智能功率模塊的塑封過程中所使用的預熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種智能功率模塊的塑封過程中所使用的預熱裝置，屬于封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。該預熱裝置用于智能功率模塊的塑封過程中，所述功率模塊包括直接鍵合銅板和印刷電路板，所述預熱裝置包括加熱基板，在所述加熱基板上設(shè)置有第一加熱面和第二加熱面，所述第一加熱面用于直接接觸加熱所述印刷電路板，所述第二加熱面用于非接觸式加熱所述直接鍵合銅板，設(shè)置所述直接鍵合銅板與所述第二加熱面之間的間隙、以使置于加熱基板上的所述直接鍵合銅板和印刷電路板被加熱至基本一致的溫度。使用該預熱裝置對IPM模塊進行預熱時，DBC基板氧化少，預熱均勻性好。
【專利說明】智能功率模塊的塑封過程中所使用的預熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及封裝中的塑封過程的預熱工序，尤其涉及智能功率模塊(Intelligent Power Module, IPM)的預塑封過程中所使用的預熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]封裝過程中通常包括塑封過程，在塑封之前通常需要將被塑封的模塊預熱至某一溫度，具體地，通常將該模塊置放至預熱裝置上采用接觸式加熱的方式實現(xiàn)預熱。
[0003]然后，對于IPM模塊，在其通常包括直接鍵合銅(Direct Bonding Copper，DBC)基板和印刷電路板(PCB)，PCB與DBC板通常是基于不同的材料制成，其對應的導熱系數(shù)大小也相差較大。因此，在對IPM模塊采用傳統(tǒng)的預熱裝置進行預熱時，容易導致預熱不均勻，例如，PCB與DBC板分別被預熱的溫度不一致，從而影響塑封效果；并且，容易導致DBC板在預熱過程被氧化。
[0004]有鑒于此，由必要針對IPM模塊的塑封的預熱過程，提出一種新型的預熱裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于，避免預熱過程中對IPM模塊預熱不均勻。
[0006]本發(fā)明的又一目的在于，減少預熱過程中對IPM模塊中的DBC板產(chǎn)生的氧化。
[0007]為實現(xiàn)以上目的或者其他目的，本發(fā)明提供一種在智能功率模塊的塑封過程中所使用的預熱裝置，所述功率模塊包括直接鍵合銅板和印刷電路板，所述預熱裝置包括加熱基板，在所述加熱基板上設(shè)置有第一加熱面和第二加熱面，所述第一加熱面用于直接接觸加熱所述印刷電路板，所述第二加熱面用于非接觸式加熱所述直接鍵合銅板，設(shè)置所述直接鍵合銅板與所述第二加熱面之間的間隙、以使置于加熱基板上的所述直接鍵合銅板和印刷電路板被加熱至基本一致的溫度。
[0008]按照本發(fā)明一實施例的預熱裝置，其，所述直接鍵合銅板與所述第二加熱面之間的間隙通過以下關(guān)系式計算:
AlXVl= A2XV2X a XH
其中，Al所述印刷電路板的導熱系數(shù)，Vl為所述印刷電路板的體積，Α2所述直接鍵合銅板的導熱系數(shù)，V2為所述直接鍵合銅板的體積，α為轉(zhuǎn)化系數(shù)，H為所述間隙大小。
[0009]進一步，所述印刷電路板主要由塑料材料形成，所述直接鍵合銅板主要是覆銅陶瓷材料。
[0010]進一步，所述印刷電路板和直接鍵合銅板基本為長方體形狀。
[0011 ] 進一步，所述加熱基板上設(shè)置有內(nèi)凹的加熱型腔，所述智能功率模塊定位置于所述加熱型腔中加熱，所述加熱型腔中形成有高度不一致的第一臺階面和第二臺階面，所述第一臺階面用于形成第一加熱面，所述第二臺階面用于形成第二加熱面。
[0012]進一步，所述加熱基板上有多個按行和列的形式排列的所述加熱型腔。
[0013]進一步，所述加熱裝置還包括設(shè)置在所述加熱基板的底面上的電磁線圈，所述加熱基板在所述電磁線圈的電流感應下加熱。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)效果是，通過對IPM模塊的DBC基板實行非接觸式加熱并控制DBC基板與加熱基板之間的間隙H，使加熱基板能同時對DBC基板和PCB均勻加熱。因此，DBC基板在預熱過程氧化少，并且，對IPM模塊的預熱均勻性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]從結(jié)合附圖的以下詳細說明中，將會使本發(fā)明的上述和其他目的及優(yōu)點更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標號表示。
