CN109300795A - 一种半导体功率器件封装及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体功率器件封装及其制备方法，该方法包括：在所述金属基底上设置导热硅胶层、绝缘层以及电路布线层，并嵌入一隔热型塑料框，将所述电路布线层分成第一区和第二区，在所述电路布线层的所述第一区域中装配驱动元件以及相应的第一引脚，在所述电路布线层的所述第二区域中装配功率元件以及相应的第二引脚，接着形成第一树脂密封胶层、第一导热密封胶层、第二导热密封胶层、第一隔热密封胶层以及第二隔热密封胶层。本发明的半导体功率器件封装综合性能优异、稳定性好且使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，特别是涉及一种半导体功率器件封装及其制备方法。
背景技术
智能功率模块，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类半导体功率器件封装。现有的智能功率模块中，通常为了提高智能功率模块的散热性能，常用的方法有：一种方法是在金属封装基板中设置隔热结构，以阻碍热量的横向扩散，另一种方法则是在低导热封装基板中设置高导热块。现有的智能功率模块的散热性能有待进一步提高的同时，同时要确保其具有优异的密封性能和防潮性能，如何提高智能功率模块的综合性能，提高智能功率模块的使用寿命，引起了人们的广泛关注。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种半导体功率器件封装及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种半导体功率器件封装的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一金属基底，在所述金属基底的下表面的四周边缘形成第一环形凹孔；
2)在所述金属基底的上表面粘结一导热硅胶层；
3)在所述导热硅胶层上沉积绝缘材料以形成一绝缘层；
4)在所述绝缘层上形成电路布线层；
5)去除所述金属基底上的部分所述绝缘层和所述导热硅胶层，形成第二环形凹孔，所述第二环形凹孔暴露所述金属基底的上表面，将一隔热型塑料框嵌入到所述第二环形凹孔中，将所述电路布线层分成第一区和第二区，其中，所述隔热型塑料框以内的区域为所述第一区，所述隔热型塑料框以外的区域为所述第二区；
6)在所述电路布线层的所述第一区域中装配驱动元件以及相应的第一引脚，在所述电路布线层的所述第二区域中装配功率元件以及相应的第二引脚；
7)将装配有驱动元件、功率元件、第一引脚和第二引脚的所述金属基底置于模具中，首先注入一定量的树脂材料，以形成第一树脂密封胶层，所述第一树脂密封胶层充满所述第一环形凹孔，且所述第一树脂密封胶层仅覆盖所述金属基底的下端部，接着注入一定量的第一导热型树脂材料，以形成第一导热密封胶层，所述第一导热密封胶层铺设在所述第一树脂密封胶层上，所述第一导热密封胶层完全覆盖所述功率元件，且所述第一导热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚和所述第二引脚；然后注入一定量的第二导热型树脂材料，以形成第二导热密封胶层，所述第二导热密封胶层铺设在所述第一导热密封胶层上，所述第二导热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平，然后从模具中取出；
8)在所述隔热型塑料框内注入一定量的第一隔热型树脂材料，以形成第一隔热密封胶层，所述第一隔热密封胶层完全覆盖所述驱动元件，所述第一隔热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚，所述所述第一隔热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平；
9)去除部分的所述第二导热密封胶层和所述第一导热密封胶层，以在所述功率元件的上方形成第一盲孔，然后将第一散热块紧密嵌入到所述第一盲孔中，使得所述散热块的底面与所述功率元件的顶表面之间的第一导热密封胶层的厚度为80-150微米；
10)去除部分的所述第一树脂密封胶层和所述金属基底，暴露部分的所述隔热型塑料框的底面以及所述导热硅胶层，以在所述第一区的下方形成第二盲孔，然后将注入一定量的第二隔热型树脂材料，以形成第二隔热密封胶层，所述所述第二隔热密封胶层的底面与所述金属基底的底面齐平，接着再去除部分的所述第一树脂密封胶层，以裸露所述金属基底的部分底面。
如上半导体功率器件封装的制备方法，进一步的，在所述步骤1中，所述金属基板的材质为铝、铜和不锈钢中的一种，通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成所述第一环形凹孔，所述第一环形凹孔的深度为0.5-1毫米。
