一种包含铝和陶瓷基板的功率模块制造方法及功率模块与流程

1.本发明涉及半导体加工领域，尤其涉及一种包含铝和陶瓷基板的功率模块制造方法及功率模块。


背景技术：

2.功率模块即模块化智能功率系统mips(module intelligent power system)，是一种将电力电子和集成电路技术相结合的功率驱动类产品，mips不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到cpu(central processing unit，中央处理单元)或dsp(digital signal processing，数字信号处理)作中断处理。mips一般由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成，即使发生负载事故或使用不当，也可以保护mips的模块自身不受损坏。mips一般使用igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构，现有技术中，igbt一般采用一颗6路三相全桥驱动作为高压驱动ic(integrated circuit)以驱动igbt。
3.伴随着半导体技术的进步及节能减排的需求，越来越多的功率模块被应用到家电、新能源汽车等产品上，同时许多产品上又会用到多个功率不同的模块，功率相对较小的模块多用价格较低的铝基板做衬底以降低生产成本，功率大的模块需要用绝缘的陶瓷基板做衬底。同一款终端产品上用到的功率相同的几个模块可以集成到同一块铝基板上制作成多合一模块以减少占用安装空间，功率差别较大的模块由于衬底材料不同而不能集成到一起，使得现有的功率模块在实现多功能时集成度不是很高，进而影响功率模块所在空间的整体体积。


