用于电子封装的复合层板、压制装置和压制方法与流程

1.本技术涉及电子封装技术领域，特别是涉及一种用于电子封装的复合层板、压制装置和压制方法。


背景技术：

2.电子封装是安装集成电路内置芯片的外用管壳，对集成电路内置芯片起到保护作用。而cmc(cu/mo/cu，铜/钼/铜)和cpc(cu/mocu/cu，铜/钼铜/铜)等复合层板，因具有优良的导热性能和可调节的热膨胀系数，常被应用于大功率电子元器件的电子封装，作为电子封装中的散热片，即热沉。
3.但在管壳组装过程中，由于热沉与芯片的热膨胀系数不匹配，导致烘烤过后热沉会产生较大形变，影响后续管壳贴片、压焊的可靠性，从而降低芯片输出功率及转换效率。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对管壳组装过程中热沉产生较大变形而降低芯片输出功率及转换效果的问题，提供一种用于电子封装的复合层板、压制装置和压制方法。
5.根据本技术的一个方面，提供一种用于电子封装的复合层板，包括板主体；所述板主体包括相对的第一侧面和第二侧面；所述第一侧面以及所述第二侧面均被构造为朝向所述板主体的外部凸出的弧面。
6.本技术实施例提供的用于电子封装的复合层板，由于板主体的相对的第一侧面和第二侧面均为朝向板主体的外部凸出的弧面，使得该复合层板应用于电子封装时，在管壳组装过程中，该弧面能够至少部分地与烘烤产生的热变形抵消，使得管壳组装后表面平面度较高，从而使管壳贴片、压焊的可靠性更高，提升芯片输出功率及转换效率。
7.在其中一个实施例中，所述第一侧面被构造为呈圆弧面；和/或所述第二侧面被构造为呈圆弧面。将复合层板作为电子封装材料时，复合层板的相对两侧面的烘烤环境较为接近，因此，烘烤过程产生的应力对复合层板的相对两侧产生的形变量较为接近，基于此，将板主体的第一侧面和第二侧面均构造为呈圆弧面，能够同等程度地对板主体的相对两侧的形变进行抵消，使得管壳组装后，板主体的相对两侧面的平面度较高，提升管壳贴片、压焊的可靠性，进行提升芯片输出功率及转换效率。
8.在其中一个实施例中，所述第一侧面的圆弧半径为2517mm至4328mm；和/或所述第二侧面的圆弧半径为2517mm至4328mm。通过对第一侧面的圆弧半径和第二侧面的圆弧半径进行设计，使得管壳组装后复合层板的相对两侧面的平面度较高，从而提升管壳贴片、压焊的可靠性，以提升芯片输出功率及转换效率。
9.根据本技术的另一个方面，还提供一种压制装置，包括沿第一方向相对设置的第一压盖和第二压盖；所述第一压盖包括朝向所述第二压盖的第一压制面，所述第二压盖包括朝向所述第一压盖的第二压制面，所述第一压制面与所述第二压制面相互间隔设置以形成一容置空间；所述第一压制面被构造为朝远离所述第二压盖的方向内凹形成的弧面，所
述第二压制面被构造为朝远离所述第一压盖的方向内凹形成的弧面。
10.本技术实施例提供的压制装置，在第一压盖的第一压制面和第二压盖的第二压制面之间设置容置空间，利用容置空间容纳待压件，从而利用第一压盖和第二压盖沿第一方向对待压件进行挤压，挤压过程中，第一压盖的第一压制面和第二压盖的第二压制面分别与待压件的相对两侧面抵接，且第一压制面被构造为朝远离第二压盖的方向内凹形成的弧面，第二压制面被构造为朝远离第一压盖的方向内凹形成的弧面，使得压制完成后的工件的相对两侧面呈弧形，如此，压制过程中形成的弧形能够在后续的管壳组装过程中，至少部分地与烘烤产生的热变形抵消，使得干压、烘烤、组装后的工件表面平面度较高，从而使管壳贴片、压焊的可靠性更高，提升芯片输出功率及转换效率。
11.在其中一个实施例中，所述第一压制面被构造为呈圆弧面；和/或所述第二压制面被构造为呈圆弧面。可以理解的是，在管壳组装过程中，由于复合层板的热膨胀系数与芯片的热膨胀系数不匹配，使得烘烤时，复合层板的屈服强度难以对抗所产生的应力，从而使复合层板产生较大的形变，并在中间部位形成凹陷，类似“笑脸”，即产生“smile效应”。本技术实施例将第一压制面和第二压制面中的至少一者构造为圆弧面，一方面，使得压制后的复合层板的侧面形状与后续烘烤过程中可能会产生的凹陷形状相对应，能够较好地抵消烘烤产生的形变，另一方面，圆弧面的结构参数控制较为简单，易于成型。
