混合集成電路模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種混合集成電路模塊,其包括:其中一表面覆蓋有絕緣層的基板;于所述絕緣層的表面設(shè)置的玻纖板,其中,該玻纖板于預(yù)設(shè)位置開(kāi)設(shè)有通孔;于所述絕緣層相對(duì)所述通孔的表面位置設(shè)置有穿出該通孔并外露于所述玻纖板表面的散熱器;于所述玻纖板表面形成的電路布線(xiàn)層;配設(shè)于所述散熱器上的功率元件和配設(shè)于所述電路布線(xiàn)層相應(yīng)位置的非功率元件;用于連接所述電路布線(xiàn)層、所述散熱器、所述功率元件和所述非功率元件的金屬線(xiàn)。提高了邦定點(diǎn)的接觸可靠性,縮短邦定線(xiàn)的長(zhǎng)度和減小邦定線(xiàn)的高度差可有效降低模制時(shí)發(fā)生沖線(xiàn)的幾率,從而使智能功率模塊的制造合格率和長(zhǎng)期可靠性得到提升。
【專(zhuān)利說(shuō)明】混合集成電路模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電子器件制造工藝領(lǐng)域,尤其涉及一種混合集成電路模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]智能功率模塊(Intelligent Power Module, IPM)是一種將電力電子和集成電路技術(shù)結(jié)合的功率驅(qū)動(dòng)類(lèi)產(chǎn)品。IPM把功率開(kāi)關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路集成在一起,并內(nèi)藏有過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱等故障檢測(cè)電路。IPM—方面接收MCU的控制信號(hào),驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路工作,另一方面將系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)送回MCU。與傳統(tǒng)分立方案相比,IPM以其高集成度、高可靠性等優(yōu)勢(shì)贏得越來(lái)越大的市場(chǎng),尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器及各種逆變電源,是變頻調(diào)速,冶金機(jī)械,電力牽引,伺服驅(qū)動(dòng),變頻家電的一種理想電力電子器件。
[0003]參照?qǐng)D1說(shuō)明現(xiàn)有智能功率模塊100的結(jié)構(gòu)。圖1 (A)是所述智能功率模塊100的俯視圖,圖1 (B)是圖1 (A)的X-X’線(xiàn)剖面圖。
[0004]所述智能功率模塊100具有如下結(jié)構(gòu),其包括:電路鋁基板106 ;設(shè)于所述鋁基板106表面上的絕緣層107上形成的所述電路布線(xiàn)108 ;被固定在所述電路布線(xiàn)108上的非功率元件104 ;被固定在所述電路布線(xiàn)108上散熱器103 ;被固定在所述散熱器103上的功率元件109 ;連接非功率元件104、所述功率元件109和所述電路布線(xiàn)108的金屬線(xiàn)105 ;與所述電路布線(xiàn)108連接的引腳101 ;所述鋁基板106的至少一面被密封樹(shù)脂102密封,為了提高密封性,會(huì)將鋁基板106全部密封,為了提高散熱性,會(huì)使所述鋁基板106的背面露出到外部的狀態(tài)下進(jìn)行密封。
[0005]所述智能功率模塊100 —般會(huì)工作在惡劣的工況中,如變頻空調(diào)的室外機(jī),夏天時(shí)工作環(huán)境溫度可達(dá)50°C,而所述功率器件109,如IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor,絕緣柵雙極型晶體管)等,工作過(guò)程中會(huì)發(fā)生大量的熱,所述功率器件109的溫度可達(dá)120°C以上,為了提高散熱性,所述散熱器103 —般會(huì)做得比較厚(一般為Imm?2mm),加上所述功率器件109本身的厚度(一般為0.07mm?0.2mm),因此,所述功率器件109的上表面與所述電路布線(xiàn)108上表面的高度差一般會(huì)達(dá)到2mm,高度差越大,通過(guò)所述金屬線(xiàn)105形成連接所需的距離越大:邦頭在空中走線(xiàn)需要一定的弧度,并且為了避免所述金屬線(xiàn)105觸碰其他元素,垂直高度差H與兩邦定點(diǎn)水平距離L的關(guān)系大概為:
[0006]3H+N〈L〈5H+N (式 I)
[0007]在此,N與使用的邦定線(xiàn)和邦線(xiàn)設(shè)備的邦頭的情況有關(guān),對(duì)于一般的功率器件,會(huì)使用300?450 ii m的鋁線(xiàn)及其對(duì)應(yīng)邦頭進(jìn)行邦線(xiàn)操作,此時(shí),N的取值不應(yīng)低于3_,因此需要使L>1.4H+3mm,才能保證邦定線(xiàn)的合格率滿(mǎn)足量產(chǎn)需要,如:在H為Imm時(shí),L需要達(dá)到6mm,在H為2mm時(shí),L需要達(dá)到9mm。
[0008]對(duì)于目前的一種智能功率模塊,其有6個(gè)功率器件,每個(gè)功率器件需要與其對(duì)應(yīng)的布線(xiàn)保持10.2mm以上的距離,無(wú)疑極大增加了智能功率模塊的面積,提高了智能功率模塊的制造成本,對(duì)于后續(xù)的電控板設(shè)計(jì)等都提出了更高的要求;并且,兩邦定點(diǎn)過(guò)高高度差H會(huì)造成邦定線(xiàn)落差增大,在智能功率模塊模制的時(shí)候容易造成沖線(xiàn)、脫線(xiàn)等缺陷。如果發(fā)生脫線(xiàn),在測(cè)試設(shè)備測(cè)試時(shí)可以檢出;而如果發(fā)生沖線(xiàn),因?yàn)榘疃ň€(xiàn)仍然與邦定點(diǎn)相連,將難以通過(guò)測(cè)試設(shè)備檢出,在長(zhǎng)期使用過(guò)程中,這種發(fā)生沖線(xiàn)的邦定線(xiàn)最終會(huì)發(fā)生脫落,導(dǎo)致智能功率模塊的使用壽命大大降低。因?yàn)楣β势骷儆谥悄芄β誓K的關(guān)鍵器件,用于驅(qū)動(dòng)后續(xù)壓縮機(jī)、電機(jī)等,功率器件的脫線(xiàn)失控會(huì)造成后續(xù)壓縮機(jī)或電機(jī)失控,嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生設(shè)備燒毀等情況;
[0009]最后,因?yàn)楦叨炔頗較大,對(duì)于邦線(xiàn)工藝的要求較高,邦線(xiàn)壓力、超聲能量的控制非常嚴(yán)格,要生產(chǎn)出現(xiàn)行設(shè)計(jì)方案的智能功率模塊,往往需要購(gòu)買(mǎi)昂貴的邦線(xiàn)設(shè)備,這無(wú)疑也進(jìn)一步提聞了現(xiàn)行智能功率1吳塊的制造成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種利用導(dǎo)電物質(zhì)使電路布線(xiàn)層與基板形成電連接的混合集成電路模塊,解決功率器件的與電路布線(xiàn)的高度差過(guò)大會(huì)導(dǎo)致邦定線(xiàn)沖線(xiàn)、脫線(xiàn)而造成產(chǎn)品成品率、可靠性低的問(wèn)題。
[0011]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的,一種混合集成電路模塊,包括:
[0012]其中一表面覆蓋有絕緣層的基板;
[0013]于所述絕緣層的表面設(shè)置的玻纖板,其中,該玻纖板于預(yù)設(shè)位置開(kāi)設(shè)有通孔;
[0014]于所述絕緣層相對(duì)所述通孔的表面位置設(shè)置有穿出該通孔并外露于所述玻纖板表面的散熱器;
[0015]于所述玻纖板表面形成的電路布線(xiàn)層;
[0016]配設(shè)于所述散熱器上的功率元件和配設(shè)于所述電路布線(xiàn)層相應(yīng)位置的非功率元件;
[0017]用于連接所述電路布線(xiàn)層、所述散熱器、所述功率元件和所述非功率元件的金屬線(xiàn)。
[0018]上述混合集成電路模塊的有益效果是:由于散熱器安裝在玻纖板的通孔內(nèi),且散熱器的高度只比玻纖板的高度略高,散熱器及裝配在散熱器上的功率元件的高度比玻纖板上的電路布線(xiàn)的高度略高,因此散熱器與電路布線(xiàn)層、功率元件與電路布線(xiàn)間的距離可以非常小,大幅縮減了智能功率模塊的面積,降低了智能功率模塊的原材料成本,提高了邦定點(diǎn)的接觸可靠性,縮短邦定線(xiàn)的長(zhǎng)度和減小邦定線(xiàn)的高度差可有效降低模制時(shí)發(fā)生沖線(xiàn)的幾率,從而使智能功率模塊的制造合格率和長(zhǎng)期可靠性得到提升。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1(A)為現(xiàn)有的智能功率模塊的俯視結(jié)構(gòu)示意圖;
