一种模块制造方法及模块

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种模块制造方法及模块。

背景技术

功率模块即模块化智能功率系统(MIPS，Module Intelligent Power System)是一种将电力电子和集成电路技术相结合的功率驱动类产品，MIPS不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU或DSP作中断处理。它由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以MIPS自身不受损坏。MIPS一般使用IGBT作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。

功率模块是将功率器件、容阻器件、驱动IC、引脚等贴装到铝基板上然后注塑成的一个封装体，功率模块中IGBT、FRD等功率器件工作时会产生大量热量，需要在功率器件和铝基板之间设置铜质的散热片来增加模块的热容量，以避免因功率器件温度过高导致模块炸裂。

如图1所示，目前的功率模块生产工艺流程如下：

1.利用软料焊接设备在氮气保护的环境下将铜质散热片加热到350℃左右，在散热片表面涂一层熔点330℃的焊料并将IGBT、FRD等功率器件贴装到散热片上；

2.在铝基板上贴装器件位置印刷上熔点220℃的锡膏；

3.将贴装了功率器件的散热片组件、电容、电阻、驱动IC、引脚贴装到铝基板上；

4.通过峰值温度设置为230℃的回流炉将上述器件固化到铝基板上；

5.在功率器件、驱动IC、铝基板间焊铝线以实现功率器件与铝基板电路、驱动IC与铝基板电路间的电连接；

6.注塑，使上述产品封装到塑封料内部；

7.将引脚冲裁、折弯成需要的形状。

以上工艺中，需使用软料焊接机向散热片上贴装IGBT等功率器件需要将散热片摆放到专用的耐高温载具中，并且要求载具加工精度控制在30um内，在380℃高温环境中重复使用不产生形变，这导致采购软料焊接载具的成本高。同时，软料焊接设备本身价格高且调试难度大对操作人员的要求高。再有，软料焊接后的散热片组件需要人工转移到SMT贴片设备，在不大量增加投入成本的情况下难以实现完全自动化生产。

还有，第2步使用的是熔点为220℃的锡膏，为保证第4步过回流焊时第1步贴装功率器件的焊料不融化，在第1步中使用了熔点330℃的高铅焊锡丝，而铅为有害物质会对环境和人类健康造成不利影响。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种模块的制造方法及模块。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种模块的制造方法，包括步骤：

S1、在铝基板上刷一层熔点为220℃的锡膏；

S2、在铝基板上贴装空散热片、容阻器件、以及驱动IC；

S3、在所述空散热片上覆一层熔点为220℃的锡膏；

S4、将功率器件贴装到所述空散热片上；

S5、安装引脚到铝基板上；

S6、将所述空散热片、容阻器件、驱动IC、功率器件、以及引脚固化到铝基板上；

S7、将所述功率器件和驱动IC与铝基板电路进行电连接；

S8、进行封装工艺；

S9、将引脚冲裁成预设形状。

优选的，所述步骤S2包括：

S21、利用SMT贴片机将空散热片、容阻器件贴装到所述铝基板上；

S22、利用固晶机将所述驱动IC贴装到铝基板上。

优选的，所述步骤S1中，在需要进行贴片工艺的地方刷锡膏。

优选的，所述步骤S3中，通过喷涂的方式在所述空散热片上覆一层锡膏。

优选的，所述步骤S4中，利用固晶机将所述功率器件贴装到所述空散热片上。

优选的，所述步骤S6中，通过回流焊以大于所述锡膏熔点的峰值温度将所述空散热片、容阻器件、驱动IC、功率器件、以及引脚固化到铝基板上。

优选的，所述峰值温度为230℃。

优选的，所述步骤S6还包括：

S62、对固化后的铝基板进行超声波清洗、烘烤。

优选的，所述步骤S7中，通过焊接铝线将功率器件和驱动IC与铝基板电路进行电连接。

第二方面，本发明提供一种模块，采用如上任一所述的方法制造。

与相关技术相比，本发明的一种实施例中，通过在铝基板上刷一层220℃的锡膏，进行空散热片、容阻器件的贴装后，再在空散热片上喷涂一层220℃的锡膏，并贴装功率器件和引脚，然后固化上述的器件。由于在散热片上涂了锡膏，功率器件就不用通过软料焊接设备和高铅焊锡丝来焊接在散热片上了，直接贴在散热片的锡膏上通过回流焊就可以实现功率器件固化到散热器上，取消了先采用300℃以上的高温通焊锡丝贴装到散热器上的步骤。因此，生产工艺中不再需要昂贵的软料焊接设备，也无需采购大量的软料焊接载具，可以降低生产成本；同时，不需要人工辅助将散热片组件转移到SMT设备上，可以实现完全自动化生产提高生产效率；再者，因不需要330℃的高铅焊锡丝，功率模块中不含有害物质铅元素，符合RoHS标准。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：