12.在其中一个实施例中，所述第一压盖沿第二方向的尺寸为80mm
±
0.3mm，所述第一压盖沿第三方向的尺寸为50mm
±
0.3mm；所述第一压制面的圆弧半径为2517mm至4328mm；和/或所述第二压盖沿第二方向的尺寸为80mm
±
0.3mm，所述第二压盖沿第三方向的尺寸为50mm
±
0.3mm；所述第二压制面的圆弧半径为2517mm至4328mm；其中，第二方向与第三方向垂直，且第二方向以及第三方向均与第一方向垂直。通过对第一压制面的圆弧半径以及第二压制面的圆弧半径的设计，使得干压、烘烤、组装后的工件的相对两侧面的平面度较高，从而提升管壳贴片、压焊的可靠性，以提升芯片输出功率及转换效率。
13.在其中一个实施例中，所述第一压盖的材质包括陶瓷或者钢；和/或所述第二压盖的材质包括陶瓷或者钢。可以理解的是，作为电子封装中的热沉的复合层板通常为cpc合金，在利用第一压盖和第二压盖对其进行干压时，需要保障第一压盖和第二压盖的硬度大于该cpc合金的硬度。本技术实施例设置第一压盖的材质包括陶瓷或者钢，和/或，第二压盖的材质包括陶瓷或者钢，从而保障干压效果。
14.在其中一个实施例中，所述压制装置还包括驱动机构和压力控制器；所述驱动机构用于驱动所述第一压盖与所述第二压盖缩小所述容置空间；所述压力控制器与所述驱动机构电连接，以控制所述驱动机构对所述第一压盖和/或所述第二压盖施加的压力的大小。
15.在其中一个实施例中，所述驱动机构的驱动端设有压头；所述压头包括与所述第一压盖背向所述第二压盖的一侧表面相对的施压面，或者，所述压头包括与所述第二压盖背向所述第一压盖的一侧表面相对的施压面；所述施压面被构造为呈平面。通过在驱动机构的驱动端设置压头，利用压头的施压面对第一压盖或者第二压盖施加压力以缩小容置空间，使得施加压力的过程更平稳，并且，将施压面设置为平面，使得压头对第一压盖或者第二压盖施加压力时，压头与第一压盖或者第二压盖之间的接触面积较大，从而使得施加压力的过程更平稳，且第一压盖或者第二压盖受力更均匀。
16.根据本技术的另一个方面，还提供一种压制方法，该压制方法采用如前述的压制
装置，所述压制方法包括以下步骤：
17.将待压件放置于所述第一压盖与所述第二压盖之间的容置空间内；
18.控制所述第一压盖与所述第二压盖对所述待压件施加压力，以将所述待压件的相对两侧面压制为分别与所述第一压制面和所述第二压制面匹配的弧面。
19.本技术实施例提供压制方法，通过将待压件放置于第一压制面与第二压制面之间，利用第一压制面的弧面形状和第二压制面的弧面形状使得压制后的工件的相对两侧面形成分别与第一压制面和第二第二压制面匹配的弧面，如此，压制过程中形成的弧形能够在后续的管壳组装过程中，至少部分地与烘烤产生的热变形抵消，使得烘烤过后的工件表面更加平整，从而使后续管壳贴片、压焊的可靠性更高，提升芯片输出功率及转换效率。
附图说明
20.图1为本技术一实施例中复合层板的结构示意图；
21.图2为本技术一实施例中第一压盖和第二压盖的结构示意图；
22.图3为本技术一实施例中用于电子封装的复合层板的压制装置的结构示意图；
23.图4为本技术一实施例中第一压盖的结构示意图；
24.图5为图4中第一压盖另一视角的结构示意图；
25.图6为本技术一实施例中第二压盖的结构示意图。
26.附图标号说明：
27.10、板主体；11、第一侧面；12、第二侧面；
28.100、第一压盖；110、第一压制面；200、第二压盖；210、第二压制面；300、压头；400、压力控制器；z、第一方向；x、第二方向；y、第三方向。
具体实施方式
29.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
30.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