[0020]圖1(B)是圖1 (A)的X-X, 線(xiàn)剖面圖;
[0021]圖2(A)是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的混合集成電路模塊的俯視圖;
[0022]圖2(B)是圖2 (A)中沿X-X’線(xiàn)的剖面圖;
[0023]圖2(C)是圖2 (A)的平面剖面圖;
[0024]圖3(A)、3 (B)是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的制造方法中設(shè)置基板的工序;
[0025]圖4(A)、4 (B)是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的制造方法中設(shè)置玻纖板的工序;
[0026]圖5(A)、5 (B)是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的制造方法中在玻纖板表面布設(shè)電路布線(xiàn)的工序;
[0027]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的制造方法中設(shè)置散熱器的工序;
[0028]圖7 (A)、7 (B)是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的制造方法中在散熱器上設(shè)置功率元件的工序;
[0029]圖8 (A)、8 (B)是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的制造方法中設(shè)置引腳的工序;
[0030]圖9 (A)、9 (B)是本實(shí)用新型實(shí)施例提供制造方法中的在電路布線(xiàn)上設(shè)置非功率元件和引腳的工序;
[0031]圖10 (A)UO (B)是本實(shí)用新型實(shí)施例提供制造方法中于基板上設(shè)置絕緣層和設(shè)置散熱器于絕緣層的工序;
[0032]圖11 (A)Ul (B)是本實(shí)用新型實(shí)施例提供制造方法中焊接金屬線(xiàn)的工序;
[0033]圖12是實(shí)用新型實(shí)施例提供制造方法中的密封工序。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為了使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型,并不用于限定本實(shí)用新型。
[0035]結(jié)合圖2 (A)、2 (B),2 (C),作為一實(shí)施例中的一種混合集成電路模塊10,其包括基板16、絕緣層17、玻纖板21 (玻璃纖維板)、散熱器13、電路布線(xiàn)層18、功率元件19、非功率元件14以及金屬線(xiàn)15。
[0036]基板16的其中一表面覆蓋有絕緣層17 ;玻纖板21設(shè)置于絕緣層17的表面,其中,該玻纖板21于預(yù)設(shè)位置開(kāi)設(shè)有通孔22 ;散熱器13設(shè)置于絕緣層17相對(duì)通孔22的表面位置,且該散熱器13穿出該通孔12并外露于玻纖板21表面的;電路布線(xiàn)層18形成于玻纖板17表面;功率元件19配設(shè)于散熱器13上的,非功率元件14配設(shè)于電路布線(xiàn)層18相應(yīng)位置;金屬線(xiàn)15用于連接電路布線(xiàn)層18、散熱器13、功率元件19和非功率元件14。
[0037]進(jìn)一步地,在一個(gè)實(shí)施例中,混合集成電路模塊10還包括引腳11,電路布線(xiàn)層18包括靠近基板16的表面邊緣的引腳焊盤(pán)18A,引腳11與引腳焊盤(pán)18A連接并自基板16向外延伸。
[0038]進(jìn)一步地,在一個(gè)實(shí)施例中,混合集成電路模塊10還包括密封層12,密封層包覆于基板16中覆蓋有絕緣層17相對(duì)的表面區(qū)域以外的所有表面,即除圖2 (B)所示的底面之外的所有表面。
