CN114334674A - 功率半导体模块制备方法及功率半导体模块 - Google Patents

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吕镇
郭朝阳
武伟
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Abstract

一种功率半导体模块制备方法，包括塑封功率器件形成功率半导体组件，在所述功率半导体组件表面形成第一散热面。加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料。冷却所述第一散热面的所述第一材料，以连接所述功率半导体组件和所述第一散热器。该功率半导体模块制备方法通过先塑封再焊接的形式制作功率半导体模块，使得功率半导体模块具有更佳的整体性，能够让功率半导体模块具有更强的防水性能，当这种功率半导体模块的第一散热器通过液冷带走热量时，冷却液不易渗透到功率半导体模块的功率半导体组件中，而且可以预先进行密封性能的检测，从而提高可靠性。本申请还提供一种功率半导体模块。

Description

功率半导体模块制备方法及功率半导体模块
技术领域
本申请涉及功率半导体领域，尤其涉及一种功率半导体模块制备方法及功率半导体 模块。
背景技术
目前，功率半导体模块通常采用水冷保障温度，但是水冷需要功率半导体模块具有 较佳的密封性能。现有的部分功率半导体模块先将功率器件与散热器连接后，再对功率器件进行封装，这种功率半导体模块的密封性能难以保证，且难以在使用前检测功率器 件部分时候密封完好。还有部分功率半导体模块通过在功率器件与散热器之间填充散热 介质后，使得功率器件与散热器可拆卸连接。这种形式下可以先塑封功率器件，但是功 率器件和散热器之间的相对位置并不固定，散热介质导热效率不高且容易出现缝隙导致 散热效率成倍降低。
发明内容
本申请提供了一种功率半导体模块制备方法及功率半导体模块，便于密封功率半导 体模块，提高功率半导体模块散热性能。
本申请实施例的第一方面提供一种功率半导体模块制备方法，包括：
塑封功率器件形成功率半导体组件，在所述功率半导体组件表面形成第一散热面。 加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料。冷却所述第一散热面的所述第 一材料，以连接所述功率半导体组件和所述第一散热器。
该功率半导体模块制备方法通过先塑封再焊接的形式制作功率半导体模块，使得功 率半导体模块具有更佳的整体性，在塑封功率器件时能够避免第一散热器的位置干涉，让功率半导体模块具有更强的防水性能，当这种功率半导体模块的第一散热器通过液冷带走热量时，冷却液不易渗透到功率半导体模块的功率半导体组件中，保护功率半导体 组件，使得在水冷条件下功率半导体组件能够稳定工作。而且可以预先进行密封性能的 检测，从而提高可靠性。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述塑封功率器件形成功率半导体组件的 步骤中，包括：所述功率器件的一面通过第二材料焊接第一基板，所述第一基板背离所述功率器件的一面形成所述第一散热面。所述第二材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。
该功率半导体模块制备方法中，通过在功率器件的一面焊接第一基板使得功率器件 中的各零件相对位置固定。当第一基板使用DBC等高导热板时，可以扩大散热面积， 从而提高功率器件的散热性能。第二材料的熔点比第一材料高，或者第二材料的熔点与 第一材料相同，能够使得在第一散热器与功率半导体组件焊接时，第二材料不熔化。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述塑封功率器件形成功率半导体组件的 步骤中，还包括：所述功率器件包括第一件和第二件，在所述功率器件背离第一基板的一面通过第三材料焊接导体条带，所述导体条带连接所述第一件和第二件。所述第三材 料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。
该功率半导体模块制备方法制备的功率半导体模块中，通过导体条带电性连接第一 件和第二件，第一件和第二件可以整体供电。而且第一件和第二件可以通过协作实现部分功能。也即对第一件供电时，可以通过导体条带对第二件进行供电。第三材料的熔点 比第一材料高，或者第三材料的熔点与第一材料相同，能够使得在第一散热器与功率半 导体组件焊接时，第三材料不熔化。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤中，包括：通过超声波钎焊加热所述第一材料。
