【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，特别是涉及一种功率模块及其制备方法。
技术介绍
1、陶瓷覆铜板（direct bonding copper）是一种将铜层与陶瓷基板有机结合的散热材料，其中铜层可以有效地传播和分散热量，而陶瓷基板具有良好的绝缘性能和高温稳定性。铜层采用化学镀铜的工艺，可以形成平整的铜层和塑性形变小的压敏特性，可以有效地保持铜层在整个产品寿命期内的稳定性。陶瓷基板起到绝缘和机械支撑作用，因为其相对于铜层的较低导热性能，可以保证不会对铜层的导热性能产生太大影响。陶瓷基板采用的主要是氧化铝、氮化硅、陶瓷复合材料等，这些陶瓷基板具有高温稳定性好、机械强度高、耐腐蚀性能好的特点。
2、传统的功率模块一般采用有上述的dbc陶瓷覆铜板，将芯片安装在陶瓷基板上实现散热，此时，需要将芯片、陶瓷基板、铜层等结构一层层堆积，而且，芯片采用引线键合的方式进行连接，由此，造成功率模块整体结构体积大、杂散电感大、损耗大。
3、芯片运行过程中，散热效果的好坏直接影响芯片的性能，而为了提高散热效率，常规的做法是采用散热效果更高的散热器。但已有的散热器，散热效果基本稳定，因此，如何能够从功率模块的结构上进行改进以进一步提高散热能力，是本领域面临的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种功率模块及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过在陶瓷层上开设凹槽，利用凹槽容纳第一导电铜层和芯片，能够降低功率模块体积，同时使得芯片散发的热量更短间距更集中的传递到第一导热铜层及第
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种功率模块，包括陶瓷层、第一导电铜层、第二导电铜层和第一导热铜层，所述陶瓷层的一面开设有成组的凹槽，所述陶瓷层的另一面连接所述第一导热铜层；每组所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，同组凹槽中，所述第一凹槽与所述第一凹槽以及所述第一凹槽与所述第二凹槽在底部连通，所述第一导电铜层位于所述第一凹槽的底部并由所述第二凹槽引出，芯片安装在所述第一凹槽内；芯片的底部连接所述第一导电铜层，芯片的顶部连接所述第二导电铜层。
4、优选地，芯片的顶面低于所述陶瓷层的一面，所述第二导电铜层设置有用于连接芯片的凸起。
5、优选地，所述第二导电铜层包括分隔的第一部分和第二部分，所述第一部分直接连接芯片的顶部，所述第二部分通过所述第一导电铜层连接芯片的底部，所述第一部分和所述第二部分分别连接有不同的端子。
6、优选地，包括并列分布的四组所述凹槽，每组所述凹槽包括四个所述第一凹槽和一个所述第二凹槽，中间两组的所述第二凹槽与外侧两组的所述第二凹槽位于相反的方向。
7、优选地，还包括绝缘导热层和第二导热铜层，所述绝缘导热层的一面连接所述第二导电铜层，所述绝缘导热层的另一面连接所述第二导热铜层；所述第一导热铜层连接有第一散热器，所述第二导热铜层连接有第二散热器。
8、优选地，所述绝缘导热层采用金刚石层。
9、优选地，所述第一导热铜层与所述第一散热器通过第一焊料层连接，所述第二导热铜层与所述第二散热器通过第二焊料层连接，芯片与所述第一导电铜层通过第三焊料层连接。
10、优选地，部分所述第一散热器、部分所述第二散热器以及所述第一散热器和所述第二散热器之间的部件被塑封成整体。
11、本专利技术还提供一种功率模块的制备方法，应用如前文记载的所述的功率模块，包括以下内容：
12、制备陶瓷层和第一导热铜层连接的dbc结构，在所述陶瓷层远离所述第一导热铜层的一面刻蚀出第一凹槽和第二凹槽；
13、将第一导电铜层嵌入到所述第一凹槽与所述第二凹槽中，将所述第一导电铜层连同所述dbc结构放入高温炉中进行焊接；
14、将芯片的底部通过真空回流焊接方式内嵌入式地焊接到所述第一凹槽中的所述第一导电铜层；
15、在芯片的顶部通过高温焊接的方式焊接第二导电铜层。
16、优选地，还包括以下内容：
17、将所述第二导电铜层刻蚀出第一部分和第二部分，所述第一部分直接连接芯片的顶部，所述第二部分通过所述第一导电铜层连接芯片的底部；
18、所述第一部分和所述第二部分分别焊接不同的端子；
19、在所述第二导电铜层上顺次焊接金刚石层、第二导热铜层；
20、所述第一导热铜层焊接第一散热器，所述第二导热铜层焊接第二散热器；
21、对功率模块进行emc塑封。
22、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
23、本专利技术通过在陶瓷层上开设凹槽，利用凹槽容纳第一导电铜层和芯片，能够降低功率模块体积，同时使得芯片散发的热量更短间距更集中的传递到第一导热铜层及第一散热器，实现对芯片的更高效的散热，从而能够从陶瓷层结构上进行改进，进一步提高了功率模块的散热能力。
24、本专利技术所包含的其他技术方案还能够取得以下技术效果：
25、本专利技术将第二导电铜层分隔为分别连接芯片的顶部和底部的第一部分和第二部分，取消了键合线的设置，能够降低功率模块杂散电感，减小功率模块体积，降低模块热阻，同时，能够避免键合线失效造成的可靠性失效的风险。
