CN107369660B - 功率模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率模块及其制造方法，该功率模块包括功率基板、导热界面层、填充层和散热器，功率基板包括导电层和传热层，导电层的上表面设有至少一功率器件，导热界面层设置于功率基板的传热层的下方；填充层与导热界面层以及热介质层直接接触，用于填充和平坦化热介质层；散热器设置于导热界面层的下方，热介质层为功率基板的传热层或散热器的散热表面，且热介质层的硬度大于填充层的硬度。本发明可以降低导热界面层与其相邻层的接触热阻以及导热界面层的体积热阻，从而改善功率模块的散热性能，且成本较低。

Description

功率模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种功率模块及其制造方法。
背景技术
高效率、高功率密度及高可靠性一直是业界对电源变换器的要求，高效率意味着减少能耗，利于节能减排、保护环境，并减少使用成本；高功率密度则意味着体积小、重量轻，减少材料成本、运输成本和空间需求，从而减少建设成本；高可靠性意味着更长的使用寿命以及较低的维护成本。
半导体器件是决定电源变换器效率的重要因素之一，为了进一步提升电源性能的要求，很多半导体器件被集成在一起，构成集成功率模块。如图1所示，目前典型的集成功率模块是将多个功率器件11焊接在功率基板12上，再通过导热界面层13与散热器14连接，进行集中散热。同时，集成功率模块中还可包括用于包覆功率器件11及功率基板12的密封层15、连接功率器件11与功率基板12上导电层的金属键合线16、外壳17以及从功率基板12的导电层上引出到外部的引脚18等。图2示出另一种典型的集成功率模块，与图1所示结构不同之处仅在于，图1中的功率基板12为一双面基板，而图2中的功率基板12为一双面基板和铜基板组合而成的层叠基板，双面基板12’通过焊料20焊接在一块铜基板19上，再通过导热界面层13与散热器14连接。参见图1和图2，功率基板12的底面与导热界面层13直接接触，散热器14的表面与导热界面层13直接接触，绝大部分的功率器件热量均从功率器件11内部传递到下方功率基板12上，再经由导热界面层13传递到散热器14，最后通过空气或者水与散热器14的对流换热将热量带走。
目前使用的典型的功率基板可以是如图1所示的双面基板，或如图2所示的双面基板和铜基板组合而成的层叠基板，也可以是单面基板(未图示)或单面基板和铜基板组合而成的层叠基板(未图示)等。当采用双面基板或层叠基板时，功率基板底面通常为铜层，当采用单面基板时，功率基板底面通常为陶瓷层；对散热器而言，其表面则多采用铝，有时也会镶铜；上述这些材料的硬度大同小异，而粗糙度则受加工工艺的影响各不相同。
在现有技术中，可通过提高加工精度,以降低功率基板底面的粗糙度或者散热器表面的粗糙度，从而降低导热界面层的热阻，提高功率模块的散热性能，然而这一方法会大大增加功率基板或散热器的加工成本。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种功率模块及其制造方法，提高了功率模块的散热性能，且成本较低。
为实现上述目的，一方面，
本发明提供了一种功率模块，所述功率模块包括：
功率基板，包括一导电层、一传热层，其中，所述导电层的上表面设有至少一功率器件；
导热界面层，设置于所述功率基板的传热层的下方；
填充层，与所述导热界面层以及一热介质层直接接触，所述填充层用于填充和平坦化所述热介质层；以及
散热器，设置于所述导热界面层的下方，用于将所述功率器件散发的热量经由所述导热界面层传导至所述功率模块的外部，
其中，所述热介质层为所述功率基板的传热层或所述散热器的散热表面，且所述热介质层的硬度大于所述填充层的硬度。
在本发明的一实施方式中，所述填充层形成于所述功率基板的靠近所述导热界面层的表面，所述热介质层为所述功率基板的传热层。
在本发明的一实施方式中，所述填充层形成于所述散热器的靠近所述导热界面层的表面，所述热介质层为所述散热器的散热表面。