该功率半导体模块制备方法通过超声波钎焊的形式使得第一材料熔融，可以让功率 半导体模块外的局部升温达到第一材料的熔点温度，而功率半导体模块的其他地方温度 可以保持在相对较低的温度。功率半导体内部与第一材料处产生较大的温度梯度，从而保护功率半导体内部的零件。而且超声波钎焊能够使得第一材料加热熔融后具有更优的均一性，减少第一材料内部的小气泡，使得第一材料冷却后，焊接连接的功率半导体组 件和第一散热器之间连接强度更高。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述超声波钎焊的温度范围为150-180℃， 所述第一材料包括多元合金焊锡膏，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SAC305。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用多元合金焊锡膏，多元合金焊锡膏具有 比SAC305更低的熔点。使用这种组合进行超声波钎焊连接第一散热器和功率半导体组件时，第二材料和第三材料处于固态，保持功率器件与第一基板的连接，以及功率器件 与导体条带之间的连接。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述超声波钎焊的温度范围为210-220℃， 所述第一材料包括SnSb5，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用SnSb5，SnSb5具有比烧结银和更低的熔点。使用这种组合进行超声波钎焊连接第一散热器和功率半导体组件时，将热量集中 于第一散热器和功率半导体组件的位置。通过210-220℃的超声波钎焊工艺对第一材料 加热，能够使得第一散热器和功率半导体之间的第一材料熔融，而保持功率半导体组件 完整性。从而使得这种功率半导体模块制备方法制备的功率半导体模块具有良好的防水 性能。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述超声波钎焊的温度范围为210-220℃， 所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用多元合金焊锡膏或SAC305，远离第一材料所在位置的第三材料使用SnSb5，通过210-220℃的超声波钎焊工艺对第一材料加热熔融时，第三材料会保持固体状态，从而保持功率半导体组件的完整性。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤中，包括：通过真空回流焊加热所述第一材料。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用真空回流焊的形式使得第一材料熔融。 真空回流焊能够将热量集中于第一材料所在区域，使得功率半导体与散热器之间形成温 度梯度，在熔化第一材料时降低功率半导体内部的温度。真空回流焊使得第一材料进行相对均匀的熔化，而且真空使得第一材料熔融后内部的气泡减少，使得第一材料冷却后，焊接连接的功率半导体组件和第一散热器之间连接强度更高。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述真空回流焊的温度范围为210-220℃， 所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用多元合金焊锡膏或SAC305，远离第一材料所在位置的第三材料使用SnSb5，通过210-220℃的超声波钎焊工艺对第一材料加热熔融时，第三材料会保持固体状态，从而保持功率半导体组件的完整性。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述真空回流焊的温度范围为240-260℃， 所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括高铅锡焊膏。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用多元合金焊锡膏或SAC305，第三材料使用熔点相对较高的高铅锡焊膏，通过240-260℃的超声波钎焊工艺对第一材料加热熔 融时，第三材料会保持固体状态，从而保持功率半导体组件的完整性。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤中，包括：通过烧结加热所述第一材料。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用烧结的形式使得第一材料熔融。烧结时 第一材料收到的外力作用较小，处于相对静止的状态，第一材料熔融后扩散的区域易于控制。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述烧结的温度范围为270-290℃，所述第一材料包括纳米银，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括高铅锡焊膏。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用纳米银，连接功率器件和导体条带的第 三材料使用熔点相对较高的高铅锡焊膏，第三材料会保持固体状态，从而保持功率半导体组件的完整性。而连接第一基板和功率器件和的第二材料使用比纳米银熔点更高的烧结银，将温度控制在纳米银的熔点温度时，使得第二材料处并未达到烧结银的熔点，从 而烧结银保持固态维持第一基板和功率器件的连接关系。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，在所述塑封功率器件形成功率半导体组件 的步骤中，还包括：所述功率器件背离所述第一基板的一面通过第四材料焊接导电垫片。 所述导电垫片背离所述功率器件的一面通过第五材料焊接第二基板，所述第二基板背离 所述功率器件的一面形成第二散热面。所述第四材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。所述第五材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。
