CN111933597A - Dbc基板及其制造方法、功率模块及功率模块散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了DBC基板及其制造方法、功率模块及功率模块散热系统；该DBC基板包括：陶瓷层；上铜层，其与所述陶瓷层的顶部结合；金属散热层，其与所述陶瓷层的底部结合；所述金属散热层设有空腔，还设有与所述空腔连通的介质进口和介质出口；该基板的制造方法用于在所述DBC基板中加工空腔、介质进口和介质出口；该功率模块包括上述DBC基板，还包括芯片、引脚和保护体；该功率模块散热系统包括上述功率模块，还包括冷却装置；本发明的DBC基板、功率模块及功率模块散热系统具有良好的散热性能，该制造方法能够制造出散热良好的DBC基板。

Description

DBC基板及其制造方法、功率模块及功率模块散热系统
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种DBC基板及其制造方法、功率模块及功率模块散热系统。
背景技术
功率模块，是功率电力电子器件按一定的功能组合再灌封成一个模块；由于功率模块在工作时容易发热，而较高的温度会影响功率模块的正常工作，影响芯片的性能；因此，为功率模块设计高效的散热方案十分重要。
目前市面上的功率模块一般通过在功率模块的外部加装金属散热器(如齿形散热器)来实现功率模块的散热，金属散热器与功率模块之间通过具有导热性能的结合材料紧固结合，但是，现有的功率模块的散热效率仍然有限。
发明内容
本发明实施例的一个目的在于：提供一种DBC基板，其具有用于散热的空腔结构，其在应用于功率模块时，具有良好的散热性能。
本发明实施例的又一个目的在于：提供一种DBC基板的制造方法，其能够制造出具有用于散热的空腔结构的DBC基板。
本发明实施例的另一个目的在于：再提供一种DBC基板的制造方法，其能够制造出具有用于散热的空腔结构的DBC基板。
本发明实施例的再一个目的在于：再提供一种DBC基板的制造方法，其能够制造出具有用于散热的空腔结构的DBC基板。
本发明实施例的再一个目的在于：提供一种功率模块，其采用具有散热结构的DBC基板，具有良好的散热性能，能够使芯片性能得到更好地发挥。
本发明实施例的再一个目的在于：提供一种功率模块散热系统，其具有良好可靠的散热性能。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种DBC基板，包括：
陶瓷层；
上铜层，其与所述陶瓷层的顶部结合；
金属散热层，其与所述陶瓷层的底部结合；所述金属散热层设有空腔，还设有与所述空腔连通的介质进口和介质出口；所述空腔用于给冷却介质提供过流空间。
作为优选，所述金属散热层包括下铜层和金属盖板，所述下铜层固设于所述陶瓷层的底部，所述金属盖板通过焊材层焊接固定于所述下铜层的底部；所述金属盖板与所述下铜层之间夹合形成所述空腔。
作为优选，所述下铜层设有凹槽，所述凹槽为盲槽或通槽；所述凹槽为盲槽时，所述金属盖板与所述凹槽的内壁围成所述空腔；所述凹槽为通槽时，所述金属盖板、所述陶瓷层的底面与所述凹槽的侧壁围成所述空腔；所述介质进口和所述介质出口设于所述金属盖板。
作为优选，所述金属盖板设有凹槽，所述凹槽的槽口朝向所述下铜层，所述凹槽的内壁与所述下铜层的底面围成所述空腔；所述介质进口和所述介质出口设于所述金属盖板。
一种DBC基板的制造方法，包括以下步骤：
下铜片加工步骤：准备下铜片，在所述下铜片上加工形成凹槽；
烧结步骤：准备上铜片、具有凹槽的下铜片和陶瓷基材，将所述上铜片、所述陶瓷基材和所述下铜片依次叠放，形成预成型的DBC基板；叠放时，使所述凹槽的槽口朝向所述陶瓷基材；对预成型的DBC基板进行烧结，以使所述上铜片与所述陶瓷基材、所述下铜片与所述陶瓷基材结合，形成烧结后的DBC基板；所述凹槽与所述陶瓷基材的底面围接形成空腔；
开口加工步骤：在所述烧结步骤之后，在所述下铜片上加工与所述空腔连通的介质开口和介质出口；或，在所述空腔成型步骤之后、所述烧结步骤之前，在所述下铜片上加工分别与所述凹槽连通的介质开口、介质出口。
一种DBC基板的制造方法，包括以下步骤：
