一种功率模块部件的组装方法及功率模块与流程

本申请涉及功率模块，特别是一种功率模块部件的组装方法及功率模块。

背景技术：

1、随着半导体的发展，对功率模块的质量、散热能力和可靠性的要求也越来越高。功率模块中，芯片连接和基板连接不仅对功率模块的热性能至关重要，还影响功率模块的整体强度和工作寿命。

2、一些相关技术中采用锡焊技术实现芯片连接和基板连接，即通过回流焊实现焊料合金与基板/芯片之间的相互扩散，并用熔融焊料填充接头间隙，从而形成良好的互连接头。但是锡焊技术中的焊料合金（包括锡铅焊料和无铅焊料）的导热性和导电性无法满足大功率器件的散热要求，且焊料合金的可靠工作温度普遍低于250℃，抗高温蠕变性能不好，在高温下容易产生蠕变疲劳，导致功率模块失效。

3、一些相关技术中还采用大面积烧结技术实现芯片连接和基板连接，大面积烧结技术常采用多步烧结的方式。一方面，大面积样件制作过程中会出现印刷不均匀、烧结翘曲、烧结缺陷、设备不兼容等问题，导致样件的合格率不高。例如，在实际制作过程中，受到散热底板设计、基板设计和工艺条件的影响，完成基板的大面积烧结后，整个样件的翘曲甚至会高达2mm，对于后续芯片与基板的连接产生严重不良影响，且会出现芯片碎裂、芯片烧结层质量较差、以及芯片脱落等问题，良率非常低。另一方面，样件在进行多步烧结时需要经过多次高温，会导致样件的内部应力发生变化，从而存在样件的翘曲增大的风险。再一方面，多步烧结的工艺流程冗长，导致样件的加工效率不高。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种功率模块部件的组装方法及功率模块，通过一步烧结就可以实现芯片连接和基板连接，可以提高功率模块部件的合格率和加工效率。

2、根据本申请提供的功率模块部件的组装方法，包括：提供芯片、基板和底板，所述芯片通过第一烧结浆料贴装在所述基板上，所述基板通过第二烧结浆料贴装在所述底板上，以形成预制件；同时对所述芯片和所述基板施加压力，并使所述芯片所受到的压力值等于第一预设烧结压力值，且所述基板所受到的压力值等于第二预设烧结压力值，对所述预制件进行烧结。

3、根据本申请提供的功率模块部件的组装方法，至少具有如下技术效果：本申请实施例通过同时对芯片和基板施加压力，并对预制件进行烧结，可以通过一步烧结实现芯片连接和基板连接，防止部件因多步烧结而产生翘曲、烧结缺陷等问题，可以提高功率模块部件的合格率和加工效率。

4、根据本申请的一些实施例，提供烧结压力装置，所述烧结压力装置具有第一施压面和第二施压面，所述烧结压力装置包括压力调整装置，同时对所述芯片和所述基板施加压力包括：

5、通过所述第一施压面对所述芯片施压，且通过所述第二施压面对所述基板施压；

6、通过所述压力调整装置调整所述芯片和所述基板所受到的压力值。

7、根据本申请的一些实施例，所述压力调整装置包括压力块，所述压力块与所述芯片错开设置，所述第二施压面设置于所述压力块上，所述烧结压力装置还包括第一烧结压头，通过所述第一施压面对所述芯片施压，且通过所述第二施压面对所述基板施压包括：

8、通过所述第一烧结压头对所述芯片和所述压力块施加压力；

9、通过所述压力调整装置调整所述芯片和所述基板所受到的压力值包括：

10、通过调整所述压力块的受压面与所述芯片的受压面之间的高度差，以调整所述基板的受压面与所述芯片的受压面两者之间的压力差。

11、根据本申请的一些实施例，所述压力调整装置包括弹簧组件，所述烧结压力装置还包括第二烧结压头，所述第一施压面和所述第二施压面均设置在所述第二烧结压头上，且所述第一施压面和所述第二施压面的上方均设置有所述弹簧组件，通过所述第一施压面对所述芯片施压，且通过所述第二施压面对所述基板施压包括：