该功率半导体模块制备方法中，通过使用第五材料焊接第二基板，使得功率半导体 组件能够具有第一散热面和第二散热面两个散热面，通过两个散热面进行散热可以提高 功率半导体的散热效率。第四材料的熔点比第一材料高，或者第四材料的熔点与第一材料相同，能够使得在第一散热器与功率半导体组件焊接时，第四材料不熔化。第五材料 的熔点比第一材料高，或者第五材料的熔点与第一材料相同，能够使得在第一散热器与 功率半导体组件焊接时，第五材料不熔化。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤中还包括：加热位于第二散热器和所述第二散热面之间的第一 材料。
所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤后还包括：冷却 所述第二散热面的所述第一材料，以连接所述功率半导体组件和所述第二散热器。
该功率半导体模块制备方法中，在第二散热面设置与第一散热面相同的第一材料， 能够使得第一散热器和第二散热器同时被焊接在功率半导体组件外。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤中，包括：通过超声波钎焊加热所述第一材料。
该功率半导体模块制备方法通过超声波钎焊的形式使得第一材料熔融，可以让功率 半导体模块外的局部升温达到第一材料的熔点温度，而功率半导体模块的其他地方温度 可以保持在相对较低的温度。功率半导体内部与第一材料处产生较大的温度梯度，从而保护功率半导体内部的零件。而且超声波钎焊能够使得第一材料加热熔融后具有更优的均一性，减少第一材料内部的小气泡，使得第一材料冷却后，焊接的功率半导体组件和 第一散热器之间连接强度更高。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述超声波钎焊的温度范围为150-180℃， 所述第一材料包括SAC305和多元合金焊锡膏中的任一种，所述第二材料包括SnSb5，所述第四材料包括SAC305，所述第五材料包括SAC305。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用SAC305或多元合金焊锡膏，SAC305或多元合金焊锡膏相比SnSb5具有更低的熔点。当以150-180℃的超声波钎焊工艺对第 一材料所在位置进行加热时，第二材料由于熔点较高而不会熔化，第四材料和第五材料 所在位置由于温度梯度而达不到熔点温度，因此第四材料和第五材料也保持固体状态。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述超声波钎焊的温度范围为210-220℃， 所述第一材料包括SAC305、多元合金焊锡膏和SnSb5中的任一种，所述第二材料包括PbSnAg，所述第四材料包括SnSb5，所述第五材料包括SnSb5。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用SAC305、多元合金焊锡膏和SnSb5中的任一种，第二材料。当以210-220℃的超声波钎焊工艺对第一材料所在位置进行加热 时，第二热材料所在位置由于温度梯度而达不到熔点温度，而第四材料和第五材料因为 熔点较高而不会熔化。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤中，包括：通过真空回流焊加热所述第一材料。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用真空回流焊的形式使得第一材料熔融。 真空回流焊能够将热量集中于第一材料所在区域，使得功率半导体与散热器之间形成温 度梯度，在熔化第一材料时降低功率半导体内部的温度。真空回流焊使得第一材料进行相对均匀的熔化，而且真空使得第一材料熔融后内部的气泡减少，使得第一材料冷却后，焊接连接的功率半导体组件和第一散热器之间连接强度更高。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述真空回流焊的温度范围为210-220℃， 所述第一材料包括SAC305和多元合金焊锡膏中的任一种，所述第二材料包括PbSnAg，所述第四材料包括SnSb5，所述第五材料包括SnSb5。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用SAC305和多元合金焊锡膏中的任一种，SAC305相比SnSb5具有更低的熔点。当以210-220℃的真空回流焊工艺对第一材料 进行加热时，第二材料、第四材料和第五材料因为熔点较高而不会熔化。而且，真空回 流焊能够使得第一材料熔融后消减内部气泡，使得功率半导体组件与散热器之间具有较 高的连接强度。