功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功率模块技术领域，具体而言，涉及一种功率模块的制作方法。
【背景技术】
[0002]随着IC(Integrated Circuit，集成电路)技术的小型化、兼容性地发展，IC模块上的模块结构之间的结构越来越近，以IPM(Intelligent Power Module，智能驱动模块)类型的IC模块为例，IPM模块实现了功率开关器件和高压驱动电路的集成，一方面，IPM模块接收微处理器的控制信号，另一方面，IPM模块将检测状态发送给微处理器，因此，IPM模块被广泛应用于变频调速技术、冶金机械技术、电力牵引技术、伺服驱动技术以及变频家电的设计中，但是，IPM模块上多个功率模块之间的间距较小，而不同功率模块因为功耗的差别而导致散热热量差别比较大，因此功率模块之间会产生较大的热串扰，甚至导致某些小功率的功率模块在受到较大热串扰的情况下受损。
[0003]在相关技术中，通常采用高导热绝缘层材以及增加散热器来解决功率模块的散热不佳的问题，但是相关技术中的散热方法存在以下缺点:
[0004](I)高导热绝缘层材料成本高，这就导致功率模块的制作成本增高；
[0005](2)如将功率模块贴装于散热器，贴装过程的工艺难度较大，失败率高同时由于增加了散热器结构，会导致功率模块的面积和体积不同程度的增大，这非常不利于功率模块投入实际应用过程。
[0006]因此，如何设计功率模块的制作方法以实现功率模块的高效散热成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0008]为此，本发明的一个目的在于提出了一种功率模块的制作方法，提高了功率模块的散热效率和结构可靠性。
[0009]为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种功率模块的制作方法，包括:形成散热层；以所述散热层作为功率模块基材，在所述功率模块基材的一侧形成绝缘层；在所述绝缘层上不与所述散热层接触的一侧形成焊接区和引脚结构；在所述焊接区的功率焊接区装配至少一个功率器件；形成密封层以完成所述功率模块的制作。
[0010]根据本发明的实施例的功率模块的制作方法，通过形成散热层，有效增大了功率模块的导热面积和导热效率，降低了功率器件因散热不佳导致的烧损或失效等问题，进而提高了功率模块的可靠性，降低了功率模块的故障率，另外，通过将多个功率模块集中设置于同一区域，对上述同一区域进行散热层的集中制备，不会增加制作复杂度，同时，避免了多个功率模块将工况热量传递于非功率模块。
[0011]另外，根据本发明的上述实施例的功率模块的制作方法，还可以具有如下附加的技术特征:
[0012]根据本发明的一个实施例，所述焊接区还包括非功率焊接区，在所述非功率焊接区装配至少一个非功率器件。
[0013]根据本发明的一个实施例，形成散热层，包括以下具体步骤:利用湿式碳素复合层形成散热层；在所述散热层上不与所述绝缘层接触的一侧形成皱褶区，所述皱褶区对应于所述至少一个功率器件所在的区域。
[0014]根据本发明的实施例的功率模块的制作方法，通过湿式碳素复合层形成散热层以及形成皱褶层，有效增大了功率模块的散热面积和散热效率，同时，由于湿式碳素复合层具备极高地机械强度，可以有效减小散热层的厚度，进而减小了功率模块的体积。
[0015]根据本发明的一个实施例，在所述焊接区的功率焊接区装配至少一个功率器件，包括以下具体步骤:在所述功率焊接区涂布第一锡膏层；在所述功率焊接区装配所述至少一个功率器件后，对所述第一锡膏层进行回流焊处理以固化所述第一锡膏层。
[0016]根据本发明的实施例的功率模块的制作方法，通过第一锡膏层将功率模块准确地焊接于功率焊接区，以及在拆卸误安装或者损坏的功率模块时，可以通过快速加热第一锡膏层实现功率模块的拆卸。
[0017]根据本发明的一个实施例，在所述焊接区的非功率焊接区装配至少一个非功率器件，包括以下具体步骤:在所述非功率焊接区涂布第二锡膏层；在所述非功率焊接区装配所述至少一个非功率器件后，对所述锡膏层进行回流焊处理以固化所述第二锡膏层；对所述散热层进行清洗处理，其中清洗处理包括喷淋处理和/或超声清洗处理。
[0018]根据本发明的实施例的功率模块的制作方法，通过第二锡膏层将非功率模块准确地焊接于非功率焊接区，以及在拆卸误安装或者损坏的非功率模块时，同样地，可以通过快速加热第二锡膏层实现功率模块的拆卸，另外，通过增加清洗处理步骤，有效清除了组焊剂等表面杂质，增强了后续材料的粘附性以及降低了因表面杂质导致的应力问题。
