CN111933600A - Dbc基板、dbc基板制造方法及功率模块 - Google Patents

Dbc基板、dbc基板制造方法及功率模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了DBC基板、DBC基板制造方法及功率模块，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；所述空腔用于给冷却介质提供过流空间；所述空腔内设有相对所述腔壁凸出的扰流结构；该DBC基板的制造方法用于制造一种具有空腔结构且在空腔结构内设有扰流结构的DBC基板；该功率模块包括上述DBC基板，还包括芯片、引脚和保护体。该DBC基板和该功率模块具有良好的散热性能，该DBC基板能够制造出具有散热结构的DBC基板。

Description

DBC基板、DBC基板制造方法及功率模块
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及DBC基板、DBC基板制造方法及功率 模块。
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，其具有散热结构，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 制造出具有散热结构的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 够制造出具有散热结构的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。
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；所述空腔内设有相对所述腔壁凸出的扰流结构。
作为优选，所述介质进口和所述介质出口分别位于所述DBC基板水平方 向上的两端；由所述介质进口往所述介质出口的方向上，间隔地设有若干 所述扰流结构，若干所述扰流结构设于所述空腔的顶部腔壁和/或所述空腔 的底部腔壁。
作为优选，包括基板本体和金属盖板；所述基板本体包括所述上铜层、所 述陶瓷基材和下铜层；所述散热金属层包括所述下铜层和所述金属盖板；所述 下铜层固设于所述陶瓷层的底面；所述下铜层的底部和/或所述金属盖板的顶部 设有凹槽，所述金属盖板的顶部通过焊材层焊接固定于所述下铜层的底部，以 封盖所述凹槽，以在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，所述下铜层的底面设有若干上部扰流结构，所述金属盖板的顶 面设有若干下部扰流结构。
作为优选，所述上部扰流结构和所述下部扰流结构在水平方向上相错设置； 所述空腔的高度为X，所述上部扰流结构和所述下部扰流结构的高度均大于 0.5X。
作为优选，所述介质进口和所述介质出口分别设于所述金属盖板的呈中心 对称的两个角部上。
作为优选，所述金属盖板为铜盖板。
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；
金属盖板准备步骤：准备金属盖板；
凹槽加工步骤:在所述金属盖板加工出凹槽；
金属盖板焊接步骤：采用焊接结合材料将所述金属盖板的顶部固定于所述 下铜片的底部；所述凹槽与所述下铜片围成空腔；所述下铜片与所述金属盖板 结合形成金属散热体；
开口加工步骤，在所述金属散热体上加工用于与所述空腔连通的介质开口、 介质出口；
扰流结构加工步骤：在所述凹槽的槽壁上加工形成相对凸出的扰流结构， 和/或在所述下铜片的底部加工形成相对凸出的扰流结构。
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；
金属盖板准备步骤：准备金属盖板；
凹槽加工步骤:在所述基板本体的所述下铜片加工出凹槽；
金属盖板焊接步骤：采用焊接结合材料将所述金属盖板的顶部固定于所述 下铜片的底部；所述凹槽与所述金属盖板围成空腔；所述下铜片与所述金属盖 板结合形成金属散热体；
开口加工步骤，在所述金属散热体上加工用于与所述空腔连通的介质开口、 介质出口；
扰流结构加工步骤：在所述凹槽的槽壁上加工形成相对凸出的扰流结构， 和/或在所述金属盖板的顶部加工形成相对凸出的扰流结构。
一种功率模块，包括上述方案中的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片，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。
本发明的有益效果为：该DBC基板具有散热结构，其在应用于功率模块时， 具有良好的散热效果；该DBC基板的制造方法，其能够制造出具有散热结构的 DBC基板；该功率模块，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。
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为本发明其一实施例的所述功率模块的应用示意图；
图7为本发明另一实施例的所述功率模块的应用示意图；
图8为本发明另一实施例的所述功率模块的应用示意图；
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，该基板具有散热结构，其在应用于功率模块 时，能够发挥良好的散热效果。