如上半导体功率器件封装的制备方法，进一步的，在所述步骤3中，通过PECVD法沉积氮化硅、氮化硼或碳化硅以形成所述绝缘层，或者通过ALD法沉积氧化铝以形成所述绝缘层，所述绝缘层的厚度为80-150微米。
如上半导体功率器件封装的制备方法，进一步的，所述步骤4中在所述绝缘层上形成电路布线层的具体步骤为：在所述绝缘层上粘结铜箔，并通过刻蚀工艺去除部分的铜箔，以形成所述电路布线层。
如上半导体功率器件封装的制备方法，进一步的，在所述步骤5中，所述隔热型塑料框的材质按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂20-40份，PET树脂30-40份，聚碳酸酯15-25份，PMMA树脂5-10份，玻璃纤维5-10份，硅酸铝粉末4-8份，膨胀珍珠岩粉末3-6份，硅酸镁粉末3-5份；所述隔热型塑料框的第一侧边上设置有供金属线穿过的第一凹孔，所述隔热型塑料框中与所述第一侧边相对的第二侧边上设置有供所述第一引脚穿过的第二凹孔。
如上半导体功率器件封装的制备方法，进一步的，在所述步骤7中，所述第一树脂密封胶层的材质为环氧树脂层；所述第一导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂20-40份，PBT树脂20-30份，PS树脂10-20份，氧化铝粉末5-8份，氮化硼粉末4-6份，氮化硅粉末3-6份，碳化硅粉末4-6份；所述第二导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂20-40份，PBT树脂20-30份，PS树脂10-20份，氧化铝粉末1-3份，氮化硼粉末1-3份，碳化硅粉末1-2份。
如上半导体功率器件封装的制备方法，进一步的，在所述步骤8中，所述第一隔热型树脂材料包括环氧树脂AB胶以及硅酸铝粉末。
如上半导体功率器件封装的制备方法，进一步的，在所述步骤9中，所述散热块的材质为石墨、铜、铝中的一种；在所述步骤10中，所述第二隔热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂20-40份，PET树脂30-40份，聚碳酸酯15-25份，PMMA树脂5-10份，玻璃纤维5-10份，硅酸铝粉末4-8份，膨胀珍珠岩粉末3-6份，硅酸镁粉末3-5份。
本发明还提供了一种半导体功率器件封装，其采用上述方法制备形成的。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
本发明的半导体功率器件封装中，在金属基底上粘结一导热硅胶层，然后在沉积形成绝缘层，可以提高整个半导体功率器件封装的导热性能和抗震性能，同时在金属基底上的绝缘层和导热硅胶层中形成第二环形凹孔，并嵌入一隔热型塑料框，通过优化隔热型塑料框的材质以及具体含量，可以有效提高隔热型塑料框的隔热性能，进而可以使得控制元件和功率元件分离安装，并且可以防止功率元件产生的热量传递至控制元件，进而可以消除功率元件对控制元件性能的影响；通过设置叠置的第一树脂密封胶层、第一导热密封胶层以及第二导热密封胶层作为半导体功率器件封装的密封胶层，且在功率元件的上方设置有第一散热块，有效提高其密封性能和导热性能，方便功率器件产生的热量快速扩散；第二隔热型树脂材料的材质与隔热型塑料框的材质相同，使得其更易与隔热型塑料框粘结在一起，进而使得驱动元件完全处于隔热环境中，进而确保其在适宜的温度下工作，进而提高其使用寿命；金属基底仅在对应于功率元件的区域的底面裸露于所述第一树脂密封胶层，确保优异散热性的同时，提高了第一树脂密封胶层与金属基底的粘结性能，有效抑制第一树脂密封胶层剥离，同时可以避免潮气入侵而影响各半导体器件的性能。此外，本发明的半导体功率器件封装的制备方法简单易行，与现有的半导体功率器件封装的工艺制程兼容，便于大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明的半导体功率器件封装的结构示意图。
图2为本发明的半导体功率器件封装的仰视图。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明提出的一种半导体功率器件封装，其包括金属基底1，在所述金属基底1的下表面的四周边缘形成第一环形凹孔11，在所述金属基底1的上表面粘结一导热硅胶层12，在所述导热硅胶层12上形成有一绝缘层13，在所述绝缘层上形成电路布线层14，去除所述金属基底1上的部分所述绝缘层13和所述导热硅胶层14，形成第二环形凹孔15，所述第二环形凹孔15暴露所述金属基底1的上表面，一隔热型塑料框嵌2入到所述第二环形凹孔15中，将所述电路布线层14分成第一区和第二区，其中，所述隔热型塑料框2以内的区域为所述第一区，所述隔热型塑料框2以外的区域为所述第二区，所述隔热型塑料框的第一侧边上设置有供金属线21穿过的第一凹孔，所述隔热型塑料框2中与所述第一侧边相对的第二侧边上设置有供驱动元件的引脚穿过的第二凹孔，其中所述金属线21用于所述第一区中的电路布线与所述第二区中的电路布线之间的电连接。
