分立式引脚的功率器件及其制造方法与流程

1.本发明涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种分立式引脚的功率器件及其制造方法。


背景技术：

2.功率器件即模块化智能功率系统（module intelligent power system，简称mips），这种器件不仅能够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，可将检测信号送到cpu或dsp作中断处理。mips由高速低工耗的管芯、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，也可以通过驱动电路和保护电路保护mips自身不受损坏。功率器件一般使用igbt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。
3.现有的mips模块化智能功率系统将ic驱动控制电路、mips采样放大电路以及pfc电流保护电路等低压控制电路与高压功率器件组成的逆变电路布局到同一板上，同时，现有的mips模块化智能功率系统都只集成单个mips模块，对于多个mips模块化智能功率系统集成还没有实现，而面对市场小型化、低成本竞争，对mips模块化智能功率系统高集成和高散热技术提出了更高的要求。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种分立式引脚的功率器件及其制造方法，以解决现有技术中对mips模块化智能功率系统高集成和高散热技术的需求问题。
5.为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供一种分立式引脚的功率器件，包括功率基板、引脚和框架，所述功率基板上设有电路布线、电路元件及金属线，所述金属线分别与所述电路布线和所述电路元件连接并形成电连接；所述引脚包括具有双层凸起结构的低压引脚和高压引脚座，以及高压引脚柱，所述低压引脚、所述高压引脚座分别与所述电路布线相接并形成电连接，所述高压引脚柱与所述高压引脚座形成电连接，并向所述功率基板相对的方向延伸；所述框架用于固定所述功率基板和所述引脚。
6.优选的，所述低压引脚和所述高压引脚座通过所述双层凸起结构固定于所述框架。
7.优选的，所述高压引脚柱连接至所述高压引脚座的所述双层凸起结构实现固定。
8.优选的，所述功率器件还包括硅胶层和密封层，所述硅胶层用于覆盖所述功率基板表面实现绝缘，所述密封层用于覆盖所述功率器件表面实现封装。
9.优选的，所述硅胶层完全覆盖所述功率基板上的所述电路布线、所述电路元件及所述金属线。
10.优选的，所述硅胶层完全覆盖所述低压引脚、所述高压引脚座与所述电路布线之间的连接部。
11.优选的，所述引脚向所述功率基板相对的方向延伸部不被所述硅胶层覆盖以露
出。
12.第二方面，本发明实施例提供一种分立式引脚的功率器件的制造方法，包括以下步骤：由功率基板作为载体，在所述功率基板表面上设置铜箔层工序；在铜箔层上通过蚀刻形成电路布线；在所述电路布线表面形成线路保护绿油层；在所述线路保护绿油层未被覆盖的所述功率基板表面进行形成镀层处理制成金属连接器的工序；在金属铜材表面进行形成镀层处理制成包含双层凸起结构引脚的工序；在所述电路布线的特定位置涂装具有一定流动性的粘接材料的工序；在所述粘接材料上放置电路元件的工序；使所述粘接材料固化的工序；通过喷淋、超声在所述功率基板上进行残留异物清除；获取用于组合所述功率器件的框架；将所述引脚嵌入到所述框架中并固定；将所述功率基板放置到所述框架中并固定；在所述框架、所述功率基板和所述引脚的连接部涂装粘接材料的工序；使所述粘接材料固化的工序；通过金属线，使所述电路元件和所述电路布线间形成电连接；通过灌封方式，将所述框架、所述功率基板和所述引脚使用树脂进行密封，形成硅胶层，并预留出所述引脚的外露位置；获取用于覆盖所述硅胶层的密封盖；通过所述密封盖将所述硅胶层覆盖，形成密封层，以完成所述功率器件的封装。
13.本发明所达到的有益效果，在于提出了一种分立式引脚结构的功率器件，通过分立式引脚结构可以避免模块引脚区域焊接空洞现象，提高产品可靠性；同时不会产生因引脚切除产生漏铜现象，影响产品可靠性；采用灌封工艺实现了工艺简化、降低了制造成本；并且，通过基板上的双面叠加工艺，提高了功率器件的集成度，由此得到的双面散热使功率器件在集成度提高的前提下满足散热要求。
附图说明
14.图1是本发明实施例提供的功率器件整体图；图2是图1正视方向的内部结构示意图；图3是图1后视方向的内部结构示意图；图4是图1侧视方向的内部结构示意图；图5是图1沿a-a方向的剖视图；图6是本发明实施例提供的高压引脚和低压引脚的结构示意图；图7是本发明实施例提供的低压引脚的结构示意图；图8是本发明实施例提供的功率基板的结构示意图；图9是本发明实施例提供的框架的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的功率基板、引脚、框架的组合示意图。
15.其中，a为框架、b为功率基板、c1为低压引脚、c2为高压引脚座、c3为高压引脚柱、d为硅胶层、e为密封层、f为金属线、g、h为电路元件。
具体实施方式