12、对所述弹簧组件施压，并通过所述第二烧结压头对所述芯片和所述基板施加压力；

13、通过所述压力调整装置调整所述芯片和所述基板所受到的压力值包括：

14、通过调整所述弹簧组件的劲度系数，以调整所述第二烧结压头对所述芯片和所述基板施加的压力值。

15、根据本申请的一些实施例，所述芯片的受压面与所述基板的受压面两者之间的高度差小于2mm，且所述芯片的受压面与所述基板的受压面两者之间的压力差小于10mpa。

16、根据本申请的一些实施例，所述基板的受压面的面积为a，所述基板的受压面积大于0.9a。

17、根据本申请的一些实施例，所述第一烧结浆料为银膏或铜膏，所述第二烧结浆料为银膏或铜膏。

18、根据本申请的一些实施例，所述芯片通过第一烧结浆料贴装在所述基板上包括：在所述基板上的第一预设区域印刷第一烧结浆料，所述第一预设区域的单边尺寸比所述芯片的单边尺寸大至少0.1mm，所述第一烧结浆料的印刷厚度与烧结厚度之比为b，所述第一烧结浆料的印刷厚度为30bμm-60bμm；烘烤所述第一烧结浆料，并将所述芯片贴装在所述第一烧结浆料上，所述芯片在所述第一烧结浆料上的推力大于6kpa。

19、根据本申请的一些实施例，所述基板通过第二烧结浆料贴装在所述底板上包括：在所述底板上的第二预设区域印刷第二烧结浆料，所述第二预设区域的单边尺寸比所述基板的单边尺寸大至少0.1mm，所述第二烧结浆料的印刷厚度与烧结厚度之比为c，所述第二烧结浆料的印刷厚度为120cμm-150cμm；烘烤所述第二烧结浆料，并将所述基板贴装在所述第二烧结浆料上，所述基板相对于所述底板的位置度小于0.15mm。

20、根据本申请提供的功率模块，所述功率模块包括通过上述功率模块部件的组装方法制作而成的功率模块部件。

21、本申请提供的功率模块相应具有本申请的功率模块部件的组装方法所提供的有益效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种功率模块部件的组装方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的功率模块部件的组装方法，其特征在于，提供烧结压力装置，所述烧结压力装置具有第一施压面和第二施压面，所述烧结压力装置包括压力调整装置，同时对所述芯片和所述基板施加压力包括：

3.根据权利要求2所述的功率模块部件的组装方法，其特征在于，所述压力调整装置包括压力块，所述压力块与所述芯片错开设置，所述第二施压面设置于所述压力块上，所述烧结压力装置还包括第一烧结压头，通过所述第一施压面对所述芯片施压，且通过所述第二施压面对所述基板施压包括：

4.根据权利要求2所述的功率模块部件的组装方法，其特征在于，所述压力调整装置包括弹簧组件，所述烧结压力装置还包括第二烧结压头，所述第一施压面和所述第二施压面均设置在所述第二烧结压头上，且所述第一施压面和所述第二施压面的上方均设置有所述弹簧组件，通过所述第一施压面对所述芯片施压，且通过所述第二施压面对所述基板施压包括：

5.根据权利要求4所述的功率模块部件的组装方法，其特征在于，所述芯片的受压面与所述基板的受压面两者之间的高度差小于2mm，且所述芯片的受压面与所述基板的受压面两者之间的压力差小于10mpa。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的功率模块部件的组装方法，其特征在于，所述基板的受压面的面积为a，所述基板的受压面积大于0.9a。

7.根据权利要求1所述的功率模块部件的组装方法，其特征在于，所述第一烧结浆料为银膏或铜膏，所述第二烧结浆料为银膏或铜膏。

8.根据权利要求1所述的功率模块部件的组装方法，其特征在于，所述芯片通过第一烧结浆料贴装在所述基板上包括：

9.根据权利要求1所述的功率模块部件的组装方法，其特征在于，所述基板通过第二烧结浆料贴装在所述底板上包括：

10.一种功率模块，其特征在于，包括通过上述权利要求1至9中任一项所述的功率模块部件的组装方法制作而成的功率模块部件。

技术总结本申请提出一种功率模块部件的组装方法及功率模块，功率模块部件的组装方法包括：提供芯片、基板和底板，芯片通过第一烧结浆料贴装在基板上，基板通过第二烧结浆料贴装在底板上，以形成预制件；同时对芯片和基板施加压力，并使芯片所受到的压力值等于第一预设烧结压力值，且基板所受到的压力值等于第二预设烧结压力值，并对预制件进行烧结。采用本申请中的功率模块部件的组装方法可以通过一步烧结就可以实现芯片连接和基板连接，可以提高功率模块部件的合格率和加工效率。技术研发人员：沈晓文,唐荣兴,陈丹,卢锐禧,梁俊伟,李峰受保护的技术使用者：广东芯聚能半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2