在本发明的一实施方式中，所述填充层形成于所述功率基板的靠近所述导热界面层的表面以及形成于所述散热器的靠近所述导热界面层的表面，所述热介质层对应为所述功率基板的传热层与所述散热器的散热表面。
在本发明的一实施方式中，所述填充层的厚度介于1～100um之间。
在本发明的一实施方式中，所述填充层的厚度小于或等于10um。
在本发明的一实施方式中，所述导热界面层包括基体和导热填料，所述填充层和所述导热界面层的基体为同一类别的有机材料，且所述填充层的固化程度高于所述导热界面层。
在本发明的一实施方式中，所述填充层还包括导热填料，且所述填充层的导热填料的粒径小于所述热介质层的粗糙度。
在本发明的一实施方式中，所述填充层由金属材质使用电镀工艺制作而成，所述金属材质为金、银或锡。
在本发明的一实施方式中，所述填充层由所述热介质层使用热处理工艺制作而成。
在本发明的一实施方式中，所述传热层为一陶瓷层或一金属层。
另一方面，本发明还提供一种功率模块的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
形成一功率基板，其包括一导电层和一传热层，所述导电层的上表面设有至少一功率器件；
形成一导热界面层于所述功率基板的传热层的下方；
形成一填充层，所述填充层与所述导热界面层及一热介质层直接接触；以及
形成一散热器于所述导热界面层的下方，用于将所述功率器件散发的热量经由所述导热界面层传导至所述功率模块的外部，
其中，所述热介质层为所述功率基板的传热层或所述散热器的散热表面，且所述热介质层的硬度大于所述填充层的硬度。
在本发明的一实施方式中，所述形成填充层的步骤还包括：
浸润一有机材料至所述热介质层；以及
对所述有机材料进行烘干固化以形成所述填充层。
在本发明的一实施方式中，所述形成填充层的步骤还包括：
使用金属材质对所述热介质层镀膜，以形成所述填充层，且所述金属材质为金、银或锡。
在本发明的一实施方式中，所述形成填充层的步骤还包括：
对所述热介质层进行热处理，以形成所述填充层。
在本发明的一实施方式中，所述热处理为电磁感应退火。
在本发明的一实施方式中，所述导热界面层包括基体和导热填料，所述填充层和所述导热界面层的基体为同一类别的有机材料，且所述填充层的固化程度高于所述导热界面层。
在本发明的一实施方式中，所述填充层还包括导热填料，所述填充层的导热填料的粒径小于所述热介质层的粗糙度。
在本发明的一实施方式中，所述填充层的厚度介于1～100um之间。
在本发明的一实施方式中，所述填充层的厚度小于或等于10um。
基于上述技术方案，本发明的有益效果在于：
有效地降低导热界面层与其相邻层间的接触热阻，并从一定程度上降低导热界面层的体积热阻，从而改善了功率模块的散热性能，且成本较低。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
图1为本发明现有技术中功率模块的一种结构示意图。
图2为本发明现有技术中功率模块的另外一种结构示意图。
图3为本发明图1中W部分的放大图。
图4为本发明图1中功率模块的各组成部分的热阻所占比例分布图。
图5为本发明示例性实施例一中提供的一种功率模块的结构示意图。
图6为本发明示例性实施例一中提供的另一种功率模块的结构示意图。
图7为本发明示例性实施例一中在图5的功率基板上形成填充层后的结构示意图。
图8为本发明示例性实施例一中在图6的功率基板上形成填充层后的结构示意图。
图9为本发明示例性实施例一中散热器的散热表面形成填充层后的示意图。
图10为本发明示例性实施例二中提供的功率模块的制造方法的流程图。
图11为本发明示例性实施例二中通过添加有机材料形成填充层的流程图。
图12为本发明示例性实施例二中采用喷涂工艺形成填充层的流程图。
图13为本发明示例性实施例二中通过电磁感应退火形成填充层的原理示意图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是，本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
