本发明涉及半导体封装技术领域，特别是涉及一种半导体模块及其制备方法。
背景技术：
随着科学技术的不断发展，越来越多的电子设备被广泛的应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活及工作带来了巨大的便利，成为人们不可或缺的重要工具。而半导体封装结构则是电子设备的基本组成单元，如何提高半导体封装结构的密封稳定性，进而提高电子设备的使用寿命，这是业界广泛关注的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种半导体模块及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种半导体模块的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一承载基板，所述承载基板具有相对的第一表面和第二表面；
2)在所述承载基板的第一表面上形成介电层；
3)接着在所述介电层上形成布线结构；
4)接着在所述布线结构上设置半导体芯片以及电性引脚；
5)接着将设置有半导体芯片、电性引脚、布线结构以及介电层的所述承载基板置于第一注塑模具中，注入一定量的第一树脂材料，以形成第一封装胶层，所述第一封装胶层完全包裹所述承载基板、半导体芯片、布线结构以及介电层，所述电性引脚的一部分从所述第一封装胶层延伸出来，接着置于密封的第一腔室中进行第一次热处理；
6)接着置于第二注塑模具中，注入一定量的第二树脂材料，以形成第二封装胶层，所述第二封装胶层完全包裹所述第一封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第二封装胶层延伸出来，接着置于密封的第二腔室中进行第二次热处理；
7)接着置于第三注塑模具中，注入一定量的第三树脂材料，以形成第三封装胶层，所述第三封装胶层完全包裹所述第二封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第三封装胶层延伸出来，接着置于密封的第三腔室中进行第三次热处理；
8)接着置于第四注塑模具中，注入一定量的第四树脂材料，以形成第四封装胶层，所述第四封装胶层完全包裹所述第三封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第四封装胶层延伸出来，接着置于密封的第四腔室中进行第四次热处理；
9)接着置于第五注塑模具中，注入一定量的第五树脂材料，以形成第五封装胶层，所述第五封装胶层完全包裹所述第四封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第五封装胶层延伸出来，接着置于密封的第五腔室中进行第五次热处理。
作为优选，在所述步骤2)中，所述介电层为氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮化铝中的一种或多种，所述介电层的厚度为100-200微米。
作为优选，所述步骤3)中，在所述介电层上形成布线结构的具体工艺为：在所述介电层上沉积导电金属层，然后通过光刻工艺形成所述布线结构。
作为优选，所述步骤5)中，置于密封的第一腔室中进行第一次热处理的具体工艺为：首先在所述第一腔室中的压强为10-2pa-10pa的条件下，在120-140℃条件下热处理10-20分钟，接着将所述第一腔室中的压强升至1.2×105pa-1.5×105pa，接着在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至170-190℃，并在170-190℃条件下热处理30-60分钟。
作为优选，所述步骤6)中，置于密封的第二腔室中进行第二次热处理的具体工艺为：首先在所述第二腔室中的压强为1.6×105pa-1.8×105pa的条件下，在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至175-195℃，并在175-195℃条件下热处理10-20分钟。
作为优选，所述步骤7)中，置于密封的第三腔室中进行第三次热处理的具体工艺为：首先在所述第三腔室中的压强为2×105pa-2.4×105pa的条件下，在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至180-200℃，并在180-200℃条件下热处理20-30分钟。
作为优选，所述步骤8)中，置于密封的第四腔室中进行第四次热处理的具体工艺为：首先在所述第四腔室中的压强为2.4×105pa-2.7×105pa的条件下，在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至180-200℃，并在180-200℃条件下热处理30-40分钟。
作为优选，所述步骤9)中，置于密封的第五腔室中进行第五次热处理的具体工艺为：首先在所述第二腔室中的压强为2.7×105pa-3×105pa的条件下，在130-150℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至180-200℃，并在180-200℃条件下热处理40-50分钟。