在所述电路布线层14的所述第一区域中装配驱动元件3以及相应的第一引脚31，在所述电路布线层14的所述第二区域中装配功率元件4以及相应的第二引脚41，第一树脂密封胶层5，所述第一树脂密封胶层5充满所述第一环形凹孔11，且所述第一树脂密封胶层5仅覆盖所述金属基底1的下端部，第一导热密封胶层6，所述第一导热密封胶层6铺设在所述第一树脂密封胶层5上，所述第一导热密封胶层6完全覆盖所述功率元件4，且所述第一导热密封胶层6覆盖部分的所述第一引脚31和所述第二引脚41，第二导热密封胶层7，所述第二导热密封胶层7铺设在所述第一导热密封胶层上6，所述第二导热密封胶层7的上表面与所述隔热型塑料框2的顶面齐平，在所述隔热型塑料框2内形成第一隔热密封胶层81，所述第一隔热密封胶层81完全覆盖所述驱动元件3，所述第一隔热密封胶层81覆盖部分的所述第一引脚31，所述所述第一隔热密封胶层81的上表面与所述隔热型塑料框2的顶面齐平，去除部分的所述第二导热密封胶层7和所述第一导热密封胶层6，以在所述功率元件4的上方形成第一盲孔71，第一散热块72紧密嵌入到所述第一盲孔71中，使得所述第一散热块72的底面与所述功率元件4的顶表面之间的第一导热密封胶层6的厚度为80-150微米，去除部分的所述第一树脂密封胶层5和所述金属基底1，暴露部分的所述隔热型塑料框2的底面以及所述导热硅胶层12，以在所述第一区的下方形成第二盲孔16，然后将注入一定量的第二隔热型树脂材料，以形成第二隔热密封胶层9，所述所述第二隔热密封胶层9的底面与所述金属基底1的底面齐平，接着再去除部分的所述第一树脂密封胶层5，以裸露所述金属基底1的部分底面。
本发明还提出了上述半导体功率器件封装的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一金属基底，在所述金属基底的下表面的四周边缘形成第一环形凹孔，所述金属基板的材质为铝、铜和不锈钢中的一种，通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成所述第一环形凹孔，所述第一环形凹孔的深度为0.5-1毫米，提高后续形成的第一树脂密封胶层与金属基底的结合紧密性，进而提高整个半导体功率器件封装的密封性能以及防潮性能；
2)在所述金属基底的上表面粘结一导热硅胶层，提高整个半导体功率器件封装的导热性能和抗震性能；
3)在所述导热硅胶层上沉积绝缘材料以形成一绝缘层，通过PECVD法沉积氮化硅、氮化硼或碳化硅以形成所述绝缘层，或者通过ALD法沉积氧化铝以形成所述绝缘层，所述绝缘层的厚度为80-150微米，提高了金属基底与电路布线层之间的绝缘性能和导热性能，可以快速将功率元件工作时产生的热量传递至金属基板；
4)在所述绝缘层上形成电路布线层，具体步骤为：在所述绝缘层上粘结铜箔，并通过刻蚀工艺去除部分的铜箔，以形成所述电路布线层；
5)去除所述金属基底上的部分所述绝缘层和所述导热硅胶层，形成第二环形凹孔，所述第二环形凹孔暴露所述金属基底的上表面，将一隔热型塑料框嵌入到所述第二环形凹孔中，将所述电路布线层分成第一区和第二区，其中，所述隔热型塑料框以内的区域为所述第一区，所述隔热型塑料框以外的区域为所述第二区，所述隔热型塑料框的材质按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂20-40份，PET树脂30-40份，聚碳酸酯15-25份，PMMA树脂5-10份，玻璃纤维5-10份，硅酸铝粉末4-8份，膨胀珍珠岩粉末3-6份，硅酸镁粉末3-5份；所述隔热型塑料框的第一侧边上设置有供金属线穿过的第一凹孔，所述隔热型塑料框中与所述第一侧边相对的第二侧边上设置有供所述第一引脚穿过的第二凹孔，隔热型塑料框的存在可以使得控制元件和功率元件分离，并且可以防止功率元件产生的热量传递至控制元件，进而可以消除功率元件对控制元件性能的影响；
6)在所述电路布线层的所述第一区域中装配驱动元件以及相应的第一引脚，在所述电路布线层的所述第二区域中装配功率元件以及相应的第二引脚；
