全文摘要
本实用新型公开了高集成功率模块和电器。其中，高集成功率模块包括：封装体，所述封装体包括基板和封装料，所述封装体中的封装料包裹所述基板的正面，并暴露所述基板的背面，所述基板的背面设有疏水层。本实用新型的高集成功率模块通过在半包封基板暴露的背面设置疏水层，可以有效降低封装料与基板之间的结合力，从而使封装料不易在基板背部形成溢胶。如果出现溢胶，由于溢胶与基板之间结合力小，可以轻松地将溢胶剥离除去，从而提高封装良率。
主设计要求
1.一种高集成功率模块，其特征在于，包括：封装体，所述封装体包括基板和封装料，所述封装体中的封装料包裹所述基板的正面，并暴露所述基板的背面，所述基板的背面设有疏水层。
设计方案
1.一种高集成功率模块，其特征在于，包括：
封装体，所述封装体包括基板和封装料，所述封装体中的封装料包裹所述基板的正面，并暴露所述基板的背面，所述基板的背面设有疏水层。
2.根据权利要求1所述的高集成功率模块，其特征在于，所述疏水层由有机硅树脂形成。
3.根据权利要求2所述的高集成功率模块，其特征在于，所述有机硅树脂包括选自甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、甲基MQ硅树脂和甲基乙烯基MQ硅树脂中的至少之一。
4.根据权利要求1～3任一项所述的高集成功率模块，其特征在于，所述疏水层的厚度为0.5～2μm。
5.根据权利要求1所述的高集成功率模块，其特征在于，所述疏水层为在所述基板背面刻蚀形成的超疏水微纳米结构。
6.根据权利要求5所述的高集成功率模块，其特征在于，所述超疏水微纳米结构包括多个周期性的纳米结构单元，所述纳米结构单元的形状为柱体、圆锥体或半球体。
7.根据权利要求6所述的高集成功率模块，其特征在于，所述纳米结构单元的周期尺寸不大于100nm。
8.根据权利要求1所述的高集成功率模块，其特征在于，进一步包括：
引脚，所述引脚设置在所述封装体的两侧；
晶圆和绑线，所述晶圆设在所述基板的正面，所述绑线连接所述晶圆与所述基板上的布线。
9.根据权利要求1所述的高集成功率模块，其特征在于，所述基板为金属基板；所述封装料包括硅胶和\/或聚氨酯。
10.一种电器，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的高集成功率模块。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电器制造领域，具体而言，本实用新型涉及高集成功率模块和电器。
背景技术
智能功率模块(IPM，Intelligent Power Module)是一种先进的功率开关器件，本质上是集成了功率器件及其驱动电路芯片的模块；智能功率模块在能源管理领域可起到其他集成电路难以企及的重要作用，器件性能直接影响能源系统的利用效率。智能功率模块以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为内核，由高速低功耗管芯、优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。功率模块内的绝缘栅双极型晶体管的管芯一般选用高速型的，而且驱动电路紧靠绝缘栅双极型晶体管，驱动延时小，所以功率模块开关速度快、损耗小。
由于功率器件为发热源，为了避免器件发热量过大而出现热失效现象，需要对各功率器件进行良好散热。受现有功率器件结构的限制，在利用封装料对功率器件进行封装的过程中容易出现溢胶现象，影响功率器件的散热效果。因而，现有的功率器件仍有待改进。
实用新型内容
本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现而提出的：
为提高智能功率模块散热效果，半包封结构在智能功率模块中的应用越来越广泛，而半包封结构的智能功率模块中外露的基板背部很容易在封装过程中发生溢胶，出现封装料包裹基板背部部分表面的现象。发明人通过研究发现，这主要是由于功率模块中的引脚与基板完成焊接后，引脚的下沉高度与下沉部位已固化，同时基板厚度与引脚下沉高度等参数又存在加工误差。而后续利用封装模具进行封装处理时，基板背部无法与模腔的下表面紧密贴合，导致封装料填充到基板背部与模腔下表面之间的空隙中，在基板背部形成溢胶。从而不仅影响模块外观，还降低了基板背部的散热效果。