[0039]本實(shí)施例中,基板16是由1100等材質(zhì)的鋁構(gòu)成的矩形板材。為了提高板材的耐腐蝕性,有時(shí)會(huì)對(duì)表面進(jìn)行陽(yáng)極氧化,為了節(jié)約制造成本,在某些對(duì)抗腐蝕性要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合,也可只對(duì)鋁材表面進(jìn)行拉絲處理,基板16的厚度可選用1.5mm。
[0040]絕緣層17可使用紅膠,保存時(shí)冷藏,常溫下恢復(fù)數(shù)小時(shí)后形成半融態(tài),具有一定的流動(dòng)性,可涂抹在固體表面形成薄層,具有一定的黏附性,可用于層疊放置固體間的位置固定,經(jīng)過(guò)高溫后凝固。為了提高散熱性,可使用高濃度填充氧化鋁等填料的紅膠品種,提高熱導(dǎo)率。
[0041]玻纖板21使用玻璃纖維板材切割而成,大小與基板16 —致,在矩形的玻纖板21的特定位置開(kāi)一定數(shù)量的通孔22,在本實(shí)施例中,開(kāi)的是6個(gè)通孔,通孔22的大小可設(shè)計(jì)成7mmX5mm0此外,在本實(shí)施例中,玻纖板21的四個(gè)角設(shè)計(jì)成直角;另外,因?yàn)椴@w板21—般較脆,所以四個(gè)角也可以考慮設(shè)計(jì)成圓角。
[0042]電路布線(xiàn)層18由銅等金屬構(gòu)成,形成于玻纖板21上的特定位置,根據(jù)功率需要,可設(shè)計(jì)成0.035mm或0.07mm等的厚度,對(duì)于一般的混合集成電路模塊10,優(yōu)先考慮設(shè)計(jì)成0.07mm。另外,在玻纖板21的邊緣,形成有由電路布線(xiàn)層18構(gòu)成的引腳焊盤(pán)18A。在此,在玻纖板21的一邊附近設(shè)置多個(gè)對(duì)準(zhǔn)排列的引腳焊盤(pán)18A。根據(jù)功能需要,也可在玻纖板21的多個(gè)邊附近設(shè)置多個(gè)對(duì)準(zhǔn)排列的引腳焊盤(pán)18A。
[0043]散熱器13由銅材制成,為了提高與功率器件19連接效果,表面可以進(jìn)行鍍銀處理,銀的厚度可以為4-6 ym。散熱器13的尺寸根據(jù)功率器件19的尺寸和需要的熱容大小而定。在本實(shí)施例中,設(shè)計(jì)成面積6mmX4mm,高度為1.1mm。在此,散熱器13的水平方向的橫截面積需要比通孔22的略小,散熱器13在基板16方向上的垂直高度需要比玻纖板21在基板16方向上的垂直高度略高。例如,散熱器13設(shè)置有功率元件19的表面與電路布線(xiàn)層18的表面的垂直高度差為0.03±0.01mm,功率元件19與散熱器13相對(duì)的表面與電路布線(xiàn)層18的表面的垂直高度差為0.1±0.02mm。
[0044]非功率元件14被固定在電路布線(xiàn)18上構(gòu)成預(yù)設(shè)的電路。非功率元件14采用集成電路、晶體管或二極管等有源元件、或者電容或電阻等無(wú)源元件。在此,面朝上安裝的有源元件等通過(guò)金屬線(xiàn)15與電路布線(xiàn)層18連接。
[0045]功率元件19被固定在散熱器13上。功率元件19為IGBT管、高壓M0SFET.(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)管、高壓FRD (Fast Recovery Diode,快速恢復(fù)二極管)管等元件。在此,散熱器13和功率元件19通過(guò)金屬線(xiàn)15與電路布線(xiàn)18等連接。
[0046]金屬線(xiàn)15可以是鋁線(xiàn)、金線(xiàn)或銅線(xiàn),通過(guò)邦定使各功率元件19之間、各非功率元件14之間、各電路布線(xiàn)層18之間建立電連接關(guān)系,有時(shí)還用于使引腳11和電路布線(xiàn)層18或功率元件19、非功率元件14之間建立電連接關(guān)系。當(dāng)金屬線(xiàn)為鋁線(xiàn)時(shí),電路布線(xiàn)層18與散熱器13和功率元件19間連接的金屬線(xiàn)的直徑取值范圍為:350 u m ~ 400 u m ;電路布線(xiàn)層18與非功率元件14間連接的金屬線(xiàn)15的直徑取值范圍為:38 ii m?200 u m。
[0047]引腳11被固定在設(shè)于基板16 —個(gè)邊緣的引腳焊盤(pán)18A上,其具有與外部進(jìn)行輸入、輸出的作用。在此,設(shè)計(jì)成一邊上設(shè)有多條引腳11,引腳11和引腳焊盤(pán)18A通過(guò)焊錫等導(dǎo)電電性粘結(jié)劑焊接。引腳11 一般采用銅等金屬制成,銅表面通過(guò)化學(xué)鍍和電鍍形成一層鎳錫合金層,合金層的厚度一般為5 y m,鍍層可保護(hù)銅不被腐蝕氧化,并可提高可焊接性。