参见图1所示，导热界面层13的主要作用是降低功率基板12到散热器14的导热热阻。图3为图1中W部分的放大图，虚线为热量流动方向。如图3所示，实际情况中功率基板与散热器的表面并非是绝对的平面，而是凹凸不平的面。若功率基板12与散热器14在接触位置的两个界面之间不填充任何材料，则因凹凸不平形成的空隙中全是空气，而空气的导热性能非常差，其80℃时的导热系数约0.0305W/mK，这会严重阻碍热量在两个界面之间的传递。所以业内往往用TIM(Thermal Interface Material)材料填充在两个界面之间，以形成导热界面层13。一般TIM材料的导热系数在1～5W/mK之间，是空气的几十甚至上百倍，所以可以有效地改善界面之间的导热状况。
在图1中所示的典型结构中，整个热流通路由以下几个热阻构成：功率器件11自身的热阻Rchip、功率器件焊料的热阻Rsolder、功率基板12的热阻Rbase、导热界面层13的热阻Rtim以及散热器14的热阻Rheatsink。其中散热器14的形式以及流体的流动状态对Rheatsink影响很大，例如一般的模块会用普通的铜片散热器和翅片散热器并通过一般的空气强制对流换热带走热量；部分功率较大的模块则会采用冷板(cold plate)或者带针状翅片(pin fin)的冷板通过与水的强制对流换热带走热量；有时为了改善温度场分布的均匀性，会在散热器内部嵌入热管，提高散热器的均温性和翅片效率。散热器的热阻Rheatsink的变化范围在0-100K/W之间变化，Rheatsink的值越小，导热界面层在整个系统中的热阻占比越大，其对系统的导热性能的影响也越大。当散热器14为理想恒温散热器，导热界面层13在如图1所示的功率模块系统热阻中的占比(例如采用普通的合金焊料、氧化铝双面DBC基板以及普通的硅脂TIM)，其组成和分布大致如图4所示。参见图4，导热界面层、功率器件、焊料、上层铜、下层铜(分别为DBC双面基板的上层铜和下层铜)以及陶瓷层(DBC基板的基片)各自所占比例分别为53％、4％、4％、1％、2％以及36％。可见，其中导热界面层13和陶瓷层的热阻所占比例非常大，尤其是导热界面层13的热阻。因此，减小导热界面层13的热阻对于提高整个功率模块的散热性能可起到非常重要的作用。
常见的导热界面层的热阻由导热界面层的体积热阻及导热界面层与其相邻层的接触热阻组成，如公式(1)所示。
Rtim＝Rbulk+Rint1+Rint2 公式(1)
其中公式(1)中Rtim为导热界面层的热阻，单位为K/W；
Rbulk为导热界面层的体积热阻，单位为K/W；
Rint1为导热界面层与其第一相邻层的接触热阻，单位为K/W；
Rint2为导热界面层与其第二相邻层的接触热阻，单位为K/W。
体积热阻Rbulk可按照公式(2)计算。
其中公式(2)中δ为导热界面层的厚度，单位为m；
λ为导热界面层的导热系数，单位为W/mK；
A为导热界面层与其相邻层的接触面积，单位为W/mK。
接触热阻Rint可按照公式(3)-(5)计算。
其中公式(3)-(5)中R为从导热界面层传递引起的热阻，单位为K/W；
σ为界面平均粗糙度，σ与m和有关，其中m为平均粗糙斜率；
σ1为第一相邻层与导热界面层的接触界面的平均粗糙度；
σ2为第二相邻层与导热界面层的接触界面的平均粗糙度；
kg为导热界面层的导热系数，单位为W/mK；
P为接触压力，单位为Pa；
ks为相邻层表面的导热系数，单位为W/mK；
Hc为维氏硬度，单位为kgf/mm2；
A为接触面积，单位为m2。
从公式(3)-(5)中我们可以发现，接触热阻Rint主要与导热界面层材料的导热系数，导热界面层与相邻层的接触界面的平均粗糙度、平均粗糙斜率、硬度以及接触压力和接触面积等有关。其中，导热界面层的相邻层的硬度和平均粗糙度越低，导热界面层与其相邻层间的接触热阻就会相应地降低。另外，在同样的接触压力下，硬度越低的相邻层与导热界面层的点接触也会越多，两接触界面的平均距离也越小，会进一步减小导热界面层的体积热阻。
实施例一
本示例性实施例中首先提供了一种功率模块，如图5所示，功率模块包括：功率基板12、导热界面层13、填充层21和散热器14。