16.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清除明白，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。
17.请同时参照图1至图5，所述功率器件包括功率基板b、引脚c和框架a，所述基板b包括上设有电路布线、电路元件g、h及金属线f，所述金属线f分别与所述电路布线和所述电路元件g、h连接并形成电连接；所述引脚c包括具有双层凸起结构的低压引脚c1和高压引脚座c2，以及高压引脚柱c3，所述低压引脚c1、所述高压引脚座c2分别与所述电路布线相接并形成电连接，所述高压引脚柱c3与所述高压引脚座c2形成电连接，并向所述功率基板b相对的方向延伸；所述框架a用于固定所述功率基板b和所述引脚c。
18.优选的，所述低压引脚c1和所述高压引脚座c2通过所述双层凸起结构固定于所述框架a。
19.优选的，所述高压引脚柱c3连接至所述高压引脚座c2的所述双层凸起结构实现固定。
20.示例性的，请参照图6至图9，其分别为本发明实施例提供的高压引脚和低压引脚的示意图、功率基板的结构示意图、框架的结构示意图。其中，低压引脚c1，采用分立式引脚结构，通过嵌入方法安装在框架a上，且引脚有上下两层凸台，实现上下基板上元器件的电连接；高压引脚座c2，采用分立式结构，通过嵌入方法安装在框架a上，且引脚座有上下两层凸台，实现上下基板上元器件的电连接，同时用于安装高压引脚柱c3，高压引脚柱c3用于实现高压引脚座c2与外围电路的电连接。
21.优选的，所述功率器件还包括硅胶层d和密封层e，所述硅胶层d用于覆盖所述功率基板表面实现绝缘，所述密封层e用于覆盖所述功率器件表面实现封装。
22.示例性的，硅胶层d使用软硅胶，即导热硅胶实现，导热硅胶是高端的导热化合物，具有不会固体化、不会导电的特性，可以避免诸如电路短路等风险；密封层e为非金属绝缘材料，厚度在0.1-1mm，其作用是避免硅胶层d受到破坏。
23.优选的，所述硅胶层d完全覆盖所述功率基板b上的所述电路布线、所述电路元件g、h及所述金属线f。
24.金属线f用于实现电路里面元器件之间的电连接，本发明实施例中，由于采用分立式引脚结构，无法采用现有引脚焊接方式实现引脚与电路基板电连接方案，所以采用绑定金属线f实现引脚c与基板以及他电路结构的电连接。
25.示例性的，本发明实施例中，g采用igbt元器件，组成内部电路的功率器件；h采用frd元器件，组成内部电路的功率器件，与元器件igbt配合工作。
26.优选的，所述硅胶层d完全覆盖所述低压引脚c1、所述高压引脚座c2与所述电路布线之间的连接部。
27.优选的，所述引脚c向所述功率基板b相对的方向延伸部不被所述硅胶层d覆盖以
露出。
28.本发明实施例提供一种分立式引脚的功率器件的制造方法，包括以下步骤：由功率基板作为载体，在所述功率基板b表面上设置铜箔层工序；在铜箔层上通过蚀刻形成电路布线；在所述电路布线表面形成线路保护绿油层；在所述线路保护绿油层未被覆盖的所述功率基板b表面进行形成镀层处理制成金属连接器的工序；在金属铜材表面进行形成镀层处理制成包含双层凸起结构引脚c的工序；在所述电路布线的特定位置涂装具有一定流动性的粘接材料的工序；在所述粘接材料上放置电路元件g、h的工序；使所述粘接材料固化的工序；通过喷淋、超声在所述功率基板b上进行残留异物清除；获取用于组合所述功率器件的框架a；将所述引脚c嵌入到所述框架a中并固定；将所述功率基板b放置到所述框架a中并固定；在所述框架a、所述功率基板b和所述引脚c的连接部涂装粘接材料的工序；使所述粘接材料固化的工序；通过金属线f，使所述电路元件g、h和所述电路布线间形成电连接；通过灌封方式，将所述框架a、所述功率基板b和所述引脚c使用树脂进行密封，形成硅胶层d，并预留出所述引脚的外露位置；获取用于覆盖所述硅胶层d的密封盖；通过所述密封盖将所述硅胶层d覆盖，形成密封层e，以完成所述功率器件的封装。
29.示例性的，本发明实施例采用上述制造方法将功率基板、引脚、框架进行组合的示意图如图10所示。
30.本发明所达到的有益效果，在于提出了一种分立式引脚结构的功率器件，通过分立式引脚结构可以避免模块引脚区域焊接空洞现象，提高产品可靠性；同时不会产生因引脚切除产生漏铜现象，影响产品可靠性；采用灌封工艺实现了工艺简化、降低了制造成本；并且，通过基板上的双面叠加工艺，提高了功率器件的集成度，由此得到的双面散热使功率器件在集成度提高的前提下满足散热要求。
31.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分立式引脚的功率器件的制造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。
32.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。
33.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清除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。
34.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。