非焊接结构半导体模块及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种非焊接结构半导体模块及制作方法，半导体模块包括依次叠放的上模格栅板、固定格栅板、半导体元件和下模格栅板，所述半导体元件嵌设于固定格栅板的格栅孔内，在上、下模格栅板的通孔内热喷涂有与半导体元件端面熔融固接的金属粉末层，并分别形成上导流片和下导流片，本发明专利技术利用固定格栅板排列半导体元件，并在固定格栅板两侧设置上、下模格栅板，将金属粉末喷入形成与半导体元件端面熔融的金属粉末层，根本去除了传统金属导流片及焊锡材料，有效防止了因焊料高温老化而引起的模块失效，简化了制作工艺，降低了对环境的污染，提高了模块热传导效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种半导体模块，尤其涉及到一种耐高温性好且环保的。
技术介绍
随着经济的发展、社会的进步，人们对能源和环保提出越来越高的要求，收集一切可以收集的能源成为当前人类面临的迫切课题，而热电致冷器可以通过温差进行发电，在很多场合可以利用废气、余热进行发电。但由于现有半导体模块的焊接工艺，一般采用中温锡焊，会导致半导体模块的耐温范围仅在-20°C?200°C之间，如用在高温场合，则焊锡容易老化而导致整个半导体模块失效，不能满足使用要求，况且焊锡工艺也容易影响环境。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有半导体模块受锡焊工艺影响而导致耐高温性差、无法适应高温场合使用的技术问题；提供了一种耐高温性好且环保的。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术主要是采用下述技术方案:本专利技术的一种非焊接结构半导体模块的制作方法，其步骤如下:1)先将板材按工艺要求切割，制成上模格栅板、下模格栅板和固定格栅板；2)在固定格栅板上切割出排列均匀且与半导体元件截面相吻合并可容纳半导体元件的格栅孔，在上模格栅板上切割出与固定格栅板格栅孔一一对应的通孔，其中上模格栅板的相邻两个通孔连通形成多个槽体，槽体可容置导流粉末形成上导流片，在下模格栅板上切割出与固定格栅板格栅孔一一对应的通孔，其中下模格栅板的相邻两个通孔连通形成多个槽体，槽体可容置金属粉末形成下导流片；3)将P型半导体元件和N型半导体元件分别嵌入固定格栅板相应格栅孔内，并使半导体元件的端面平齐；4)将上模格栅板平铺粘贴在固定格栅板的上表面，并使上模格栅板的通孔对应固定格栅板的格栅孔，将下模格栅板平铺粘贴在固定格栅板的下表面，并使下模格栅板的通孔对应固定格栅板的格栅孔；5)在上模格栅板外侧表面热喷涂金属粉末，使金属粉末受热恪融堆填在上模格栅板的通孔内并与固定格栅板格栅孔内的半导体元件上端面熔接固定，熔融的金属粉末在上模格栅板外侧表面形成整体的致密金属粉末层；6)继续在下模格栅板外侧表面热喷涂同样的金属粉末，使金属粉末受热恪融堆填在下模格栅板的通孔内并与半导体元件下端面熔接固定，熔融的导流粉末在下模格栅板外侧表面形成整体的致密金属粉末层；7)冷却已热喷涂金属粉末的半导体模块；8)对半导体模块一侧表面进行铣削加工，除去突出上模格栅板外侧表面且连成一体的金属粉末层，使上模格栅板外侧表面平整且露出其内的通孔结构，通孔内的金属粉末层形成多片连接P型半导体元件和N型半导体元件且相互间隔的上导流片；9)继续，对半导体模块另一侧表面进行铣削加工，除去突出下模格栅板外侧表面连成一体的金属粉末层，使下模格栅板外侧表面平整且露出其内的通孔结构，通孔内的金属粉末层形成多片连接P型半导体元件和N型半导体元件且相互间隔的下导流片，完成非焊接结构半导体模块的制作。—种非焊接结构半导体模块，包括依次叠放的上模格栅板、固定格栅板、半导体元件和下模格栅板，所述半导体元件包括P型半导体元件和N型半导体元件且嵌设于所述固定格栅板的格栅孔内，半导体元件的端面平齐，所述上模格栅板的通孔对应固定格栅板的格栅孔，所述下模格栅板的通孔对应固定格栅板的格栅孔，上模格栅板的通孔内填充有向内延展至固定格栅板上表面且与半导体元件上端面熔融固接的金属粉末层，所述金属粉末层的外端面与上模格栅板外侧表面平齐并形成多片相互间隔的上导流片，下模格栅板的通孔内填充有向内延展至固定格栅板下表面且与半导体元件下端面熔融固接的金属粉末层，所述金属粉末层的外端面与下模格栅板外侧表面平齐并形成多片相互间隔的下导流片，采用固定格栅板固定半导体元件，并在半导体元件上表面和下表面分别设置带有通孔的上模格栅板和下模格栅板，将金属粉末喷入通孔内与半导体元件端面熔融固接形成致密的导流层，根本上去除了传统金属导流片及焊锡材料，从而在确保半导体模块性能前提下，有效防止了焊接区域焊料因高温老化而引起的半导体模块失效，提升热交换效率，简化了制作工艺，降低了制作成本，非焊接方式也降低了对环境的污染程度，同时，与外界直接接触的导流片结构减少了热阻，提高了半导体模块的热传导效率。作为优选，所述固定格栅板包括镜向对称的上固定格栅板和下固定格栅板，所述半导体元件的上端嵌设于所述上固定格栅板的格栅孔中，半导体元件的下端嵌设于所述下固定格栅板的格栅孔中，半导体元件的端面平齐，将原来整块较厚的固定格栅板分成上下两块镜向对称的较薄固定格栅板，易于格栅板的加工，降低了制作成本，提高了生产效率。