一种双面散热功率模块的制造方法及双面散热功率模块技术

本发明专利技术提供了一种双面散热功率模块的制造方法及双面散热功率模块，该制造方法包括：在衬板的一侧表面上设置第一连接层，将功率芯片的上下端面通过所述第一连接层分别连接上下对应的所述衬板；在所述衬板的另一侧表面上设置第二连接层；所述第二连接层上直接成型与冷却液直接接触的散热部，所述散热部采用粉末烧结工艺快速成型，所述第二连接层的熔点大于与之接触的所述散热部的制造温度。基于本发明专利技术的技术方案，通过散热部直接与冷却液接触的方式，对功率模块进行散热，提高散热效果，利用烧结工艺较强的结合力和致密性，保证功率模块的防水性。防水性。防水性。

【技术实现步骤摘要】
一种双面散热功率模块的制造方法及双面散热功率模块


[0001]本专利技术涉及功率模块
，特别地涉及一种双面散热功率模块的制造方法及双面散热功率模块。

技术介绍

[0002]随着宽禁带半导体越来越广泛的使用，功率模块封装面临着散热、电感、可靠性等一系列的问题，对于功率模块的散热，采用双面散热的结构是目前功率模块最为高效的散热方式，但是在实际安装过程中，由于引入了导热界面材料，其占据整个散热回路热阻的30～40％，使得功率模块的散热效率大大降低。
[0003]目前，为了提高功率模块的散热，考虑将导热界面材料取消，使得功率模块的上下两面与水冷散热模块直接连接的方式，但是此方式由于制造过程中，散热模块的基板在模块制造初期引入，使得会出现焊接过程中传热较慢等一系列问题；与此同时，在与冷却液直接接触的情况下，功能模块的防冷却液泄漏的问题也不易解决。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种双面散热功率模块的制造方法及双面散热功率模块，能够在取消导热界面材料，使散热功率模块双面直接水冷时，保证双面散热功率模块的密封性以及可制造性。
[0005]本专利技术的一种双面散热功率模块的制造方法，包括：
[0006]在衬板的一侧表面上设置第一连接层，将功率芯片的上下端面通过所述第一连接层分别连接上下对应的所述衬板；
[0007]在所述衬板的另一侧表面上设置第二连接层；
[0008]所述第二连接层上直接成型与冷却液直接接触的散热部。
[0009]在一个实施方式中，所述散热部采用粉末烧结工艺快速成型，所述第二连接层的熔点大于与之接触的所述散热部的制造温度，通过本实施方式，使得散热部具有较强的结合力和致密性，提高功率模块的防水性，同时所述散热部能够不受传统结构制造的限制，能够制造成散热效果更好的结构，提高所述功率模块的散热效果。
[0010]在一个实施方式中，所述将功率芯片的上下端面通过所述第一连接层分别连接上下对应的所述衬板，包括：
[0011]在所述衬板上设置所述第一连接层；
[0012]将所述功率模块连接于所述第一连接层；
[0013]烧结所述第一连接层，以连接所述功率芯片与所述衬板，通过本实施方式，将功率芯片通过烧结的方式与衬板连接。
[0014]在一个实施方式中，所述第一连接层包括多个依次叠加的子连接层，按叠加顺序，在所述衬板上设置多层所述子连接层，在上一层所述子连接层烧结后设置下一层所述子连接层，通过本实施方式，按照叠加顺序逐层烧结每个子连接层，将散热模块中的多个子连接
层依次连接起来。
[0015]在一个实施方式中，上一层所述子连接层的熔点大于下一层所述子连接层的工艺连接温度，通过本实施方式，由于所述功率模块中需要较多的所述子连接层，在顺次连接的过程中，为了保证已经连接好的所述子连接层的稳定性，顺次设置的所述子连接层的工艺连接温度需小于已经连接好的所述子连接层的熔点。
[0016]在一个实施方式中，所述子连接层采用自身熔点高于连接温度的材料制成，通过本实施方式，由于在实验中发现，要保证已经连接好的所述子连接层的稳定性，需要已经连接好的所述子连接层的熔点高于接下来顺次设置的子连接层40℃以上，而往往所述功率模块的所述第一连接层为具有3层以上子连接层的结构，采用自身熔点高于连接温度的材料制成的所述子连接层才能保证所述第一连接层的稳定性。
[0017]在一个实施方式中，在所述第二连接层上直接成型安装部，所述装部的工艺制造温度小于与之接触的所述第二连接层的熔点，通过本实施方式，直接在所述第二连接层上制造所述安装部，进一步提高产线的便捷性。
[0018]在一个实施方式中，上下对应的所述衬板之间采用环氧树脂包裹于所述功率芯片，通过本实施方式，避免所述功率模块渗水。
[0019]本专利技术还提供了一种双面散热功率模块，包括功率芯片以及设置在所述功率芯片上下端面的散热连接结构，所述散热连接结构远离所述功率芯片一侧的表面上直接连接有散热部。