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述真空回流焊的温度范围为240-260℃， 所述第一材料包括SAC305、多元合金焊锡膏和SnSb5中的任一种，所述第二材料包括PbSnAg，所述第四材料包括PbSnAg，所述第五材料包括PbSnAg。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用SAC305、多元合金焊锡膏和SnSb5中的任一种，当以240-260℃的真空回流焊工艺对第一材料进行加热时，第二材料、第四 材料和第五材料因为熔点较高而不会熔化。而且，真空回流焊能够使得第一材料熔融后 消减内部气泡，使得功率半导体组件与散热器之间具有较高的连接强度。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，在加热位于第一散热器和所述第一散热面 之间的第一材料的步骤中，包括：通过烧结加热所述第一材料。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用烧结的形式使得第一材料熔融。烧结时 第一材料收到的外力作用较小，处于相对静止的状态，第一材料熔融后扩散的区域易于控制。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述烧结的温度范围为270-290℃，所述第一材料包括纳米银，所述第二材料包括PbSnAg，所述第四材料包括PbSnAg，所述第 五材料包括PbSnAg。
该功率半导体模块制备方法中第一材料使用纳米银，当以270-290℃的烧结工艺对 第一材料进行加热时，第二材料、第四材料和第五材料因为熔点较高而不会熔化。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤前，还包括：在所述第一散热器外镀附金属镀层，所述金属镀层包括Ag、Ni、Sn和Au中的任一种或多种。
该功率半导体模块制备方法中，对第一散热器外镀附金属镀层使得第一散热器散热 效果更优，另外可以保护第一散热器，降低第一散热器被散热介质腐蚀损耗的几率。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤前，还包括：在所述第二散热器外镀附金属镀层，所述金属镀层包括Ag、Ni、Sn和Au中的任一种或多种。
该功率半导体模块制备方法中，对第二散热器外镀附金属镀层使得第二散热器散热 效果更优，另外可以保护第二散热器，降低第二散热器被散热介质腐蚀损耗的几率。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤前，还包括：在所述第一散热面设置有用于标识所述第一材料用量的标高件，所述标高件包括如下的任一种：
在所述第一散热面设置金属材料，所述金属材料凸出所述第一散热面形成所述标高 件；
在所述第一散热面固定设置有凸点，所述凸点形成所述标高件；
在所述第一散热面设置凹槽，所述凹槽形成所述标高件。
该功率半导体模块制备方法中，第一散热面设置标高件可标识第一材料的用量。通 过控制第一材料的用量，可以降低第一材料使用过多导致第一材料溢出的几率，或者降低功率半导体组件尺寸出现过大偏差。通过控制第一材料的用量，也可以降低第一材料 用量不足导致散热器与功率半导体组件连接强度不足的概率。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述塑封功率器件形成功率半导体组件的 步骤后，还包括：对所述功率半导体切筋。
该功率半导体模块制备方法中，在塑封功率器件形成功率半导体组件后进行切筋， 通过切筋将功率半导体组件的连接筋切掉，然后将塑封时溢出的多余物料去除。
本申请实施例的第二方面提供了一种功率半导体模块，使用第一方面提供的功率半 导体模块制备方法制成。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述功率器件的一面通过第二材料焊接第 一基板的步骤后，还包括：在所述第一基板设置第一弧形段，所述第一弧形段位于所述第一基板的中部。
该功率半导体模块制备方法中，当焊接第一基板和功率器件时，第一弧形段可以消 减第一基板焊接形成的翘曲。使得第一基板和功率器件焊接后达到相对平整的状态。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，在加热位于第一散热器和所述第一散热面 之间的第一材料的步骤前，还包括：在所述第一散热器设置第二弧形段，所述第二弧形段在所述第一散热器对应所述功率器件的位置。
该功率半导体模块制备方法中，第二弧形段可以消减第一散热器翘曲的应力，使得 第一散热器与功率半导体组件固定连接后达到相对平整的状态。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述导电垫片背离所述功率器件的一面通 过第五材料焊接第二基板的步骤前，还包括：在所述第二基板设置第三弧形段，所述第三弧形段位于所述第二基板的中部。
该功率半导体模块制备方法中，当焊接第二基板和导电垫片时，第三弧形段可以消 减第二基板焊接形成的翘曲。使得第二基板和导电垫片焊接后达到相对平整的状态。