[0019]根据本发明的一个实施例，在所述功率模块基材的一侧形成绝缘层，包括以下具体步骤:在所述功率模块基材的一侧形成导热绝缘层，所述导热绝缘层包括二氧化硅层、氮化硅层以及碳化硅层中的一种或多种导热绝缘基层；对所述导热绝缘层进行热压处理以形成所述绝缘层。
[0020]根据本发明的实施例的功率模块的制作方法，通过增加导热绝缘基层构成的绝缘层，有效避免了功率模块之间的短路现象，另外，导热绝缘基层中包括大量无机成分，进一步地提高了功率模块的导热效率。
[0021]根据本发明的一个实施例，在所述绝缘层上不与所述散热层接触的一侧形成焊接区和引脚，包括以下具体步骤:在所述绝缘层上不与所述散热层接触的一侧形成金属层；刻蚀处理所述金属层以形成所述焊接区、所述引脚结构和焊盘区；在所述焊接区、所述引脚结构和所述焊盘区之间形成布线连线。
[0022]根据本发明的一个实施例，在所述绝缘层上不与所述散热层接触的一侧形成金属层，包括以下具体步骤:在所述绝缘层上不与所述散热层接触的一侧形成金属种子层，其中，所述金属种子层的厚度为0.01至0.1微米；对所述种子层进行电镀处理以形成所述金属层，其中，所述金属层的厚度为I至5微米。
[0023]根据本发明的一个实施例，形成密封层以完成所述功率模块的制作，包括以下具体步骤:将热塑性树脂进行注入模模制处理形成密封层以完成所述功率模块的制作，其中，所述注入模模制处理的区域为所述功率模块上除皱褶区以外的区域。
[0024]根据本发明的一个实施例，形成密封层以完成所述功率模块的制作，包括以下具体步骤:将热硬性树脂进行传递模模制处理形成密封层以完成所述功率模块的制作，其中，所述传递模模制处理的区域为所述功率模块上除皱褶区以外的区域。
[0025]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0026]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0027]图1示出了根据本发明的一个实施例的功率模块的制作方法的示意流程图；
[0028]图2示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的示意流程图；
[0029]图3示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的示意流程图；
[0030]图4示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的示意流程图；
[0031]图5示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的示意流程图；
[0032]图6示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的示意流程图；
[0033]图7示出了根据本发明的再一个实施例的功率模块的制作方法的示意流程图；
[0034]图8示出了根据本发明的一个实施例的功率模块的制作方法的剖面示意图；
[0035]图9示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的剖面示意图；
[0036]图10示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的剖面示意图；
[0037]图11示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的剖面示意图；
[0038]图12示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的剖面示意图；
[0039]图13示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的制作方法的剖面示意图；
[0040]图14示出了根据本发明的再一个实施例的功率模块的制作方法的剖面示意图；
[0041]图15示出了根据本发明的再一个实施例的功率模块的俯视示意图。
[0042]图8至图15中的附图标记及其对应的结构名称为:11引脚结构，12树脂密封层，13绝缘层，14非功率器件，15布线连线，16功率器件，