32.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
35.cmc(cu/mo/cu，铜/钼/铜)复合层板以及cpc(cu/mocu/cu，铜/钼铜/铜)复合层板，通常由两侧相对高导热的铜和中间相对低导热的钼或者铜钼合金，经热轧复合、爆炸成型等手段制得，将其作为电子封装中的热沉时，能够通过厚度方向的导热，将承载其上的芯片等电子器件的热量导出，实现电子器件的快速散热。但在管壳组装过程中，由于热沉的热膨胀系数与芯片的热膨胀系数不匹配，烘烤时，若热沉的屈服强度无法对抗所产生的应力，则会导致热沉产生较大的形变，在热沉的中间部分产生类似“笑脸”形状的凹陷，即产生“smile效应”，从而影响影响后续管壳贴片、压焊的可靠性，降低芯片输出功率、转换效率。
36.为解决上述问题，本技术实施例提供一种复合层板，通过将复合层板的相对两侧面设置为朝向复合层板的外部凸出的弧面，使之能够抵消后续组装烘烤过程中产生的热变形，从而使管壳贴片、压焊的可靠性更高，提升芯片输出功率及转换效率。
37.图1示出了本技术一实施例中复合层板的结构示意图。
38.参阅图1，在一些实施例中，用于电子封装的复合层板，包括板主体10，板主体10包括相对的第一侧面11和第二侧面12，第一侧面11以及第二侧面12均被构造为朝向板主体10的外部凸出的弧面，使得该复合层板应用于电子封装时，在管壳组装过程中，该弧面能够至少部分地与烘烤产生的热变形抵消，使得管壳组装后表面平面度较高，从而使管壳贴片、压焊的可靠性更高，提升芯片输出功率及转换效率。
39.进一步地，第一侧面11和第二侧面12中的一者或两者被构造为呈圆弧面。将复合层板作为电子封装材料时，复合层板的相对两侧面的烘烤环境较为接近，因此，烘烤过程产生的应力对复合层板的相对两侧产生的形变量较为接近，基于此，将板主体10的第一侧面11和第二侧面12均构造为呈圆弧面，能够同等程度地对板主体10的相对两侧的形变进行抵消，使得管壳组装后，板主体10的相对两侧面的平面度较高，提升管壳贴片、压焊的可靠性，进行提升芯片输出功率及转换效率。
40.进一步地，第一侧面11的圆弧半径为2517mm至4328mm，第二侧面12的圆弧半径为2517mm至4328mm。通过对第一侧面11的圆弧半径和第二侧面12的圆弧半径进行设计，使得管壳组装后复合层板的相对两侧面的平面度较高，从而提升管壳贴片、压焊的可靠性，以提升芯片输出功率及转换效率。其中，第一侧面11的圆弧半径与第二侧面12的圆弧半径相同或者相异。在其他实施例中，第一侧面11的圆弧半径和第二侧面12的圆弧半径也可择一者
设置为2517mm至4328mm，而另一者则不限定。
41.基于同样的发明目的，本技术还提供一种压制装置。
42.图2示出了本技术一实施例中第一压盖和第二压盖的结构示意图；图3示出了本技术一实施例中用于电子封装的复合层板的压制装置的结构示意图。
43.参阅图2和图3，本技术一实施例提供了的压制装置，包括沿第一方向z相对设置的第一压盖100和第二压盖200，其中，第一压盖100包括朝向第二压盖200的第一压制面110，第二压盖200包括朝向第一压盖100的第二压制面210，第一压制面110与第二压制面210相互间隔，第一压制面110和第二压制面210相互间隔设置以形成一容置空间，该容置空间用来容纳待压件，压制过程中，第一压制面110和第二压制面210分别与待压件沿第一方向z的相对两侧面抵接，且第一压制面110被构造为朝远离第二压盖200的方向内凹形成的弧面，第二压制面210被构造为朝远离第一压盖100的方向内凹形成的弧面。
44.本技术实施例提供的压制装置，利用第一压盖100和第二压盖200沿第一方向z对待压件进行挤压，其中，第一压盖100的第一压制面110和第二压盖200的第二压制面210分别与待压件的相对两侧面抵接，且第一压制面110被构造为朝远离第二压盖200的方向内凹形成的弧面，第二压制面210被构造为朝远离第一压盖100的方向内凹形成的弧面，使得压制完成后的工件的相对两侧面呈弧形，如此，压制过程中形成的弧形能够在后续的管壳组装过程中，至少部分地与烘烤产生的热变形抵消，使得干压、烘烤、组装后的工件表面平面度较高，从而使管壳贴片、压焊的可靠性更高，提升芯片输出功率及转换效率。
