[發明專利]雙面冷卻組件的封裝工藝

在審

• 申請號: 202211451032.4
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN116230559A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 柯定福;林屹;拉溫德拉·拉加萬徳拉;甄家榮;佩雷斯·安吉利托·巴羅佐
• 申請（專利權）人: 先進科技新加坡有限公司
• 主分類號: H01L21/56
• 分類號: H01L21/56
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 艾晶;孔珊珊

對安裝在襯底上的一個或多個電子器件進行封裝，所述襯底包括與所述一個或多個電子器件接觸的至少一個冷卻板。所述襯底夾在第一半模與第二半模之間，這兩個半模限定用于塑封所述一個或多個電子器件的塑封型腔。能夠移動地位于所述第一半模中的上內模伸入所述型腔，以便接觸所述至少一個冷卻板并對其施加密封壓力。在以第一填充壓力將塑封料引入所述型腔之后，通過施加高于所述第一填充壓力的第二填充壓力，將所述型腔中的所述塑封料壓實。在此期間，保持所述密封壓力的值高于所述第一填充壓力和所述第二填充壓力的值。

技術領域

本發明涉及電子器件的封裝，特別涉及促進雙面冷卻的電子組件的封裝。

背景技術

混動汽車和電動汽車市場目前正蓬勃發展，使得汽車行業出現令人興奮的增長。因此，越來越多的車輛正在實現電氣化，使得用于逆變器的功率半導體模塊的生產需求越來越高。雙面冷卻組件(通常稱為“DSC”組件)通過更高的功率密度、可擴展性和空間優勢提供性能改進。

DSC組件可以包括由氧化鋁制成的直接覆銅(DBC)隔離陶瓷襯底。其用作大型金屬墊片，為絕緣柵雙極(“IGBTs”)和二極管等電子元件提供機械支撐和更好的散熱。本領域已知一種這樣的DSC組件，其具有750V的阻斷電壓能力和800A的集電極連續電流。DSC組件的最大連續結溫可能在175℃左右。這是可能的，因為DSC組件不具有傳統的硅膠填充設計，而是使用硬環氧樹脂塑封料，并且不含焊線。諸如DBC襯底的冷卻散熱器位于這種DSC組件的兩側。這些雙面散熱器在DSC組件的頂側和底側構造有針翅(Pin-Fin)結構，這極大地提高了DSC組件的熱性能。DSC組件是一種經濟高效的解決方案，因為硅含量越少，熱性能越好。

必須采用不同的封裝工藝對DSC組件進行塑封。傳統上，包覆成型工藝是市場上DSC組件的一種常見封裝方法。通過使用這種方法，在塑封期間暴露出底部冷卻板，相反，制備塑封料以覆蓋DSC組件的頂部冷卻板。然而，這種方法需要額外的磨削和拋光工藝，以便在所述包覆成型之后暴露頂部冷卻板。

圖1是傳統塑封DSC組件100的橫截面圖。已經利用塑封系統對該塑封DSC組件100用塑封料進行了封裝，該塑封系統包括上模102和下模104。上模102和下模104配合夾緊襯底106，使得安裝在襯底106上的電子器件108位于形成在上模102和下模104中的型腔內。在電子器件108的頂面和底面分別為頂部冷卻板110和底部冷卻板112。每個冷卻板110、112可以包括DBC隔離陶瓷襯底。

將塑封料114引入上模102和下模104的型腔中，以封裝電子器件108以及頂部冷卻板110和底部冷卻板112。雖然圖1示出了底部冷卻板112與下模104的型腔表面相對齊平，但是在頂部冷卻板110與上模102的型腔表面之間存在間隙，使得在頂部冷卻板110與上模102的型腔表面之間引入了過量的塑封料114。為了確保頂部冷卻板110能夠有效地將熱量從塑封DSC組件100中傳導出去，應該將這種塑封在頂部冷卻板110頂面的多余的塑封料114去除。

圖2是用于制造DSC組件的傳統工藝流程的流程圖。首先進行塑封工藝120以將電子器件108封裝在襯底106上。隨后進行塑封后固化122，以確保塑封料114已充分定型并硬化。為了從頂部冷卻板110的頂面去除多余的塑封料114，在塑封DSC組件100上進行頂側磨削124，并且接下來應進行頂側拋光126以提高塑封DSC組件100的表面質量。

如果底部冷卻板112的底面上也存在多余的塑封料114，則還需要進行底側磨削128和底側拋光130。為了完成封裝工藝，必須通過切邊、成型或切單132每個塑封DSC組件100的方式對位于包括多個塑封DSC組件100的襯底106上的每個塑封DSC組件100進行分離。

前述包覆成型方法遇到了許多缺點。通常在包覆成型之后，會出現過量溢料，其結果是，由于塑封DSC組件中的裂紋擴展，導致可靠性故障的風險增加。如上所述的額外加工導致生產周期更長、成本(例如生產、人力和設備成本)更高。此外，封裝厚度容易超出可接受的規格范圍，需要額外的資源對其進行返工。因此，由于質量不合格情況的增加，降低了成品率。