基板本体准备步骤：准备基板本体，所述基板本体包括上铜片、陶瓷基材和下铜片，所述上铜片固设于所述陶瓷基材的顶部，所述下铜片固设于所述陶瓷基材的底部；
基板本体加工步骤：在所述基板本体的所述下铜片上加工出凹槽，以形成初步加工的基板本体；所述凹槽的槽口位于所述下铜片的底面；
金属盖板准备步骤：准备金属盖板；
金属盖板焊接步骤：采用焊接结合材料，将所述金属盖板焊接于所述初步加工的基板本体的底部，以使所述金属盖板与所述凹槽之间围成空腔；
开口加工步骤，在所述金属盖板或所述基板本体加工出与所述空腔连通的介质开口、介质出口。
一种DBC基板的制造方法，包括以下步骤：
基板本体准备步骤：准备基板本体，所述基板本体包括上铜片、陶瓷基材和下铜片，所述上铜片固设于所述陶瓷基材的顶部，所述下铜片固设于所述陶瓷基材的底部；
金属盖板加工步骤:准备金属盖板，在所述金属盖板上加工出凹槽；
金属盖板焊接步骤：将所述金属盖板的所述凹槽的槽口朝向所述下铜片，并采用焊接结合材料将所述金属盖板固定于所述下铜片的底部；所述凹槽与所述下铜片之间围成空腔；
开口加工步骤，在所述金属盖板或所述基板本体加工出与所述空腔连通的介质开口、介质出口。
一种功率模块，包括如上方案所述的DBC基板，还包括芯片、引脚和保护体；所述芯片通过焊材层焊接于所述上铜层，所述引脚与所述芯片电连接；所述保护体包覆所述DBC基板、所述芯片和所述引脚，所述引脚的一端由所述保护体露出。
作为优选，所述金属散热层的底面由所述保护体露出，所述介质进口与所述介质出口均位于所述金属散热层的底面；
所述保护体包括外壳和灌封胶体，所述外壳围接于所述DBC基板的侧壁，所述灌封胶体填充于所述外壳的侧壁与所述DBC基板的顶部围成的空间内，所述灌封胶体包覆所述DBC基板的顶面、所述芯片和所述引脚的一部分。
一种功率模块散热系统，包括如上方案所述的功率模块，还包括冷却装置；所述冷却装置设有导入管和导出管，所述导入管、所述导出管分别通过密封焊材层焊接于所述金属散热层，所述导入管与所述介质进口连通，所述导出管与所述介质出口连通；所述冷却装置用于通过所述导入管往所述空腔导入冷却介质，所述导出管用于将所述空腔内的冷却介质导出所述空腔外作为优选。
本发明的有益效果为：该DBC基板具有用于散热的空腔结构，其在应用于功率模块时，能够发挥良好的散热效果；该DBC基板的制造方法，其能够制造出具有用于散热的空腔结构的DBC基板；该功率模块，其采用具有散热结构的DBC基板，可通过冷却液在空腔内的流动带走芯片产生的热量，具有良好的散热性能，能够使芯片性能得到更好地发挥；该功率模块散热系统，其具有良好可靠的散热性能。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例所述DBC基板的俯视图；
图2为本发明其一实施例所述DBC基板的纵剖图；
图3为本发明另一实施例所述DBC基板的纵剖图；
图4为本发明另一实施例所述DBC基板的纵剖图；
图5为本发明另一实施例所述DBC基板的纵剖图；
图6为本发明另一实施例所述DBC基板的纵剖图；
图7为本发明另一实施例所述DBC基板的纵剖图；
图8为本发明另一实施例所述DBC基板的纵剖图；
图9为本发明另一实施例所述DBC基板的纵剖图；
图10为本发明其一实施例的所述功率模块的应用示意图；
图11为本发明另一实施例的所述功率模块的应用示意图；
图12为本发明另一实施例的所述功率模块的应用示意图；
图13为本发明另一实施例的所述功率模块的结构示意图；
图14为本发明另一实施例的所述功率模块的结构示意图；
图中：100、DBC基板；110、上铜层；111、覆铜区；120、陶瓷层；130、金属散热层；131、下铜层；132、金属盖板；140、空腔；151、介质进口；152、介质出口；160、扰流结构；161、上部扰流结构；162、下部扰流结构；200、芯片；300、引脚；400、保护体；410、外壳；420、灌封胶体；500、金属导线；600、焊材层；710、导入管；720、导出管。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，本文中的所述焊材层600由焊接材料固化形成，在一些实施例中，所述焊接材料为锡铅合金或银浆，本领域技术人员可根据实际需求选取合适的焊接材料，如导电焊接材料或绝缘焊接材料。