[0016]圖1是按照本發(fā)明一實施例的預熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1所示預熱裝置的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是圖1所示的預熱裝置在加熱智能功率模塊(IPM)時的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0019]下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了解，并不旨在確認本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其他實現(xiàn)方式。因此，以下【具體實施方式】以及附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應當視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。
[0020]在描述中，使用方向性術(shù)語(例如“上”、“下”和“底面”等)以及類似術(shù)語描述的各種實施方式的部件表示附圖中示出的方向或者能被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的方向。這些方向性術(shù)語用于相對的描述和澄清，而不是要將任何實施例的定向限定到具體的方向或定向。
[0021]圖1所示為按照本發(fā)明一實施例的預熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2所示為圖1所示預熱裝置的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3所示為圖1所示的預熱裝置在加熱智能功率模塊(IPM)時的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖。其中，定義垂直于預熱裝置的用于置放IPM模塊的表面的方向為z方向，X方向為平行于加熱裝置的加熱基板的長的方向，y方向為平行于加熱裝置的加熱基板的寬的方向。需要說明的是，方向坐標的定義是用來相對描述和澄清各結(jié)構(gòu)部件之間的方位關(guān)系，其具體定義方式并不是限制性的。
[0022]如圖1至圖3所示，預熱裝置10在該實施例中為一預熱臺結(jié)構(gòu)形式。預熱裝置10包括加熱基板100，其用來加熱IPM模塊。在該實施例中，加熱基板100的底面上設(shè)置有電磁線圈120，電磁線圈120在接通高頻電流后，加熱基板100可以在其感應下加熱，熱量被均勻地分布，從而有利于提高預熱過程的加熱均勻性。加熱基板100的上表面上設(shè)置一個或多個加熱型腔，加熱型腔用于在預熱過程中定位IPM模塊并對其加熱；在圖1所示實施例中，示意性地給出了其中兩個加熱型腔11和12的局部結(jié)構(gòu)示意圖，但是，需要理解的是加熱型腔的具體數(shù)量和排列形式是不受本發(fā)明實施例限制的。例如，加熱型腔可以為8個，同時可對至少8個IPM模塊預熱，8個加熱型腔可以按行和列的形式排列。
[0023]繼續(xù)如圖2和圖3所示，通過A-A截面示意出了加熱型腔的截面結(jié)構(gòu)圖。在該實施例中，加熱型腔11在加熱基板的上表面上內(nèi)凹地形成，在其內(nèi)凹槽中，具有如圖所示的第一臺階面111和第二臺階面112，二者具有不同的高度，其中，第一臺階面111相對加熱基板的上表面的高度為hl，第二臺階面112相對加熱基板的上表面的高度為h2。如圖3所示，在加熱IPM模塊時，第一臺階面111基本直接與IPM模塊的PCB330相接觸，從而，第一臺階面111可以對PCB330進行加熱；第二臺階面112對應于IPM模塊的DBC板320來設(shè)置，設(shè)置第二臺階面112的高度h2，使其與DBC板320之間存在間隙H，從而，在預熱時實現(xiàn)對于DBC板320非接觸式地加熱。這樣，可以大大減少DBC板320中的銅材質(zhì)在預熱時的氧化程度，提高IPM模塊的產(chǎn)品可靠性。
