[发明专利]一种集成散热器的功率模块及其制作方法

说明书

本发明公开一种集成散热器的功率模块及其制作方法，集成散热器的功率模块包括：芯片，用于布置芯片的DBC板（覆铜陶瓷基板），上表面设有铜区的散热器，以及将芯片、DBC封装到散热器的封装外壳。所述DBC板（覆铜陶瓷基板）通过焊接或烧结等方式与散热器上表面的铜区形成紧密的金属连接，从而整体形成一个集成散热器的功率模块。本发明能够解决现有功率模块散热效率低，安装难度大，连接可靠性差等技术问题。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，具体涉及一种集成散热器的功率模块及其制作方法。

背景技术

功率模块是功率电力电子器件按一定的功能组合再灌封成一个模块，广泛应用于变频器、开关电源、交流电机等领域。一种典型的功率模块封装结构如附图1所示，功率模块100主要由芯片1、DBC板4(包括：正面覆铜层40，陶瓷绝缘层41及背面覆铜层42)、封装外壳5、端子6等几个部分组成。其中芯片1焊接在正面覆铜层40上，通过引线2键合实现芯片1和正面覆铜层40表面金属电路层的电气连接。端子6通过焊接与正面覆铜层40连接，将模块内部的电极引出，为外部电路提供连接接口。封装外壳5安装后，通常在其内部注入硅胶，以实现模块内部的电气绝缘，并保护元件免受外部环境干扰侵蚀。

功率模块通常会在高电流、高电压下进行频繁的开断，伴随会产生成大量的热，若不及时有效进行散热，模块安全性及性能寿命都大打折扣。目前的做法是连接体积较大的散热器进行散热。如附图2和附图3所示，功率模块100在安装时，通常在散热器8或模块DBC板4的背面印刷导热硅脂7，并通过螺钉9将功率模块100紧固在散热器8上。导热硅脂的导热系数一般是0.8-4W/(m·K)，是空气导热率的32-160倍，使用导热硅脂填充功率模块与散热器之间的空隙，一定程度上提高了导热效果。

但是相对于铜铝等基材200-400 W/(m·K)的热导率，导热硅脂仍是热的不良导体。同时为减少功率模块100与散热器8之间的接触热阻，导热硅脂7要尽可能均匀尽可能薄，这对安装印刷工艺提出了很高的要求。并且在实际应用过程中，随着工作时长增加及环境温度影响，导热硅脂7中的油脂会析出，硅脂老化变干，从而导致功率模块100与散热器8的接触界面存在空洞，接触热阻随之大幅度增加，散热性能变差，影响功率模块100正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集成散热器的功率模块及其制作方法，解决现有功率模块散热效率低，安装难度大，与散热器连接可靠性差等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种集成散热器的功率模块及其制作方法，集成散热器的功率模块包括：芯片，用于布置芯片的DBC板（覆铜陶瓷基板），上表面设有铜区的散热器，以及将芯片、DBC封装到散热器的封装外壳。所述DBC板（覆铜陶瓷基板）通过焊接或烧结等方式与散热器上表面的铜区形成紧密的金属连接，从而整体形成一个集成散热器的功率模块。

优选的所述上表面设有铜区的散热器可通过多种工艺制成，具体可为喷铜、嵌铜、镀铜，从而实现在铝制散热器上形成有一定厚度的铜区。

优选的所述上表面设有铜区的散热器，铜区面积比与之连接DBC背面覆铜层的面积大。

优选的，所述芯片通过焊接或烧结方式连接在所述正面覆铜层上，并通过引线实现所述芯片与所述正面覆铜层的互连。

优选的，所述端子一端连接至所述正面覆铜层上，另一端引出至封装外壳的外部，以提供与外部电路的接口，所述封装外壳固定于所述散热器的上表面。

优选的，所述封装外壳的内部填充有绝缘灌封胶，以实现所述功率模块内部的电气绝缘，并保护所述功率模块免受湿气和污染侵蚀。

本发明还另外具体提供了一种上述一种集成散热器的功率模块制作方法的技术实现方案，一种功率模块制作方法，包括以下步骤：

1)成型一上表面设有铜区的散热器；