本发明提出一种DBC基板100，其具有用于散热的空腔140结构，其在应用于功率模块时，能够发挥良好的散热效果。
如图1-14所示，在本发明提出的所述DBC基板100的一实施例中，该DBC基板100包括：
陶瓷层120；
上铜层110，其与所述陶瓷层120的顶部结合；所述上铜层110用于焊接芯片200；
金属散热层130，其与所述陶瓷层120的底部结合；所述金属散热层130设有空腔140，还设有与所述空腔140连通的介质进口151和介质出口152；所述空腔140用于给冷却介质提供过流空间，所述介质进口151给外部的冷却介质提供进入所述空腔140的进口，所述介质出口152给所述空腔140内的冷却介质提供流出所述空腔140的出口。
具体地，所述上铜层110用于供芯片200、引脚300等焊接；所述上铜层110包括若干覆铜区111，覆铜区111供芯片200焊接，不同覆铜区111之间根据实际需求设置为电互连或电绝缘。
具体地，所述冷却介质为冷却液，冷却液的成分可以根据实际需求配置。
本发明的DBC基板100，通过在底部的散热层设置空腔140结构，并设置了与空腔140连通的介质进口151和介质出口152，如此，该DBC基板100在应用时，可通过外部的结构将热交换冷却液由所述介质进口151导入所述空腔140，冷却液流经所述空腔140并由所述介质出口152流出；该DBC基板100在应用于功率模块时，冷却液直接地与DBC基板100接触，且具有较大的接触面积，如此，流动的冷却液可更加高效地将功率器件散发的热量带走，具有更加优秀的散热冷却性能。
现有技术中，通过在功率模块的外部加装金属散热器，以实现功率模块的散热冷却，金属散热器一般是通过空气散热，但是空气的导热系数较低，为了增加金属散热器的导热效果，一般通过其他手段增加金属散热器的散热效果：选用齿形的金属散热器以增大散热器与空气的接触面积，从而提高散热效率；另外，金属散热器一般是通过结合材料固定于功率模块的其一散热面上，而结合材料具有一定热阻，不利于散热。
而本发明的DBC基板100在应用于功率模块时，可采用液冷的方式散热，作为热交换介质的冷却液，能够更加直接地接触所述芯片200载体，热交换效率更高，其冷却效果优于采用金属散热器的散热方式，在芯片200工作时，可以让芯片200的自身温度保持在比较低的状态，芯片200的性能能够更好地发挥，其适用于更高功率需求的第三代半导体(S i C和GaN)的封装结构的应用。
进一步地，在本发明的所述DBC基板100的又一实施例中，所述空腔140内设有相对所述腔壁凸出的扰流结构160，所述扰流结构160在流体由所述介质进口151往所述介质出口152流动时对流体造成扰动。如此设置，该DBC基板100在应用时，可通过外部的结构将热交换冷却液由所述介质进口151导入所述空腔140，冷却液在所述空腔140内流动时受到流道上的扰流结构160的影响，形成湍流，以均匀所述冷却液的温度，从而使得所述空腔140内的各处的温度基本一致，从而更加高效地带走由功率模块的功能器件(如芯片200)散发出的热量。
进一步地，在本发明的所述DBC基板100的另一实施例中，为了保证扰流效果，所述介质进口151和所述介质出口152分别位于所述DBC基板100水平方向上的两端；由所述介质进口151往所述介质出口152的方向上，间隔地设有若干所述扰流结构160，若干所述扰流结构160设于所述空腔140的顶部腔壁和/或所述空腔140的底部腔壁。
进一步地，所述介质进口151和所述介质出口152分别位于所述DBC基板100长度方向上的两侧，由所述介质进口151往所述介质出口152的方向上，间隔设有若干组扰流组件，每一组扰流组件由三个所述扰流结构160呈正三角形排列形成，所述正三角形的底边与所述DBC基板100的宽边平行；如此设置，冷却液在流经每一组所述扰流组件时，容易在正三角形的顶角处形成漩涡或紊流，从而有利于加强热交换效果。
进一步地，所述DBC基板100的所述空腔140结构的其一实施方式为：