本发明还提出一种半导体模块，其采用上述方法制备形成的。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
本发明的半导体模块的制备过程中，通过多次注塑以分别形成第一、第二、第三、第四、第五封装胶层，且在密封的第一腔室中进行第一次热处理的过程中，通过真空环境下热处理可以去除第一封装胶层的气泡，进而提升腔室的压强，在较大压强环境下使得封装胶层固化，有效提高了第一封装胶层的致密性。同时调整第二、第三、第四、第五封装胶层的具体处理工艺，使得本发明的半导体模块的封装胶体具有优异的致密性和稳定性，有效防止水汽入侵，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的半导体模块的结构示意图。
具体实施方式
本发明提出的一种半导体模块的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一承载基板，所述承载基板具有相对的第一表面和第二表面，所述承载基板的材料为铝、铜或陶瓷，所述承载基板是通过激光或刀具切割形成的。
2)在所述承载基板的第一表面上形成介电层，所述介电层为氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮化铝中的一种或多种，所述介电层的厚度为100-200微米，所述介电层是通过ald法或pecvd法形成，在具体的实施例中，所述介电层可以为氧化铝/氮化硅叠层或氧化硅/氧化硅叠层，所述介电层的厚度可以为120微米、150微米或180微米。
3)接着在所述介电层上形成布线结构，在所述介电层上形成布线结构的具体工艺为：在所述介电层上沉积导电金属层，所述导电金属层的材料为铜、铝或钛，所述导电金属的厚度可以为300-800纳米，具体的，所述导电金属层的厚度可以为400纳米、500纳米、600纳米或700纳米，然后在所述导电金属层上形成光刻胶，通过曝光显影，形成布线结构的掩膜，然后利用湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺蚀刻所述导电金属层，以形成所述布线结构。
4)接着在所述布线结构上设置半导体芯片以及电性引脚，其中，所述半导体芯片可以为功率芯片和控制芯片，在具体的工艺中，所述半导体芯片可以通过粘结层粘结固定在所述布线结构上，然后利用金属引线将所述半导体芯片与所述布线结构电连接，或者在所述半导体芯片的焊垫上设置焊球，通过所述焊球将所述半导体芯片倒装安装在所述布线结构上，且所述电性引脚可以通过切割或模压工艺形成，所述电性引脚通过焊料与所述布线结构电连接。
5)接着将设置有半导体芯片、电性引脚、布线结构以及介电层的所述承载基板置于第一注塑模具中，注入一定量的第一树脂材料，以形成第一封装胶层，所述第一封装胶层完全包裹所述承载基板、半导体芯片、布线结构以及介电层，所述电性引脚的一部分从所述第一封装胶层延伸出来，接着置于密封的第一腔室中进行第一次热处理，其中，所述第一树脂材料包括100重量份的环氧树脂，以及相对100重量份的环氧树脂而同时具有10-20份的散热填料，所述散热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅、石墨烯或碳纳米管。
其中，置于密封的第一腔室中进行第一次热处理的具体工艺为：首先在所述第一腔室中的压强为10-2pa-10pa的条件下，在120-140℃条件下热处理10-20分钟，接着将所述第一腔室中的压强升至1.2×105pa-1.5×105pa，接着在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至170-190℃，并在170-190℃条件下热处理30-60分钟；在具体的实施例中，首先在所述第一腔室中的压强为10-1pa的条件下，在130℃条件下热处理15分钟，接着将所述第一腔室中的压强升至1.3×105pa，接着在130℃条件下热处理7分钟，接着升温至180℃，并在180℃条件下热处理45分钟，或者首先在所述第一腔室中的压强为1pa的条件下，在140℃条件下热处理20分钟，接着将所述第一腔室中的压强升至1.5×105pa，接着在140℃条件下热处理10分钟，接着升温至190℃，并在190℃条件下热处理60分钟。
6)接着置于第二注塑模具中，注入一定量的第二树脂材料，以形成第二封装胶层，所述第二封装胶层完全包裹所述第一封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第二封装胶层延伸出来，接着置于密封的第二腔室中进行第二次热处理；其中，所述第二树脂材料包括100重量份的环氧树脂，以及相对100重量份的环氧树脂而同时具有5-15份的散热填料，所述散热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅、石墨烯或碳纳米管。
其中，置于密封的第二腔室中进行第二次热处理的具体工艺为：首先在所述第二腔室中的压强为1.6×105pa-1.8×105pa的条件下，在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至175-195℃，并在175-195℃条件下热处理10-20分钟。在具体的实施例中，首先在所述第二腔室中的压强为1.7×105pa的条件下，在130℃条件下热处理8分钟，接着升温至185℃，并在1785℃条件下热处理15分钟，或者首先在所述第二腔室中的压强为1.8×105pa的条件下，在140℃条件下热处理10分钟，接着升温至195℃，并在195℃条件下热处理20分钟。
