料实现弹片3和覆铜陶瓷基板DBCl之间的焊接。在功率模块中灌入一层硅凝胶4，高度需覆盖DBC1、芯片、键合线。硅凝胶固化后，再在功率模块中灌入一层环氧树脂5，高度低于弹片3的弯曲段，覆盖弹片3的直线段，然后进行环氧树脂的固化。
【主权项】
1.一种带弹片双层灌胶的功率模块，它主要包括:一覆铜陶瓷基板DBC，一通过回流焊焊接在覆铜陶瓷基板DBC上的芯片，所述的芯片通过覆铜陶瓷基板DBC上的键合铝线实现电气连接，其特征在于所述的覆铜陶瓷基板DBC上通过预刷焊料和感应加热焊接有多个弹片，所述的弹片预装在一外壳中，在所述外壳内灌封有一层硅凝胶和一层环氧树脂。2.根据权利要求1所述的带弹片双层灌胶的功率模块，其特征在于所述的外壳配置有用于安装弹片的穴位，使弹片装入后不会自然掉落;所述的多个弹片全部预装在所述的外壳中，弹片与外部应用端连接;所述的弹片在封壳后通过预刷焊料和感应加热一起焊接到覆铜陶瓷基板DBC上;外壳配置有灌胶用通孔，用于往模块中灌注硅凝胶和环氧树脂。3.根据权利要求1或2所述的带弹片双层灌胶的功率模块，其特征在于所述外壳内灌入的一层硅凝胶，其高度覆盖覆铜陶瓷基板DBC、芯片和键合线；而在硅凝胶上方灌入的一层环氧树脂，其高度低于弹片的弯曲段，覆盖弹片的直线段；所述的外壳材料是PBT、PPA或PPSo4.一种如权利要求1或2或3所述带弹片双层灌胶的功率模块的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下步骤: a)先将所需弹片全部预装进外壳，然后进行封壳； b)封壳后通过感应加热技术和预涂的焊料实现弹片和DBC的焊接； c)完成焊接后在功率模块中灌入一层硅凝胶，高度需覆盖DBC、芯片、键合线，等待硅凝胶固化； d)硅凝胶固化后，在功率模块中灌入一层环氧树脂，高度低于弹片的弯曲段，覆盖弹片的直线段;然后进行环氧树脂的固化。
【专利摘要】一种带弹片双层灌胶的功率模块及制造方法，它包括：一覆铜陶瓷基板DBC，一通过回流焊焊接在覆铜陶瓷基板DBC上的芯片，所述的芯片通过覆铜陶瓷基板DBC上的键合铝线实现电气连接，所述的覆铜陶瓷基板DBC上通过预刷焊料和感应加热焊接有多个弹片，所述的弹片预装在一外壳中，在所述外壳内灌封有一层硅凝胶和一层环氧树脂；所述的制备方法包括：a）先将所需弹片全部预装进外壳；b）封壳后通过感应加热技术和预涂的焊料实现弹片和DBC的焊接；c）完成焊接后在功率模块中灌入一层硅凝胶，高度需覆盖DBC、芯片、键合线，等待硅凝胶固化；d）硅凝胶固化后，在功率模块中灌入一层环氧树脂，覆盖弹片的直线段；然后进行环氧树脂的固化。
【IPC分类】H01L23/31, H01L23/29, H01L25/04, H01L23/492
【公开号】CN105679747
【申请号】CN201610132060
【发明人】熊平, 姚礼军
【申请人】嘉兴斯达半导体股份有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月9日