7)将装配有驱动元件、功率元件、第一引脚和第二引脚的所述金属基底置于模具中，首先注入一定量的树脂材料，以形成第一树脂密封胶层，所述第一树脂密封胶层充满所述第一环形凹孔，且所述第一树脂密封胶层仅覆盖所述金属基底的下端部，接着注入一定量的第一导热型树脂材料，以形成第一导热密封胶层，所述第一导热密封胶层铺设在所述第一树脂密封胶层上，所述第一导热密封胶层完全覆盖所述功率元件，且所述第一导热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚和所述第二引脚；然后注入一定量的第二导热型树脂材料，以形成第二导热密封胶层，所述第二导热密封胶层铺设在所述第一导热密封胶层上，所述第二导热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平，然后从模具中取出，其中所述第一树脂密封胶层的材质为环氧树脂层；所述第一导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂20-40份，PBT树脂20-30份，PS树脂10-20份，氧化铝粉末5-8份，氮化硼粉末4-6份，氮化硅粉末3-6份，碳化硅粉末4-6份；所述第二导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂20-40份，PBT树脂20-30份，PS树脂10-20份，氧化铝粉末1-3份，氮化硼粉末1-3份，碳化硅粉末1-2份；通过设置叠置的第一树脂密封胶层、第一导热密封胶层以及第二导热密封胶层作为半导体功率器件封装的密封胶层，第一导热型树脂材料含有较多的导热填料，进而可以快速传递热量；
8)在所述隔热型塑料框内注入一定量的第一隔热型树脂材料，以形成第一隔热密封胶层，所述第一隔热密封胶层完全覆盖所述驱动元件，所述第一隔热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚，所述所述第一隔热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平，所述第一隔热型树脂材料包括环氧树脂AB胶以及硅酸铝粉末，在室温条件下就可以完成第一隔热密封胶层的制备，方法简单易行，降低了制造成本；
9)去除部分的所述第二导热密封胶层和所述第一导热密封胶层，以在所述功率元件的上方形成第一盲孔，然后将第一散热块紧密嵌入到所述第一盲孔中，使得所述散热块的底面与所述功率元件的顶表面之间的第一导热密封胶层的厚度为80-150微米，所述散热块的材质为石墨、铜、铝中的一种，第一散热块的存在有效提高了半导体功率器件封装的散热性能；
10)去除部分的所述第一树脂密封胶层和所述金属基底，暴露部分的所述隔热型塑料框的底面以及所述导热硅胶层，以在所述第一区的下方形成第二盲孔，然后将注入一定量的第二隔热型树脂材料，以形成第二隔热密封胶层，所述所述第二隔热密封胶层的底面与所述金属基底的底面齐平，接着再去除部分的所述第一树脂密封胶层，以裸露所述金属基底的部分底面；所述第二隔热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂20-40份，PET树脂30-40份，聚碳酸酯15-25份，PMMA树脂5-10份，玻璃纤维5-10份，硅酸铝粉末4-8份，膨胀珍珠岩粉末3-6份，硅酸镁粉末3-5份，使得驱动元件完全处于隔热环境中，进而确保其在适宜的温度下工作，进而提高其使用寿命。
实施例1
本发明提出了一种半导体功率器件封装的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一金属基底，在所述金属基底的下表面的四周边缘形成第一环形凹孔，所述金属基板的材质为铝，通过湿法刻蚀形成所述第一环形凹孔，所述第一环形凹孔的深度为0.8毫米；
2)在所述金属基底的上表面粘结一导热硅胶层；
3)在所述导热硅胶层上沉积绝缘材料以形成一绝缘层，通过PECVD法沉积碳化硅以形成所述绝缘层，所述绝缘层的厚度为120微米；
4)在所述绝缘层上形成电路布线层，具体步骤为：在所述绝缘层上粘结铜箔，并通过刻蚀工艺去除部分的铜箔，以形成所述电路布线层；
5)去除所述金属基底上的部分所述绝缘层和所述导热硅胶层，形成第二环形凹孔，所述第二环形凹孔暴露所述金属基底的上表面，将一隔热型塑料框嵌入到所述第二环形凹孔中，将所述电路布线层分成第一区和第二区，其中，所述隔热型塑料框以内的区域为所述第一区，所述隔热型塑料框以外的区域为所述第二区，所述隔热型塑料框的材质按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂40份，PET树脂35份，聚碳酸酯20份，PMMA树脂8份，玻璃纤维7份，硅酸铝粉末6份，膨胀珍珠岩粉末6份，硅酸镁粉末5份；所述隔热型塑料框的第一侧边上设置有供金属线穿过的第一凹孔，所述隔热型塑料框中与所述第一侧边相对的第二侧边上设置有供所述第一引脚穿过的第二凹孔；
