本技術(shù)涉及半導(dǎo)體，具體涉及一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體功率模塊以功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mos)、絕緣柵雙極晶體管(igbt)以及功率集成電路(power?ic)為主。這些器件和集成電路能在很高的頻率下工作，而電路在高頻工作時(shí)能更節(jié)能、節(jié)材，能大幅減少設(shè)備體積和重量。尤其是集成度很高的單片片上功率系統(tǒng)(psoc)，它能把傳感器件與電路、信號(hào)處理電路、接口電路、功率器件和電路等集成在一個(gè)硅芯片上，使其具有按照負(fù)載要求精密調(diào)節(jié)輸出和按照過(guò)熱、過(guò)壓、過(guò)流等情況自我進(jìn)行保護(hù)的智能功能。

2、高效率、高功率密度及高可靠性是功率模塊的重要性能指標(biāo)，但功率模塊散熱效果的好壞又直接影響著這些性能指標(biāo)，若功率模塊的散熱效果較差，將導(dǎo)致其工作性能下降，反之，將提升其工作性能和擴(kuò)大應(yīng)用空間。

3、為了提高功率模塊的散熱效果，現(xiàn)有技術(shù)中也提出了較多的相關(guān)技術(shù)，例如，公告號(hào)為cn217822764u的專(zhuān)利文獻(xiàn)就公開(kāi)了一種帶有散熱功能的新型igbt模塊，其包括陶瓷基板，陶瓷基板的底部固定安裝有接觸層，接觸層的底部設(shè)有硅脂層，陶瓷基板的頂部固定安裝有覆銅層，覆銅層的頂部焊接有若干個(gè)芯片，覆銅層的頂部還開(kāi)設(shè)有兩個(gè)插入孔，兩個(gè)插入孔的內(nèi)壁上設(shè)有輔助組件。該技術(shù)雖然具有一定的散熱效果，但其仍然存在如下技術(shù)問(wèn)題：

4、1、該技術(shù)通過(guò)接觸層與硅脂層配合散熱，但由于硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.8-5.0w/m·k，因此其散熱效果仍然較差。

5、2、接觸層通常為銅板，其單獨(dú)設(shè)置銅板作為接觸層，不僅導(dǎo)致生產(chǎn)工序復(fù)雜，還導(dǎo)致成本上升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型能夠利用設(shè)置在鋁散熱器上的導(dǎo)熱銅層進(jìn)行直接散熱，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)取消了接觸層和導(dǎo)熱硅脂，不僅減少了中間傳熱結(jié)構(gòu)及過(guò)程，提升了散熱效果，還簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序和降低了生產(chǎn)成本，解決了現(xiàn)有功率模塊散熱效果差、生產(chǎn)工序復(fù)雜及成本較高的技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

3、一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括芯片和鋁散熱器，所述鋁散熱器上設(shè)有導(dǎo)熱銅層，所述芯片直接和/或通過(guò)dbc陶瓷覆銅板間接焊固在導(dǎo)熱銅層上。

4、所述芯片的數(shù)量至少為一個(gè)，當(dāng)芯片的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，芯片直接焊固在導(dǎo)熱銅層上，或芯片通過(guò)dbc陶瓷覆銅板間接焊固在導(dǎo)熱銅層上；當(dāng)芯片的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所有芯片均直接焊固在導(dǎo)熱銅層上，或所有芯片均通過(guò)dbc陶瓷覆銅板間接焊固在導(dǎo)熱銅層上，或一部分芯片直接焊固在導(dǎo)熱銅層上，另一部分芯片通過(guò)dbc陶瓷覆銅板間接焊固在導(dǎo)熱銅層上。

5、所述芯片直接焊固在導(dǎo)熱銅層上時(shí)，芯片與導(dǎo)熱銅層之間通過(guò)錫膏焊接固定；所述芯片通過(guò)dbc陶瓷覆銅板間接焊固在導(dǎo)熱銅層上時(shí)，芯片與dbc陶瓷覆銅板之間及dbc陶瓷覆銅板與導(dǎo)熱銅層之間均通過(guò)錫膏焊接固定。