[0020]在一个实施方式中，所述散热连接结构包括衬板以及设置在所述衬板上与所述功率芯片连接的第一连接层，通过本实施方式，通过所述衬板将所述功率芯片包裹，进而形成散热连接结构，使得所述功率芯片的热量能够与内至外向两个方向传递。
[0021]在一个实施方式中，所述散热部包括多个针翅，所述针翅均匀分布在所述散热连接结构的第二连接层上，通过本实施方式，采用多个针翅与冷却液直接接触的方式，均匀分布在所述散热连接结构的第二连接层上，使得所述功率芯片的热量能够得到均匀散热，提高散热效果。
[0022]在一个实施方式中，所述第二连接层的边缘处设置有安装部，通过本实施方式，便于所述功率模块的安装固定。
[0023]在一个实施方式中，所述散热连接结构之间设置有用于包裹所述功率芯片的塑封层，通过本实施方式，使得所述功率芯片能够与冷却液隔离开来。
[0024]上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。
[0025]本专利技术提供的一种双面散热功率模块的制造方法及双面散热功率模块，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
[0026](1)取消导热界面材料，通过散热部直接与冷却液接触的方式，对功率模块进行散热，大幅提高功率模块的散热效率。
[0027](2)利用烧结工艺较强的结合力和致密性，保证直接与冷却液接触的功率模块防水性能高。
[0028](3)由具有低连接温度及高熔点的材料制成的第一连接层能够在多层顺次焊接的情况下，保证自身的稳定性。
[0029](4)直接在双面散热结构上制造散热部和安装部，可以在生产过程中将影响制造性的结构进行工序调整，提高产线的生产便利性，同时使得散热部的结构不受传统制造工艺的限制，能够进一步提高散热功率模块的散热效果。
附图说明
[0030]在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：
[0031]图1显示了本专利技术的双面散热结构的结构示意图；
[0032]图2显示了本专利技术的安装部以及散热部设置于双面散热结构上的结构示意图；
[0033]图3显示了经过塑封后的功率模块的结构示意图；
[0034]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
[0035]附图标记：
[0036]1‑
功率芯片，2
‑
衬板，3
‑
第一连接层，4
‑
第二连接层，5
‑
安装部，6
‑
散热部，7
‑
塑封层。
具体实施方式
[0037]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0038]本专利技术提供了双面散热功率模块的制造方法，包括：
[0039]在衬板的一侧表面上设置第一连接层，将功率芯片的上下端面通过第一连接层分别连接上下对应的衬板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双面散热功率模块的制造方法，其特征在于，包括：在衬板的一侧表面上设置第一连接层，将功率芯片的上下端面通过所述第一连接层分别连接上下对应的所述衬板；在所述衬板的另一侧表面上设置第二连接层；所述第二连接层上直接成型与冷却液直接接触的散热部。2.根据权利要求1所述的双面散热功率模块的制造方法，其特征在于，所述散热部采用粉末烧结工艺快速成型，所述第二连接层的熔点大于与之接触的所述散热部的制造温度。3.根据权利要求1所述的双面散热功率模块的制造方法，其特征在于，所述将功率芯片的上下端面通过所述第一连接层分别连接上下对应的所述衬板，包括：在所述衬板上设置所述第一连接层；将所述功率模块连接于所述第一连接层；烧结所述第一连接层，以连接所述功率芯片与所述衬板。4.根据权利要求3所述的双面散热功率模块的制造方法，其特征在于，所述第一连接层包括多个依次叠加的子连接层，按叠加顺序，在所述衬板上设置多层所述子连接层，在上一层所述子连接层烧结后设置下一层所述子连接层。5.根据权利要求4所述的双面散热功率模块的制造方法，其特征在于，上一层所述子连接层的熔点大于下一层所述子连接层的工艺连接温度。6.根据权利要求5所述的双面...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯攀，戴小平，曾亮，刘洋，刘亮，黄蕾，杜隆纯，
申请(专利权)人：湖南国芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：