6)在所述电路布线层的所述第一区域中装配驱动元件以及相应的第一引脚，在所述电路布线层的所述第二区域中装配功率元件以及相应的第二引脚；
7)将装配有驱动元件、功率元件、第一引脚和第二引脚的所述金属基底置于模具中，首先注入一定量的树脂材料，以形成第一树脂密封胶层，所述第一树脂密封胶层充满所述第一环形凹孔，且所述第一树脂密封胶层仅覆盖所述金属基底的下端部，接着注入一定量的第一导热型树脂材料，以形成第一导热密封胶层，所述第一导热密封胶层铺设在所述第一树脂密封胶层上，所述第一导热密封胶层完全覆盖所述功率元件，且所述第一导热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚和所述第二引脚；然后注入一定量的第二导热型树脂材料，以形成第二导热密封胶层，所述第二导热密封胶层铺设在所述第一导热密封胶层上，所述第二导热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平，然后从模具中取出，其中所述第一树脂密封胶层的材质为环氧树脂层；所述第一导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂30份，PBT树脂25份，PS树脂15份，氧化铝粉末6份，氮化硼粉末5份，氮化硅粉末4份，碳化硅粉末5份；所述第二导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂30份，PBT树脂25份，PS树脂15份，氧化铝粉末2份，氮化硼粉末2份，碳化硅粉末1份；
8)在所述隔热型塑料框内注入一定量的第一隔热型树脂材料，以形成第一隔热密封胶层，所述第一隔热密封胶层完全覆盖所述驱动元件，所述第一隔热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚，所述所述第一隔热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平，所述第一隔热型树脂材料包括环氧树脂AB胶以及硅酸铝粉末，环氧树脂AB胶以及硅酸铝粉末的质量比为15-25的范围内；
9)去除部分的所述第二导热密封胶层和所述第一导热密封胶层，以在所述功率元件的上方形成第一盲孔，然后将第一散热块紧密嵌入到所述第一盲孔中，使得所述散热块的底面与所述功率元件的顶表面之间的第一导热密封胶层的厚度为120微米，所述散热块的材质为铜；
10)去除部分的所述第一树脂密封胶层和所述金属基底，暴露部分的所述隔热型塑料框的底面以及所述导热硅胶层，以在所述第一区的下方形成第二盲孔，然后将注入一定量的第二隔热型树脂材料，以形成第二隔热密封胶层，所述所述第二隔热密封胶层的底面与所述金属基底的底面齐平，接着再去除部分的所述第一树脂密封胶层，以裸露所述金属基底的部分底面；所述第二隔热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂30份，PET树脂35份，聚碳酸酯20份，PMMA树脂8份，玻璃纤维7份，硅酸铝粉末6份，膨胀珍珠岩粉末4份，硅酸镁粉末4份。
实施例2
本发明提出了一种半导体功率器件封装的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一金属基底，在所述金属基底的下表面的四周边缘形成第一环形凹孔，所述金属基板的材质为铜，通过干法刻蚀形成所述第一环形凹孔，所述第一环形凹孔的深度为1毫米；
2)在所述金属基底的上表面粘结一导热硅胶层；
3)在所述导热硅胶层上沉积绝缘材料以形成一绝缘层，通过ALD法沉积氧化铝以形成所述绝缘层，所述绝缘层的厚度为80微米；
4)在所述绝缘层上形成电路布线层，具体步骤为：在所述绝缘层上粘结铜箔，并通过刻蚀工艺去除部分的铜箔，以形成所述电路布线层；
5)去除所述金属基底上的部分所述绝缘层和所述导热硅胶层，形成第二环形凹孔，所述第二环形凹孔暴露所述金属基底的上表面，将一隔热型塑料框嵌入到所述第二环形凹孔中，将所述电路布线层分成第一区和第二区，其中，所述隔热型塑料框以内的区域为所述第一区，所述隔热型塑料框以外的区域为所述第二区，所述隔热型塑料框的材质按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂40份，PET树脂30份，聚碳酸酯15份，PMMA树脂10份，玻璃纤维5份，硅酸铝粉末8份，膨胀珍珠岩粉末6份，硅酸镁粉末3份；所述隔热型塑料框的第一侧边上设置有供金属线穿过的第一凹孔，所述隔热型塑料框中与所述第一侧边相对的第二侧边上设置有供所述第一引脚穿过的第二凹孔；
6)在所述电路布线层的所述第一区域中装配驱动元件以及相应的第一引脚，在所述电路布线层的所述第二区域中装配功率元件以及相应的第二引脚；