作为优选，所述金属粉末为镍粉，也可以使用铝粉、银粉或锌粉。作为优选，所述固定格栅板、上模格栅板和下模格栅板的材料为特氟龙板材，特氟龙板材具有优良的耐高温特征和绝缘性，耐温可达300°C，又具备易加工性，可靠性高，成本低廉，也可以使用树脂板材或尼龙板材。作为优选，所述上模格栅板内侧表面与所述固定格栅板上表面对应且粘结固定，所述下模格栅板内侧表面与固定格栅板下表面粘结固定，在热喷涂时保证上下模格栅板与固定格栅板的连接稳定，方便组装。作为优选，所述上模格栅板和下模格栅板的通孔内壁均呈毛面状，增强导流片与上下模格栅板的连接，有效提高整个半导体模块的稳固性和安全性。作为优选，所述半导体元件的上下端面均呈毛面状，可以增强金属粉末层与半导体元件之间的连接强度，提高金属粉末层的接触性。本专利技术的有益效果是:采用固定格栅板固定半导体元件，并在半导体元件上表面和下表面分别设置带有通孔的上模格栅板和下模格栅板，将金属粉末喷入通孔内与半导体元件熔融固接形成致密的导流层，根本上去除了传统金属导流片及焊锡材料，从而在确保半导体模块性能前提下，有效防止了焊接区域焊料因高温老化而引起的半导体模块失效，提升热交换效率，简化了制作工艺，降低了制作成本，非焊接方式也降低了对环境的污染程度，同时，与外界直接接触的导流片结构减少了热阻，提高了半导体模块的热传导效率。【附图说明】图1是本专利技术非焊接结构半导体模块的一种结构示意图。图2是图1结构的爆炸图。图中1.上模格栅板，2.半导体元件，3.下模格栅板，4.上导流片，5.下导流片，6.上固定格栅板，7.下固定格栅板，8.格栅孔，9.通孔。【具体实施方式】下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例:本实施例的一种非焊接结构半导体模块，如图1和图2所示，包括依次叠放的上模格栅板1、固定格栅板、半导体元件2和下模格栅板3，固定格栅板、上模格栅板和下模格栅板的材料为特氟龙板材，半导体元件为碲化铋材料，包括P型半导体元件和N型半导体元件，半导体元件的上下端面均呈毛面状，固定格栅板包括镜向对称的上固定格栅板6和下固定格栅板7，半导体元件的上端嵌设于上固定格栅板的格栅孔8中，半导体元件的上端面与上固定格栅板外侧表面平齐，半导体元件的下端嵌设于下固定格栅板的格栅孔中，半导体元件的下端面与下固定格栅板外侧表面平齐，上模板格栅板平贴粘接于上固定格栅板的外侧表面，上模格栅板的通孔9对应上固定格栅板的格栅孔，下模板格栅板平贴粘结于下固定格栅板的外侧表面，下模格栅板的通孔对应下固定格栅板的格栅孔；在上模格栅板的通孔内热喷涂有向内延展至上固定格栅板外侧表面且与半导体元件上端面熔融固接的金属粉末层，金属粉末层的外端面与上模格栅板外侧表面平齐并形成当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非焊接结构半导体模块的制作方法，其步骤如下：1)先将板材按工艺要求切割，制成上模格栅板、下模格栅板和固定格栅板；2)在固定格栅板上切割出排列均匀且与半导体元件截面相吻合并可容纳半导体元件的格栅孔，在上模格栅板上切割出与固定格栅板格栅孔一一对应的通孔，其中上模格栅板的相邻两个通孔连通形成多个槽体，槽体可容置导流粉末形成上导流片，在下模格栅板上切割出与固定格栅板格栅孔一一对应的通孔，其中下模格栅板的相邻两个通孔连通形成多个槽体，槽体可容置金属粉末形成下导流片；3)将P型半导体元件和N型半导体元件分别嵌入固定格栅板相应格栅孔内，并使半导体元件的端面平齐；4)将上模格栅板平铺粘贴在固定格栅板的上表面，并使上模格栅板的通孔对应固定格栅板的格栅孔，将下模格栅板平铺粘贴在固定格栅板的下表面，并使下模格栅板的通孔对应固定格栅板的格栅孔；5)在上模格栅板外侧表面热喷涂金属粉末，使金属粉末受热熔融堆填在上模格栅板的通孔内并与固定格栅板格栅孔内的半导体元件上端面熔接固定，熔融的金属粉末在上模格栅板外侧表面形成整体的致密金属粉末层；6)继续在下模格栅板外侧表面热喷涂同样的金属粉末，使金属粉末受热熔融堆填在下模格栅板的通孔内并与半导体元件下端面熔接固定，熔融的导流粉末在下模格栅板外侧表面形成整体的致密金属粉末层；7)冷却已热喷涂金属粉末的半导体模块；8)对半导体模块一侧表面进行铣削加工，除去突出上模格栅板外侧表面且连成一体的金属粉末层，使上模格栅板外侧表面平整且露出其内的通孔结构，通孔内的金属粉末层形成多片连接P型半导体元件和N型半导体元件且相互间隔的上导流片；9)继续，对半导体模块另一侧表面进行铣削加工，除去突出下模格栅板外侧表面连成一体的金属粉末层，使下模格栅板外侧表面平整且露出其内的通孔结构，通孔内的金属粉末层形成多片连接P型半导体元件和N型半导体元件且相互间隔的下导流片，完成非焊接结构半导体模块的制作。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永庆，刘凌波，阮炜，
申请(专利权)人：杭州大和热磁电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33