CN103887254A - 含有导热颗粒填充物的功率器件模块 - Google Patents

含有导热颗粒填充物的功率器件模块 Download PDF

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谢刚
陈思哲
盛况
汪涛
郭清
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Abstract

本发明涉及一种半导体装置，主要是指电力电子功率模块。本发明公开了将高导热颗粒融入功率模块的填充物的实施方案，使得功率模块具有了双面散热的可能性。本发明提升了半导体功率模块的散热能力，实现了模块的双面散热。

Description

含有导热颗粒填充物的功率器件模块
技术领域
本发明涉及功率电力领域。本发明涉及一种功率器件模块，具体的讲，为一种绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)功率模块。本发明适用于硅基器件和碳化硅基器件。
背景技术
以绝缘栅双极型晶体管和金属氧化物场效应晶体管为主的功率模块，具有输出功率大并且发热量大等特点，有必要进行冷却，以确保它们的可靠运行。
目前，对于功率模块散热能力的改善主要从改变模块组成材料类型以及改变模块各层材料厚度入手，如使用导热系数高的材料或增加特定层的厚度等，对模块自身结构的改变较少。
就模块结构而言，半导体功率模块最大的不足在于模块内部需要使用绝缘物质填充，如硅胶。而硅胶的导热性能极差，因此，功率模块中芯片产生的热量基本无法从上方传递出去。目前，功率模块的散热通常是通过在底部涂抹导热硅脂，并贴敷到风冷或者水冷散热器上实现的。
这种方法的散热效率较低，同时填充导热能力较差的填充物也从根本上打消了功率芯片双向散热的可能性。
发明内容
本发明针对传统的功率模块结构在散热能力上的不足，以及无法进行双面冷却的缺点，提供一种新型的功率模块的设计方案，利用改善模块填充物散热能力的方式，提高模块整体的散热效率并使功率模块具有双面散热能力。
本发明的技术方案如下：
绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)功率模块主要由衬底，直接敷铜层，芯片及模块内部的填充无。在功率模块的制备过程中，模块内部填充绝缘的硅胶往往是最后一步，即在完成层与层之间的焊接并围上外壳(无上盖)后，需要在模块中倒入液态的硅胶溶液，静置，固化，再盖上上盖，完成整个模块制备。本例提出在液态的硅胶溶液中放入导热能力强的粉末，搅拌均匀，在倒入制备好的功率模块中。经过静置，固化的过程，上述高导热粉末可以均匀分布在模块填充物中，大幅提高模块填充物的导热能力，可以使得热量从功率芯片上表面传递出去。
作为优选，所述的高导热粉末可以是碳化硅粉末。
作为优选，所述的高导热粉末可以是金刚石粉末。
附图说明
图1为本发明涉及的功率器件模块示意图。
图2为本发明实施例功率模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述：
具体实施方式
图1所示为传统功率模块组成示意图，主要由外壳(1)，金属衬底层(2)，直接覆铜层(3)，半导体芯片(4)，以及内部填充的绝缘硅胶组成。图2所示为本例提出的模块设计方案。与常规的功率模块使用导热能力较差的材料，如硅胶进行内部填充不同，本例提出在功率模块的填充物中添加导热特性良好的颗粒，使得功率模块具有双面导热的能力，大幅提高功率模块散热效率，增加可靠性。

Claims (3)

1.一种新型功率半导体器件模块，该功率模块具有模块外壳(1)，在所述模块外壳(1)中包括衬底(2)，直接覆铜层(3)，至少两个半导体芯片(4)，以及其中的填充物(5)。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于：在所述模块填充物中放入导热特性良好的颗粒。
3.根据权利要求2所述的颗粒，其特征在于：导热性能良好，能够均匀分布在液态硅胶中，并随着硅胶的凝固而固定。
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