[实用新型]功率模块塑封结构

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型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(silicon 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°C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。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种功率模块塑封结构。

根据本实用新型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。