45.其中，第一压盖100和第二压盖200对待压件进行压制的过程具体可以是干压。第一方向z可以与竖直方向平行、与水平方向平行或者与其他方向平行。第一压盖100和第二压盖200可以沿第一方向z分别安装在支架上，或者，第一压盖100安装在支架上，待压件放置于第一压盖100上，第二压盖200放置于待压件背向第一压盖100的一侧。作为优选，第一方向z与竖直方向平行，第一压盖100安装在支架上，待压件放置于第一压盖100上，第二压盖200放置于待压件背向第一压盖100的一侧，从而简化用于电子封装的复合层板的压制装置的结构，并能够利用第二压盖200的重量对待压件起到施压的效果。
46.在一些实施例中，第一压制面110被构造为呈圆弧面。可以理解的是，在管壳组装过程中，由于铜/银/铝金刚石复合材料、钼铜合金以及柯伐合金等低热膨胀系数等复合材料的热膨胀系数与芯片的热膨胀系数不匹配，使得烘烤时，复合材料的屈服强度难以对抗所产生的应力，从而使复合材料产生较大的形变，并在中间部位形成凹陷，类似“笑脸”，即产生“smile效应”。本技术实施例将第一压制面110构造为圆弧面，一方面，使得压制后的复合材料的侧面形状与后续烘烤过程中可能会产生的凹陷形状相对应，能够较好地抵消烘烤产生的形变，另一方面，圆弧面的结构参数控制较为简单，易于成型。
47.在其他实施例中，可以选择性地将第一压制面110和第二压制面210均构造为呈圆弧面，从而使压制后的工件的相对两侧面均能够形成圆弧面，从而使工件的相对两侧面均能抵消烘烤产生的形变。或者，将第二压制面210构造为圆弧面，将第一压制面110构造为非圆弧面，以在保障能够部分地抵消烘烤产生的形变的同时，简化压制装置的结构。
48.在一些实施例中，第一压制面110与第二压制面210均被构造为圆弧面，且第一压制面110的圆弧半径与第二压制面210的的圆弧半径相等。将待压件压制后得到的工件作为电子封装的材料时，工件的相对两侧面的烘烤环境较为接近，因此，烘烤过程产生的应力对
工件的相对两侧产生的形变量较为接近，基于此，本技术实施例将第一压制面110的圆弧半径设置为与第二压制面210的圆弧半径相等，从而能够同等程度地对工件的相对两侧的形变进行抵消，使得干压、烘烤、组装后工件的相对两侧面平面度较高，提升管壳贴片、压焊的可靠性，进行提升芯片输出功率及转换效率。
49.图4示出了本技术一实施例中第一压盖的结构示意图；图5示出了图4中第一压盖另一视角的结构示意图；图6示出了本技术一实施例中第二压盖的结构示意图。
50.参阅图4至图6，在一些实施例中，第一压盖100沿第二方向x的尺寸为80mm
±
0.3mm，第一压盖100沿第三方向y的尺寸为50mm
±
0.3mm，第一压制面的圆弧半径为2517mm至4328mm，其中，第二方向x与第三方向y垂直，且第二方向x以及第三方向y均与第一方向垂直。通过对第一压制面110的圆弧半径的设计，使得干压、烘烤、组装后的工件的相对两侧面的平面度较高，从而提升管壳贴片、压焊的可靠性，以提升芯片输出功率及转换效率。
51.进一步地，第二压盖200的尺寸和第一压盖100的尺寸可以设置为相同。在其他实施例中，也可以设置第二压盖200沿第二方向x的尺寸为80mm
±
0.3mm，第二压盖200沿第三方向y的尺寸为50mm
±
0.3mm，第二压制面的圆弧半径为2517mm至4328mm，而第一压盖100的尺寸与之相异。
52.为验证压盖上的弧面的设置对待压件的平面度的影响，本技术发明人在第一压盖和第二压盖的圆弧半径相等的基础上，改变压盖的圆弧半径大小以及干压时施加的压力大小，对cpc法兰在干压后、管壳组装后的变形度进行测试，测试结果如下表1至表3，其中，变形度为正数表示样品的表面凹陷，变形度为负数表示样品的表面凸起。
