CN102522340A - 一种大功率模块的散热片安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种大功率模块的散热片安装方法，按如下步骤将引线框架的基岛与散热片进行粘结：将定位治具与真空连接；将散热片放置在定位治具的凹槽内，使用真空对其吸附；将高导热绝缘胶点于散热片上；将装有芯片的引线框架放置于定位治具之上，使用引线框架上的定位孔与定位治具上的定位针进行定位；将框架基岛背面与散热片的粘胶面重合；将引线框架与定位治具一同烘烤，使得散热片与框架基岛粘结的高导热绝缘胶充分固化。采用本发明的散热片安装方法，具有可靠性高、成本低、散热效果好、污染少等优点。

Description

一种大功率模块的散热片安装方法

技术领域

本发明涉及大功率模块的封装技术，尤其涉及采用散热片的模块封装技术。

背景技术

全封装的功率半导体往往存在散热性不充分的问题，在半导体的使用过程中，要求具有良好的散热特性，并同时兼顾绝缘性能。

半导体封装的趋势是小型化、模块化。特别是大功率封装模块要求将控制集成电路和功率IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件封装在一起，对散热特性、绝缘特性提出了更高的要求。

虽然集成电路和其他电子设备早已经历了高速、高容量、高集成度的需求，而今适用于汽车、工业设备、家电的功率器件也面临着类似的要求，如：缩小尺寸、降低重量、降低成本。解决这些需求的方式就是使用模块封装。这种模块封装包括一个或多个电源电路芯片和控制电路芯片，但电源电路芯片产生的热量要远远超过控制电路芯片产生的热量。因此，要保证这种模块封装的高可靠性就必须有效的保证其散热效果。

发明内容

本发明旨在提供一种大功率模块封装过程中散热片的安装方法，可以实现低成本、高可靠性的自动化生产。其中，散热片可以是陶瓷散热片、DBC覆铜陶瓷板、氮化铝等。

本发明提出的一种工艺简便的散热片安装方法，是模块封装工艺中的一部分，包括如下步骤：

步骤100、首先，准备基岛焊接有芯片的引线框架和定位治具以及与定位治具相配合的加热块，所述引线框架为常规的引线框架，包括定位孔、基岛；所述定位治具包括与引线框架定位孔配合的定位针、用于放置散热片的凹槽，凹槽下平面设有用于与真空连接的管路或腔体，凹槽的深度为散热片的厚度与引线框架的基岛打凹深度之和。然后，按照如下步骤进行：

步骤200、按如下步骤将引线框架的基岛与散热片进行粘结：

201、将定位治具与真空连接；

202、将散热片放置在定位治具的凹槽内，使用真空对其吸附；

203、将高导热绝缘胶点于散热片上；

204、将根据步骤100得到的装有芯片的引线框架放置于定位治具之上，使用引线框架上的定位孔与定位治具上的定位针进行定位；

205、将框架基岛背面与散热片的粘胶面重合；

206、将引线框架与定位治具一同放置于充氮烘箱或红外轨道中烘烤，使得散热片与框架基岛粘结的高导热绝缘胶充分固化。

在上述步骤205将框架基岛背面与散热片的粘胶面重合后还包括如下两个步骤：

步骤2051、定位治具放置于加热块上对其进行加热；

步骤2052、在框架基岛正面施加一定压力并静置预固化。

进一步的，所述在框架基岛正面施加的压力为0.5-1.0kg/cm²，静置3-5分钟进行预固化。

在上述步骤203将高导热绝缘胶点于散热片上后还包括：

步骤2031、对点完胶的散热片进行拍摄，同时进行影像分析处理，检查胶点的位置及数量，保证点胶的质量。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明提出的封装方法不需要采用回流焊，同时对芯片装片的位置及芯片下方的空洞依然能够进行很好的管控，简化了生产工艺，一般的封装设备即可满足生产需求，同时生产过程中不会使用清洗液对其清洗，不污染环境。

(2)本发明提出的模块封装的散热片安装方法，充分保证了散热片在产品封装上的位置要求，适于产品的批量生产；同时安装方法还有利于提高产品的质量、可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例中的安装方法流程图；