7)接着置于第三注塑模具中，注入一定量的第三树脂材料，以形成第三封装胶层，所述第三封装胶层完全包裹所述第二封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第三封装胶层延伸出来，接着置于密封的第三腔室中进行第三次热处理；其中，所述第三树脂材料包括100重量份的环氧树脂，以及相对100重量份的环氧树脂而同时具有5-10份的散热填料，所述散热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅、石墨烯或碳纳米管。
其中，置于密封的第三腔室中进行第三次热处理的具体工艺为：首先在所述第三腔室中的压强为2×105pa-2.4×105pa的条件下，在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至180-200℃，并在180-200℃条件下热处理20-30分钟。在具体的实施例中，首先在所述第三腔室中的压强为2.2×105pa的条件下，在135℃条件下热处理8分钟，接着升温至190℃，并在190℃条件下热处理25分钟；或者首先在所述第三腔室中的压强为2.3×105pa的条件下，在140℃条件下热处理10分钟，接着升温至200℃，并在200℃条件下热处理30分钟。
8)接着置于第四注塑模具中，注入一定量的第四树脂材料，以形成第四封装胶层，所述第四封装胶层完全包裹所述第三封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第四封装胶层延伸出来，接着置于密封的第四腔室中进行第四次热处理，其中，所述第三树脂材料包括100重量份的环氧树脂，以及相对100重量份的环氧树脂而同时具有3-5份的散热填料，所述散热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅、石墨烯或碳纳米管。
其中，置于密封的第四腔室中进行第四次热处理的具体工艺为：首先在所述第四腔室中的压强为2.4×105pa-2.7×105pa的条件下，在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至180-200℃，并在180-200℃条件下热处理30-40分钟。在具体的实施例中，首先在所述第四腔室中的压强为2.5×105pa的条件下，在135℃条件下热处理5分钟，接着升温至185℃，并在185℃条件下热处理35分钟，或者首先在所述第四腔室中的压强为2.7×105pa的条件下，在140℃条件下热处理10分钟，接着升温至200℃，并在200℃条件下热处理40分钟。
9)接着置于第五注塑模具中，注入一定量的第五树脂材料，以形成第五封装胶层，所述第五封装胶层完全包裹所述第四封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第五封装胶层延伸出来，接着置于密封的第五腔室中进行第五次热处理。其中，所述第三树脂材料包括100重量份的环氧树脂，以及相对100重量份的环氧树脂而同时具有1-2份的散热填料，所述散热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅、石墨烯或碳纳米管。
其中，置于密封的第五腔室中进行第五次热处理的具体工艺为：首先在所述第二腔室中的压强为2.7×105pa-3×105pa的条件下，在130-150℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至180-200℃，并在180-200℃条件下热处理40-50分钟。在具体的实施例中，首先在所述第二腔室中的压强为2.8×105pa的条件下，在140℃条件下热处理7分钟，接着升温至190℃，并在190℃条件下热处理45分钟；或者首先在所述第二腔室中的压强为3×105pa的条件下，在150℃条件下热处理10分钟，接着升温至200℃，并在200℃条件下热处理50分钟。
本发明还提出一种半导体模块，其采用上述方法制备形成的。如图1所示，所述芯片堆叠封装结构包括承载基板1、介电层2、布线结构3、半导体芯片4、电性引脚5，以及包围所述承载基板1、所述介电层2、所述布线结构3、所述半导体芯片4的第一封装胶层6、第二封装胶层7、第三封装胶层8、第四封装胶层9以及第五封装胶层10。
本发明的半导体模块的制备过程中，通过多次注塑以分别形成第一、第二、第三、第四、第五封装胶层，且在密封的第一腔室中进行第一次热处理的过程中，通过真空环境下热处理可以去除第一封装胶层的气泡，进而提升腔室的压强，在较大压强环境下使得封装胶层固化，有效提高了第一封装胶层的致密性。通过调整第一、第二、第三、第四、第五封装胶层中散热填料的含量依次减少，便于散热的同时，兼顾了整个封装体的密封性能。同时调整第二、第三、第四、第五封装胶层的具体处理工艺，使得本发明的半导体模块的封装胶体具有优异的致密性和稳定性，有效防止水汽入侵，使用寿命长。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
