本发明涉及半导体功率器件封装技术领域，特别是涉及一种半导体功率器件封装模块及其制造方法。
背景技术
半导体功率器件封装模块中的智能功率模块(intelligentpowermodule，ipm)是一种先进的功率开关器件，具有gtr(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点,以及mosfet(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。现有的智能功率模块常采用金属材料作为基板，在基板上形成绝缘层和电路布线层，并在电路布线层上安装功率元件和控制元件，然后用树脂密封层封装基板、绝缘层、电路布线层、功率元件以及控制元件。现有的半导体功率器件封装模块的制造成本高且质量较重，因此，如何设计一种综合性能优异的半导体功率器件封装模块，是业界亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种半导体功率器件封装模块及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种半导体功率器件封装模块的制造方法，包括以下步骤：
1）在聚四氟乙烯层的上表面粘结聚丙烯层，在所述聚丙烯层的上表面粘结顺丁橡胶层，在所述顺丁橡胶层的上表面粘结聚对苯二甲酸乙二醇酯层，在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的上表面粘结硅橡胶层，在所述硅橡胶层的上表面粘结聚碳酸酯层，在所述聚碳酸酯层的上表面粘结异戊橡胶层，在所述异戊橡胶层的上表面粘结聚苯醚层，以形成复合树脂板；
2）在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，所述通孔贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔中均嵌入一个金属柱，每个所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，所述凹槽的顶面与所述复合树脂板的下表面处于同一水平面；
3）接着在所述复合树脂板的上表面沉积导热金属层，接着在所述导热金属层的上表面沉积氮化硅绝缘层，接着在所述氮化硅绝缘层的上表面沉积氧化铝绝缘层，接着在所述氧化铝绝缘层的上表面沉积二氧化硅绝缘层，所述导热金属层的厚度为300-500纳米，所述氮化硅绝缘层的厚度为200-400纳米，所述氧化铝绝缘层的厚度为300-600纳米，所述二氧化硅绝缘层的厚度为50-100纳米，以形成复合导热基板；
4）在所述二氧化硅绝缘层上沉积一导电金属层，并对所述导电金属层进行图案化处理以形成一电路布线层，所述导电金属层的厚度为0.5-1微米；
5）在所述电路布线层上装配多个电子元器件以及多个引脚，所述电子元器件包括功率元件和控制元件；
6）形成树脂密封层，所述树脂密封层完全包裹所述电子元器件和所述电路布线层，所述树脂密封层包裹所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述树脂密封层还包裹所述聚四氟乙烯层的下表面，所述金属柱的下端部从所述树脂密封层中露出，所述树脂密封层还包裹每个所述引脚的一部分，且每个所述引脚的另一部分裸露于所述树脂密封层，所述树脂密封层的材料包括聚四氟乙烯10-20份；聚丙烯30-50份；聚对苯二甲酸乙二醇酯20-40份；聚碳酸酯10-30份；聚苯醚10-20份；顺丁橡胶5-10份；硅橡胶5-10份；异戊橡胶5-10份；2,4-二羟基二苯甲酮0.3-0.6份；癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.3-0.5份；亚磷酸三壬基苯酯0.5-1份；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1-2份；2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1-3份；2，5-二苯甲酰基过氧化-2，5-二甲基己烷0.1-0.5份；乙烯基三乙酰氧基硅烷0.2-0.4份；玻璃纤维1-5份；氮化硅粉末1-3份，氧化铝粉末1-5份。
作为优选，所述聚四氟乙烯层的厚度为0.5-2毫米，所述聚丙烯层的厚度为0.3-0.9毫米，所述顺丁橡胶层的厚度为1-2毫米，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为1-3毫米，所述硅橡胶层的厚度为0.5-1.5毫米，所述聚碳酸酯层的厚度为0.5-1.5毫米，所述异戊橡胶层的厚度为1-2毫米，所述聚苯醚层的厚度为1-2毫米。