如图2、10所示，所述金属散热层130为下铜层131，所述下铜层131包括凹槽，还包括与凹槽连通的介质进口151和介质出口152，下铜层131固接于所述陶瓷层120时，所述凹槽与所述陶瓷层120围接形成所述空腔140。
具体地，本实施方式中的DBC基板100通过如下方法制造：在DBC基板100制造过程中，采用带凹槽的铜板以替代原实体铜板作为所述DBC基板100的下铜层131，铜板上的凹槽通过机械加工方式或化学方式加工形成。
具体地，在加工凹槽时，机械加工方式如铣床加工形成所述凹槽，化学加工方式如腐蚀液腐蚀加工，在腐蚀加工的过程中，可在不需要成槽的部位粘贴防腐蚀膜，被腐蚀的部分形成所述凹槽。
进一步地，所述DBC基板100的所述空腔140结构的另一实施方式为：
如图3-9、图11-14所示，所述金属散热层130包括下铜层131和金属盖板132，所述下铜层131固设于所述陶瓷层120的底部，所述金属盖板132通过焊材层600焊接固定于所述下铜层131的底部；在所述下铜层131和/或所述金属盖板132设有凹槽，所述金属盖板132与所述下铜层131之间夹合形成所述空腔140。
具体地，所述下铜层131与所述金属盖板132之间的连接处通过焊材层600密封连接，以保证所述空腔140的密封性，以保证所述空腔140内的冷却介质不会由二者连接处泄露。
在一些实施例中，在焊材层600套设有密封材料，以保持连接处的密封性。
在另外一些实施例中，所述下铜层131与所述金属盖板132之间通过内圈焊材层600与外圈焊材层600进行连接，以保证空腔140的密封性。
本实施方式中，金属基板包括基板本体和金属盖板132，基板本体包括上铜层110、陶瓷层120和下铜层131。
本实施方式中的具有空腔140的新型DBC基板100，在制造时，无需改变DBC基板100的原有制程，可以直接在现有DBC基板100的基础上进行加工，以形成具有空腔140的新型DBC基板100，制造更加方便。
同时，本实施例的所述DBC基板100的结构，避免由于在烧结工艺之前在在下铜层131加工空腔140与扰流结构160，而出现在烧结工艺时由于烧结炉温度过高导致扰流结构160变形的情况；并且方便在所述空腔140的顶壁加工所述扰流结构160。
其中，可以理解的是，当所述下铜层131和所述金属盖板132上均设有凹槽时，所述下铜层131的凹槽与所述金属盖板132的围成所述空腔140，如此，可在所述DBC基板100的高度有限的前提下，增大所述空腔140的体积，所述空腔140可以容纳更多冷却液，提高冷却效果。
进一步地，所述下铜层131设有凹槽，所述凹槽为盲槽或通槽；所述凹槽为盲槽时，所述金属盖板132与所述凹槽的内壁围成所述空腔140；所述凹槽为通槽时，所述金属盖板132、所述陶瓷层120的底面与所述凹槽的侧壁围成所述空腔140；所述介质进口151和所述介质出口152设于所述金属盖板132。
具体地，本实施方式中的DBC基板100通过如下方法制造：选用现有的DBC基板100成品，然后在DBC基板100成品的下铜片加工出凹槽，凹槽的加工采用机械加工方式或化学加工方式，以形成基板本体，然后将金属盖板132焊接固定于所述下铜层131，以形成具有所述空腔140的新型DBC基板100。
进一步地，所述金属盖板132的设有凹槽，所述凹槽的槽口朝向所述下铜层131；所述金属盖板132焊接固定于所述下铜层131时，所述凹槽的内壁与所述下铜层131的底面围成所述空腔140；所述介质进口151和所述介质出口152设于所述金属盖板132。
具体地，本实施方式中的DBC基板100通过如下方法制造：在金属盖板132上加工出凹槽，凹槽的加工采用机械加工方式或化学加工方式；然后将金属盖板132焊接固定于现有的DBC基板100成品的下铜层131，或焊接固定于具有凹槽的基板本体上，以形成具有所述空腔140的新型DBC基板100。
进一步地，所述金属盖板132为铜盖板；铜盖板具有良好的导热性能，其能够有效提高所述DBC基板100的散热性能。