功率基板12为一双面功率基板，包括一第一金属层121、一陶瓷层121’、一第二金属层121”。其中，至少一功率器件11设置于第一金属层121的上表面，导热界面层13设置于第二金属层121”的下方，散热器14安装于导热界面层13的下方，用于将功率器件11散发的热量经由导热界面层13通过水或空气的对流带走。定义功率基板12中靠近导热界面层13的最外层为传热层，则传热层靠近导热界面层13的表面即为即为功率基板12的底面。如图5所示，其中，第二金属层121”即为传热层，该第二金属层的靠近导热界面层13的表面即为功率基板12的底面。于其他实施方式中，功率基板12还可为一单面基板(未图示)，即仅包括一第一金属层和一陶瓷层，至少一功率器件11设置于第一金属层的上表面，导热界面层13设置于陶瓷层的下方，此时该陶瓷层为传热层，该陶瓷层靠近导热界面层13的表面为功率基板12的底面。
于另一些实施方式中，功率基板12还可以为单/双面基板和铜基板组合而成的层叠基板，此时该铜基板为传热层。以双面基板与铜基板19组合而成的层叠基板为例，如图6所示，铜基板19通过焊料20焊在双面基板的第二导电层121”下方，导热界面层13设置在铜基板19的下方，铜基板为传热层，该铜基板靠近导热界面层13的表面为功率基板12的底面。
如图5和图6所示，于本实施例中，填充层21同时设置于功率基板12与导热界面层13之间以及导热界面层13与散热器14之间。其中一填充层21与功率基板12的传热层以及导热界面层13直接接触，另一填充层21与散热器14的散热表面以及导热界面层13直接接触，相对应地，功率基板12的传热层与散热器14的散热表面均作为热介质层22。于其他实施方式中，填充层21也可仅设置于功率基板12与导热界面层13之间，并与功率基板12的传热层以及导热界面层13直接接触，相应地，功率基板12的传热层作为热介质层22；或者，填充层21也可仅设置于散热器14与导热界面层13之间，并与散热器14的散热表面以及导热界面层13直接接触，相应地，散热器14的散热表面作为热介质层22。
综上，填充层21与导热界面层13以及热介质层22直接接触，且填充层21的硬度小于热介质层22的硬度。优选地，填充层21可形成于散热器14靠近导热界面层13的表面和/或功率基板12靠近导热界面层13的表面，用于填充和平坦化热介质层22。
因填充层21的硬度小于热介质层22的硬度，导热界面层13与其相邻层间的接触热阻可直接得到改善。并且，在相同的安装压力下，与热介质层22相比，填充层21与导热界面层13的接触界面可呈现出更低的粗糙度，可进一步减小接触热阻；同时，填充层21与导热界面层13间的点接触会更多，导热界面层13与其相邻层的两接触界面的平均距离会更小，从而导热界面层13的体积热阻也可得到减小。综上，通过填充层21的设置，可降低导热界面层13的热阻，进而提高功率模块的散热性能，且成本较低。
需要说明的是，本实施例中填充层21的厚度可介于1～100um之间，为降低功率模块的整体厚度，填充层21的厚度可以既大于或等于1mm，同时又小于或等于10um。功率基板12可为单面/双面DBC基板、单面/双面金属化陶瓷基板、单面/双面基板与铜基板结合的层叠基板等，功率基板12的传热层可以为陶瓷层或金属层等，并不限定于此，只要能增加填充层21的结构均可。
在本实施例的一实施方式中，导热界面层13由TIM材料组成。典型的TIM材料的主体材料包含基体和导热填料两个部分。首先为基体部分(Base material)，可能是有机硅、硅橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸、丁苯橡胶和天然橡胶环氧等。其主要功能为：1)填充散热器表面/功率器件底面的粗糙表面之间的细微空隙；2)成型及便于工艺性；3)填充导热填料之间的缝隙。其次为导热填料，具体可以为高导热填料(Filler)，通常是各类高导热陶瓷、金属颗粒，其主要作用是增加TIM材料的导热率。有机硅等材料被广泛用作TIM的基体材料是因为其可以通过调整有机硅内大小分子量的组成配比，获得和导热填料以及散热器材料良好的表面浸润性的同时亦具备良好的成形性、很好的耐温性。但是由于通常小分子基体材料在增加了表面浸润性、提高填缝能力的同时，亦存在长期使用挥发的风险。因此，材料系统的设计很难达成最优化。