图1为相关技术的模块制造方法流程图；

图2为本发明实施例中模块制造方法流程图；

图3为本发明实施例中在铝基板上刷锡膏过程示意图；

图4为本发明实施例中在铝基板上贴装器件的过程示意图；

图5为本发明实施例中在空散热片上喷涂锡膏的过程示意图；

图6为本发明实施例中在空散热片上贴装功率器件的过程示意图；

图7为本发明实施例中贴装引脚的过程示意图；

图8为本发明实施例中焊接铝线的过程示意图；

图9为本发明实施例封装固化的过程示意图。

其中：

铝基板101、锡膏102、空散热片103、驱动IC104、容阻器件105、锡膏106、功率器件107、引脚108、铝线109、固封料110。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参图2-9所示，本发明提供了一种模块的制造方法，包括步骤：

S1、在铝基板101上刷一层熔点为220℃的锡膏102；

S2、在铝基板上贴装空散热片103、容阻器件105、以及驱动IC104；

S3、在所述空散热片103上覆一层熔点为220℃的锡膏106；

S4、将功率器件107贴装到所述空散热片103上；

S5、安装引脚108到铝基板101上；

S6、将所述空散热片103、容阻器件105、驱动IC104、功率器件107、以及引脚108固化到铝基板101上。

S7、将所述功率器件107和驱动IC104与铝基板101电路进行电连接；

S8、进行封装工艺；

S9、将引脚108冲裁成预设形状。

具体的，所述步骤S1中，如图3所示，仅在铝基板上需要贴装器件的位置(即焊点上)进行刷锡膏的操作，锡膏的熔点为220℃，仅在贴装器件的位置刷锡膏，有利于成本的控制。

具体的，如图4所示，所述步骤S2包括：

S21、利用SMT贴片机将空散热片、容阻器件贴装到所述铝基板上，其中，容阻器件包括电容、电阻等器件；

S22、利用固晶机将所述驱动IC贴装到铝基板上。

空散热片先贴装到铝基板上，与传统的方法不同，传统需要软料焊接后将散热片组件(贴装功率器件的散热片)转移到SMT贴片设备后才能进行，而实施例中，并不需要对空散热片进行功率器件的先贴装，因此省去了人工转移的过程，更容易实现自动化。

具体的，如图5所示，所述步骤S3中，通过喷涂的方式在所述空散热片上覆一层锡膏，喷涂的方式喷嘴与空散热片无接触，因此可以避免空散热片在铝基板上发生滑动，因为此时锡膏尚未固化。

具体的，如图6所示，所述步骤S4中，利用固晶机将所述功率器件107贴装到所述空散热片上，其中，功率器件107可以是IGBT、FRD等功率器件，并不限于本实施例列举的器件。与传统方法不同的是，本实施例中，功率器件107是在空散热片先贴装到铝基板上后才进行，从而无需使用熔点为330℃的焊料进行贴装，因为在后续的固化过程中，只需达到230℃使锡膏融化即可。

如图7所示，为贴装引脚108的过程。

进一步的，所述步骤S6中，通过回流焊以大于所述锡膏熔点的峰值温度将所述空散热片、容阻器件、驱动IC、功率器件、以及引脚固化到铝基板上，其中，回流焊的峰值温度大于锡膏的熔点温度，例如采用230℃的峰值温度。

在进行铝线焊接前，还包括步骤：

S62、对固化后的铝基板进行超声波清洗、烘烤，使得清洗后的产品表面干燥且无杂质，具体的，可以采用超声波清洗的方式进行清洗。

如图8所示，在步骤S7中，通过铝线109将功率器件1、驱动IC等器件焊接到铝基板的电路中。

参考图2及图9所示，在使用固封料110进行固化封装的过程中，包括封装前烘烤、注塑成型、激光打标、后固化等具体流程。在完成固化封装、引脚冲裁弯折后，还需对模块进行测试、打包等工序。

基于以上方法，本发明实施例还可提供一种模块，采用上述实施例的方法制造。

本发明的实施例中，通过在铝基板上刷一层220℃的锡膏，进行空散热片、容阻器件的贴装后，再在空散热片上喷涂一层220℃的锡膏，并贴装功率器件和引脚，然后固化上述的器件。由于在散热片上涂了锡膏，功率器件就不用通过软料焊接设备和高铅焊锡丝来焊接在散热片上了，直接贴在散热片的锡膏上通过回流焊就可以实现功率器件固化到散热器上，取消了先采用300℃以上的高温焊锡丝贴装到散热器上的步骤。因此，生产工艺中不再需要昂贵的软料焊接设备，也无需采购大量的软料焊接载具，可以降低生产成本；同时，不需要人工辅助将散热片组件转移到SMT设备上，可以实现完全自动化生产提高生产效率；再者，因不需要330℃的高铅焊锡丝，功率模块中不含有害物质铅元素，符合RoHS标准。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。