半导体电路的制作方法

1.本发明涉及功率半导体领域，特别涉及一种半导体电路。


背景技术：

2.半导体电路是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品，在制造过程中，采用传递模方式生产。将组装好所有元器件(包括芯片和阻容件)及引脚的基板放置在模具腔体内，通过注塑高温固化成型最终形成产品塑封体本体外壳。
3.如图1所示(图中箭头指示塑封材料100的流向)，在理想注塑过程情况下，塑封材料100从模腔一端的注胶口303注入模腔中，塑封材料100从注胶口向四周流动，并从基板j的正面(上表面)和背面(下表面)分别向前流动，最终同时到达模腔另一端形成结合线，模腔内的空气通过上模301、下模302与引脚p的间隙溢出，最终塑封材料100充满整个模腔并固化成型。但在实际注塑过程中，如图2所示(图中箭头指示塑封材料100的流向)，由于基板j正面元器件分布不均匀，造成基板j正面部分区域快速被塑封材料100填充满，基板j正面的塑封材料100快速到达模腔另一端并向下绕行到基板j背面，与基板j背面的塑封材料100汇合，从而在基板j背面的某个位置形成结合线，由于背面没有排气通道，故非常容易形成气孔310缺陷，影响产品外观和良品率。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种半导体电路，旨在解决半导体电路产品的气孔缺陷问题，避免对产品外观和良品率造成影响。
5.为实现上述目的，本发明提出的半导体电路，包括基板、贴附于所述基板上的绝缘层及构造于所述绝缘层上的电路层，所述电路层上固定连接有若干元器件和引脚，所述基板上设有至少一个贯穿所述基板和所述绝缘层的贯通部，所述贯通部与所述电路层错开，所述贯通部用于在所述半导体电路注塑成型塑封外壳过程中供塑封材料流过。
6.优选地，所述基板上的所有所述贯通部均为通孔或均为设置在所述基板边缘上的缺口；或，所述基板上的一部分所述贯通部为通孔，另一部分所述贯通部为设置在所述基板边缘上的缺口。
7.优选地，各个所述贯通部的总容积与各个所述元器件的总体积的差值，在各个所述元器件的总体积的正负10％范围内。
8.优选地，各个所述贯通部的总容积与各个所述元器件的总体积的差值，在各个所述元器件的总体积的正负5％范围内。
9.优选地，所述引脚设置在所述基板的一侧，将所述基板由与所述引脚相邻的第一侧向与所述引脚相邻的第二侧依次划分为多个第一子区域，每个所述第一子区域至少设有一个所述贯通部；每个所述第一子区域的所述贯通部的总容积与该第一子区域内的所述元器件的总体积的差值，在该第一子区域内的所述元器件的总体积的正负10％范围内。
10.优选地，每个所述第一子区域的所述贯通部的总容积与该第一子区域内的所述元
器件的总体积的差值，在该第一子区域内的所述元器件的总体积的正负5％范围内。
11.优选地，所述引脚设置在所述基板的一侧，将所述基板由与所述引脚相对的一侧向设置所述引脚的一侧依次划分为多个第二子区域，每个所述第二子区域至少设有一个所述贯通部；每个所述第二子区域的所述贯通部的总容积与该第二子区域内的所述元器件的总体积的差值，在该第二子区域内的所述元器件的总体积的正负10％范围内。
12.优选地，每个所述第二子区域的所述贯通部的总容积与该第二子区域内的所述元器件的总体积的差值，在该第二子区域内的所述元器件的总体积的正负5％范围内。
13.优选地，所述贯通部设在所述元器件密集分布的区域，且所述贯通部与所述电路层错开。
14.优选地，还包括塑封外壳，所述塑封外壳密封包覆在由所述基板、所述绝缘层、所述电路层、所述元器件和所述引脚构成的电路板的外侧，所述引脚贯穿并伸出所述塑封外壳，所述塑封外壳内具有填满所述贯通部的填充部。