作为优选，所述通孔的直径为2-5毫米，相邻所述通孔之间的间距为1-4毫米，所述金属柱的直径为2-5毫米。
作为优选，所述每个所述金属柱的所述凹槽的直径为1-3毫米，所述凹槽的深度为2-4毫米。
本发明还提出了一种半导体功率器件封装模块，所述半导体功率器件封装模块采用上述方法制备形成的。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的半导体功率器件封装模块采用复合树脂板作为承载基板，并通过在复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，并在通孔中嵌入金属柱，所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，有效提高的复合树脂板的散热性能，且凹槽结构的设置有效提高了金属柱与空气的接触面积，进一步提高了其散热性能。通过优化复合树脂板中各层的材质以及厚度，使得其具有优异机械强度和减震性能，本发明的半导体功率器件封装模块在发生碰撞时可以减少损坏的几率。本发明中树脂密封层含有的树脂基体与复合树脂板中的树脂基体相一致，进而使得本发明的半导体功率器件封装模块具有优异的密封性能，可以有效避免树脂密封层和复合树脂板剥离。通过优化本发明的半导体功率器件封装模块的具体结构，并优化各部件的具体工艺参数，使得本发明的半导体功率器件封装模块具有优异的密封性能、抗震性能、导热性能以及稳定性能，增长了其使用寿命。此外，本发明的制备方法过程简单，降低了生产能耗，易于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的半导体功率器件封装模块的示意图。
图2为图1中沿a-b的截面示意图。
具体实施方式
本发明具体实施例提出的一种半导体功率器件封装模块的制造方法，包括以下步骤：
1）在聚四氟乙烯层的上表面粘结聚丙烯层，在所述聚丙烯层的上表面粘结顺丁橡胶层，在所述顺丁橡胶层的上表面粘结聚对苯二甲酸乙二醇酯层，在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的上表面粘结硅橡胶层，在所述硅橡胶层的上表面粘结聚碳酸酯层，在所述聚碳酸酯层的上表面粘结异戊橡胶层，在所述异戊橡胶层的上表面粘结聚苯醚层，以形成复合树脂板；
2）在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，所述通孔贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔中均嵌入一个金属柱，每个所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，所述凹槽的顶面与所述复合树脂板的下表面处于同一水平面；
3）接着在所述复合树脂板的上表面沉积导热金属层，接着在所述导热金属层的上表面沉积氮化硅绝缘层，接着在所述氮化硅绝缘层的上表面沉积氧化铝绝缘层，接着在所述氧化铝绝缘层的上表面沉积二氧化硅绝缘层，所述导热金属层的厚度为300-500纳米，所述氮化硅绝缘层的厚度为200-400纳米，所述氧化铝绝缘层的厚度为300-600纳米，所述二氧化硅绝缘层的厚度为50-100纳米，以形成复合导热基板；
4）在所述二氧化硅绝缘层上沉积一导电金属层，并对所述导电金属层进行图案化处理以形成一电路布线层，所述导电金属层的厚度为0.5-1微米；
5）在所述电路布线层上装配多个电子元器件以及多个引脚，所述电子元器件包括功率元件和控制元件；
6）形成树脂密封层，所述树脂密封层完全包裹所述电子元器件和所述电路布线层，所述树脂密封层包裹所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述树脂密封层还包裹所述聚四氟乙烯层的下表面，所述金属柱的下端部从所述树脂密封层中露出，所述树脂密封层还包裹每个所述引脚的一部分，且每个所述引脚的另一部分裸露于所述树脂密封层，所述树脂密封层的材料包括聚四氟乙烯10-20份；聚丙烯30-50份；聚对苯二甲酸乙二醇酯20-40份；聚碳酸酯10-30份；聚苯醚10-20份；顺丁橡胶5-10份；硅橡胶5-10份；异戊橡胶5-10份；2,4-二羟基二苯甲酮0.3-0.6份；癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.3-0.5份；亚磷酸三壬基苯酯0.5-1份；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1-2份；2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1-3份；2，5-二苯甲酰基过氧化-2，5-二甲基己烷0.1-0.5份；乙烯基三乙酰氧基硅烷0.2-0.4份；玻璃纤维1-5份；氮化硅粉末1-3份，氧化铝粉末1-5份。
