[发明专利]非焊接结构半导体模块及制作方法

说明书

技术领域

本发明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非焊接结构半导体模块及制作方法。

背景技术

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℃～200℃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。

发明内容

本发明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非焊接结构半导体模块及制作方法。

为了解决上述存在的技术问题，本发明主要是采用下述技术方案：

本发明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。

一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。