进一步地，在本发明的所述DBC基板100的另一实施例中，在所述DBC基板100设有所述金属盖板132的基础上，所述DBC基板100的空腔140内设有若干扰流结构160，所述下铜层131的底面设有若干上部扰流结构161，所述金属盖板132的顶面设有若干下部扰流结构162；如此设置，当扰流结构160的设计数量为Y个时，相对于仅在所述空腔140的其一侧面加工制造Y个所述扰流结构160的方案而言，采用本实施例在所述空腔140的顶部和底部腔壁分别加工若干个所述扰流结构160的方案，既可以满足所述空腔140内设有Y个扰流结构160的设计需求，又可以避免由于所述空腔140的单侧需要制造的所述扰流结构160数量过多过密集，而导致的制造难度加大的问题；也即，本实施例的DBC基板100的结构，可以在小尺寸的DBC基板100的基础上，满足一定量的所述扰流结构160的设计需求，且便于制造。
进一步地，若干所述上部扰流结构161在水平方向上相错设计，若干所述下部扰流结构162在水平方向上相错设计。
进一步地，为了提高扰流效果，提高所述空腔140内的各处温度的均匀性，所述上部扰流结构161和所述下部扰流结构162在水平方向上相错设置；如图9所示，所述空腔140的高度为X，所述上部扰流结构161和所述下部扰流结构162的高度均大于0.5X；如此设置，使得所述空腔140内的若干扰流结构160之间，在水平方向上和竖直方向上都存在交错，冷却液在所述空腔140内流动时，既会发生水平方向上的流向改变，也会发生竖直方向上的流向改变，从而能够多维度地通过所述冷却液对所述空腔140内的各处温度进行调节，而使得所述空腔140内的各处的温度基本一致，从而更加高效地带走由功率模块的功能器件(如芯片200)散发出的热量。
本发明提出了三种DBC基板的制造方法，三种制造方法均能够制造出具有可提供冷却液容纳及过流空间的空腔140散热结构的DBC基板100。
需要说明的是，这三种DBC基板的制造方法中，所述下铜片为所述下铜层131、所述陶瓷基材为所述陶瓷层120、所述上铜片为所述上铜层120。
在本发明的DBC基板100的第一种制造方法的一实施例中，该制造方法包括如下步骤：
下铜片加工步骤：准备下铜片，采用机械加工的方式或化学腐蚀的方式，在所述下铜片上加工形成凹槽；
烧结步骤：准备上铜片、具有凹槽的下铜片和陶瓷基材，将所述上铜片、所述陶瓷基材和所述下铜片依次叠放，形成预成型的DBC基板100；叠放时，使所述凹槽的槽口朝向所述陶瓷基材；对预成型的DBC基板100进行烧结，以使所述上铜片与所述陶瓷基材、所述下铜片与所述陶瓷基材结合，形成烧结后的DBC基板100；所述凹槽与所述陶瓷基材的底面围接形成空腔140；
开口加工步骤：在所述烧结步骤之后，在所述下铜片上加工与所述空腔140连通的介质开口和介质出口152；或，在所述空腔140成型步骤之后、所述烧结步骤之前，在所述下铜片上加工分别与所述凹槽连通的介质开口、介质出口152。
进一步地，在所述烧结步骤之后，还包括蚀刻步骤，蚀刻步骤为：在所述上铜片上蚀刻加工形成电路布局。
进一步地，在所述烧结步骤中，烧结炉中的温度为800～1300摄氏度。
本实施例中的DBC基板的制造方法，在烧结步骤之前，在下铜片上加工出凹槽；烧结时下铜片的上表面与陶瓷基材接触结合；如此，可以使得烧结成型的DBC基板100的作为散热层的下铜片具有空腔140，以提供冷却液容纳及过流空间。
在本发明的DBC基板100的第二种制造方法的一实施例中，该制造方法包括如下步骤：
基板本体准备步骤：准备基板本体，所述基板本体包括上铜片、陶瓷基材和下铜片，所述上铜片烧结结合于所述陶瓷基材的顶部，所述下铜片烧结结合于所述陶瓷基材的底部；
基板本体加工步骤：在所述基板本体的所述下铜片上加工出凹槽，以形成初步加工的基板本体；所述凹槽的槽口位于所述下铜片的底面；
金属盖板132准备步骤：准备金属盖板132；
金属盖板132焊接步骤：采用焊接结合材料，将所述金属盖板132焊接于所述初步加工的基板本体的底部，以使所述金属盖板132的顶面与所述凹槽之间围成空腔140；所述下铜片与所述金属盖板132结合形成金属散热件；
开口加工步骤，在所述金属盖板132加工出与所述空腔140连通的介质开口、介质出口152。