其中，所述聚四氟乙烯层的厚度为0.5-2毫米，所述聚丙烯层的厚度为0.3-0.9毫米，所述顺丁橡胶层的厚度为1-2毫米，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为1-3毫米，所述硅橡胶层的厚度为0.5-1.5毫米，所述聚碳酸酯层的厚度为0.5-1.5毫米，所述异戊橡胶层的厚度为1-2毫米，所述聚苯醚层的厚度为1-2毫米。所述通孔的直径为2-5毫米，相邻所述通孔之间的间距为1-4毫米，所述金属柱的直径为2-5毫米。所述每个所述金属柱的所述凹槽的直径为1-3毫米，所述凹槽的深度为2-4毫米。
如图1-2所示，所述半导体功率器件封装模块包括复合树脂,，所述复合树脂板包括依次层叠的聚四氟乙烯层11、聚丙烯层12、顺丁橡胶层13、聚对苯二甲酸乙二醇酯层14、硅橡胶层15、聚碳酸酯层16、戊橡胶层17、聚苯醚层18，在所述复合树脂板1中形成多个呈矩阵排列的通孔19，所述通孔19贯穿所述复合树脂板1，每个通孔中均嵌入一个金属柱2，每个所述金属柱2的顶表面与所述复合树脂板1的上表面齐平，每个所述金属柱2的一部分从所述复合树脂板1的下表面露出，每个所述金属柱2的下表面均具有一凹槽21，所述凹槽21的顶面与所述复合树脂板1的下表面处于同一水平面，所述复合树脂板1的上表面依次层叠导热金属层31、氮化硅绝缘层32、氧化铝绝缘层33以及二氧化硅绝缘层34，以形成复合导热基板；所述二氧化硅绝缘层34上形成有电路布线层4，在所述电路布线层4上装配多个电子元器件5以及多个引脚6，所述电子元器件5包括功率元件和控制元件，所述树脂密封层7完全包裹所述电子元器件5和所述电路布线层4，所述树脂密封层6包裹所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述树脂密封层6还包裹所述聚四氟乙烯层11的下表面，所述金属柱2的下端部从所述树脂密封层7中露出，所述树脂密封层7还包裹每个所述引脚6的一部分，且每个所述引脚6的另一部分裸露于所述树脂密封层7。
实施例1：
一种半导体功率器件封装模块的制造方法，包括以下步骤：
1）在聚四氟乙烯层的上表面粘结聚丙烯层，在所述聚丙烯层的上表面粘结顺丁橡胶层，在所述顺丁橡胶层的上表面粘结聚对苯二甲酸乙二醇酯层，在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的上表面粘结硅橡胶层，在所述硅橡胶层的上表面粘结聚碳酸酯层，在所述聚碳酸酯层的上表面粘结异戊橡胶层，在所述异戊橡胶层的上表面粘结聚苯醚层，以形成复合树脂板；
2）在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，所述通孔贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔中均嵌入一个金属柱，每个所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，所述凹槽的顶面与所述复合树脂板的下表面处于同一水平面；
3）接着在所述复合树脂板的上表面沉积导热金属层，接着在所述导热金属层的上表面沉积氮化硅绝缘层，接着在所述氮化硅绝缘层的上表面沉积氧化铝绝缘层，接着在所述氧化铝绝缘层的上表面沉积二氧化硅绝缘层，所述导热金属层的厚度为400纳米，所述氮化硅绝缘层的厚度为300纳米，所述氧化铝绝缘层的厚度为500纳米，所述二氧化硅绝缘层的厚度为90纳米，以形成复合导热基板；
4）在所述二氧化硅绝缘层上沉积一导电金属层，并对所述导电金属层进行图案化处理以形成一电路布线层，所述导电金属层的厚度为0.8微米；
5）在所述电路布线层上装配多个电子元器件以及多个引脚，所述电子元器件包括功率元件和控制元件；