[0048]密封層12可通過(guò)傳遞模方式使用熱硬性樹(shù)脂模制也可使用注入模方式使用熱塑性樹(shù)脂模制。在此,密封層12完全密封基板16上表面上的所有元素,而對(duì)于致密性要求高的混合集成電路模塊10,一般會(huì)對(duì)基板16的整體也進(jìn)行密封處理。本實(shí)施例中,為了提高智能功率模塊的散熱性,所述電路基板16的背面了露出。
[0049]結(jié)合圖3至圖12,一實(shí)施例中的混合集成電路模塊的制造方法包括:
[0050]制作基板16、散熱器13及預(yù)設(shè)位置開(kāi)設(shè)有通孔22的玻纖板21,并于所述基板16的其中一表面覆蓋絕緣層18的工序;在所述絕緣層18的表面設(shè)置所述玻纖板21和散熱器13,使所述散熱器13穿出所述通孔22外露于所述玻纖板21表面的工序;于所述玻纖板21表面布設(shè)電路布線(xiàn)層18的工序;分別配設(shè)功率元件19和非功率元件14于所述散熱器13上和所述電路布線(xiàn)層18相應(yīng)位置的工序;在所述電路布線(xiàn)層18、所述散熱器13、所述功率元件19和所述非功率元件14間連接金屬線(xiàn)15的工序。
[0051]另一實(shí)施例中的混合集成電路模塊的制造方法,包括:制作基板16的工序;制作預(yù)設(shè)位置開(kāi)設(shè)有通孔22的玻纖板21并于所述玻纖板21表面布設(shè)電路布線(xiàn)層18的工序;制作散熱器13,并配設(shè)功率元件19于所述散熱器13上的工序;配置非功率元件14于所述電路布線(xiàn)層18相應(yīng)位置的工序;在所述基板16上涂抹絕緣層18,并在所述絕緣層18的表面設(shè)置所述玻纖板21和所述散熱器13,使所述散熱器13穿出所述通孔22外露于所述玻纖板21表面的工序;在所述電路布線(xiàn)層18、所述散熱器13、所述功率元件19和所述非功率元件14間連接金屬線(xiàn)15的工序。
[0052]需要說(shuō)明的是,上述兩個(gè)混合集成電路模塊的制造方法中的各個(gè)工序在操作的過(guò)程中并非必須按照其排列順序執(zhí)行,而是各個(gè)工序可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行交換或同步執(zhí)行。例如,基板16,玻纖板21、散熱器13的制作工序是可以交換順序或同步執(zhí)行的,其他工序以此類(lèi)推。
[0053]進(jìn)一步地,在一個(gè)實(shí)施例中,所述電路布線(xiàn)層18包括靠近所述基板16的表面邊緣的所述引腳焊盤(pán)18A,在所述于玻纖板21表面布設(shè)電路布線(xiàn)層18的工序之后還包括:設(shè)置引腳11,并使所述引腳11與所述引腳焊盤(pán)18A連接并自所述基板16向外延伸的工序。
[0054]進(jìn)一步地,在一個(gè)實(shí)施例中,在所述在電路布線(xiàn)層18、所述散熱器13、所述功率元件19和所述非功率元件14間連接金屬線(xiàn)15的工序之后還包括:將所述基板16中除與覆蓋有所述絕緣層18相對(duì)的表面外的所有表面密封的工序。
[0055]進(jìn)一步地,在一個(gè)實(shí)施例中,在所述配置非功率元件14于所述電路布線(xiàn)層18相應(yīng)位置的工序之后還包括:清洗所述玻纖板21的工序。
[0056]在更詳細(xì)的實(shí)施例中,對(duì)混合集成電路模塊的制造方法各個(gè)工序進(jìn)行詳細(xì)的描述,如下:
[0057]參照?qǐng)D3,為一實(shí)施例中的形成大小合適的鋁基板的工序上形成基板16的工序。
[0058]首先,參照?qǐng)D3 (A)和沿圖3 (A)的X-X’線(xiàn)的截面圖3 (B),根據(jù)需要的混合集成電路模塊10的設(shè)計(jì)大小合適的基板16,對(duì)于一般的混合集成電路模塊,基板16的大小可選取64mmX 30mm,厚度為1.5mm,對(duì)兩面進(jìn)行如陽(yáng)極氧化的防蝕處理。
[0059]在此,大小合適的基板16的形成是通過(guò)直接對(duì)ImX ImX 1.5mm的招材進(jìn)行纟羅板處理的方式形成,鑼刀使用高速鋼作為材質(zhì),馬達(dá)使用5000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速,鑼刀與鋁材平面呈直角下刀;也可以通過(guò)沖壓的方式形成。