技术实现要素：

4.本发明提供一种包含铝和陶瓷基板的功率模块制造方法及功率模块，旨在解决现有的功率模块不能集成不同的衬底材料，导致集成度不高的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供一种包含铝和陶瓷基板的功率模块制造方法，所述功率模块制造方法包括以下步骤：
6.s1、在铝基板上需要贴装器件的位置进行点锡；
7.s2、在所述铝基板上进行第一无源器件贴片；
8.s3、在所述铝基板上进行第一驱动芯片、第一功率元件、第一二极管芯片贴装；
9.s4、在所述铝基板上进行第一引脚安装；
10.s5、通过高温回流方法将所述第一无源器件、所述第一驱动芯片、所述第一功率元件、所述第一二极管芯片在所述铝基板上进行固化；
11.s6、在所述第一功率元件的漏极与所述铝基板之间焊接直径为第一直径的铝线以实现电连接；
12.s7、在所述第一二极管芯片与所述铝基板之间焊接直径为第二直径的铝线以实现
电连接；
13.s8、在所述第一驱动芯片与所述铝基板之间、以及所述第一功率元件的栅极与所述铝基板之间焊接直径为第三直径的铝线以实现电连接；
14.s9、在陶瓷基板上需要贴装器件的位置进行点锡；
15.s10、在所述陶瓷基板上进行第二无源器件贴片；
16.s11、在所述陶瓷基板上进行第二驱动芯片、第二功率元件、第二二极管芯片贴装；
17.s12、在所述陶瓷基板上进行第二引脚安装；
18.s13、通过所述高温回流方法将所述第二无源器件、所述第二驱动芯片、所述第二功率元件、所述第二二极管芯片在所述陶瓷基板上进行固化；
19.s14、在所述第二功率元件的漏极与所述陶瓷基板之间焊接直径为第一直径的铝线以实现电连接；
20.s15、在所述第二二极管芯片与所述陶瓷基板之间焊接直径为第二直径的铝线以实现电连接；
21.s16、在所述第二驱动芯片与所述陶瓷基板之间、以及所述第二功率元件的栅极与所述陶瓷基板之间焊接直径为第三直径的铝线以实现电连接；
22.s17、将所述铝基板与所述陶瓷基板组件放置到树脂框架内；
23.s18、在所述树脂框架中，从所述铝基板与所述陶瓷基板的上方注入环氧树脂胶，并进行高温固化，得到功率模块；
24.s19、在所述功率模块外壳上进行激光打印；
25.s20、将所述功率模块中的引脚进行冲裁、折弯，以完成所述功率模块的封装。
26.更进一步地，步骤s1以及步骤s9中，使用熔点为220摄氏度的锡膏进行点锡。
27.更进一步地，步骤s5以及步骤s13中的所述高温回流方法具体为，将峰值温度设置为230摄氏度，并将需要固化的器件放入回流炉进行固化。
28.更进一步地，所述第一直径为20mil。
29.更进一步地，所述第二直径为15mil。
30.更进一步地，所述第三直径为1.5mil。
31.第二方面，本发明实施例还提供一种功率模块，包括：
32.铝基板组件，所述铝基板组件包括铝基板、以及固设于所述铝基板表面的第一无源器件、第一驱动芯片、第一功率元件、第一二极管芯片、第一引脚；
33.陶瓷基板组件，所述陶瓷基板组件包括陶瓷基板、以及固设于所述陶瓷基板表面的第二无源器件、第二驱动芯片、第二功率元件、第二二极管芯片、第二引脚；
34.基板固化层，所述基板固化层用于固定所述铝基板组件和所述陶瓷基板组件；
35.所述功率模块由权利要求1-6任意一项所述的包含铝和陶瓷基板的功率模块制造方法制造得到。
36.更进一步地，所述基板固化层为环氧树脂胶。
37.本发明所达到的有益效果，由于将不同材质的功率模块分别进行贴片和固化后，再通过树脂框架将不同功率模块封装到一起制作成多合一材质的功率模块，从而提高了功率模块的集成度，进一步节省了功率模块的安装空间。
38.附图
39.图1是本发明实施例提供的功率模块的铝基板组件示意图；
40.图2是本发明实施例提供的功率模块的铝基板组件中焊线示意图；
41.图3是本发明实施例提供的功率模块的陶瓷基板组件示意图；
42.图4是本发明实施例提供的功率模块的陶瓷基板组件中焊线示意图；
43.图5是本发明实施例提供的功率模块示意图；
44.图6是本发明实施例提供的功率模块中固化本体示意图；
45.图7是本发明实施例提供的功率模块中填充硅胶示意图。
具体实施方式
46.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
47.本发明实施例提供一种包含铝和陶瓷基板的功率模块制造方法，所述功率模块制造方法包括以下步骤：
48.s1、在铝基板上需要贴装器件的位置进行点锡；
49.s2、在所述铝基板上进行第一无源器件贴片；
50.s3、在所述铝基板上进行第一驱动芯片、第一功率元件、第一二极管芯片贴装；
51.s4、在所述铝基板上进行第一引脚安装；
52.s5、通过高温回流方法将所述第一无源器件、所述第一驱动芯片、所述第一功率元件、所述第一二极管芯片在所述铝基板上进行固化；
53.s6、在所述第一功率元件的漏极与所述铝基板之间焊接直径为第一直径的铝线以实现电连接；
54.s7、在所述第一二极管芯片与所述铝基板之间焊接直径为第二直径的铝线以实现电连接；
55.s8、在所述第一驱动芯片与所述铝基板之间、以及所述第一功率元件的栅极与所述铝基板之间焊接直径为第三直径的铝线以实现电连接；
56.s9、在陶瓷基板上需要贴装器件的位置进行点锡；
57.s10、在所述陶瓷基板上进行第二无源器件贴片；
58.s11、在所述陶瓷基板上进行第二驱动芯片、第二功率元件、第二二极管芯片贴装；
59.s12、在所述陶瓷基板上进行第二引脚安装；
60.s13、通过所述高温回流方法将所述第二无源器件、所述第二驱动芯片、所述第二功率元件、所述第二二极管芯片在所述陶瓷基板上进行固化；
61.s14、在所述第二功率元件的漏极与所述陶瓷基板之间焊接直径为第一直径的铝线以实现电连接；
62.s15、在所述第二二极管芯片与所述陶瓷基板之间焊接直径为第二直径的铝线以实现电连接；
63.s16、在所述第二驱动芯片与所述陶瓷基板之间、以及所述第二功率元件的栅极与所述陶瓷基板之间焊接直径为第三直径的铝线以实现电连接；
64.s17、将所述铝基板与所述陶瓷基板组件放置到树脂框架内；
65.s18、在所述树脂框架中，从所述铝基板与所述陶瓷基板的上方注入环氧树脂胶，并进行高温固化，得到功率模块；
66.s19、在所述功率模块外壳上进行激光打印；
67.s20、将所述功率模块中的引脚进行冲裁、折弯，以完成所述功率模块的封装。
68.更进一步地，步骤s1以及步骤s9中，使用熔点为220摄氏度的锡膏进行点锡。
69.更进一步地，步骤s5以及步骤s13中的所述高温回流方法具体为，将峰值温度设置为230摄氏度，并将需要固化的器件放入回流炉进行固化。
70.更进一步地，所述第一直径为20mil。
71.更进一步地，所述第二直径为15mil。
72.更进一步地，所述第三直径为1.5mil。
73.本发明所达到的有益效果，由于将不同材质的功率模块分别进行贴片和固化后，再通过树脂框架将不同功率模块封装到一起制作成多合一材质的功率模块，从而提高了功率模块的集成度，进一步节省了功率模块的安装空间。
74.本发明实施例还提供一种功率模块，所述功率模块500由上实施例中任意一项所述的包含铝和陶瓷基板的功率模块制造方法制造得到，为便于说明，请结合图1至图7，所述功率模块500具体包括：
75.铝基板组件502，所述铝基板组件包括铝基板101、以及固设于所述铝基板表面的第一无源器件105、第一驱动芯片102、第一功率元件103、第一二极管芯片104、第一引脚106；其中，在所述第一功率元件103的漏极与所述铝基板101之间通过直径为第一直径的粗铝线204实现电连接；在所述第一二极管芯片104与所述铝基板101之间通过直径为第二直径的中铝线203实现电连接；在所述第一驱动芯片102与所述铝基板101之间通过直径为第三直径的细铝线201实现电连接；所述第一功率元件103的栅极与所述铝基板101之间通过直径为第三直径的细铝线202实现电连接。
76.陶瓷基板组件503，所述陶瓷基板组件包括陶瓷基板301、以及固设于所述陶瓷基板表面的第二无源器件305、第二驱动芯片302、第二功率元件303、第二二极管芯片302、第二引脚306；其中，在所述第二功率元件303的漏极与所述陶瓷基板301之间通过直径为第一直径的粗铝线404实现电连接；在所述第二二极管芯片304与所述陶瓷基板301之间通过直径为第二直径的中铝线403实现电连接；在所述第二驱动芯片302与所述陶瓷基板301之间通过直径为第三直径的细铝线401实现电连接；所述第二功率元件303的栅极与所述陶瓷基板301之间通过直径为第三直径的细铝线402实现电连接。
77.基板固化层501，所述基板固化层501用于固定所述铝基板组件502和所述陶瓷基板组件503。
78.更进一步地，所述基板固化层501为环氧树脂胶，环氧树脂胶具体构成了所述基板固化层501的固化本体600和填充硅胶601。
79.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)或随机存取存储器(random access memory，简称ram)等。例如，在一种可能的实施方式中，所述计算机可读存储介质上存储有
计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的基于电力需求的5g网络基站rb资源的调度方法中的各个过程及步骤，且能实现相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
80.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
81.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
82.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式用等同变化，均属于本发明的保护之内。