一种双重释应力的半导体模块及其制作方法技术

本发明专利技术提出一种双重释应力的半导体模块及其制作方法，包括上陶瓷基板和下陶瓷基板，所述上陶瓷基板和下陶瓷基板之间若干半导体元件，所述上陶瓷基板和半导体元件设有第一导流片，所述下陶瓷基板和半导体元件之间设有第二导流片，所述若干半导体元件通过第一导流片和第二导流片串联，所述上陶瓷基板和下陶瓷基板至少1个上设有若干横向切割槽和纵向切割槽，所述第一导流片和第二导流片设有若干凹槽，所述凹槽的方向与电流流向一致。本发明专利技术在高温情况或低温情况下有效降低热应力，同时在快速温度循环的情况下能降低热应力，在密集通电断电操作情况下也能降低热应力。电断电操作情况下也能降低热应力。电断电操作情况下也能降低热应力。

【技术实现步骤摘要】
一种双重释应力的半导体模块及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体模块
，尤其是一种双重释应力的半导体模块及其制作方法。

技术介绍

[0002]随着高温应用场景的逐步增加，热电半导体制冷器的焊接温度，后续加工温度也随之增加。器件经热处理后最终残存下来的应力，对器件的形状，尺寸和性能都有极为重要的影响。当它超过材料的屈服强度时，便引起器件的变形，超过材料的强度极限时就会使器件开裂，严重影响产品的可靠性。参考中国专利公开号为CN104465978A的复合热电芯片及其热端陶瓷板制造方法，包括冷、热端陶瓷板，N、P型电偶对，导流条，在热端陶瓷板的基板外表面上设置金属层。其元件并给没有进行释应力处理，不适合在高温应用场景使用，又如中国专利公开号为CN112510143A的纵向结构柔性热电器件及其制作方法，包括：上基板，具有基板电极；下基板，具有基板电极；p型热电粒子和n型热电粒子，所述p型热电粒子和所述n型热电粒子交替排布在所述上基板与所述下基板之间并与所述基板电极焊接固定，每一个p型热电粒子首尾各串接一个n型热电粒子；所述上基板沿其基板电极图案呈分割状态，且分割裂痕与其基板电极无交叉。通过上基板的分割线，使得热电器件具有一定的弯曲能力，虽能在一定程度上进行释应力，但是其导流片没进行改进，同时结构强度低，不适用在承压环境下使用。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决了现有半导体模块无法有效降低热应力的问题，提出一种双重释应力的半导体模块及其制作方法，在高温情况或低温情况下有效降低热应力，同时在快速温度循环的情况下能降低热应力，在密集通电断电操作情况下也能降低热应力。
[0004]为实现上述目的，提出以下技术方案：
[0005]一种双重释应力的半导体模块，包括上陶瓷基板和下陶瓷基板，所述上陶瓷基板和下陶瓷基板之间若干半导体元件，所述上陶瓷基板和半导体元件设有第一导流片，所述下陶瓷基板和半导体元件之间设有第二导流片，所述若干半导体元件通过第一导流片和第二导流片串联，所述上陶瓷基板和下陶瓷基板至少1个上设有若干横向切割槽和纵向切割槽，所述第一导流片和第二导流片设有若干凹槽，所述凹槽的方向与电流流向一致。
[0006]本专利技术第一导流片和第二导流片设有凹槽，所述凹槽有效进行释应力。凹槽可以根据设计的尺寸调整数量，凹槽数为1条以上。本专利技术对上陶瓷基板或下陶瓷基板进行切割，切割的刀数根据需求调整，切割的刀数为1条以上。本专利技术通过凹槽、横向切割槽和纵向切割槽对半导体模块进行双重释应力，使得整个模块可以达到降低热应力的目的。
[0007]作为优选，所述半导体元件为P型半导体元件和N型半导体元件组成的电偶对。
[0008]作为优选，所述第一导流片和第二导流片均为铜电极片。
[0009]作为优选，所述横向切割槽和纵向切割槽的切割深度范围为上陶瓷基板或下陶瓷
基板厚度的一半到上陶瓷基板或下陶瓷基板的厚度。当切割深度小于上陶瓷基板或下陶瓷基板的厚度时，上陶瓷基板或下陶瓷基板的横向切割槽和纵向切割槽的槽口朝向半导体元件，使本专利技术保有一定抗弯曲的能力。
[0010]作为优选，当所述横向切割槽和纵向切割槽的切割深度为上陶瓷基板或下陶瓷基板的厚度时，所述上陶瓷基板或下陶瓷基板套设有紧固圈，所述紧固圈包括外圈和连接于外圈内侧的若干横向填充柱和纵向填充柱，所述外圈用于箍紧上陶瓷基板或下陶瓷基板四周，所述横向填充柱用于填充横向切割槽，所述纵向填充柱用于填充纵向切割槽。
[0011]本专利技术设置紧固圈的目的是增加完全切割后上陶瓷基板或下陶瓷基板的结构强度，使得本专利技术保有一定抗弯曲的能力。
[0012]作为优选，所述横向填充柱和纵向填充柱设有若干让位槽。本专利技术横向填充柱和纵向填充柱的让位槽有利于减小产品的热应力。