如图1-8所示，在本发明的所述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；
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。
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。
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。
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，还在所述空腔140内设置了相 对于所述空腔140的腔壁凸出的扰流结构160；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。本发明 的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，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，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，其适用于更高功率需求的第 三代半导体(SiC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，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，在本发明的所述DBC基板100的另一实施例中，为了便于加工 制造所述扰流结构160，所述DBC基板100包括基板本体和金属盖板132；所述 基板本体包括所述上铜层110、所述陶瓷基材和下铜层131；所述散热金属层包 括所述下铜层131和所述金属盖板132；所述下铜层131固设于所述陶瓷层120 的底面；所述下铜层131的底部和/或所述金属盖板132的顶部设有凹槽，所述 金属盖板132的顶部通过焊材层600焊接固定于所述下铜层131的底部，以封 盖所述凹槽，以在所述金属盖板132与所述下铜层131之间夹合形成所述空腔 140；在制造所述DBC基板100的过程中，先在所述下铜层131的底面和/或所 述凹槽的顶面加工出所述扰流结构160，然后再将所述金属盖板132焊接固定于 所述下铜层131。
本实施例中的DBC基板100的结构，无需在DBC基板100烧结工艺之前的 工艺进行改进，即可实现，更加便于制造所述空腔140和所述扰流结构160；同 时可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。
进一步地，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；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。
进一步地，在本发明的所述DBC基板100的另一实施例中，所述介质进口 151和所述介质出口152分别设于所述金属盖板132的呈中心对称的两个角部 上，如此可以增加冷却液的流程，从而提高所述DBC基板100的散热性能。
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，所述DBC基板 100包括上铜层110、陶瓷基材和下铜层131，所述上铜层110结合于所述陶瓷 基材的顶部，所述下铜层131结合于所述陶瓷基材的底部；所述下铜层131为 所述金属散热层130，所述下铜层131上设有凹槽，所述凹槽的槽口朝向所述陶 瓷基材，所述凹槽与所述陶瓷基材围成所述空腔140，在所述陶瓷基材的下表面 和/或在所述凹槽的底壁设有所述扰流结构160。
本发明还提出了两种DBC基板的制造方法，两种制造方法均能够制造出具 有扰流结构160的空腔140的散热结构的DBC基板100。
需要说明的是，这两种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。
本发明的第一种DBC基板的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准备步骤：准备金属盖板132；
凹槽加工步骤:采用机械加工的方法或化学腐蚀的方法，在所述金属盖板 132加工出凹槽，金属盖板132上的凹槽的槽口位于金属盖板132的顶部；
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的顶部固 定于所述下铜片的底部；所述凹槽与所述下铜片围成空腔140；所述下铜片与所 述金属盖板132结合形成金属散热体；
开口加工步骤，采用机械加工的方法或化学腐蚀的方法，在所述金属散热 体上加工用于与所述空腔140连通的介质开口、介质出口152；
扰流结构160加工步骤：采用机械加工的方法或化学腐蚀的方法，在所述 凹槽的槽壁上加工形成相对凸出的扰流结构160，和/或在所述下铜片的底部加 工形成相对凸出的扰流结构160。
具体地，机械加工方式可以采用铣床加工，在所述空腔140的腔壁上铣削 一部分，留下相对凸出的扰流结构160；机械加工方式还可以为，将扰流柱或扰 流弧形板等扰流结构160采用焊接材料焊接至所述空腔140的腔壁上；化学加 工方式如腐蚀液腐蚀加工，在腐蚀加工的过程中，可在不需要被腐蚀的部位粘 贴防腐蚀膜，未被腐蚀的部分形成所述扰流结构160。