鉴于此，在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种高集成功率模块。根据本实用新型的实施例，该高集成功率模块包括：封装体，所述封装体包括基板和封装料，所述封装体中的封装料包裹所述基板的正面，并暴露所述基板的背面，所述基板的背面设有疏水层。
根据本实用新型实施例的高集成功率模块通过在半包封基板暴露的背面设置疏水层，可以有效降低封装料与基板之间的结合力。由此，当采用具有疏水层基板的高集成功率模块半成品在封装模具模腔内进行封装时，封装料不易在基板背部形成溢胶。如果出现由于引脚下沉高度与基板厚度加工误差造成基板背面无法与模腔下表面紧密贴合的情况，由于塑封料与基板背部疏水层之间的结合力弱，可以简便地将基板背部的溢胶剥离除去，从而解决了基板背部溢胶的溢胶问题，保证了高集成功率模块成品的良率。
任选的，所述疏水层由有机硅树脂形成。由此，可进一步提高疏水层的疏水性能。
任选的，所述有机硅树脂包括选自甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、甲基MQ硅树脂和甲基乙烯基MQ硅树脂中的至少之一。
任选的，所述疏水层的厚度为0.5～2μm。
任选的，所述疏水层为在所述基板背面刻蚀形成的超疏水微纳米结构。
任选的，所述超疏水微纳米结构包括多个周期性的纳米结构单元，所述纳米结构单元的形状为柱体、圆锥体或半球体。由此，可进一步提高疏水层的疏水性能。
任选的，所述纳米结构单元的周期尺寸不大于100nm。由此，可进一步提高疏水层的疏水性能。
任选的，所述高集成功率模块进一步包括：引脚，所述引脚设置在所述封装体的两侧；晶圆和绑线，所述晶圆设在所述基板的正面，所述绑线连接所述晶圆与所述基板上的布线。
任选的，所述基板为金属基板；所述封装料包括硅胶和\/或聚氨酯。
在本实用新型的另一方面，本实用新型提出了一种电器。根据本实用新型的实施例，该电器包括上述实施例的高集成功率模块。由此，该电器具有前面描述的高集成功率模块的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电器具有良好的使用性能。
任选的，上述电器可以为空调、洗衣机、冰箱或电磁炉。空调、洗衣机、冰箱或电磁炉中通过采用上述实施例的高集成功率模块，可有效解决功率模块基本背部的溢胶问题，且具有更高的可靠性和更长的使用寿命。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和\/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是现有智能功率模块的结构示意图；
图2是利用封装模具对现有智能功率模块进行封装时基板背部出现溢胶的示意图；
图3是图2中A部位的放大图；
图4是根据本实用新型一个实施例的高集成功率模块的结构示意图；
图5是根据本实用新型另一个实施例的高集成功率模块的结构示意图；
图6是图5中B部分的放大图。
附图标记：
100：封装体；200：基板；300：封装料；400：疏水层；
500：引脚；600：晶圆；700：绑线；800：溢胶；t：下沉高度。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
发明人在对高集成功率模块的研究中发现，为提高智能功率模块散热效果，半包封结构在智能功率模块中的应用越来越广泛，而半包封结构的智能功率模块中外露的基板背部很容易在封装过程中发生溢胶，出现封装料包裹基板背部部分表面的现象。发明人通过研究发现，这主要是由于功率模块中的引脚与基板完成焊接后，引脚的下沉高度与下沉部位已固化，同时基板厚度与引脚下沉高度等参数又存在加工误差。而后续利用封装模具进行封装处理时，基板背部无法与模腔的下表面紧密贴合，导致封装料填充到基板背部与模腔下表面之间的空隙中，在基板背部形成溢胶。从而不仅影响模块外观，还降低了基板背部的散热效果。