7)将装配有驱动元件、功率元件、第一引脚和第二引脚的所述金属基底置于模具中，首先注入一定量的树脂材料，以形成第一树脂密封胶层，所述第一树脂密封胶层充满所述第一环形凹孔，且所述第一树脂密封胶层仅覆盖所述金属基底的下端部，接着注入一定量的第一导热型树脂材料，以形成第一导热密封胶层，所述第一导热密封胶层铺设在所述第一树脂密封胶层上，所述第一导热密封胶层完全覆盖所述功率元件，且所述第一导热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚和所述第二引脚；然后注入一定量的第二导热型树脂材料，以形成第二导热密封胶层，所述第二导热密封胶层铺设在所述第一导热密封胶层上，所述第二导热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平，然后从模具中取出，其中所述第一树脂密封胶层的材质为环氧树脂层；所述第一导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂40份，PBT树脂30份，PS树脂10份，氧化铝粉末8份，氮化硼粉末4份，氮化硅粉末3份，碳化硅粉末5份；所述第二导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂40份，PBT树脂30份，PS树脂10份，氧化铝粉末3份，氮化硼粉末1份，碳化硅粉末2份；
8)在所述隔热型塑料框内注入一定量的第一隔热型树脂材料，以形成第一隔热密封胶层，所述第一隔热密封胶层完全覆盖所述驱动元件，所述第一隔热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚，所述所述第一隔热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平，所述第一隔热型树脂材料包括环氧树脂AB胶以及硅酸铝粉末，环氧树脂AB胶以及硅酸铝粉末的质量比为15-25的范围内；
9)去除部分的所述第二导热密封胶层和所述第一导热密封胶层，以在所述功率元件的上方形成第一盲孔，然后将第一散热块紧密嵌入到所述第一盲孔中，使得所述散热块的底面与所述功率元件的顶表面之间的第一导热密封胶层的厚度为150微米，所述散热块的材质为石墨；
10)去除部分的所述第一树脂密封胶层和所述金属基底，暴露部分的所述隔热型塑料框的底面以及所述导热硅胶层，以在所述第一区的下方形成第二盲孔，然后将注入一定量的第二隔热型树脂材料，以形成第二隔热密封胶层，所述所述第二隔热密封胶层的底面与所述金属基底的底面齐平，接着再去除部分的所述第一树脂密封胶层，以裸露所述金属基底的部分底面；所述第二隔热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂40份，PET树脂30份，聚碳酸酯25份，PMMA树脂5份，玻璃纤维6份，硅酸铝粉末7份，膨胀珍珠岩粉末5份，硅酸镁粉末5份。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种半导体功率器件封装的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)提供一金属基底，在所述金属基底的下表面的四周边缘形成第一环形凹孔；
2)在所述金属基底的上表面粘结一导热硅胶层；
3)在所述导热硅胶层上沉积绝缘材料以形成一绝缘层；
4)在所述绝缘层上形成电路布线层；
5)去除所述金属基底上的部分所述绝缘层和所述导热硅胶层，形成第二环形凹孔，所述第二环形凹孔暴露所述金属基底的上表面，将一隔热型塑料框嵌入到所述第二环形凹孔中，将所述电路布线层分成第一区和第二区，其中，所述隔热型塑料框以内的区域为所述第一区，所述隔热型塑料框以外的区域为所述第二区；
6)在所述电路布线层的所述第一区域中装配驱动元件以及相应的第一引脚，在所述电路布线层的所述第二区域中装配功率元件以及相应的第二引脚；
7)将装配有驱动元件、功率元件、第一引脚和第二引脚的所述金属基底置于模具中，首先注入一定量的树脂材料，以形成第一树脂密封胶层，所述第一树脂密封胶层充满所述第一环形凹孔，且所述第一树脂密封胶层仅覆盖所述金属基底的下端部，接着注入一定量的第一导热型树脂材料，以形成第一导热密封胶层，所述第一导热密封胶层铺设在所述第一树脂密封胶层上，所述第一导热密封胶层完全覆盖所述功率元件，且所述第一导热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚和所述第二引脚；然后注入一定量的第二导热型树脂材料，以形成第二导热密封胶层，所述第二导热密封胶层铺设在所述第一导热密封胶层上，所述第二导热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平，然后从模具中取出；