[0060]參考圖4 (A)、4 (B),5 (A)和5 (B),為一實(shí)施例中的制作預(yù)設(shè)位置開(kāi)設(shè)有通孔22的玻纖板21并于所述玻纖板21表面布設(shè)電路布線(xiàn)層18的工序。
[0061]首先參考圖4 (A)和圖4 (A)的X-X’剖面的剖面圖圖4 (B),根據(jù)需要的混合集成電路模塊10設(shè)計(jì)大小合適的玻纖板21,可以制成與基板16大小一致,即64mmX30mm,也可以比基板16面積略小。
[0062]然后,在特定位置通過(guò)銑刀、沖壓等方式,形成通孔22,在本實(shí)施例中,形成了 6個(gè)直角通孔22,通孔的大小為7mmX 5mm,根據(jù)需要;也可以形成其他數(shù)量、大小的通孔22,通孔22也可以制成圓角。在此,玻纖板21的厚度一般為1mm。
[0063]最后,參考圖5 (A)和圖5 (A)的X_X’剖面的剖面圖圖5 (B),在所玻纖板21的表面粘貼有作為導(dǎo)電圖案的銅箔。然后將該工序制造的銅箔進(jìn)行蝕刻,局部地除去銅箔,形成電路布線(xiàn)層18,并在玻纖板16的至少一個(gè)邊緣形成特殊的電路布線(xiàn)層18作為引腳焊盤(pán)18A。在此,銅箔一般選用2盎司,所形成的電路布線(xiàn)層18和引腳焊盤(pán)18A的高度約為0.07mm。
[0064] 在此,大小合適的玻纖板21的形成可以通過(guò)直接對(duì)ImX ImX Imm的玻纖板材進(jìn)行沖切等方式形成,也可通過(guò)先ImX ImX Imm的玻纖板材形成V槽,然后剪切的方式形成。
[0065]參考圖6、圖7 (A)和7 (B),為一實(shí)施例中的制作散熱器13,并配設(shè)功率元件19于所述散熱器13上的工序;
[0066]參見(jiàn)圖6,每個(gè)散熱器13都是用銅基材,通過(guò)沖壓或者蝕刻的方式,制成如圖6所示的長(zhǎng)方體.在本實(shí)施例中,散熱器13的面積被設(shè)計(jì)為L(zhǎng)*W=6_X4mm,也可根據(jù)需要,設(shè)計(jì)成比通孔22更小的尺寸,散熱器13的高度H設(shè)計(jì)為1.1mm,也可根據(jù)需要設(shè)計(jì)成比玻纖板21厚度稍大的尺寸。為了提高后續(xù)焊接過(guò)程的浸潤(rùn)性,會(huì)通過(guò)化學(xué)鍍的方法形成銀層;根據(jù)銅層表面的狀況,在鍍銀前可先進(jìn)行除油、去氧化層、化學(xué)出光等處理,就形成了所述散熱器13。
[0067]參見(jiàn)圖7 (A)和圖7 (A)的X_X’剖面的剖面圖圖7 (B),首先,對(duì)散熱器13進(jìn)行加熱,并通過(guò)溶解高溫焊錫絲滴在散熱器13表面,在此,可選擇融化溫度為310°C左右的高溫焊錫絲。然后,向溶解并散布在散熱器13表面的焊錫絲上放置功率元件19,壓平,冷卻,高溫焊錫絲凝固后,功率元件19就被固定在所述散熱器13表面。本實(shí)施例中,使用的功率元件19的高度為0.07mm。
[0068]第二工序:參照?qǐng)D8 (A)和圖8 (B),為一實(shí)施例中,制成獨(dú)立的帶鍍層的引腳11的工序。
[0069]每個(gè)引腳11都是用銅基材,通過(guò)沖壓或者蝕刻的方式,制成如圖8(A)所示的一排引腳11。在本實(shí)施例中,引腳11由12個(gè)單獨(dú)的引腳11單元通過(guò)加強(qiáng)筋連接。如圖4 (B)所示,單獨(dú)的引腳11為長(zhǎng)度LI為25mm,寬度Wl為1.5mm,厚度Hl為1mm的長(zhǎng)條狀;有時(shí),為便于裝配,也在引腳11其中一端壓制出一定的弧度;
[0070]然后通過(guò)化學(xué)鍍的方法形成鎳層:通過(guò)鎳鹽和次亞磷酸鈉混合溶液,并添加了適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑,在已形成特定形狀的銅材表面形成鎳層,在金屬鎳具有很強(qiáng)的鈍化能力,能迅速生成一層極薄的鈍化膜,能抵抗大氣、堿和某些酸的腐蝕。鍍鎳結(jié)晶極細(xì)小,鎳層厚度一般為 0.1 i! m ;
[0071]接著通過(guò)酸性硫酸鹽工藝,在室溫下將已形成形狀和鎳層的銅材浸在帶有正錫離子的鍍液中通電,在鎳層表面形成鎳錫合金層,合金層一般控制在5 ym,合金層的形成極大提高了保護(hù)性和可焊性。