基于第一方面，一种可能的实现方式中，在所述第二散热面处设置第二散热器，在加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤前，还包括：在所述第二 散热器设置第四弧形段，所述第四弧形段在所述第二散热器对应所述功率器件的位置。
该功率半导体模块制备方法中，第四弧形段可以消减第二散热器翘曲的应力，使得 第二散热器与功率半导体组件固定连接后达到相对平整的状态。
该功率半导体模组通过第一方面提供的制备方法制成，可以使得功率半导体模块具 有更佳的整体性，能够让功率半导体模块具有更强的防水性能，当这种功率半导体模块的第一散热器通过液冷带走热量时，冷却液不易渗透到功率半导体模块的功率半导体组件中，保护功率半导体组件，使得在水冷条件下功率半导体组件能够稳定工作。
附图说明
图1是本申请一实施例提供的一种功率半导体模块的爆炸图。
图2是本申请一实施例提供的一种功率半导体模块的剖视图。
图3是本申请一实施例提供的功率半导体模块制备方法的流程图。
图4是本申请另一实施例提供的一种功率半导体模块的爆炸图。
图5是本申请另一实施例提供的一种功率半导体模块的剖视图。
图6是本申请另一实施例提供的功率半导体模块制备方法的流程图。
主要元件符号说明
功率器件 110
第一件 111
第二件 113
导电垫片 120
第一基板 130
第二基板 140
导体条带 150
信号引脚 170
终端 190
第一材料 210
第二材料 230
第三材料 250
第四材料 270
第五材料 290
第一散热器 310
第二散热器 330
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所 揭示的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。虽然本申请的描述将结合较佳实施例 一起介绍，但这并不代表此申请的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作申请介绍的目的是为了覆盖基于本申请的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本申请的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本申请也可以不使 用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本申请的重点，有些具体细节将在描述中 被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以 相互组合。
以下，如果有用到，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指 示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中， 除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“上”、“下”、“左”、“右” 等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性 术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方 位的变化而相应地发生变化。
在本申请中，如果有用到，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相 连，也可以通过中间媒介间接相连。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的 所列项目的任意的和所有的组合。
在下述实施例结合示意图进行详细描述时，为便于说明，表示器件局部结构的图会 不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方 式作进一步地详细描述。
图1示出了本申请一种实施例提供的一种功率半导体模块的爆炸图。图2示出了本申请一种实施例提供的一种功率半导体模块的剖视图。
如图1所示，这种功率半导体模块为采用第一散热器310散热的单面散热功率半导体模块。这种功率半导体模块包括功率半导体组件和第一散热器310，功率半导体组件 靠近第一散热器310的一面形成第一散热面，通过第一材料210连接功率半导体组件和 第一散热器310。功率半导体组件生成的热量通过第一材料210传递至第一散热器310， 再经由第一散热器310散发。
如图2所示，功率半导体组件包括功率器件110和第一基板130。功率器件110朝 向第一散热器310的一面通过第二材料230连接第一基板130，第一基板130使功率器 件110各零件相对位置固定，而且第一基板130使得功率器件110具有更大的散热面积， 从而提高功率器件110的散热效率。可选择性的，第一基板130使用DBC(Direct Bonding Copper，覆铜陶瓷基板)，DBC具有较高的导热性能，可以将功率器件110产生的热量 快速带离功率器件110。