8)在所述隔热型塑料框内注入一定量的第一隔热型树脂材料，以形成第一隔热密封胶层，所述第一隔热密封胶层完全覆盖所述驱动元件，所述第一隔热密封胶层覆盖部分的所述第一引脚，所述所述第一隔热密封胶层的上表面与所述隔热型塑料框的顶面齐平；
9)去除部分的所述第二导热密封胶层和所述第一导热密封胶层，以在所述功率元件的上方形成第一盲孔，然后将第一散热块紧密嵌入到所述第一盲孔中，使得所述散热块的底面与所述功率元件的顶表面之间的第一导热密封胶层的厚度为80-150微米；
10)去除部分的所述第一树脂密封胶层和所述金属基底，暴露部分的所述隔热型塑料框的底面以及所述导热硅胶层，以在所述第一区的下方形成第二盲孔，然后将注入一定量的第二隔热型树脂材料，以形成第二隔热密封胶层，所述所述第二隔热密封胶层的底面与所述金属基底的底面齐平，接着再去除部分的所述第一树脂密封胶层，以裸露所述金属基底的部分底面。
2.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装的制备方法，其特征在于：在所述步骤1中，所述金属基板的材质为铝、铜和不锈钢中的一种，通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成所述第一环形凹孔，所述第一环形凹孔的深度为0.5-1毫米。
3.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装的制备法，其特征在于：在所述步骤3中，通过PECVD法沉积氮化硅、氮化硼或碳化硅以形成所述绝缘层，或者通过ALD法沉积氧化铝以形成所述绝缘层，所述绝缘层的厚度为80-150微米。
4.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装的制备方法，其特征在于：所述步骤4中在所述绝缘层上形成电路布线层的具体步骤为：在所述绝缘层上粘结铜箔，并通过刻蚀工艺去除部分的铜箔，以形成所述电路布线层。
5.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装的制备方法，其特征在于：在所述步骤5中，所述隔热型塑料框的材质按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂20-40份，PET树脂30-40份，聚碳酸酯15-25份，PMMA树脂5-10份，玻璃纤维5-10份，硅酸铝粉末4-8份，膨胀珍珠岩粉末3-6份，硅酸镁粉末3-5份；所述隔热型塑料框的第一侧边上设置有供金属线穿过的第一凹孔，所述隔热型塑料框中与所述第一侧边相对的第二侧边上设置有供所述第一引脚穿过的第二凹孔。
6.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装的制备方法，其特征在于：在所述步骤7中，所述第一树脂密封胶层的材质为环氧树脂层；所述第一导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂20-40份，PBT树脂20-30份，PS树脂10-20份，氧化铝粉末5-8份，氮化硼粉末4-6份，氮化硅粉末3-6份，碳化硅粉末4-6份；所述第二导热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：PET树脂20-40份，PBT树脂20-30份，PS树脂10-20份，氧化铝粉末1-3份，氮化硼粉末1-3份，碳化硅粉末1-2份。
7.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装的制备方法，其特征在于：在所述步骤8中，所述第一隔热型树脂材料包括环氧树脂AB胶以及硅酸铝粉末。
8.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装的制备方法，其特征在于：在所述步骤9中，所述散热块的材质为石墨、铜、铝中的一种；在所述步骤10中，所述第二隔热型树脂材料按照重量百分比计算包括以下组分：ABS树脂20-40份，PET树脂30-40份，聚碳酸酯15-25份，PMMA树脂5-10份，玻璃纤维5-10份，硅酸铝粉末4-8份，膨胀珍珠岩粉末3-6份，硅酸镁粉末3-5份。
9.一种半导体功率器件封装，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的方法制备形成的。
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