[发明专利]一种带导热硅胶片的功率半导体模块及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率半导体器件测温技术，特别是涉及一种带导热硅胶片的功率半导体模块及其制作方法。

背景技术

随着电能转换和控制的需求不断增长，以绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)为代表的功率半导体器件使用的越来越频繁。功率半导体器件在运行时会产生大量的热量，过多的热量累积会导致器件失效甚至爆炸、燃烧等恶劣后果。所以针对功率半导体器件的散热和温度检测设计，一直是功率半导体期间使用过程中的核心课题。

功率半导体器件10的热量发生一般集中在其PN结，并通过铜基板12、导热材料、散热器等向外扩散，最终由散热器通过自然或强迫的方式向环境中散去。目前所使用的温度传感器件11一般置于功率半导体器件10的铜基板12上，如图1所示，或者是置于远离铜基板的散热器13上，如图2所示。传统的测温结构设计导致了测量的不准确性和滞后性，有较大隐患。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种带导热硅胶片的功率半导体模块及其制作方法，提高温度测量的准确性和实时性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种带导热硅胶片的功率半导体模块，所述导热硅胶片中埋入了用于测量功率半导体模块的一个或多个位置上的温度的一个或多个温度检测单元。

根据优选的实施例，上述技术方案还可以采用以下一些技术特征：

所述多个温度检测单元至少对应功率半导体模块中的多个发热源而布置在所述导热硅胶片中。

所述多个温度检测单元至少对应分布在功率半导体模块的多条散热途径中的不同点而布置在所述导热硅胶片中。

所述多个温度检测单元在所述导热硅胶片中呈阵列布置。

所述多个温度检测单元中的部分或全部温度检测单元的引出导线在所述导热硅胶片中部聚集成束，并在所述导热硅胶片的一侧引出。

所述温度检测单元为单板式NTC热敏电阻陶瓷片。

所述功率半导体模块为IGBT，所述温度检测单元根据所述IGBT的PN结位置关系和相关热测量要求布置在所述导热硅胶片中。

一种功率半导体模块的制作方法，包括功率半导体模块的导热硅胶片的制作步骤，所述制作步骤包括：将一个或多个温度检测单元放置于模具中，放置的位置对应预先设定好的待测功率半导体模块的一个或多个测温点，向所述模具内注入硅胶材料并成型为具有所述温度检测单元的导热硅胶片。

根据优选的实施例，上述技术方案还可以采用以下一些技术特征：

所述模具包括模具主体和可从所述模具主体中取出的模具底板，所述模具底板上设置有在相应位置上定位各温度检测单元的多个定位结构，所述方法包括以下步骤：

将各温度检测单元通过各定位结构定位放置在所述模具主体中的所述模具底板上；

将硅胶材料灌充至所述模具中，固化成型；

翻转所述模具，或将所述模具底板连同成型材料在所述模具内作一次翻转，然后取出所述模具底板，使所述成型材料原本朝所述模具底板的那一面露出；

将硅胶材料灌充至所述模具中，固化成型。

所述定位结构为开设在所述模具底板上的用于放置温度检测单元的定位孔，优选地，所述模具底板上还开设有导线约束槽，用于按照预定路径安置各温度检测单元的引出导线。

本发明的有益效果：

本发明中，导热硅胶片作为功率半导体模块上(例如IGBT铜基板和散热器之间)的导热材料，通过在导热硅胶片中定向埋入温度传感器，使其能够最大限度地靠近希望测量的温度点(如IGBT的PN结)，从而显著提高测量的准确性和实时性。

进一步地，由于功率半导体模块往往都集成了若干个核心芯片，即模块中存在多个发热源，单个且距离较远的温度监测点无法定位每个发热源的准确数据，更无法形成整体平面热量发散图，给监测和事故分析都带来极大的困难。在本发明优选的实施例中，通过按照预先设定好的布置在导热硅胶片中埋入多个温度传感器，可以同时测量功率半导体模块中的多个发热源或分布于其多条散热途径中的不同点温度，在实现准确测温的同时，有利于掌握功率半导体模块整体散热情况，并可提供可用于绘制整体温度分布图的数据。

附图说明

图1和图2为两种传统的功率半导体温度测量方式的传感器布置示意图；

图3为本发明一种实施例中采用的温度检测单元结构示意图；

图4为本发明一种实施例中的导热硅胶片结构示意图。

具体实施方式