[0013]一种双重释应力的半导体模块的制作方法，适用于上述的一种双重释应力的半导体模块，包括以下步骤：
[0014]S1，将若干第一导流片固定在上陶瓷基板的一面，将若干第二导流片固定在下陶瓷基板，所述第一导流片和第二导流片的排布方式为使半导体元件串联；
[0015]S2，对第一导流片和第二导流片进行切割，切割方向为电流流向，产生若干凹槽；
[0016]S3，通过焊锡的方式将半导体元件和第一导流片和第二导流片固定；
[0017]S4，选择上陶瓷基板或下陶瓷基板中的任意一个或两个进行切割，切割出若干横向切割槽和纵向切割槽，或使其分割成若干块。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过凹槽、横向切割槽和纵向切割槽对半导体模块进行双重释应力，使得整个模块可以达到降低热应力的目的。
附图说明
[0019]图1是实施例的结构爆炸视图；
[0020]图2是紧固圈的结构示意图；
[0021]其中：1、上陶瓷基板2、第一导流片3、半导体元件4、第二导流片5、下陶瓷基板6、紧固圈。
具体实施方式
[0022]实施例：
[0023]本实施例提出一种双重释应力的半导体模块，参考图1，包括上陶瓷基板1和下陶瓷基板5，上陶瓷基板1和下陶瓷基板5之间若干半导体元件3，上陶瓷基板1和半导体元件3设有第一导流片2，下陶瓷基板5和半导体元件3之间设有第二导流片4，若干半导体元件3通过第一导流片2和第二导流片4串联，上陶瓷基板1和下陶瓷基板5至少1个上设有若干横向切割槽和纵向切割槽，第一导流片2和第二导流片4设有若干凹槽，凹槽的方向与电流流向一致。半导体元件3为P型半导体元件和N型半导体元件组成的电偶对。
[0024]第一导流片2和第二导流片4均为铜电极片。横向切割槽和纵向切割槽的切割深度范围为上陶瓷基板1或下陶瓷基板5厚度的一半到上陶瓷基板1或下陶瓷基板5的厚度。当切割深度小于上陶瓷基板1或下陶瓷基板5的厚度时，上陶瓷基板1或下陶瓷基板5的横向切割
槽和纵向切割槽的槽口朝向半导体元件3，使本专利技术保有一定抗弯曲的能力。
[0025]参考图2，当横向切割槽和纵向切割槽的切割深度为上陶瓷基板1或下陶瓷基板5的厚度时，上陶瓷基板1或下陶瓷基板5套设有紧固圈6，紧固圈6包括外圈和连接于外圈内侧的若干横向填充柱和纵向填充柱，外圈用于箍紧上陶瓷基板1或下陶瓷基板5四周，横向填充柱用于填充横向切割槽，纵向填充柱用于填充纵向切割槽。
[0026]本专利技术设置紧固圈6的目的是增加完全切割后上陶瓷基板1或下陶瓷基板5的结构强度，使得本专利技术保有一定抗弯曲的能力。
[0027]横向填充柱和纵向填充柱设有若干让位槽。本专利技术横向填充柱和纵向填充柱的让位槽有利于减小产品的热应力。
[0028]本专利技术第一导流片2和第二导流片4设有凹槽，凹槽有效进行释应力。凹槽可以根据设计的尺寸调整数量，凹槽数为1条以上。本专利技术对上陶瓷基板1或下陶瓷基板5进行切割，切割的刀数根据需求调整，切割的刀数为1条以上。本专利技术通过凹槽、横向切割槽和纵向切割槽对半导体模块进行双重释应力，使得整个模块可以达到降低热应力的目的。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双重释应力的半导体模块，其特征是，包括上陶瓷基板(1)和下陶瓷基板(5)，所述上陶瓷基板(1)和下陶瓷基板(5)之间若干半导体元件(3)，所述上陶瓷基板(1)和半导体元件(3)设有第一导流片(2)，所述下陶瓷基板(5)和半导体元件(3)之间设有第二导流片(4)，所述若干半导体元件(3)通过第一导流片(2)和第二导流片(4)串联，所述上陶瓷基板(1)和下陶瓷基板(5)至少1个上设有若干横向切割槽和纵向切割槽，所述第一导流片(2)和第二导流片(4)设有若干凹槽，所述凹槽的方向与电流流向一致。2.根据权利要求1所述的一种双重释应力的半导体模块，其特征是，所述半导体元件(3)为P型半导体元件和N型半导体元件组成的电偶对。3.根据权利要求1所述的一种双重释应力的半导体模块，其特征是，所述第一导流片(2)和第二导流片(4)均为铜电极片。4.根据权利要求1所述的一种双重释应力的半导体模块，其特征是，所述横向切割槽和纵向切割槽的切割深度范围为上陶瓷基板(1)或下陶瓷基板(5)厚度的一半到上陶瓷基板(1)或下陶瓷基板(5)的厚度。5.根据权利要求4所述的一种双重释应力的半导体模块，其特征是，当所述横向切割槽和纵向切割槽的切割深度为上陶瓷基板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凌波，吴永庆，
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：