26、本专利技术在芯片的两面分别设置有第一散热器和第二散热器，能够进一步改善功率模块散热性能，提高散热能力。
27、本专利技术功率模块取消了传统的键合线打线方式，将芯片嵌入式封装在dbc结构的陶瓷层中，芯片底部集电极通过第一导电铜层实现互联，并且连接到端子，芯片顶部发射极通过第二导电铜层实现互联并连接到端子，在第二导电铜层上表面分布一层具有更高导热率的金刚石层，金刚石层顶部通过第二导热铜层焊接到第二散热器；在陶瓷层底部分布第一导热铜层并焊接到第二散热器；通过上述方式，本专利技术减小了功率模块体积，降低了功率模块整体的杂散电感和热阻，提高了功率模块的可靠性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种功率模块，其特征在于：包括陶瓷层、第一导电铜层、第二导电铜层和第一导热铜层，所述陶瓷层的一面开设有成组的凹槽，所述陶瓷层的另一面连接所述第一导热铜层；每组所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，同组凹槽中，所述第一凹槽与所述第一凹槽以及所述第一凹槽与所述第二凹槽在底部连通，所述第一导电铜层位于所述第一凹槽的底部并由所述第二凹槽引出，芯片安装在所述第一凹槽内；芯片的底部连接所述第一导电铜层，芯片的顶部连接所述第二导电铜层。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：芯片的顶面低于所述陶瓷层的一面，所述第二导电铜层设置有用于连接芯片的凸起。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述第二导电铜层包括分隔的第一部分和第二部分，所述第一部分直接连接芯片的顶部，所述第二部分通过所述第一导电铜层连接芯片的底部，所述第一部分和所述第二部分分别连接有不同的端子。
4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：包括并列分布的四组所述凹槽，每组所述凹槽包括四个所述第一凹槽和一个所述第二凹槽，中间两组的所述第二凹槽与外侧两组的所述第二凹槽位于相反的方向。
5.根据权利要求1-4任一项所述的功率模块，其特征在于：还包括绝缘导热层和第二导热铜层，所述绝缘导热层的一面连接所述第二导电铜层，所述绝缘导热层的另一面连接所述第二导热铜层；所述第一导热铜层连接有第一散热器，所述第二导热铜层连接有第二散热器。
6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于：所述绝缘导热层采用金刚石层。
7.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于：所述第一导热铜层与所述第一散热器通过第一焊料层连接，所述第二导热铜层与所述第二散热器通过第二焊料层连接，芯片与所述第一导电铜层通过第三焊料层连接。
8.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于：部分所述第一散热器、部分所述第二散热器以及所述第一散热器和所述第二散热器之间的部件被塑封成整体。
9.一种功率模块的制备方法，其特征在于，应用如权利要求1-8任一项所述的功率模块，包括以下内容：
10.根据权利要求9所述的功率模块的制备方法，其特征在于，还包括以下内容：
...【技术特征摘要】
1.一种功率模块，其特征在于：包括陶瓷层、第一导电铜层、第二导电铜层和第一导热铜层，所述陶瓷层的一面开设有成组的凹槽，所述陶瓷层的另一面连接所述第一导热铜层；每组所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，同组凹槽中，所述第一凹槽与所述第一凹槽以及所述第一凹槽与所述第二凹槽在底部连通，所述第一导电铜层位于所述第一凹槽的底部并由所述第二凹槽引出，芯片安装在所述第一凹槽内；芯片的底部连接所述第一导电铜层，芯片的顶部连接所述第二导电铜层。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：芯片的顶面低于所述陶瓷层的一面，所述第二导电铜层设置有用于连接芯片的凸起。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述第二导电铜层包括分隔的第一部分和第二部分，所述第一部分直接连接芯片的顶部，所述第二部分通过所述第一导电铜层连接芯片的底部，所述第一部分和所述第二部分分别连接有不同的端子。
4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：包括并列分布的四组所述凹槽，每组所述凹槽包括四个所述第一凹槽和一个所述第二凹槽，中间两组的所述第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：周洋，张骁，马坤，孙亚萌，袁雄，
申请(专利权)人：合肥阿基米德电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。