其中，可以理解的是，所述开口加工步骤可以在所述金属盖板132焊接步骤之前进行，也可以在所述金属盖板132焊接步骤之后进行，只要能够保证金属盖板132焊接于所述基板本体后，所述介质开口、所述介质出口152能够与所述空腔140连通即可；在所述基板本体加工步骤中，在所述下铜片加工出的凹槽，可以是盲槽，也可以是通槽。
其中，还可以理解的是，在所述基板本体准备步骤中，基板本体可以是由市场采购的DBC基板100，也可以是自行制造的DBC基板100；DBC基板的制造方法包括上铜片、下铜片清洗步骤，上铜片、下铜片氧化步骤，烧结步骤。
进一步地，在所述开口加工步骤，在所述金属盖板132加工出介质开口、介质出口152。
进一步地，在所述烧结步骤之后，还包括蚀刻步骤，蚀刻步骤为：在所述上铜片上蚀刻加工形成电路布局。
进一步地，在所述烧结步骤中，烧结炉中的温度为800～1300摄氏度。
本实施例的DBC基板的制造方法，通过在下铜片加工出凹槽，并增加设置金属盖板132，将金属盖板132焊接于下铜片远离陶瓷基材的一侧，以通过金属盖板132封盖所述凹槽，从而形成空腔140，从而能够生产出具有空腔140的DBC基板100，也即能够生产出具有散热结构的DBC基板100。
本实施例的DBC基板的制造方法，采用后加工的方法，对烧结成型的DBC基板100的下铜层131进行简单的机械加工或化学腐蚀加工形成凹槽，无需改变DBC基板100的原有制程；本实施例的第二种制造方法，无需在DBC基板100的烧结制程之前，在下铜片加工出凹槽，如此，可以避免在先加工的方法中下铜片上的凹槽1000度左右的高温烧结环境中容易变形的情况。本实施例的DBC基板的制造方法，方便简单，生产效率高。
在本发明的DBC基板100的第三种制造方法的一实施例中，该制造方法包括如下步骤：
基板本体准备步骤：准备基板本体，所述基板本体包括上铜片、陶瓷基材和下铜片，所述上铜片烧结结合于所述陶瓷基材的顶部，所述下铜片烧结结合于所述陶瓷基材的底部；
金属盖板132加工步骤:准备金属盖板132，在所述金属盖板132上加工出凹槽；
金属盖板132焊接步骤：将所述金属盖板132的所述凹槽的槽口朝向所述下铜片，并采用焊接结合材料将所述金属盖板132固定于所述下铜片的底部；所述凹槽与所述下铜片之间围成空腔140；所述下铜片与所述金属盖板132结合形成金属散热件；
开口加工步骤，在所述金属盖板132或所述基板本体加工出与所述空腔140连通的介质开口、介质出口152。
本实施例的DBC基板的制造方法，采用后加工的方法，对金属盖板132进行简单的机械加工或化学腐蚀加工形成凹槽，无需改变DBC基板100的原有制程；第三种制造方法，无需在DBC基板100的烧结制程之前，在下铜片加工出凹槽，如此，可以避免在先加工的方法中下铜片上的凹槽1000度左右的高温烧结环境中容易变形的情况。本实施例的DBC基板的制造方法，方便简单，生产效率高。
进一步地，在所述开口加工步骤，在所述金属盖板132加工出介质开口、介质出口152。
本发明还提出一种功率模块，其具有良好的散热性能。
如图1-14所示，在本发明的功率模块的一实施例中，该功率模块包括如上方案所述的DBC基板100，还包括芯片200、引脚300和保护体400；所述芯片200通过焊材层600焊接于所述上铜层110，所述引脚300通过金属导线500与所述芯片200电连接；所述保护体400包覆所述DBC基板100、所述芯片200和所述引脚300，所述引脚300的一端由所述保护体400露出，应用于与外部的电路载体电连接。
进一步地，所述功率模块内包括至少两个芯片200，所述上铜层110包括若干覆铜区111，覆铜区111供芯片200等电子元器件焊接，不同覆铜区111之间根据实际需求设置为电互连或电绝缘。
进一步地，所述引脚300的电连接端通过焊材层600焊接于所述覆铜区111。
本发明的功率模块采用了具有空腔140散热结构的DBC基板100，可通过冷却液在DBC基板100内的空腔140内的流动，带走芯片200产生的热量，散热冷却效果好，能够使芯片200性能得到更好地发挥，特别适用于第三代半导体的高端应用。