其中，可以理解的是，在进行所述扰流结构160加工步骤时，本领域技术 人员可以根据实际需求设计所述扰流结构160的加工位置，只要使得所述扰流 结构160在所述金属盖板132焊接步骤之后位于所述空腔140内即可。
进一步地，在所述第一种DBC基板的制造方法的又一实施例中，在所述基 板本体准备步骤中，包括烧结步骤，该烧结步骤包括：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；对预成型的DBC基板100进行烧结，烧结环境温度 为850～1300摄氏度，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。
进一步地，所述基板本体中的所述上铜片与所述陶瓷基材之间，所述陶瓷 基材与所述下铜片之间通过烧结工艺烧结结合。
本发明的DBC基板的制造方法，采用后加工的方法，无需改变DBC基板100 的原有制程；通过增加设置金属盖板132，并在金属盖板132上加工所述凹槽， 使得在所述金属盖板132焊接于所述下铜片时，能够封盖所述凹槽，以夹合形 成用于容纳冷却液的空腔140，使得所述空腔140的加工制造过程方便快捷；同 时，也便于加工扰流结构160。
本实施例的DBC基板的制造方法，无需在基板本体进行烧结加工之前进行 凹槽加工步骤和扰流结构160加工结构，以避免“所述凹槽和所述扰流结构160 在烧结工艺之前先加工好，在所述基板本体进入烧结炉以使所述上铜片、所述 陶瓷基材、所述下铜片烧结结合时，受到烧结炉内1000度左右的高温影响，导 致加工好的凹槽和扰流结构160变形”的情况。本实施例的DBC基板的制造方 法，方便实施，成品良品率高，散热性能可靠。
进一步地，在一些实施例中，第一种制造方法的所述凹槽加工步骤中，还 包括：在所述下铜片加工出凹槽，所述下铜片上的凹槽的槽口位于所述下铜片 的底部；在所述金属盖板132焊接步骤中，所述金属盖板132上的凹槽与所述 下铜片上的凹槽夹合形成所述空腔140；如此，可以在所述DBC基板100的高度 尺寸有限的前提下，增大所述空腔140的容积，从而提高所述空腔140的冷却 液容纳能力，从而提高所述DBC基板100的散热性能。
进一步地，在所述金属盖板132上加工出所述介质开口、所述介质出口152。
在本发明的第二种DBC基板的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准备步骤：准备金属盖板132；
凹槽加工步骤:采用机械加工的方法或化学腐蚀的方法，在所述基板本体的 所述下铜片加工出凹槽；
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的顶部固 定于所述下铜片的底部；所述凹槽与所述金属盖板132围成空腔140；所述下铜 片与所述金属盖板132结合形成金属散热体；
开口加工步骤，采用机械加工的方法或化学腐蚀的方法，在所述金属散热 体上加工用于与所述空腔140连通的介质开口、介质出口152；
扰流结构160加工步骤：采用机械加工的方法或化学腐蚀的方法，在所述 凹槽的槽壁上加工形成相对凸出的扰流结构160，和/或在所述金属盖板132的 顶部加工形成相对凸出的扰流结构160。
本实施例的DBC基板的制造方法，采用后加工的方法，无需改变DBC基板 100的原有制程；通过增加设置金属盖板132，并在所述下铜片上加工凹槽，使 得在所述金属盖板132焊接于所述下铜片时，能够封盖所述凹槽，以夹合形成 用于散热的空腔140，使得所述空腔140的加工制造过程方便快捷；同时，也便 于加工扰流结构160。
本实施例的DBC基板的制造方法，无需在基板本体进行烧结加工之前进行 凹槽加工步骤和扰流结构160加工结构，以避免“所述凹槽和所述扰流结构160 在烧结工艺之前先加工好，在所述基板本体进入烧结炉以使所述上铜片、所述 陶瓷基材、所述下铜片烧结结合时，受到烧结炉内1000度左右的高温影响，导 致加工好的凹槽和扰流结构160变形”的情况。本实施例的DBC基板的制造方 法，方便实施，成品良品率高，散热性能可靠。本实施例的DBC基板的制造方 法，无需在基板本体进行烧结加工之前进行凹槽加工步骤合扰流结构160加工 结构，以避免“所述凹槽和所述扰流结构160在烧结工艺之前先加工好，在所 述基板本体进入烧结炉以使所述上铜片、所述陶瓷基材、所述下铜片烧结结合 时，受到烧结炉内1000度左右的高温影响，导致加工好的凹槽和扰流结构160 变形”的情况。本实施例的DBC基板的制造方法，方便实施，成品良品率高， 散热性能可靠。
进一步地，在一些实施例中，第二种制造方法的所述凹槽加工步骤中，还 包括：在所述金属盖板132加工出凹槽，所述凹槽的槽口位于所述金属盖板132 的顶部；在所述金属盖板132焊接步骤中，所述金属盖板132上的凹槽与所述 下铜片上的凹槽夹合形成所述空腔140；如此，可以在所述DBC基板100的高度 尺寸有限的前提下，增大所述空腔140的容积，从而提高所述空腔140的冷却 液容纳能力，从而提高所述DBC基板100的散热性能。
进一步地，在所述金属盖板132上加工出所述介质开口、所述介质出口152。
本发明还提出了一种功率模块，其采用具有散热结构的DBC基板100，具有 良好的散热性能，能够使芯片200性能得到更好地发挥。