具体的，如图1所示，在现有的半包封智能功率模块中，引脚下沉部位固化，下沉高度t很难在后续的加工过程中再发生改变。在利用封装模具对功率模块半成品进行封装时，由于基板背部与模腔下表面贴合不紧密，容易在基板背部形成溢胶800(如图2和3所示)。
鉴于此，在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种高集成功率模块。根据本实用新型的实施例，参考图4，该高集成功率模块包括：封装体100；其中，封装体100包括基板200和封装料300，封装体100中的封装料300包裹基板200的正面，并暴露基板200的背面，基板200的背面设有疏水层。
根据本实用新型实施例的高集成功率模块通过在半包封基板暴露的背面设置疏水层，可以有效降低封装料与基板之间的结合力。由此，当采用具有疏水层基板的高集成功率模块半成品在封装模具模腔内进行封装时，封装料不易在基板背部形成溢胶。如果出现由于引脚下沉高度与基板厚度加工误差造成基板背面无法与模腔下表面紧密贴合的情况，由于塑封料与基板背部疏水层之间的结合力弱，可以简便地将基板背部的溢胶剥离除去，从而解决了基板背部溢胶的溢胶问题，保证了高集成功率模块成品的良率。
下面参考图4～6进一步对根据本实用新型实施例的高集成功率模块进行详细描述。
根据本实用新型的实施例，参考图4，疏水层400可由有机硅树脂形成。根据本实用新型的具体示例，疏水层400可通过在基板200的背面涂覆有机硅树脂凝胶形成。有机硅树脂具有很强的疏水性，通过将有机硅树脂以凝胶的形式涂覆在基板200的背面形成疏水层，可以有效降低基板200背部与封装料之间的结合力，以便于将封装料在基板200背部的溢胶轻松剥离。
根据本实用新型的实施例，可以采用本领域常见的有机硅树脂来形成疏水层400。根据本实用新型的具体示例，有机硅树脂可以包括选自甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、甲基MQ硅树脂和甲基乙烯基MQ硅树脂中的至少之一。以上有机硅树脂具有很强的疏水性，且来源广泛、成本低，同时不会对高集成功率模块中的其他元件或高集成功率模块应用环境中的其他元件造成不利影响。
疏水层400的厚度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本实用新型的实施例，疏水层的厚度可以为0.5～2μm。发明人在实验中发现，如果疏水层厚度过低，则无法起到足够的疏水效果，难以轻松地将封装料在基板背部的溢胶部分剥离除去；而如果疏水层厚度过大，则可以能影响基板的其他性能(例如散热性能)，或是对高集成功率模块应用环境中的其他元件造成不利影响。根据本实用新型的优选实施例，疏水层400的厚度为1μm。通过将疏水层400厚度设置为1μm，既可以为基板200提供足够的疏水性能，又不会造成其他不利影响。
根据本实用新型的实施例，参考图5和6，疏水层400可以为在基板200背面刻蚀形成的超疏水微纳米结构。通过在基板200的背面制作超疏水微纳米结构，可以使封装过程中封装料无法在基板200的背面完全浸润，从而有效降低封装料与基板背面之间的结合力，以便于将封装料在基板200背部的溢胶轻松剥离。在一些实施例中，形成有超疏水微纳米结构的基板背面与水的接触角大于150度。
根据本实用新型的实施例，上述超疏水微纳米结构包括多个周期性的纳米结构单元，纳米结构单元的形状可以为柱体、圆锥体或半球体。由此，可以进一步提高基板200背面的疏水性能，从而使基板背部的溢胶可以轻松剥离除去。
根据本实用新型的优选实施例，上述纳米结构单元的周期尺寸不大于100nm。由此，超疏水微纳米结构中的纳米结构单元具有更高的密度，可以为基板背面提供足够的疏水性能。如果纳米结构单元的周期尺寸过大，则纳米结构单元在超疏水微纳米结构中的密度过低，无法为基板背面提供足够的疏水性能。