图7和图8分别为对应图5和图6的结构图，如图7和图8所示，本实施例主要是在功率基板12的底面添加一层和TIM基体材料属于同一类别的有机材料作为填充层21，且该有机材料的固化程度高于TIM材料。由于这一层有机材料可以在一个开放空间内成形，因此，更加容易被填充到功率基板12底面的表面缝隙里。而且在制程中可以通过溶剂稀释、真空脱泡等方式进一步提高填缝的比例。优选地，该有机材料可以采用和TIM基体材料相近的材料，由此可以更好的增加其与TIM的润湿性，从而进一步减小导热界面层13与其相邻层的接触热阻。该有机材料内也可填充类似TIM的高导热填料，但是填料的尺寸需小于功率基板12底面的粗糙度。或者还可以在该有机材料内填入一维或者二维导热填料，如碳纳米管以及石墨烯等，以进一步提高该有机材料的导热率。
以上图7和图8中仅示出在功率基板12与导热介面层13之间设置填充层21，于其他实施方式中，亦可在导热界面层13与散热器14之间设置填充层21，用以填充和平坦化散热器14靠近导热界面层13的表面。如图9所示，可以按照在功率基板12上形成填充层21相同的结构与方法，在典型散热器14的散热表面上添加一层有机材料(即填充层21)。优选地，该有机材料的厚度不需要很厚，只要大于等于散热器14表面的粗糙度即可，一般小于10um。
在本实施例的一实施方式中，填充层21还可以由电镀工艺制作而成，对功率基板12的传热层或散热器14的散热表面，可采用硬度更软的金属材料对其进行镀膜，例如金、银或锡等。
在本实施例的另一实施方式中，填充层21还可以由热处理工艺制作而成，对功率基板12的传热层或散热器14的散热表面进行热处理，以使得其与导热界面层13相接触的部分较其他部分硬度较低，以形成填充层21。
综上所述，为了降低功率基板向散热器这一主要散热通路的导热热阻，本实施例提供一种功率模块结构，增加一填充层与导热界面层及热介质层直接接触，且填充层的硬度低于热介质层，可有效地降低了导热界面层与其相邻层的接触热阻及导热界面层的体积热阻，从而改善了功率模块的散热性能，且成本较低。
实施例二
基于上述实施例一，本实施提供一种功率模块的制造方法，如图10所示，该制造方法包括以下步骤：
步骤S21：形成一功率基板12，其包括一导电层和一传热层，导电层的上表面设有至少一功率器件。
步骤S22：形成一导热界面层13于功率基板的传热层的下方。
步骤S23：形成一填充层21，填充层21与导热界面层13以及一热介质层22直接接触。
步骤S24：形成一散热器14于导热界面层13的下方，用于将功率器件散发的热量经由导热界面层13传导至功率模块12的外部。本实施例中步骤S21中的功率基板12可以仅为单面基板或双面基板，还可以为单面/双面基板与铜基板结合而成的层叠基板。定义功率基板12中靠近导热界面层13的最外层为传热层，则传热层靠近导热界面层13的表面即为功率基板12的底面。举例来说，在步骤S22中，如果功率基板12为一单面基板，则将该单面基板中靠近导热界面层13的最外层陶瓷层作为传热层；如果功率基板12为一双面基板，则将该双面基板中靠近导热界面层13的最外层金属层作为传热层；如果功率基板12为一层叠基板，则将该层叠基板中靠近导热界面层13的最外层铜基板作为传热层。
在本实施例中，还在步骤S23中形成填充层21，该填充层21可以同时设置于功率基板12与导热界面层13之间以及导热界面层13与散热器14之间，相对应地，功率基板12的传热层与散热器14的散热表面均作为热介质层22。在其他实施例中，填充层21也可仅设置于功率基板12与导热界面层13之间，相应地，功率基板12的传热层作为热介质层22；或者，填充层21也可仅设置于散热器14与导热界面层13之间，相应地，散热器14的散热表面作为热介质层22。并且，填充层21的硬度小于热介质层22的硬度。优选地，填充层21可形成于散热器14靠近导热界面层13的表面和/或功率基板12靠近导热界面层13的表面，用于填充和平坦化热介质层22。
因填充层21的硬度小于热介质层22的硬度，可直接改善导热界面层13与其相邻层的接触热阻。并且，在相同的安装压力下，与热介质层22相比，填充层21与导热界面层13的接触界面可呈现出更低的粗糙度，可进一步减小接触热阻；同时，填充层21与导热界面层13间的点接触会更多，导热界面层13与相邻层的两接触界面的平均距离会更小，从而导热界面层13的体积热阻也可得到减小。综上，通过填充层21的设置，可降低导热界面层13的热阻，进而提高功率模块的散热性能，且成本较低。