[0072]參考圖9 (A)和9 (B),為一實(shí)施例中在電路布線(xiàn)層18表面裝配非功率元件14和在引腳焊盤(pán)18A表面裝配引腳11的工序。
[0073]首先,通過(guò)錫膏印刷機(jī),使用鋼網(wǎng),對(duì)玻纖板21上的電路布線(xiàn)層18的特定位置和引腳焊盤(pán)18A進(jìn)行錫膏涂裝;在此,為了提高爬錫高度,可使用0.15mm厚度的鋼網(wǎng),為了降低所述非功率元件14移位的風(fēng)險(xiǎn),可使用0.12mm厚度的鋼網(wǎng)。
[0074]然后,參照側(cè)視圖圖9 (A)和俯視圖圖9 (B),進(jìn)行非功率元件14和引腳11的安裝,非功率元件14可直接放置在電路布線(xiàn)層18的特定位置,而引腳11則一端要安放在引腳焊盤(pán)18A上,另一端需要載具20進(jìn)行固定,載具20通過(guò)合成石等材料制成。然后,放于載具20上的玻纖板21通過(guò)回流焊,錫膏固化,非功率元件14和引腳11被固定。在此,可選用溶解溫度為280°C的錫膏。
[0075]在優(yōu)選的實(shí)施例中,混合集成電路模塊的制造方法還包括清洗玻纖板21的工序。
[0076]將玻纖板21放入清洗機(jī)中進(jìn)行清洗,將回流焊時(shí)殘留的松香等助焊劑及沖壓時(shí)殘留的鋁線(xiàn)等異物洗凈,根據(jù)非功率元件14在電路布線(xiàn)層18的排布密度,清洗可通過(guò)噴淋或超聲或兩者結(jié)合的形式進(jìn)行。清洗時(shí),通過(guò)機(jī)械臂夾持所述引腳11,將玻纖板21置于清洗槽中,并要注意不要讓機(jī)械臂觸碰玻纖板21,因?yàn)椴@w板21具有脆性,如果機(jī)械臂夾持玻纖板21,在清洗時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng),容易造成玻纖板21發(fā)生崩損。
[0077]參照?qǐng)D側(cè)視剖視圖10 (A)和俯視剖視圖9 (B),為一實(shí)施例中在所述基板16上涂抹絕緣層18,并在所述絕緣層18的表面設(shè)置所述玻纖板21和所述散熱器13,使所述散熱器13穿出所述通孔22外露于所述玻纖板21表面的工序。
[0078]首先,在基板16表面均勻涂抹一層非導(dǎo)電性的紅膠最為所述絕緣膠形成絕緣層17。然后,將經(jīng)過(guò)上述工序后的已經(jīng)裝配好非功率元件14的清洗干凈的玻纖板21放置在紅膠表面,再將已經(jīng)裝配好功率元件19的散熱器13通過(guò)所述通孔22放置在紅膠表面。在此,因?yàn)椴@w板21已經(jīng)配置引腳11,一般會(huì)放置在一個(gè)可對(duì)引腳11承托作用的載具23中。最后,將載具23放入烘箱加入,使紅膠固化。在此,可選用固化溫度為170°C左右的紅膠,紅膠的涂抹高度可為0.05_。
[0079]經(jīng)過(guò)本工序后,散熱器13比電路布線(xiàn)層18高0.03±0.01mm,所述功率元件19比所述電路布線(xiàn)層18高0.1±0.02mm。
[0080]參照?qǐng)D側(cè)視剖視圖11 ( A)和俯視剖視圖11 ( B ),為一實(shí)施例中的,在所述電路布線(xiàn)層18、所述散熱器13、所述功率元件19和所述非功率元件14間連接金屬線(xiàn)15的工序。
[0081]根據(jù)通流能力需要,選擇適當(dāng)直徑的鋁線(xiàn)作為邦定線(xiàn)(金屬線(xiàn)15),對(duì)于用于信號(hào)控制的集成電路,也可考慮使用金線(xiàn)作為邦定線(xiàn)。在本實(shí)施例中,全部選擇鋁線(xiàn)。一般來(lái)說(shuō),對(duì)與功率元件19的邦定使用350 ii m?400 u m的鋁線(xiàn),對(duì)與非功率元件14的邦定使用38 u m ~ 200 u m的鋁線(xiàn),對(duì)與散熱器13的邦定使用350 y m?400 u m的鋁線(xiàn)。
[0082]因?yàn)樯崞?3和功率元件19與電路布線(xiàn)層18的高度差非常小,與(式I)中N相比可以忽略,散熱器13和功率元件19與電路布線(xiàn)層18間的距離由N決定,即3mm (毫米)。因?yàn)榘罹€(xiàn)高度差小,邦線(xiàn)距離短,使用一般的國(guó)產(chǎn)鋁線(xiàn)邦線(xiàn)機(jī)就能完成此工序的工作。
[0083]參考剖面圖12,在優(yōu)選的實(shí)施例中,混合集成電路模塊的制造方法還包括將所述基板中除與覆蓋有所述絕緣層相對(duì)的表面外的所有表面密封的工序。