如图1-8所示，在本发明的所述功率模块的一实施例中，该功率模块包括 上述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焊接于所述上铜片，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，以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扰流结构160的空腔140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， 可散热冷却效果好；并且，在所述空腔140内设有扰流结构160，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芯片200散发出的热量；本发明的功率模块的散热性能 得到提高，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，如图6-8所示，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。
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；所述空腔(140)内设有相对所述腔壁凸出的扰流结构(160)。
2.根据权利要求1所述的DBC基板(100)，其特征在于，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。
3.根据权利要求2所述的DBC基板(100)，其特征在于，包括基板本体和金属盖板(132)；所述基板本体包括所述上铜层(110)、所述陶瓷层(120)和下铜层(131)；所述散热金属层包括所述下铜层(131)和所述金属盖板(132)；所述下铜层(131)固设于所述陶瓷层(120)的底面；所述下铜层(131)的底部和/或所述金属盖板(132)的顶部设有凹槽，所述金属盖板(132)的顶部通过焊材层(600)焊接固定于所述下铜层(131)的底部，以封盖所述凹槽，以在所述金属盖板(132)与所述下铜层(131)之间夹合形成所述空腔(140)。
4.根据权利要求3所述的DBC基板(100)，其特征在于，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)。
5.根据权利要求4所述的DBC基板(100)，其特征在于，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；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。
6.根据权利要求3所述的DBC基板(100)，其特征在于，所述介质进口(151)和所述介质出口(152)分别设于所述金属盖板(132)的呈中心对称的两个角部上。
7.根据权利要求1所述的DBC基板(100)，其特征在于，所述金属盖板(132)为铜盖板。
8.一种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、陶瓷层(120)和下铜片，所述上铜片固设于所述陶瓷层(120)的顶部，所述下铜片固设于所述陶瓷层(120)的底部；
金属盖板(132)准备步骤：准备金属盖板(132)；
凹槽加工步骤:在所述金属盖板(132)加工出凹槽；
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)的顶部固定于所述下铜片的底部；所述凹槽与所述下铜片围成空腔(140)；所述下铜片与所述金属盖板(132)结合形成金属散热体；
开口加工步骤，在所述金属散热体上加工用于与所述空腔(140)连通的介质开口、介质出口(152)；
扰流结构(160)加工步骤：在所述凹槽的槽壁上加工形成相对凸出的扰流结构(160)，和/或在所述下铜片的底部加工形成相对凸出的扰流结构(160)。
9.一种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、陶瓷层(120)和下铜片，所述上铜片固设于所述陶瓷层(120)的顶部，所述下铜片固设于所述陶瓷层(120)的底部；
金属盖板(132)准备步骤：准备金属盖板(132)；
凹槽加工步骤:在所述基板本体的所述下铜片加工出凹槽；
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)的顶部固定于所述下铜片的底部；所述凹槽与所述金属盖板(132)围成空腔(140)；所述下铜片与所述金属盖板(132)结合形成金属散热体；
开口加工步骤，在所述金属散热体上加工用于与所述空腔(140)连通的介质开口、介质出口(152)；
扰流结构(160)加工步骤：在所述凹槽的槽壁上加工形成相对凸出的扰流结构(160)，和/或在所述金属盖板(132)的顶部加工形成相对凸出的扰流结构(160)。
10.一种功率模块，其特征在于，包括如权利要求1-7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)焊接于所述上铜片，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。
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