含有導熱顆粒填充物的功率器件模塊的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種半導體裝置，主要是指電力電子功率模塊。本發明公開了將高導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。本發明提升了半導體功率模塊的散熱能力，實現了模塊的雙面散熱。
【專利說明】含有導熱顆粒填充物的功率器件模塊
【技術領域】
[0001]本發明涉及功率電力領域。本發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晶體管(MOSFET)功率模塊。本發明適用于硅基器件和碳化硅基器件。
【背景技術】
[0002]以絕緣柵雙極型晶體管和金屬氧化物場效應晶體管為主的功率模塊，具有輸出功率大并且發熱量大等特點，有必要進行冷卻，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，如使用導熱系數高的材料或增加特定層的厚度等，對模塊自身結構的改變較少。
[0004]就模塊結構而言，半導體功率模塊最大的不足在于模塊內部需要使用絕緣物質填充，如硅膠。而硅膠的導熱性能極差，因此，功率模塊中芯片產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熱硅脂，并貼敷到風冷或者水冷散熱器上實現的。
[0005]這種方法的散熱效率較低，同時填充導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。
【發明內容】
[0006]本發明針對傳統的功率模塊結構在散熱能力上的不足，以及無法進行雙面冷卻的缺點，提供一種新型的功率模塊的設計方案，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]本發明的技術方案如下:
[0008]絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)功率模塊主要由襯底，直接敷銅層，芯片及模塊內部的填充無。在功率模塊的制備過程中，模塊內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。本例提出在液態的硅膠溶液中放入導熱能力強的粉末，攪拌均勻，在倒入制備好的功率模塊中。經過靜置，固化的過程，上述高導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熱能力，可以使得熱量從功率芯片上表面傳遞出去。
[0009]作為優選，所述的高導熱粉末可以是碳化硅粉末。
[0010]作為優選，所述的高導熱粉末可以是金剛石粉末。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明涉及的功率器件模塊示意圖。
[0012]圖2為本發明實施例功率模塊示意圖。【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步詳細描述:
[0014]【具體實施方式】
[0015]圖1所示為傳統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)，半導體芯片(4)，以及內部填充的絕緣硅膠組成。圖2所示為本例提出的模塊設計方案。與常規的功率模塊使用導熱能力較差的材料，如硅膠進行內部填充不同，本例提出在功率模塊的填充物中添加導熱特性良好的顆粒，使得功率模塊具有雙面導熱的能力，大幅提高功率模塊散熱效率，增加可靠性。
【權利要求】
1.一種新型功率半導體器件模塊，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)，至少兩個半導體芯片(4)，以及其中的填充物(5)。
2.根據權利要求1所述的功率半導體模塊，其特征在于:在所述模塊填充物中放入導熱特性良好的顆粒。
3.根據權利要求2所述的顆粒，其特征在于:導熱性能良好，能夠均勻分布在液態硅膠中，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 優先權日:2012年12月20日
【發明者】謝剛, 陳思哲, 盛況, 汪濤, 郭清 申請人:浙江大學