[发明专利]包封针翅型功率模块的模具以及制造功率模块的方法

说明书

本发明公开了一种用树脂包封针翅型功率模块的模具，该功率模块包括DBC或IMS、功率芯片、设置在DBC或IMS的第一表面上的多个端子、以及设置在DBC或IMS的第二表面上的针翅结构，该模具进一步包括：腔体，该腔体用于容纳功率模块；多个端子保护元件，该多个端子保护元件分别对应于端子，每个端子保护元件用于接纳端子的至少一部分；注入孔，该注入孔设置在模具的底部上或模具的侧壁上，其中，当功率模块放置在腔体中时，第一表面面向模具的底部，并且注入孔位于第一表面下方。在传递模制过程期间，端子和翅片受到良好保护以免受树脂的影响。本发明还公开了一种制造功率模块的方法。

技术领域

本发明涉及一种包封针翅型功率模块的模具以及一种制造针翅型功率模块的方法。

背景技术

参考图1，公开了一种封装前的常规功率模块。在DBC(直接覆铜)或IMS(绝缘化金属基板)1的前表面上设置有诸如IGBT或SiC器件的功率芯片2，以及逆变器的诸如AC连接器和DC连接器的端子31、32。用于散热的金属块4联接至DBC或IMS 1的后表面。凝胶或树脂通常用于包封功率芯片2、端子31、32以及DBC或IMS的前表面。如果使用环氧树脂，则可以通过传递模制(transfer molding)过程来包封功率模块。参考图2，下模具51设置有注入孔511，下模具51和上模具52限定了用于容纳图1所示结构的腔体50。环氧树脂经由注入孔511向上注射，并且腔体50将填充以特定压力下的环氧树脂。金属块4可以在传递模制过程期间提供良好的支撑。移除下模具和上模具后，形成由环氧树脂封装的功率模块6，如图3所示。然而，除了功率芯片2之外，端子31、32也完全被环氧树脂6包封。由于需要暴露端子以进行电连接，因此需要额外的钻孔过程。

此外，为了提高散热能力，使用针翅结构(Pin-Fin structure)代替金属块。如图4所示，针翅结构联接至DBC或IMS 1的后表面，并且包括金属板41和金属板41上的多个翅片42。在功率芯片的快速开关过程中产生的热量可以通过翅片42快速消散。如图5和图6所示，如果将具有针翅结构的功率模块放置在由下模具51和上模具52形成的腔体50中，两个相邻的翅片之间的间隙也会填充以环氧树脂，这是不可接受的。

发明内容

为了避免翅片和端子被树脂包封，本发明提供了一种用树脂包封针翅型功率模块的模具。该功率模块包括DBC或IMS、功率芯片、设置在DBC或IMS的第一表面上的多个端子以及设置在DBC或IMS的与第一表面相对的第二表面上的针翅结构。该模具进一步包括：腔体，该腔体用于容纳功率模块；多个端子保护元件，该多个端子保护元件分别对应于端子，每个端子保护元件用于接纳端子的至少一部分；注入孔，该注入孔设置在模具的底部上或模具的侧壁上，其中，当功率模块放置在腔体中时，第一表面面向模具的内部底表面，并且注入孔位于第一表面下方。

在优选实施例中，端子保护元件是设置在模具的内部底表面上的凹部。

在另一个优选实施例中，凹部包裹对应端子的至少一部分。例如，凹部包裹对应端子的顶部。

在另一个优选实施例中，凹部的深度比对应端子的高度浅。因此，在传递模制过程期间，每个端子的未被凹部接纳的部分浸入树脂中，并且在树脂固化之后，每个端子的未被凹部接纳的部分被包封。同时，每个端子的被凹部接纳的部分从固化的树脂突出，因此不需要额外的钻孔过程来形成电连接。

在另一个优选实施例中，凹部的内壁是弹性的。优选地，凹部的内壁被弹性层(诸如橡胶层)覆盖。

在另一个优选实施例中，针翅结构包括联接至DBC或IMS的金属板以及设置在金属板上的翅片，该金属板包括设置有翅片的中心区域和未设置有翅片的边缘区域，该边缘区域在中心区域周围。当向上注入树脂时，边缘区域可以防止翅片在传递模制过程中受到树脂的影响。

在另一个优选实施例中，台阶部分设置在模具的内部底表面上、用于支撑第一表面的周边。