含有導(dǎo)熱顆粒填充物的功率器件模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，主要是指電力電子功率模塊。本發(fā)明公開了將高導(dǎo)熱顆粒融入功率模塊的填充物的實施方案，使得功率模塊具有了雙面散熱的可能性。本發(fā)明提升了半導(dǎo)體功率模塊的散熱能力，實現(xiàn)了模塊的雙面散熱。
【專利說明】含有導(dǎo)熱顆粒填充物的功率器件模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率電力領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種功率器件模塊，具體的講，為一種絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)功率模塊。本發(fā)明適用于硅基器件和碳化硅基器件。
【背景技術(shù)】
[0002]以絕緣柵雙極型晶體管和金屬氧化物場效應(yīng)晶體管為主的功率模塊，具有輸出功率大并且發(fā)熱量大等特點，有必要進(jìn)行冷卻，以確保它們的可靠運行。
[0003]目前，對于功率模塊散熱能力的改善主要從改變模塊組成材料類型以及改變模塊各層材料厚度入手，如使用導(dǎo)熱系數(shù)高的材料或增加特定層的厚度等，對模塊自身結(jié)構(gòu)的改變較少。
[0004]就模塊結(jié)構(gòu)而言，半導(dǎo)體功率模塊最大的不足在于模塊內(nèi)部需要使用絕緣物質(zhì)填充，如硅膠。而硅膠的導(dǎo)熱性能極差，因此，功率模塊中芯片產(chǎn)生的熱量基本無法從上方傳遞出去。目前，功率模塊的散熱通常是通過在底部涂抹導(dǎo)熱硅脂，并貼敷到風(fēng)冷或者水冷散熱器上實現(xiàn)的。
[0005]這種方法的散熱效率較低，同時填充導(dǎo)熱能力較差的填充物也從根本上打消了功率芯片雙向散熱的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對傳統(tǒng)的功率模塊結(jié)構(gòu)在散熱能力上的不足，以及無法進(jìn)行雙面冷卻的缺點，提供一種新型的功率模塊的設(shè)計方案，利用改善模塊填充物散熱能力的方式，提高模塊整體的散熱效率并使功率模塊具有雙面散熱能力。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)功率模塊主要由襯底，直接敷銅層，芯片及模塊內(nèi)部的填充無。在功率模塊的制備過程中，模塊內(nèi)部填充絕緣的硅膠往往是最后一步，即在完成層與層之間的焊接并圍上外殼(無上蓋)后，需要在模塊中倒入液態(tài)的硅膠溶液，靜置，固化，再蓋上上蓋，完成整個模塊制備。本例提出在液態(tài)的硅膠溶液中放入導(dǎo)熱能力強(qiáng)的粉末，攪拌均勻，在倒入制備好的功率模塊中。經(jīng)過靜置，固化的過程，上述高導(dǎo)熱粉末可以均勻分布在模塊填充物中，大幅提高模塊填充物的導(dǎo)熱能力，可以使得熱量從功率芯片上表面?zhèn)鬟f出去。
[0009]作為優(yōu)選，所述的高導(dǎo)熱粉末可以是碳化硅粉末。
[0010]作為優(yōu)選，所述的高導(dǎo)熱粉末可以是金剛石粉末。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明涉及的功率器件模塊示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明實施例功率模塊示意圖?！揪唧w實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0014]【具體實施方式】
[0015]圖1所示為傳統(tǒng)功率模塊組成示意圖，主要由外殼(1)，金屬襯底層(2)，直接覆銅層(3)，半導(dǎo)體芯片(4)，以及內(nèi)部填充的絕緣硅膠組成。圖2所示為本例提出的模塊設(shè)計方案。與常規(guī)的功率模塊使用導(dǎo)熱能力較差的材料，如硅膠進(jìn)行內(nèi)部填充不同，本例提出在功率模塊的填充物中添加導(dǎo)熱特性良好的顆粒，使得功率模塊具有雙面導(dǎo)熱的能力，大幅提高功率模塊散熱效率，增加可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種新型功率半導(dǎo)體器件模塊，該功率模塊具有模塊外殼(I)，在所述模塊外殼(I)中包括襯底(2)，直接覆銅層(3)，至少兩個半導(dǎo)體芯片(4)，以及其中的填充物(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于:在所述模塊填充物中放入導(dǎo)熱特性良好的顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顆粒，其特征在于:導(dǎo)熱性能良好，能夠均勻分布在液態(tài)硅膠中，并隨著娃膠的凝固而固定。
【文檔編號】H01L23/367GK103887254SQ201210570384
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】謝剛, 陳思哲, 盛況, 汪濤, 郭清 申請人:浙江大學(xué)