[0024]在設(shè)置第一臺階面111和第二臺階面112的高度時，需要考慮DBC板320和PCB330的材質(zhì)差異，這樣在加熱基板100熱均勻的情況下，使其對DBC板320和PCB330的加熱效果均勻，也即使DBC板320和PCB330被加熱至基本一致的溫度。具體地，在IPM模塊的引線框310通過定位釘130定位置放在加熱基板100的上表面時，第二臺階面112的高度h2大于DBC板320相對于引線框310的凸起高度，第一臺階面111的高度hi基本等于PCB330相對于引線框310的凸起高度。更具體地，第二臺階面112與DBC板320之間存在間隙H的設(shè)置需要考慮DBC板320、PCB330的體積和導熱系數(shù)等因素。在該實施例中，PCB主要由塑料材料形成，其導熱系數(shù)為Al，并且其長約為L1、寬約為Wl、厚度為Dl ；DBC板320主要是覆銅陶瓷材料，其導熱系數(shù)為A2，并且其長約為L2、寬約為W2、厚度為D2。第二臺階面112與DBC板320之間存在間隙H可以通過以下關(guān)系式(I)計算:
AlXLl XfflXDl= A2XL2 XW2X D2X a XH(I)
其中，α為轉(zhuǎn)化系數(shù)，其反映了間隙H的空氣以及周圍空氣對于DBC板與加熱基版之間的傳熱的影響；(L1 XW1XD1)可以計算出PCB330的體積VI，(L2 XW2XD2)可以計算出DBC板320的體積V2。
[0025]因此，在被預熱的IPM模塊的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)已知的情況下，可以計算得出H，并且，進一步，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)計算得出的H來設(shè)置hi和h2，以保證間隙H大小。從而，在預熱工序過程中，DBC板320和PCB330的加熱溫度基本一致，在實現(xiàn)非接觸式加熱減少氧化的同時，大大提高了預熱的均勻性。
[0026]以上例子主要說明了本發(fā)明的預熱裝置。盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
【權(quán)利要求】
1.一種在智能功率模塊的塑封過程中所使用的預熱裝置，所述功率模塊包括直接鍵合銅板和印刷電路板，其特征在于，所述預熱裝置包括加熱基板，在所述加熱基板上設(shè)置有第一加熱面和第二加熱面，所述第一加熱面用于直接接觸加熱所述印刷電路板，所述第二加熱面用于非接觸式加熱所述直接鍵合銅板，設(shè)置所述直接鍵合銅板與所述第二加熱面之間的間隙、以使置于加熱基板上的所述直接鍵合銅板和印刷電路板被加熱至基本一致的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的預熱裝置，其特征在于，所述直接鍵合銅板與所述第二加熱面之間的間隙通過以下關(guān)系式計算: AlXVl= A2XV2X a XH 其中，Al所述印刷電路板的導熱系數(shù)，Vl為所述印刷電路板的體積，Α2所述直接鍵合銅板的導熱系數(shù)，V2為所述直接鍵合銅板的體積，α為轉(zhuǎn)化系數(shù)，H為所述間隙大小。
3.如權(quán)利要求2所述的預熱裝置，其特征在于，所述印刷電路板主要由塑料材料形成，所述直接鍵合銅板主要是覆銅陶瓷材料。
4.如權(quán)利要求2所述的預熱裝置，其特征在于，所述印刷電路板和直接鍵合銅板基本為長方體形狀。
5.如權(quán)利要求1或2所述的預熱裝置，其特征在于，所述加熱基板上設(shè)置有內(nèi)凹的加熱型腔，所述智能功率模塊定位置于所述加熱型腔中加熱，所述加熱型腔中形成有高度不一致的第一臺階面和第二臺階面，所述第一臺階面用于形成第一加熱面，所述第二臺階面用于形成第二加熱面。
6.如權(quán)利要求5所述的預熱裝置，其特征在于，所述加熱基板上有多個按行和列的形式排列的所述加熱型腔。
7.如權(quán)利要求1或2所述的預熱裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在所述加熱基板的底面上的電磁線圈，所述加熱基板在所述電磁線圈的電流感應下加熱。
【文檔編號】H05B6/02GK103635022SQ201210304192
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】楊文波, 劉曉明, 闕燕潔, 衛(wèi)安琪, 孫宏偉, 林連連 申請人:無錫華潤安盛科技有限公司