[發明專利]一種用于功率半導體器件封裝的無重熔高溫高壓注塑模具

在審

• 申請號: 202010344901.8
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111531802A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 管安琪;馬明駝;鮮明
• 申請（專利權）人: 蕪湖鼎聯電子科技有限公司;上海共晶電子科技有限公司
• 主分類號: B29C45/26
• 分類號: B29C45/26;B29C45/78;B29C45/77;B29C45/76;H01L21/56
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 申丹寧

本發明涉及一種用于功率半導體器件封裝的無重熔高溫高壓注塑模具，包括移動模部件和固定模部件，移動模部件包括依次設置的上模板、熱流道板和溫度調節板，移動模部件設有貫穿上模板和熱流道板的主流道，熱流道板中設有第一溫度傳感器；固定模組件包括下模和設置在下模中的型腔模板，型腔模板中設有型腔，型腔中設有型腔冷卻器，型腔的側壁中設有壓力傳感器和第二溫度傳感器；第一溫度傳感器、壓力傳感器和第二溫度傳感器均與模控系統連接。與現有技術相比，本發明協同亞毫秒級響應速度溫度及壓力傳感控制技術，實現具有三維靶向控制特性的溫度、壓力和再結晶速度及防重熔系統，實現對第三代半導體芯片異質結構嵌入部件的可靠封裝。

技術領域

本發明涉及半導體器件熱塑型材料封裝模具，尤其是涉及一種用于功率半導體器件封裝的無重熔高溫高壓注塑模具。

背景技術

目前，由于半導體芯片材料由第一代向第三代寬禁帶材料的升級，現有的以熱固型塑封材料(以EMC為主)和注壓成型(傳遞模塑成型)封裝工藝制造的器件，因材料和工藝固有特性的限制，已無法發揮第三代寬禁帶材料芯片175℃以上工作結溫的優良特性，進而限制了第三代半導體器件性價比優勢的拓展。然而熱塑型塑封材料(LCP、PI、改性PA)優良的綜合特性完全可以滿足第三代半導體芯片高工作結溫的電熱特性，但根本無法通過注壓成型(傳遞模塑成型)工藝及裝備實現封裝制程，即無法完成從芯片到具備實際工程意義的器件轉化。

熱塑型塑封材料成型的關鍵工藝參數，諸如溫度、壓力、流動性等相對于熱固型塑封材料有很大的差異性，僅注塑成型熔融體溫度就遠高于目前使用的芯片固晶層材料的熔融溫度，然而芯片固晶層材料的熔融溫度遠低于注塑成型熔融體溫度。那么在高溫高壓的封裝環境中，芯片固晶層材料不可避免的會發生重熔現象。固晶層材料重熔會產生以下問題：

1、固晶層材料的金相組織會變化嚴重影響其固有的電熱特性；

2、在重熔狀態下固晶層材料會與熔融狀態的塑封材料產生的揮發性氣體反應，形成微氣孔破壞了固晶層的導熱性能；

3、在高壓注塑條件下，會發生芯片位置漂移，導致電極邦定引線開路，使器件失效。

由此可見，避免固晶層材料重熔是成功實現熱塑型材料封裝制程，保障最終器件制品有效可靠性的關鍵所在。

由于目前熱塑型材料的注塑模具均應用于同質結構嵌入件的封裝，對注塑熔融體之成型溫度和壓力等工藝參數范圍要求相對寬泛，而對型腔內的局域成型溫度和壓力等工藝參數沒有靶向性控制的要求，因此無法實現對具有高可靠性要求的半導體芯片器件等多異質結構嵌入件的封裝。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于功率半導體器件封裝的無重熔高溫高壓注塑模具。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于功率半導體器件封裝的無重熔高溫高壓注塑模具，包括移動模部件和固定模部件，所述移動模部件包括依次設置的上模板、熱流道板和溫度調節板，所述移動模部件設有貫穿上模板和熱流道板的主流道，所述熱流道板中設有第一溫度傳感器；

所述固定模組件包括下模和設置在下模中的型腔模板，所述型腔模板中設有型腔，所述型腔中設有型腔冷卻器，所述型腔的側壁設有壓力傳感器和第二溫度傳感器；

所述第一溫度傳感器、壓力傳感器和第二溫度傳感器均與模控系統連接。

優選的，所述型腔的底部設有型腔熱屏蔽層。

優選的，所述型腔模板中設有與型腔相連的瞬間冷卻器。

優選的，所述瞬間冷卻器之處設有高敏溫度傳感器。

優選的，所述瞬間冷卻器與型腔的底部連接。

優選的，所述溫度調節板與熱流道板之間設有流道熱屏蔽層。