图2a-2f是散热片安装过程示意图，其中：

图2a是定位治具示意图；

图2b是散热片放入定位治具并点胶的示意图；

图2c是引线框架放入定位治具过程的示意图；

图2d是引线框架放入定位治具后的示意图；

图2e是定位治具放入加热块上的示意图；

图2f是定位治具放置于加热块上加力预固化的示意图；

图3是本发明实施例的最终结构示意图；

附图标记说明：1-定位治具；2-定位针；3-腔体；4-散热片；5-高导热绝缘胶，6-引线框架、7-定位孔；8-加热块；9-芯片；10-焊料；11-基岛。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

本实施例安装散热片后的结构，如图3所示，包括：装有芯片的引线框架6、散热片4、高导热绝缘胶5，所述散热片4的一面通过高导热绝缘胶5粘结于装有芯片9的引线框架6基岛11的另一面。芯片9通过焊料10粘结在基岛11上。

所述的基岛为装有芯片的引线框架6的一部分，基岛由模具冲压成形而成。

本实施例带散热片的模块封装散热片安装方法，首先，需要准备一个装有芯片的引线框架6和一个定位治具1。所述装有芯片的引线框架6的边框上有定位孔7，所述定位治具1包括定位针2、用于放置散热片的凹槽，凹槽下面有管路或腔体3可用于连接真空。定位治具在除定位散热片的其他部位布有规律排布的通孔。然后，按照如下步骤进行：

步骤100、根据公知装片工艺得到装有芯片的引线框架6；

步骤200、如图1及图2a-2f所示，将引线框架6的基岛与散热片4进行粘结，包括如下八个子步骤：

201、将定位治具1的腔体3与真空(图中用VAC表示真空)连接；

202、将散热片4放置于定位治具1的凹槽内，使用真空对其吸附；

203、将高导热绝缘胶5点于散热片4上；

204、用CCD摄像机对点完胶的散热片进行拍摄，同时进行影像分析处理，检查胶点的位置及数量，保证点胶的质量；

205、将装有芯片的引线框架6放置于定位治具1之上，使用引线框架6上的定位孔7与定位治具1上的定位针2进行定位；

206、装有芯片的引线框架6的基岛背面与散热片4的粘胶面重合，保证装有芯片的框架6与散热片4的粘结位置符合要求；同时将定位治具1放置于加热块上对其进行加热(如图2c-2e所示)，加热到高导热绝缘胶所需要的工艺温度；

207、在装有芯片的引线框架6的基岛正面施加0.5-1.0kg/cm²的压力F，静置3-5分钟进行预固化，但不仅限于这些特定的范围；

208、将装有芯片的引线框架6与定位治具1一同放置于充氮烘箱中或红外轨道中烘烤，使得散热片4与装有芯片的引线框架6的基岛粘结的高导热绝缘胶5充分固化。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种大功率模块的散热片安装方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤100、首先，准备引线框架和定位治具以及与定位治具相配合的加热块，所述引线框架包括定位孔、基岛，基岛上焊接有芯片，所述定位治具包括与引线框架定位孔配合的定位针、用于放置散热片的凹槽，凹槽下平面设有用于与真空连接的腔体或管路，凹槽的深度为散热片的厚度与引线框架的基岛打凹深度之和，然后，执行步骤200；

步骤200、按如下步骤将引线框架的基岛与散热片进行粘结：

201、将定位治具与真空连接；

202、将散热片放置在定位治具的凹槽内，使用真空对其吸附；

203、将高导热绝缘胶点于散热片上；

204、将装有芯片的引线框架放置于定位治具之上，使用引线框架上的定位孔与定位治具上的定位针进行定位；

205、将框架基岛背面与散热片的粘胶面重合；

206、将引线框架与定位治具一同烘烤，使得散热片与框架基岛粘结的高导热绝缘胶充分固化。

2.如权利要求1所述的散热片安装方法，其特征在于在步骤205将框架基岛背面与散热片的粘胶面重合后还包括如下两个步骤：

步骤2051、定位治具放置于加热块上对其进行加热；

步骤2052、在框架基岛正面施加一定压力并静置预固化。

3.如权利要求2所述的散热片安装方法，其特征在于：所述在框架基岛正面施加的压力为0.5-1.0kg/cm²，静置3-5分钟进行预固化。

4.如权利要求1或2或3所述的散热片安装方法，其特征在于在步骤203将高导热绝缘胶点于散热片上后还包括：

步骤2031、对点完胶的散热片进行拍摄，同时进行影像分析处理，检查胶点的位置及数量，保证点胶的质量。

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