阅读说明：本技术 功率模块塑封结构 (Power module plastic package structure ) 是由 梁小广 丁烜明 于 2020-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种功率模块塑封结构,包括：金属底板、环氧树脂层以及支撑件；所述金属底板贴附连接在功率模块的底面,所述环氧树脂层包裹所述功率模块,共同将所述功率模块密封在内；所述支撑件设置于所述环氧树脂层内,一端支撑所述功率模块基板的顶面,另一端位于所述环氧树脂层的顶面。通过支撑件的使用,避免环氧树脂在Tg温度之上承受较大压力而引起模块的变形或者损坏。(The invention provides a plastic package structure of a power module, which comprises: the metal base plate, the epoxy resin layer and the supporting piece; the metal bottom plate is attached to the bottom surface of the power module, and the epoxy resin layer wraps the power module and seals the power module together; the support member is arranged in the epoxy resin layer, one end of the support member supports the top surface of the power module substrate, and the other end of the support member is positioned on the top surface of the epoxy resin layer. Through the use of the support, the epoxy resin is prevented from bearing high pressure above the Tg temperature to cause deformation or damage to the module.)

功率模块塑封结构

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体地，涉及一种功率模块塑封结构。

背景技术

在电源，电力电子变换器应用中，功率半导体(IGBT，MOSFET，SiC,GaN等)器件因为被广泛采用，在功率较大的场合下一般使用模块的封装形式。现在被广泛使用的封装形式如图1所示，功率模块主要由金属底板，焊接层，DBC(双面覆铜陶瓷基板)，AMB(箔钎焊的覆铜陶瓷基板)，绝缘散热树脂薄膜或者其他绝缘散热材料，绑定线，电气连接用端子，环氧树脂等组成。功率半导体晶片通过焊接固定到绝缘散热材料上后，通过铝绑定线进行电气连接。再通过回流焊或者烧结等工艺将DBC者其他绝缘散热材料焊接到金属底板上，功率半导体晶片的发出的热通过DBC或者其他绝缘散热材料，焊接层传导到金属底板上，金属底板再通过风冷或者水冷散热出去，端子用于连接外部的电气电路。

图2为压注模塑封(Transfer molding)封装工艺的例子，被加热成液体状的环氧树脂通过高压灌入压注模具中，与其他器件一起成型为压注模塑封功率模块。

图3为压缩模塑封(Compression molding)封装工艺的例子，第一步将功率模块的部件固定到压缩模具的上模具。第二步，在下模具的环氧树脂融合成液体。第三步将将下模具推向上模具，功率模块的部件全部侵入环氧树脂中，同时抽真空以去除环氧树脂中的气泡。第四步，环氧树脂硬化后完成封装。

功率模块由于产生大量的热，需要通过金属散热器、金属散热片(铜或者铝)散热，模块与金属散热器的连接用传统上使用硅脂(si licon grease)比较多，如图4所示。硅脂填补了金属散热器表面的细微的不平整部分，使得模块更加贴合到散热片上。但是硅脂材料的导热系数比较低(＜10W)，影响了系统的散热能力。

为了提高散热能力，烧结材料(如银烧结材料，铜烧结材料)的导热系数可以达到200W以上，可以作为硅脂的替代，大大提高模块的散热能力。但是烧结材料，需要在250℃以上的高温以及10MPa到30Mpa的压力下才能形成有效的烧结层。为了减少加工时间(温度越低就需要越长的时间来加工)往往选择280℃到300℃来进行加压。塑封模块使用的环氧树脂材料一般Tg(玻璃化转变温度)在200℃以下较多，近来也有Tg为250℃的材料出现，但是成本昂贵，且还是低于烧结所需要的温度。因为烧结加工温度要高于环氧树脂Tg温度，所以在烧结加工时环氧树脂可能变得强度不足无法承受较高的压力，引起模块的变形或者损坏。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种功率模块塑封结构。

根据本发明提供的一种功率模块塑封结构，包括：金属底板、环氧树脂层以及支撑件；

所述金属底板贴附连接在功率模块的底面，所述环氧树脂层包裹所述功率模块，共同将所述功率模块密封在内；

所述支撑件设置于所述环氧树脂层内，一端支撑所述功率模块基板的顶面，另一端位于所述环氧树脂层的顶面。

优选地，所述支撑件与所述功率模块相互垂直。

优选地，所述支撑件的所述另一端与所述环氧树脂层的顶面齐平。

优选地，所述支撑件包括金属件或工程塑料件。

优选地，所述功率模块包括端子，所述端子的一端穿过所述环氧树脂层露出在外。

优选地，所述功率模块包括端子，所述支撑件包括导电件，所述导电件代替所述功率模块的端子，所述导电件的一端连接在所述功率模块的端子连接位置，另一端位于所述环氧树脂层的顶面。

优选地，所述导电件包括金属件。

优选地，所述金属件包括铜。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

通过支撑件的使用，避免环氧树脂在Tg温度之上承受较大压力而引起模块的变形或者损坏。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为传统功率模块的结构示意图；

图2为压注模塑封工艺示意图；

图3为压缩模塑封工艺示意图；

图4为功率模块与散热片的连接方式示意图；

图5为本发明一种功率模块塑封结构的结构示意图；

图6为本发明另一种功率模块塑封结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图5所示，本实施例提供的一种功率模块塑封结构，包括：金属底板1、环氧树脂层2以及支撑件3。

金属底板1贴附连接在功率模块的底面，环氧树脂层2包裹功率模块，两者共同将功率模块密封在内，实现塑封。支撑件3设置于环氧树脂层2内，一端支撑功率模块的基板4的顶面，另一端位于环氧树脂层2的顶面。支撑件3与功率模块相互垂直，另一端与环氧树脂层的顶面齐平。如此，可在加压时起到支撑的作用，防止环氧树脂层2变形。

考虑到加压时的温度较高，因此采用金属或者耐高温的工程塑料作为支撑件。金属材料(如铜，钢，铁)或者耐高温(300℃以上)的塑料材料在灌入树脂之前作为支撑物安装到绝缘散热材料上边(陶瓷绝缘基板或者绝缘散热树脂基板)。之后使用环氧树脂进行塑封。

在本实施例中，功率模块即为常规的结构，包括端子6、芯片5以及基板4等，端子6的一端穿过环氧树脂层2露出在外，本发明对此不作赘述。

实施例2

如图6所示，本实施例是在实施例1的基础上，去除功率模块中的端子，直接采用支撑件3来代替，在起到支撑目的的同时，实现与外部电气电路连接。

导电件3的一端连接在功率模块的基板4的端子连接位置，另一端位于环氧树脂层2的顶面。支撑件3采用导电件，导电件代替功率模块的端子，从而进一步减小功率模块的体积。导电件的一端连接在功率模块的端子连接位置，另一端位于环氧树脂层的顶面。导电件采用金属件，优选铜。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。