6）形成树脂密封层，所述树脂密封层完全包裹所述电子元器件和所述电路布线层，所述树脂密封层包裹所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述树脂密封层还包裹所述聚四氟乙烯层的下表面，所述金属柱的下端部从所述树脂密封层中露出，所述树脂密封层还包裹每个所述引脚的一部分，且每个所述引脚的另一部分裸露于所述树脂密封层，所述树脂密封层的材料包括聚四氟乙烯15份；聚丙烯40份；聚对苯二甲酸乙二醇酯30份；聚碳酸酯20份；聚苯醚15份；顺丁橡胶7份；硅橡胶8份；异戊橡胶6份；2,4-二羟基二苯甲酮0.5份；癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.4份；亚磷酸三壬基苯酯0.7份；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1.5份；2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷2份；2，5-二苯甲酰基过氧化-2，5-二甲基己烷0.3份；乙烯基三乙酰氧基硅烷0.3份；玻璃纤维3份；氮化硅粉末2份，氧化铝粉末3份。
其中，所述聚四氟乙烯层的厚度为1毫米，所述聚丙烯层的厚度为0.6毫米，所述顺丁橡胶层的厚度为1.5毫米，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为2毫米，所述硅橡胶层的厚度为1毫米，所述聚碳酸酯层的厚度为1毫米，所述异戊橡胶层的厚度为1.5毫米，所述聚苯醚层的厚度为1.5毫米。所述通孔的直径为4毫米，相邻所述通孔之间的间距为3毫米，所述金属柱的直径为4毫米。所述每个所述金属柱的所述凹槽的直径为2毫米，所述凹槽的深度为3毫米。
实施例2
一种半导体功率器件封装模块的制造方法，包括以下步骤：
1）在聚四氟乙烯层的上表面粘结聚丙烯层，在所述聚丙烯层的上表面粘结顺丁橡胶层，在所述顺丁橡胶层的上表面粘结聚对苯二甲酸乙二醇酯层，在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的上表面粘结硅橡胶层，在所述硅橡胶层的上表面粘结聚碳酸酯层，在所述聚碳酸酯层的上表面粘结异戊橡胶层，在所述异戊橡胶层的上表面粘结聚苯醚层，以形成复合树脂板；
2）在所述复合树脂板中形成多个呈矩阵排列的通孔，所述通孔贯穿所述复合树脂板，接着在每个通孔中均嵌入一个金属柱，每个所述金属柱的顶表面与所述复合树脂板的上表面齐平，每个所述金属柱的一部分从所述复合树脂板的下表面露出，每个所述金属柱的下表面均具有一凹槽，所述凹槽的顶面与所述复合树脂板的下表面处于同一水平面；
3）接着在所述复合树脂板的上表面沉积导热金属层，接着在所述导热金属层的上表面沉积氮化硅绝缘层，接着在所述氮化硅绝缘层的上表面沉积氧化铝绝缘层，接着在所述氧化铝绝缘层的上表面沉积二氧化硅绝缘层，所述导热金属层的厚度为500纳米，所述氮化硅绝缘层的厚度为200纳米，所述氧化铝绝缘层的厚度为600纳米，所述二氧化硅绝缘层的厚度为100纳米，以形成复合导热基板；
4）在所述二氧化硅绝缘层上沉积一导电金属层，并对所述导电金属层进行图案化处理以形成一电路布线层，所述导电金属层的厚度为0.5微米；
5）在所述电路布线层上装配多个电子元器件以及多个引脚，所述电子元器件包括功率元件和控制元件；
6）形成树脂密封层，所述树脂密封层完全包裹所述电子元器件和所述电路布线层，所述树脂密封层包裹所述复合导热基板的上表面和侧表面，所述树脂密封层还包裹所述聚四氟乙烯层的下表面，所述金属柱的下端部从所述树脂密封层中露出，所述树脂密封层还包裹每个所述引脚的一部分，且每个所述引脚的另一部分裸露于所述树脂密封层，所述树脂密封层的材料包括聚四氟乙烯10份；聚丙烯50份；聚对苯二甲酸乙二醇酯40份；聚碳酸酯10份；聚苯醚10份；顺丁橡胶5份；硅橡胶10份；异戊橡胶7份；2,4-二羟基二苯甲酮0.3份；癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.5份；亚磷酸三壬基苯酯0.5份；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1份；2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷3份；2，5-二苯甲酰基过氧化-2，5-二甲基己烷0.5份；乙烯基三乙酰氧基硅烷0.4份；玻璃纤维5份；氮化硅粉末1份，氧化铝粉末5份。
其中，所述聚四氟乙烯层的厚度为0.5毫米，所述聚丙烯层的厚度为0.3毫米，所述顺丁橡胶层的厚度为1毫米，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为2米，所述硅橡胶层的厚度为0.5毫米，所述聚碳酸酯层的厚度为0.5毫米，所述异戊橡胶层的厚度为2毫米，所述聚苯醚层的厚度为1毫米。所述通孔的直径为3米，相邻所述通孔之间的间距为2米，所述金属柱的直径为3米。所述每个所述金属柱的所述凹槽的直径为1米，所述凹槽的深度为2米。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。