53.表1：压盖未设置弧面、施加压力为10mpa时，样品测试得到的变形度。
54.样品干压后组装后13.615.222.211.732.316.2
55.表2：压盖的圆弧半径r＝4328mm、施加压力分别为8mpa、10mpa、12mpa时，样品测试得到的变形度。
[0056][0057]
表3：压盖的圆弧半径r＝2517mm、施加压力分别为8mpa、10mpa、12mpa时，样品测试得到的变形度。
[0058][0059]
根据表1至表3的测试结果可以看出，在压盖未设置弧面的情况下，组装管壳后法兰表面会有较大的变形度，且变形度普遍大于15；在压盖的圆弧半径为4328mm或者2517mm的情况下，管壳组装后法兰表面的变形度较小，且变形度普遍小于10。
[0060]
在一些实施例中，第一压盖100的材质包括陶瓷或者钢。可以理解的是，作为电子封装中的热沉的复合层板通常为cpc合金，在利用第一压盖100和第二压盖200对其进行干压时，需要保障第一压盖100和第二压盖200的硬度大于该cpc合金的硬度。本技术实施例设置第一压盖100的材质包括陶瓷或者钢，从而保障干压效果。在一些实施例中，第二压盖200的材质也可以设置为包括陶瓷或者钢，以保障干压效果。进一步地，第二压盖200的材质可与第一压盖100的材质相同或者相异。
[0061]
在一些实施例中，压制装置还包括驱动机构，驱动机构用于驱动第一压盖100与第二压盖200缩小容置空间，以对待压件施加压力。通过驱动机构驱动第一压盖100和第二压盖200对待压件施加压力，从而完成对待压件的压制。具体地，驱动机构可以是电机、气缸等。
[0062]
参阅图2和图3，进一步地，压制装置还包括压力控制器400，压力控制器400与驱动机构电连接，以控制驱动机构对第一压盖100和/或第二压盖200施加的压力的大小，从而控制第一压盖100和第二压盖200对待压件施加的压力的大小。通过压力控制器400控制第一压盖100与第二压盖200对待压件施加的压力大小，使得压制过程的压力控制更方便和精确，从而保障压制效果。
[0063]
在一些实施例中，驱动机构的驱动端设有压头300，压头300包括与第一压盖100背向第二压盖200的一侧表面相对的施压面，或者，压头300包括与第二压盖200背向第一压盖100的一侧表面相对的施压面。通过在驱动机构的驱动端设置压头300，利用压头300的施压面对第一压盖100或者第二压盖200施加压力，使得施加压力的过程更平稳。
[0064]
进一步地，施压面被构造为呈平面。通过将施压面设置为平面，使得压头300对第一压盖100或者第二压盖200施加压力时，压头300与第一压盖100或者第二压盖200之间的接触面积较大，从而使得施加压力的过程更平稳，且第一压盖100或者第二压盖200受力更均匀。
[0065]
基于同样的发明目的，本技术还提供一种压制方法，采用前述压制装置。在一些实施例中，该压制方法包括以下步骤：
[0066]
将待压件放置于第一压盖与第二压盖之间的容置空间内；
[0067]
控制第一压盖与第二压盖对待压件施加压力，以将待压件的相对两侧面压制为分别与第一压制面和第二压制面匹配的弧面。
[0068]
本技术实施例提供的用于电子封装的复合层板的压制方法，通过将待压件放置于第一压制面与第二压制面之间的容置空间内，利用第一压制面的弧面形状和第二压制面的弧面形状使得压制后的工件的相对两侧面形成分别与第一压制面和第二第二压制面匹配的弧面，如此，压制过程中形成的弧形能够在后续的管壳组装过程中，至少部分地与烘烤产生的热变形抵消，使得烘烤过后的工件表面更加平整，从而使后续管壳贴片、压焊的可靠性更高，提升芯片输出功率及转换效率。
[0069]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0070]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。