[0084]在無(wú)氧環(huán)境中對(duì)基板16進(jìn)行烘烤,烘烤時(shí)間不應(yīng)小于2小時(shí),烘烤溫度和選擇125°C。將配置好引腳11的基板16搬送到模型44及45。通過(guò)使引腳11的特定部分與固定裝置46接觸,進(jìn)行基板16的定位。合模時(shí),在形成于模具50內(nèi)部的模腔中放置基板16,然后由澆口 53注入密封樹(shù)脂。進(jìn)行密封的方法可采用使用熱硬性樹(shù)脂的傳遞模模制或使用熱硬性樹(shù)脂的注入模模制。而且,對(duì)應(yīng)自澆口 53注入的密封樹(shù)脂模腔內(nèi)部的氣體通過(guò)排氣口 54排放到外部。
[0085]在此,基板16的背面緊貼在下模45上,但仍會(huì)有少量所述密封樹(shù)脂進(jìn)入到基板16的背面和下模45之間。因此,在脫模后,需要進(jìn)行激光蝕刻或者研磨,將殘留在基板16背面的少量密封樹(shù)脂去除,使基板16的背面從密封樹(shù)脂露出,而基板16的背面以外部分被密封樹(shù)脂密封。
[0086]在優(yōu)選的實(shí)施例中,混合集成電路模塊的制造方法還包括進(jìn)行引腳11切筋成型并進(jìn)行模塊功能測(cè)試的工序,上述的混合集成電路模塊10經(jīng)由此工序作為制品完成。
[0087]在前工序即傳遞模模裝工序使除引腳11以外的其他部分都被樹(shù)脂密封。本工序根據(jù)使用的長(zhǎng)度和形狀需要,將外部引腳11的一部分切斷,有時(shí)還會(huì)折彎成一定形狀,便于后續(xù)裝配。然后將混合集成電路模塊10放入測(cè)試設(shè)備中,進(jìn)行常規(guī)的電參數(shù)測(cè)試,一般包括絕緣耐壓、靜態(tài)功耗、遲延時(shí)間等測(cè)試項(xiàng)目,測(cè)試合格者為成品。
[0088]利用上述工序,完成圖2所示的智能功率模塊10。
[0089]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本實(shí)用新型,凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合集成電路模塊,其特征在于,包括: 其中一表面覆蓋有絕緣層的基板; 于所述絕緣層的表面設(shè)置的玻纖板,其中,該玻纖板于預(yù)設(shè)位置開(kāi)設(shè)有通孔; 于所述絕緣層相對(duì)所述通孔的表面位置設(shè)置有穿出該通孔并外露于所述玻纖板表面的散熱器; 于所述玻纖板表面形成的電路布線(xiàn)層; 配設(shè)于所述散熱器上的功率元件和配設(shè)于所述電路布線(xiàn)層相應(yīng)位置的非功率元件; 用于連接所述電路布線(xiàn)層、所述散熱器、所述功率元件和所述非功率元件的金屬線(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的混合集成電路模塊,其特征在于,還包括引腳,所述電路布線(xiàn)層包括靠近所述基板的表面邊緣的引腳焊盤(pán),所述引腳與所述引腳焊盤(pán)連接并自所述基板向外延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的混合集成電路模塊,其特征在于,還包括密封層,所述密封層包覆于所述基板中覆蓋有所述絕緣層相對(duì)的表面區(qū)域以外的所有表面。
4.如權(quán)利要求1或2所述的混合集成電路模塊,其特征在于,所述功率器件為IGBT管、高壓MOSFET管或高壓FRD管。
5.如權(quán)利要求1或2所述的混合集成電路模塊,其特征在于,所述散熱器設(shè)置有所述功率元件的表面與所述電路布線(xiàn)層的表面的垂直高度差為0.03±0.01mm,所述功率元件與所述散熱器相對(duì)的表面與電路布線(xiàn)層的表面的垂直高度差為0.1±0.02mm。
6.如權(quán)利要求1或2所述的混合集成電路模塊,其特征在于,所述電路布線(xiàn)層與所述散熱器和所述功率元件間連接的金屬線(xiàn)的直徑取值范圍為:350 y m?400 y m ;所述電路布線(xiàn)層與所述非功率元件間連接的所述金屬線(xiàn)的直徑取值范圍為:38 y m?200 u m。
【文檔編號(hào)】H01L23/13GK203456439SQ201320517907
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】馮宇翔 申請(qǐng)人:廣東美的制冷設(shè)備有限公司