进一步地，在本发明的功率模块的又一实施例中，所述金属散热层130的底面由所述保护体400露出，所述介质进口151与所述介质出口152均位于所述金属散热层130的底面。如此设置，既能够通过金属散热层130的底面直接与外部空气接触，实现散热，又方便外部的冷液管道与所述介质进口151、所述介质出口152连通，以实现冷却液导入或导出所述空腔140。
进一步地，在本发明的功率模块的另一实施例中，所述保护体400包括外壳410和灌封胶体420，所述外壳410通过结合材料围接于所述DBC基板100的侧壁，所述灌封胶体420填充于所述外壳410侧壁与所述DBC基板100的顶部围成的空间内，所述灌封胶体420包覆所述DBC基板100的顶面、所述芯片200和所述引脚300的一部分。
进一步地，所述外壳410为塑料外壳410；所述灌封胶为环氧树脂封装胶。
本发明还提出了一种功率模块散热系统，其具有良好可靠的散热性能。
如图10-12所示，在本发明的所述功率模块散热系统的一实施例中，包括如上方案所述的功能模块，还包括冷却装置；所述冷却装置设有导入管710和导出管720，所述导入管710、所述导出管720分别通过密封焊材层600焊接于所述金属散热层130，所述导入管710与所述介质进口151连通，所述导出管720与所述介质出口152连通；所述冷却装置用于通过所述导入管710往所述空腔140导入冷却介质，所述导出管720用于将所述空腔140内的冷却介质导出所述空腔140外。
进一步地，所述冷却装置还包括驱动装置，所述驱动装置用于提供将冷却液泵入所空腔140内的动力。
本发明的功能模块散热系统，所述DBC基板100中的空腔140作为功能模块的冷却腔，通过利用密封焊材层600实现所述导入管710、所述导出管720焊接于散热层，如此，可以保证所述导入管710与散热层之间的连接处、所述导出管720与所述金属散热层130之间的连接处的密封性，防止冷却液泄露，保证散热性能的可靠性，且可避免由于漏液导致其他电子器件工作故障。采用焊接的方法保证连接处的密封性，相对于在尺寸较小的DBC基板100上设置密封环、设置螺纹孔等提高连接处密封性的方案，更便于加工实施，生产效率高。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左、”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种DBC基板(100)，其特征在于，包括：
陶瓷层(120)；
上铜层(110)，其与所述陶瓷层(120)的顶部结合；
金属散热层(130)，其与所述陶瓷层(120)的底部结合；所述金属散热层(130)设有空腔(140)，还设有与所述空腔(140)连通的介质进口(151)和介质出口(152)；所述空腔(140)用于给冷却介质提供过流空间。
2.根据权利要求1所述的DBC基板(100)，其特征在于，所述金属散热层(130)包括下铜层(131)和金属盖板(132)，所述下铜层(131)固设于所述陶瓷层(120)的底部，所述金属盖板(132)通过焊材层(600)焊接固定于所述下铜层(131)的底部；所述金属盖板(132)与所述下铜层(131)之间夹合形成所述空腔(140)。
3.根据权利要求2所述的DBC基板(100)，其特征在于，所述下铜层(131)设有凹槽，所述凹槽为盲槽或通槽；所述凹槽为盲槽时，所述金属盖板(132)与所述凹槽的内壁围成所述空腔(140)；所述凹槽为通槽时，所述金属盖板(132)、所述陶瓷层(120)的底面与所述凹槽的侧壁围成所述空腔(140)；所述介质进口(151)和所述介质出口(152)设于所述金属盖板(132)。
4.根据权利要求2所述的DBC基板(100)，其特征在于，所述金属盖板(132)的设有凹槽，所述凹槽的槽口朝向所述下铜层(131)，所述凹槽的内壁与所述下铜层(131)的底面围成所述空腔(140)；所述介质进口(151)和所述介质出口(152)设于所述金属盖板(132)。
5.一种DBC基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
下铜片加工步骤：准备下铜片，在所述下铜片上加工形成凹槽；
