CN112687641B - 通过3d打印制备半导体功率模块散热水道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于3D打印技术领域，具体为一种通过3D打印制备半导体功率模块散热水道的方法。本发明利用3D打印的方式，在半导体功率模块散热水道的区域，用可以被溶剂去除的材料打印出相应的水道结构；在完成模块注塑过程后，用溶剂将打印材料清洗去除，实现水道的加工制造。本发明可以简化功率模块的散热器设计与制造工艺，进一步降低模块的成本；同时，对复杂水道能够高精度制备。

Description

通过3D打印制备半导体功率模块散热水道的方法

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及3D打印制备半导体功率模块散热水道的方法。

技术背景

半导体功率模块的散热能力极大地依赖于其散热水道的设计。在传统模块封装工艺中，散热水道通常使用粉末烧结、冷锻、或者精加工的方式实现。其制造成本非常高昂、制造周期很长，并且散热器也常常受到加工手段的制约，不能充分实现最优化的水道设计。如图1所示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速、方便、低成本的通过3D打印制备半导体功率模块散热水道的方法。

本发明利用3D打印的方式，在半导体功率模块散热水道的区域，用可以被溶剂去除的材料打印出相应的水道结构；在完成模块注塑过程后，用水、丙酮等溶剂将打印材料清洗去除，实现水道的加工制造。如图2所示，具体步骤为：

（1）通过3D打印的方式在半导体功率模块表面形成“水道”；

（2）在水道的空穴中填充高导热材料；

（3）功率模块经过注塑过程，将水道及高导热结构包裹在模块内部；

（4）用溶剂，将3D打印材料去除，实现经过优化设计的散热水道结构。

本发明中，所述溶剂为水或丙酮等。

本发明中，所述高导热材料，选自铜、铝、碳管、石墨烯等。

本发明方法可以简化功率模块的散热器设计与制造工艺，进一步降低模块的成本,同时，对复杂水道能够高精度制备。

附图说明

图1为现有半导体功率模块散热水道的图示。

图2为本发明半导体功率模块散热水道的制备流程图示。

具体实施方式

功率半导体模块的散热水道设计对于半导体器件性能的发挥起着决定性的作用。传统的制作工艺包括冷锻、热锻、金属烧结成型等。受到模具设计的制约，较为复杂的散热器设计都难以得到实现，很多时候不得不采用折中的方案。

本发明利用3D打印容易实现复杂结构且精度高的特点，可以快速且低成本的将最优化的散热设计加工完成。同时，考虑到3D打印材料通常以高分子化合物为主，不适合用来直接传热，所打印的结构可以为最终散热器的互补结构。3D打印完成后，在互补空间内填入高导热材料（例如铜、铝、碳管、石墨烯等），以增强整体散热性能。在高导热材料与功率模块底板以加热或者加压的方式形成充分接触后，将散热器与功率模块进行整体灌封，以确保整体的机械强度，之后再利用溶剂（例如水、丙酮、乙醇等）将打印的材料去除，以实现真正的散热水道。水道高度通常为1-100毫米，长度在2-500毫米之间，宽度范围在1-200毫米。3D打印的加工精度可以是0.01-1毫米，实现对复杂水道的高精度实现。

本发明实现方式简单，能够最大化的提升功率半导体模块的散热性能，对于降低功率模块成本、提升系统功率密度均具有显著作用。

Claims (3)

1.一种通过3D打印制备半导体功率模块散热水道的方法，其特征在于，利用3D打印的方式，在半导体功率模块散热水道的区域，用可以被溶剂去除的材料打印出相应的水道结构；在完成模块注塑过程后，用溶剂将打印材料清洗去除，实现水道的加工制造；具体步骤为：

（1）通过3D打印的方式在半导体功率模块表面形成“水道”；

（2）在水道的空穴中填充高导热材料；

（3）功率模块经过注塑过程，将水道及高导热结构包裹在模块内部；

（4）用溶剂，将3D打印材料去除，实现经过优化设计的散热水道结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂为水或丙酮。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高导热材料选自铜、铝、碳管、石墨烯。

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