15.本发明半导体电路的技术方案，通过在在基板上设置贯穿基板和绝缘层的贯通部，来抵消由于元器件造成的基板正面和背面模流不均衡的部分，保证在注塑成型塑封外壳过程中，基板正面的塑封材料和基板背面的塑封材料能在基板设置引脚的一侧形成结合线，模腔中的空气能从上模、下模与引脚的间隙溢出，以此避免了塑封外壳中产生气孔缺陷的情况，从而避免了对产品外观和良品率的影响。
附图说明
16.图1为现有半导体电路理想注塑情况下的注塑模流示意图；
17.图2为现有半导体电路实际注塑情况下的注塑模流示意图；
18.图3为本发明半导体电路一实施例的一实施方案的俯视视角的部分透视结构示意图；
19.图4为本发明半导体电路一实施例的另一实施方案的纵截面示意图；
20.图5为本发明半导体电路的注塑模流示意图。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通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。
22.本发明提到的半导体电路，是一种将功率开关器件和高压驱动电路等集成在一起，并在外表进行密封封装的一种电路模块，在电力电子领域应用广泛，如驱动电机的变频器、各种逆变电压、变频调速、冶金机械、电力牵引、变频家电等领域应用。这里的半导体电路还有多种其他的名称，如模块化智能功率系统(modular intelligent power system，mips)、智能功率模块(intelligent power module，ipm)，或者称为混合集成电路、功率半导体模块、功率模块等名称。在本发明的以下实施例中，统一称为模块化智能功率系统(mips)。
23.参照图3和图4，本发明实施例提出一种智能功率模块，该智能功率模块包括基板10、贴附于基板10上的绝缘层20及构造于绝缘层20上的电路层30，电路层30上固定连接有若干元器件40和引脚50，基板10上设有至少一个贯穿基板10和绝缘层20的贯通部60，贯通部60与电路层30错开，以不对电路层30的正常导通、信号传输等作用造成任何影响；贯通部60用于在智能功率模块注塑成型塑封外壳70过程中供塑封材料流过。本实施例的元器件40可为功率器件、阻容件、驱动芯片等器件，各元器件40分别通过焊料(可能为锡铅焊料、锡基无铅焊料或有机树脂等)贴装在基板10上，各个元器件40还通过引线l与电路层30上的焊盘连接；其中，引脚50设置在基板10的一侧。
24.结合参照图5(图中箭头指示塑封材料300的流向)，通过在基板10上设置贯穿基板10和绝缘层20的贯通部60，在注塑时，塑封材料300从模腔200一端的注胶口103注入并向四周流动，在基板10正面(设置绝缘层20的一面)上流动的塑封材料300需要先填充满贯通部60，并会经贯通部60流向基板10背面，以此增加基板10正面填充满塑封材料300所需的时间，同时减少基板10背面填充满塑封材料300所需的时间，使得原本由于元器件40造成的基板10正面和背面模流不均衡的部分得到大部分抵消或完全抵消，进而使基板10正面的塑封材料300和基板10背面的塑封材料300基本同时到达模腔200的另一端(也就是基板10设置引脚50的一侧)，并在模腔200另一端处形成结合线，模腔200中的空气则从上模101、下模102与引脚50的间隙溢出，使塑封材料300中不会形成气孔。
25.本实施例的智能功率模块，通过在在基板10上设置贯穿基板10和绝缘层20的贯通部60，来抵消由于元器件40造成的基板10正面和背面模流不均衡的部分，保证在注塑成型塑封外壳70过程中，基板10正面的塑封材料300和基板10背面的塑封材料300能在基板10设置引脚50的一侧形成结合线，模腔200中的空气能从上模101、下模102与引脚50的间隙溢出，以此避免了塑封外壳70中产生气孔缺陷的情况，从而避免了对产品外观和良品率的影响。