1.一种半导体模块的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)提供一承载基板，所述承载基板具有相对的第一表面和第二表面；
2)在所述承载基板的第一表面上形成介电层；
3)接着在所述介电层上形成布线结构；
4)接着在所述布线结构上设置半导体芯片以及电性引脚；
5)接着将设置有半导体芯片、电性引脚、布线结构以及介电层的所述承载基板置于第一注塑模具中，注入一定量的第一树脂材料，以形成第一封装胶层，所述第一封装胶层完全包裹所述承载基板、半导体芯片、布线结构以及介电层，所述电性引脚的一部分从所述第一封装胶层延伸出来，接着置于密封的第一腔室中进行第一次热处理；
6)接着置于第二注塑模具中，注入一定量的第二树脂材料，以形成第二封装胶层，所述第二封装胶层完全包裹所述第一封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第二封装胶层延伸出来，接着置于密封的第二腔室中进行第二次热处理；
7)接着置于第三注塑模具中，注入一定量的第三树脂材料，以形成第三封装胶层，所述第三封装胶层完全包裹所述第二封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第三封装胶层延伸出来，接着置于密封的第三腔室中进行第三次热处理；
8)接着置于第四注塑模具中，注入一定量的第四树脂材料，以形成第四封装胶层，所述第四封装胶层完全包裹所述第三封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第四封装胶层延伸出来，接着置于密封的第四腔室中进行第四次热处理；
9)接着置于第五注塑模具中，注入一定量的第五树脂材料，以形成第五封装胶层，所述第五封装胶层完全包裹所述第四封装胶层，所述电性引脚的一部分从所述第五封装胶层延伸出来，接着置于密封的第五腔室中进行第五次热处理。
2.根据权利要求1所述的半导体模块的制备方法，其特征在于：在所述步骤2)中，所述介电层为氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮化铝中的一种或多种，所述介电层的厚度为100-200微米。
3.根据权利要求1所述的半导体模块的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，在所述介电层上形成布线结构的具体工艺为：在所述介电层上沉积导电金属层，然后通过光刻工艺形成所述布线结构。
4.根据权利要求1所述的半导体模块的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中，置于密封的第一腔室中进行第一次热处理的具体工艺为：首先在所述第一腔室中的压强为10-2pa-10pa的条件下，在120-140℃条件下热处理10-20分钟，接着将所述第一腔室中的压强升至1.2×105pa-1.5×105pa，接着在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至170-190℃，并在170-190℃条件下热处理30-60分钟。
5.根据权利要求1所述的半导体模块的制备方法，其特征在于：所述步骤6)中，置于密封的第二腔室中进行第二次热处理的具体工艺为：首先在所述第二腔室中的压强为1.6×105pa-1.8×105pa的条件下，在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至175-195℃，并在175-195℃条件下热处理10-20分钟。
6.根据权利要求1所述的半导体模块的制备方法，其特征在于：所述步骤7)中，置于密封的第三腔室中进行第三次热处理的具体工艺为：首先在所述第三腔室中的压强为2×105pa-2.4×105pa的条件下，在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至180-200℃，并在180-200℃条件下热处理20-30分钟。
7.根据权利要求1所述的半导体模块的制备方法，其特征在于：所述步骤8)中，置于密封的第四腔室中进行第四次热处理的具体工艺为：首先在所述第四腔室中的压强为2.4×105pa-2.7×105pa的条件下，在120-140℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至180-200℃，并在180-200℃条件下热处理30-40分钟。
8.根据权利要求1所述的半导体模块的制备方法，其特征在于：所述步骤9)中，置于密封的第五腔室中进行第五次热处理的具体工艺为：首先在所述第二腔室中的压强为2.7×105pa-3×105pa的条件下，在130-150℃条件下热处理5-10分钟，接着升温至180-200℃，并在180-200℃条件下热处理40-50分钟。
9.一种半导体模块，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的方法制备形成的。
技术总结