烧结步骤：准备上铜片、具有凹槽的下铜片和陶瓷基材，将所述上铜片、所述陶瓷基材和所述下铜片依次叠放，形成预成型的DBC基板(100)；叠放时，使所述凹槽的槽口朝向所述陶瓷基材；对预成型的DBC基板(100)进行烧结，以使所述上铜片与所述陶瓷基材、所述下铜片与所述陶瓷基材结合，形成烧结后的DBC基板(100)；所述凹槽与所述陶瓷基材的底面围接形成空腔(140)；
开口加工步骤：在所述烧结步骤之后，在所述下铜片上加工与所述空腔(140)连通的介质开口和介质出口(152)；或，在所述空腔(140)成型步骤之后、所述烧结步骤之前，在所述下铜片上加工分别与所述凹槽连通的介质开口、介质出口(152)。
6.一种DBC基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
基板本体准备步骤：准备基板本体，所述基板本体包括上铜片、陶瓷基材和下铜片，所述上铜片固设于所述陶瓷基材的顶部，所述下铜片固设于所述陶瓷基材的底部；
基板本体加工步骤：在所述基板本体的所述下铜片上加工出凹槽，以形成初步加工的基板本体；所述凹槽的槽口位于所述下铜片的底面；
金属盖板(132)准备步骤：准备金属盖板(132)；
金属盖板(132)焊接步骤：采用焊接结合材料，将所述金属盖板(132)焊接于所述初步加工的基板本体的底部，以使所述金属盖板(132)与所述凹槽之间围成空腔(140)；
开口加工步骤，在所述金属盖板(132)或所述基板本体加工出与所述空腔(140)连通的介质开口、介质出口(152)。
7.一种DBC基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
基板本体准备步骤：准备基板本体，所述基板本体包括上铜片、陶瓷基材和下铜片，所述上铜片固设于所述陶瓷基材的顶部，所述下铜片固设于所述陶瓷基材的底部；
金属盖板(132)加工步骤:准备金属盖板(132)，在所述金属盖板(132)上加工出凹槽；
金属盖板(132)焊接步骤：将所述金属盖板(132)的所述凹槽的槽口朝向所述下铜片，并采用焊接结合材料将所述金属盖板(132)固定于所述下铜片的底部；所述凹槽与所述下铜片之间围成空腔(140)；
开口加工步骤，在所述金属盖板(132)或所述基板本体加工出与所述空腔(140)连通的介质开口、介质出口(152)。
8.一种功率模块，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的DBC基板(100)，还包括芯片(200)、引脚(300)和保护体(400)；所述芯片(200)通过焊材层(600)焊接于所述上铜层(110)，所述引脚(300)与所述芯片(200)电连接；所述保护体(400)包覆所述DBC基板(100)、所述芯片(200)和所述引脚(300)，所述引脚(300)的一端由所述保护体(400)露出。
9.根据权利要求8所述的功率模块，其特征在于，所述金属散热层(130)的底面由所述保护体(400)露出，所述介质进口(151)与所述介质出口(152)均位于所述金属散热层(130)的底面；
所述保护体(400)包括外壳(410)和灌封胶体(420)，所述外壳(410)围接于所述DBC基板(100)的侧壁，所述灌封胶体(420)填充于所述外壳(410)的侧壁与所述DBC基板(100)的顶部围成的空间内，所述灌封胶体(420)包覆所述DBC基板(100)的顶面、所述芯片(200)和所述引脚(300)的一部分。
10.一种功率模块散热系统，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的功率模块，还包括冷却装置；所述冷却装置设有导入管(710)和导出管(720)，所述导入管(710)、所述导出管(720)分别通过密封焊材层(600)焊接于所述金属散热层(130)，所述导入管(710)与所述介质进口(151)连通，所述导出管(720)与所述介质出口(152)连通；所述冷却装置用于通过所述导入管(710)往所述空腔(140)导入冷却介质，所述导出管(720)用于将所述空腔(140)内的冷却介质导出所述空腔(140)外。
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