26.在本实施例的一个实施方案中，基板10上的所有贯通部60均为通孔或均为设置在基板10边缘上的缺口。在本实施例的一个实施方案中，基板10上的一部分贯通部60为通孔，另一部分贯通部60为设置在基板10边缘上的缺口。其中，通孔可为圆形通孔、方形通孔等形状，缺口可为弧形缺口、方形缺口等形状。
27.进一步地，在本实施例的一实施方案中，各个贯通部60的总容积与各个元器件40的总体积的差值，在各个元器件40的总体积的正负10％范围内。
28.进一步地，在本实施例的一实施方案中，各个贯通部60的总容积与各个元器件40的总体积的差值，在各个元器件40的总体积的正负5％范围内。
29.通过将各个贯通部60的总容积设置成接近各个元器件40的总体积，从而使贯通部60能基本抵消元器件40对基板10正背面的模流均衡差，从而更好的保障基板10正背面的塑封材料的结合线形成在基板10设置引脚50的一侧，确保模腔中的空气能从上模、下模与引脚50的间隙溢出，有效防止气孔形成。当然，在其他实施例的实施方案中，各个贯通部60的总容积与各个元器件40的总体积的差值范围，还可为更小或更大一点的范围。
30.进一步地，在一实施例中，将基板10由与引脚50相邻的第一侧向与引脚50相邻的第二侧依次划分为多个第一子区域，每个第一子区域至少设有一个贯通部60；每个第一子区域的贯通部60的总容积与该第一子区域内的元器件40的总体积的差值，在该第一子区域
内的元器件40的总体积的正负10％范围内。进一步地，每个第一子区域的贯通部60的总容积与该第一子区域内的元器件40的总体积的差值，在该第一子区域内的元器件40的总体积的正负5％范围内。其中，各个第一子区域可为均匀间隔划分(即各个第一子区域面积相等)，也可为不均匀间隔划分(即各个第一子区域面积不等)。
31.通过将基板10划分为多个第一子区域，并在每个第一子区域根据该区域内的元器件40的总体积设置总容积相近的贯通部60，使在注塑过程中，每个第一子区域的正背面塑封材料模流均衡差均被该区域的贯通部60抵消，如此，使得基板10正面整体的塑封材料流动更均匀。
32.进一步地，在一实施例中，将基板10由与引脚50相对的一侧向设置引脚50的一侧依次划分为多个第二子区域，每个第二子区域至少设有一个贯通部60；每个第二子区域的贯通部60的总容积与该第二子区域内的元器件40的总体积的差值，在该第二子区域内的元器件40的总体积的正负10％范围内。进一步地，每个第二子区域的贯通部60的总容积与该第二子区域内的元器件40的总体积的差值，在该第二子区域内的元器件40的总体积的正负5％范围内。
33.通过将基板10划分为多个第二子区域，并在每个第二子区域根据该区域内的元器件40的总体积设置总容积相近的贯通部60，使在注塑过程中，每个第二子区域的正背面塑封材料模流均衡差均被该区域的贯通部60抵消，如此，使得基板10正面整体的塑封材料流动更均匀。
34.进一步地，参照图3，本实施例中，贯通部60设置在基板10上元器件40密集分布的区域，以更直接有效的减缓基板10正面元器件40密集分布区域的塑封材料流速，达到更好平衡基板10正背面塑封材料填充速度。
35.进一步地，参照图3和图4，本实施例的智能功率模块还包括塑封外壳70，塑封外壳70密封包覆在由基板10、绝缘层20、电路层30、元器件40和引脚50构成的电路板的外侧，引脚50贯穿并伸出塑封外壳70，塑封外壳70内具有填满贯通部60的填充部。上述实施例中由基板10、绝缘层20、电路层30、元器件40和引脚50构成的电路板经过注塑完成后，则得到塑封外壳70，塑封外壳70为智能功率模块的外壳部分，除引脚50的一端伸出塑封外壳70外，上述实施例中的其余所有结构都被塑封外壳70包裹。塑封外壳70材质可为环氧树脂、酚醛树脂、填充料(二氧化硅或其他固体粉末)以及脱模剂、染色剂、阻燃剂等其他材料组成的混合物。
36.以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。