根据本实用新型的实施例，本实用新型的高集成功率模块进一步包括：引脚500、晶圆600和绑线700。其中，引脚500设置在封装体100的两侧；晶圆600设在基板200的正面，绑线700连接晶圆600与基板200上的布线(基板上的布线未在附图中示出)。根据本实用新型的实施例，晶圆600可包括多个，多个晶圆600之间通过绑线700相连。本实用新型的高集成功率模块通过采用如前所述的基板背面疏水层，可有效解决基板背部的溢胶问题，从而保证基板有优秀的散热性能。从而，根据本实用新型的具体示例，基板上可集成例如应用于空调电控的压缩机IPM、风机IPM等的多个晶圆，同时保证高集成的功率模块具有优秀的散热性能。
根据本实用新型的实施例，基板200的材料并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。为了进一步提高基板200的散热性能，根据本实用新型的优选实施例，基板200为金属基板，例如铝、铜等，通过采用热导率极好铝基板或者铜基板，可以进一步有利于设置基板200上的高功耗元件的散热，从而进一步提高高集成功率模块可靠性和使用寿命。
根据本实用新型的实施例，封装料300的具体种类并不受特别限制，只要能够对基板200上各元件起到有效的电气隔离和保护作用即可。根据本实用新型的具体示例，封装料可包括硅胶和\/或聚氨酯。由此，封装料对各元件的电气隔离、保护效果好，来源广泛，成本低。此外，通过采用本实用新型所提供的基板背面疏水层，可以有效解决上述封装在上述基板背部发生溢胶且难以剥离除去的问题。
在本实用新型的另一方面，本实用新型提出了一种电器。根据本实用新型的实施例，该电器包括上述实施例的高集成功率模块，由此，该电器具有前面描述的高集成功率模块的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电器具有良好的使用性能。
根据本实用新型的实施例，上述电器可以为空调、洗衣机、冰箱或电磁炉。空调、洗衣机、冰箱或电磁炉中通过采用上述实施例的高集成功率模块，可有效解决功率模块基本背部的溢胶问题，且具有更高的可靠性和更长的使用寿命。
下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。
实施例1
利用机硅树脂凝胶对半包封高集成功率模块的铝基板背面进行处理，使有机硅树脂凝胶均匀涂覆于铝基板背面，涂覆厚度为1μm，当利用封装料进行封装时，封装料与有机硅树脂涂层之间结合力降低，不易在铝基板的背面溢胶。如果有溢胶出现，由于溢胶与基板之间结合力小，可以轻松地将溢胶剥离除去，从而提高封装良率。
实施例2
在高集成功率模块的铝基板背面刻蚀超疏水纳米结构，超疏水纳米结构包括形状为圆锥体的周期性纳米结构单元，周期尺寸小于100nm。当带有超疏水纳米结构的基板进行封装时，封装料与基板之间无法完全浸润，从而降低了封装料与基板背面之间的结合力，封装料不易在铝基板的背面溢胶。如果出现溢胶，由于溢胶与基板之间结合力小，可以轻松地将溢胶剥离除去，从而提高封装良率。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201822274061.3
申请日:2018-12-29
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:44(广东)
授权编号:CN209183533U
授权时间:20190730
主分类号:H01L 23/31
专利分类号:H01L23/31;H01L23/29;B82Y30/00
范畴分类:38F;
申请人:广东美的制冷设备有限公司;美的集团股份有限公司
第一申请人:广东美的制冷设备有限公司
申请人地址:528311 广东省佛山市顺德区北滘镇林港路
发明人:毕晓猛;苏宇泉;冯宇翔
第一发明人:毕晓猛
当前权利人:广东美的制冷设备有限公司;美的集团股份有限公司
代理人:张润
代理机构:11201
代理机构编号:北京清亦华知识产权代理事务所（普通合伙）
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计