本实施例中以填充层21同时设置于功率基板12与导热界面层13之间以及导热界面层13与散热器14之间为例，得到的功率模块的结构示意图如图5和图6所示。需要说明的是，本实施例提供的制造方法包括上述步骤S21～S24，但是并不限定步骤之间的先后顺序，例如，可在功率基板12的导电层上形成功率器件之后，在功率基板12靠近导热界面层13的表面形成填充层21，并继续形成导热界面层13，得到第一部件。同时，在散热器14靠近导热界面层13的表面上形成填充层21，得到第二部件，最后将第一部件与第二部件贴合，得到图5和图6所示的功率模块结构。
本实施例中可以通过添加有机材料的方法形成填充层21，具体步骤如图11所示，包括：
步骤S231：浸润一有机材料至热介质层22。
步骤S232：对有机材料进行烘干固化以形成填充层21。
可采用喷涂、印刷或者浸泡(dipping)等工艺来添加有机材料，形成填充层21。以喷涂为例，图12示出该有机材料的喷涂工艺流程。
如图12所示，步骤S11，对该有机材料和热介质层22进行前处理。其中对有机材料进行前处理，主要是在通过在其内部添加溶剂或者水的方式降低其粘度，便于后续浸润到热介质层22的表面；而对热介质层22进行前处理所常用的方法是用酸碱或者水去除表面的氧化物和污染物并清洗。步骤S12，对热介质层22进行脱水烘干冷却；步骤S13，在洁净的热介质层22靠近导热界面层13的表面喷涂有机材料；步骤S14，将喷涂好的有机材料进行固化，以形成填充层21。有机材料的选择可参照实施例1，例如，当导热界面层13为TIM材料时，有机材料和TIM材料的基体材料可为同一类。
于本实施例的另一实施方式中，填充层21还可以由电镀工艺制作而成。具体地，可对功率基板12的传热层或散热器14的散热表面等使用金属材质进行镀膜，且所采用的金属材质可以为金、银或锡等硬度比较软的金属材料。
于本实施例的另一实施方式中，填充层21还可由热处理工艺制作而成，对功率基板12的传热层或散热器14的散热表面进行热处理，以使得其与导热界面层13相接触的部分较其他部分硬度较低，以形成填充层21。本实施例中所采用的热处理方式为电磁感应退火，在本发明的其他实施例中还可以采用其他热处理方式，此处不作限定。以对双面基板进行电磁感应退火为例，如图13所示，通入变频电流将双面基板的传热层缓慢加热到一定温度(如果是铜，则温度一般为600～700℃)，保持足够时间(例如可以为30分钟)，然后以适宜速度(可以视加热温度以及加热时间而定)冷却以降低其与导热界面层13相接触部分的硬度。类似地，对层叠基板、散热器等，也可采用电磁感应退火的方法形成填充层21，此处不作赘述。
本实施例中，填充层21无论采用何种工艺方式，均对其厚度有一定的要求，一般填充层的厚度介于1～100um之间。另外，为降低功率模块的整体厚度，填充层的厚度可以既大于或等于1mm，同时又小于或等于10um。
综上所述，采用本实施例提供的功率模块的制作方法，增加一填充层与导热界面层及热介质层直接接触，且填充层的硬度低于热介质层，可有效降低导热界面层与其相邻层的接触热阻及导热界面层的体积热阻，从而改善了功率模块的散热性能，且成本较低。
本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块包括：
功率基板，包括一导电层、一传热层，其中，所述导电层的上表面设有至少一功率器件；
导热界面层，设置于所述功率基板的传热层的下方；
填充层，与所述导热界面层以及一热介质层直接接触，所述填充层用于填充和平坦化所述热介质层；以及
散热器，设置于所述导热界面层的下方，用于将所述功率器件散发的热量经由所述导热界面层传导至所述功率模块的外部，
其中，所述热介质层为所述功率基板的传热层或所述散热器的散热表面，且所述热介质层的硬度大于所述填充层的硬度；以及