6、所述導(dǎo)熱銅層采用化學(xué)鍍、機(jī)械噴涂或等離子噴鍍工藝設(shè)置在鋁散熱器上。

7、所述鋁散熱器具有安裝面，導(dǎo)熱銅層覆蓋在安裝面上。

8、所述導(dǎo)熱銅層的厚度為10um～2000um。

9、所述鋁散熱器為翅片型結(jié)構(gòu)。

10、采用本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

11、1、本實(shí)用新型的關(guān)鍵改進(jìn)點(diǎn)在于在鋁散熱器上設(shè)置了導(dǎo)熱銅層，導(dǎo)熱銅層直接設(shè)置在鋁散熱器上，根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品需要，芯片既可直接焊固在導(dǎo)熱銅層上，也可通過(guò)dbc陶瓷覆銅板間接焊固在導(dǎo)熱銅層上。由于導(dǎo)熱銅層的導(dǎo)熱系數(shù)為401w/mk，遠(yuǎn)大于硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)，因而其導(dǎo)熱效果更好。相較于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)，因取消了接觸層和導(dǎo)熱硅脂，一方面，不僅能夠減少中間傳熱結(jié)構(gòu)及過(guò)程，進(jìn)而可提升散熱效果；另一方面，還能夠簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序并降低生產(chǎn)成本，具有更好的實(shí)用性。

12、2、本實(shí)用新型的散熱結(jié)構(gòu)中，功率模塊中的芯片既可直接焊固在導(dǎo)熱銅層上，也可通過(guò)dbc陶瓷覆銅板間接焊固在導(dǎo)熱銅層上，還可采用直接與間接相結(jié)合的方式焊固在導(dǎo)熱銅層上，有利于適用于不同產(chǎn)品，兼容性更強(qiáng)。

13、3、本實(shí)用新型中的導(dǎo)熱銅層可采用化學(xué)鍍、機(jī)械噴涂或等離子噴鍍等工藝設(shè)置在鋁散熱器上，一方面，其能使導(dǎo)熱銅層與鋁散熱器形成一體式結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使得其散熱效果更好。另一方面，其還使得導(dǎo)熱銅層的設(shè)置更加簡(jiǎn)單。

14、4、本實(shí)用新型采用10um～2000um的導(dǎo)熱銅層，一方面，其有利于大幅提升傳熱效率。另一方面，由于采用導(dǎo)熱硅脂工藝填充時(shí)，如空氣包含于導(dǎo)熱硅脂內(nèi)部或連接處，較難排除,會(huì)形成不規(guī)則且位置隨機(jī)的空洞，因而有引發(fā)產(chǎn)品損壞風(fēng)險(xiǎn)。而采用導(dǎo)熱銅層則能夠有效消除空洞，有利于減少產(chǎn)品損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

15、5、本實(shí)用新型將導(dǎo)熱銅層直接覆蓋在安裝面上，其有利于進(jìn)一步提升芯片與鋁散熱器之間的傳熱效果。

技術(shù)特征：

1.一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括芯片（1）和鋁散熱器（2），所述鋁散熱器（2）上設(shè)有導(dǎo)熱銅層（3），所述芯片（1）直接焊固在導(dǎo)熱銅層（3）上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述芯片（1）的數(shù)量至少為一個(gè)，所有芯片（1）均直接焊固在導(dǎo)熱銅層（3）上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述芯片（1）直接焊固在導(dǎo)熱銅層（3）上時(shí)，芯片（1）與導(dǎo)熱銅層（3）之間通過(guò)錫膏焊接固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述導(dǎo)熱銅層（3）采用化學(xué)鍍、機(jī)械噴涂或等離子噴鍍工藝設(shè)置在鋁散熱器（2）上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述導(dǎo)熱銅層（3）的厚度為10um～2000um。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述鋁散熱器（2）具有安裝面，導(dǎo)熱銅層（3）覆蓋在安裝面上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5或6中任一項(xiàng)所述的一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述鋁散熱器（2）為翅片型結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)了一種功率模塊的散熱結(jié)構(gòu)，涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，其包括芯片和鋁散熱器，所述鋁散熱器上設(shè)有導(dǎo)熱銅層，所述芯片直接和/或通過(guò)DBC陶瓷覆銅板間接焊固在導(dǎo)熱銅層上。本技術(shù)能夠利用設(shè)置在鋁散熱器上的導(dǎo)熱銅層進(jìn)行直接散熱，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取消了接觸層和導(dǎo)熱硅脂，不僅減少了中間傳熱結(jié)構(gòu)及過(guò)程，提升了散熱效果，還簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序和降低了生產(chǎn)成本，解決了現(xiàn)有功率模塊散熱效果差、生產(chǎn)工序復(fù)雜及成本較高的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧華鮮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：樂(lè)山希爾電子股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240311
技術(shù)公布日：2024/12/30