所述导热界面层包括基体和导热填料，所述填充层和所述导热界面层的基体为同一类别的有机材料，且所述填充层的固化程度高于所述导热界面层。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述填充层形成于所述功率基板的靠近所述导热界面层的表面，所述热介质层为所述功率基板的传热层。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述填充层形成于所述散热器的靠近所述导热界面层的表面，所述热介质层为所述散热器的散热表面。
4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述填充层形成于所述功率基板的靠近所述导热界面层的表面以及形成于所述散热器的靠近所述导热界面层的表面，所述热介质层对应为所述功率基板的传热层与所述散热器的散热表面。
5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述填充层的厚度介于1～100um之间。
6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述填充层的厚度小于或等于10um。
7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述填充层还包括导热填料，且所述填充层的导热填料的粒径小于所述热介质层的粗糙度。
8.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述填充层由金属材质使用电镀工艺制作而成，所述金属材质为金、银或锡。
9.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述填充层由所述热介质层使用热处理工艺制作而成。
10.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述传热层为一陶瓷层或一金属层。
11.一种功率模块的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
形成一功率基板，其包括一导电层和一传热层，所述导电层的上表面设有至少一功率器件；
形成一导热界面层于所述功率基板的传热层的下方；
形成一填充层，所述填充层与所述导热界面层以及一热介质层直接接触；以及
形成一散热器于所述导热界面层的下方，用于将所述功率器件散发的热量经由所述导热界面层传导至所述功率模块的外部，
其中，所述热介质层为所述功率基板的传热层或所述散热器的散热表面，且所述热介质层的硬度大于所述填充层的硬度；以及
所述导热界面层包括基体和导热填料，所述填充层和所述导热界面层的基体为同一类别的有机材料，且所述填充层的固化程度高于所述导热界面层。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述形成填充层的步骤还包括：
浸润一有机材料至所述热介质层；以及
对所述有机材料进行烘干固化以形成所述填充层。
13.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述形成填充层的步骤还包括：
使用金属材质对所述热介质层镀膜，以形成所述填充层，且所述金属材质为金、银或锡。
14.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述形成填充层的步骤还包括：
对所述热介质层进行热处理，以形成所述填充层。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述热处理为电磁感应退火。
16.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述填充层还包括导热填料，所述填充层的导热填料的粒径小于所述热介质层的粗糙度。
17.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述填充层的厚度介于1～100um之间。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述填充层的厚度小于或等于10um。
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