功率半导体组件还包括导体条带150。功率器件110包括第一件111和第二件113，第一件111和第二件113通过第三材料250与导体条带150连接。导体条带150设置在 功率器件110背离第一基板130的一面，避免导体条带150与第一基板130位置干涉。 第一件111和第二件113通过导体条带150电性连接，使得第一件111和第二件113可 以集中供电，而且第一件111和第二件113组合能够协同实现部分功能。可选择性的， 第一件111可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，第 二件113可以为二极管。二极管可以在功率器件110中电压或电流出现突变时，对IGBT 起保护作用。
在第一件111上还电性连接有信号引脚170，信号引脚170用于连接外部设备以实现与功率半导体组件的信号传递。
在功率半导体组件的两端分别连接有第一终端190和第二终端190。具体的，第一终端190与第一件111连接，第二终端190与第二件113连接。第一终端190和第二终 端190可以通过功率半导体实现电流的通断。
图3示出了本申请一种实施例提供的功率半导体模块制备方法的流程图，用于制备 单面散热功率半导体模块。
如图3所示，这种功率半导体模块制备方法包括：
S110，塑封功率器件110形成功率半导体组件，在功率半导体组件表面形成第一散热面。塑封后的功率半导体组件使得功率半导体能够具有较佳的防水性能，功率半导体 组件的热量通过第一散热面带离功率半导体组件。塑封功率半导体组件后对功率半导体 组件切筋，去除塑封时溢出的多余物料。
S120，在第一散热面处放置第一散热器310。第一散热器310用于接收第一散热面的热量，并将热量散发远离功率半导体组件。
S130，在第一散热器310和第一散热面之间放置第一材料210。第一材料210放置在第一散热器310和第一散热面之间用于连接第一散热器310和功率半导体组件，而且 第一材料210还可以起到传递热量的作用，提高功率半导体组件与第一散热器310的传 热效率。可选择性的，放置于第一散热器310和第一散热面之间的第一材料210可以为 焊片也可以为焊膏。
S160，加热第一材料210。通过加热第一材料210，使第一材料210变成流态或者 软化以产生较大的分子间作用力，使得第一材料210能够粘连功率半导体组件和第一散 热器310。
S170，冷却第一散热面的第一材料210，以连接功率半导体组件和第一散热器310。冷却第一材料210后，第一材料210从流态变回固态或者从软化状态从新变硬，使得第 一材料210固定连接功率半导体组件和第一散热器310。
可以理解的，可以先进行S120再进行S130。比如先将第一散热器310和功率半导体组件相互靠近，使得第一散热面和第一散热器310之间具有一定间隙后，在间隙中填 充片状的第一材料210。也可以将S120和S130的顺序交换，先在第一散热面或者在第 一散热器310的表面放置第一材料210，再将第一散热器310靠近第一散热面，使得第 一散热面和第一散热器310夹持第一材料210。
在步骤S120之前还可以对第一散热器310和/或功率半导体组件进行镀层，包括步骤：
S210，对第一散热器310进行镀层。通过在第一散热器310表面镀附耐腐蚀的金属，可以提高第一散热器310的耐腐蚀性能，进而提高第一散热器310的使用寿命。镀层可 以完全覆盖第一散热器310，也可以只覆盖第一散热器310朝向功率半导体组件的一面。 进行镀层后再去除氧化层，可以保持第一散热器310的散热效率。
S220，对功率半导体组件进行镀层。通过在功率半导体组件表面镀附耐腐蚀的金属， 可以提高功率半导体组件的耐腐蚀性能，进而提高功率半导体组件的使用寿命。
对第一散热器310和/或功率半导体组件进行镀层的金属可以为银单质、镍单质、锡 单质或金单质。也可以为上述金属构成的复合金属。
在步骤S130中，需要确保第一材料210足量。为了使得第一材料210足量，在第 一散热器310靠近功率半导体组件的一面设置标高件。
可选择性的，当标高件设置在第一散热面时。标高件包括设置在第一散热面的金属 材料，金属材料凸出第一散热面。或，标高件包括设置在第一散热面的凸点。或，标高 件包括设置在第一散热面的凹槽。
可选择性的，当标高件设置在第一散热器310时。标高件包括设置在第一散热器310 表面的金属材料，金属材料凸出第一散热面。或，标高件包括设置在第一散热器310表面的凸点。或，标高件包括设置在第一散热器310表面的凹槽。
在步骤S110中，通过功率半导体组件制备方法实现功率半导体组件内部零件的连接，功率半导体组件制备方法包括：
S111，功率器件110的一面通过第二材料230焊接第一基板130，第一基板130背 离功率器件110的一面形成第一散热面。其中，第二材料230的熔点与第一材料210熔 点相等，或比第一材料210高。当在步骤S104中加热第一材料210时，第二材料230 可以保持固态，从而维持功率半导体组件的稳定。
S112，功率器件110包括第一件111和第二件113，在功率器件110背离第一基板130的一面通过第三材料250焊接导体条带150，导体条带150连接第一件111和第二件 113。其中，第三材料250的熔点与第一材料210熔点相等，或比第一材料210高。当在 步骤S104中加热第一材料210时，第三材料250可以保持固态，从而维持功率半导体 组件的稳定。
在步骤S110之前，还包括：
S101，对第一基板130弯折形成第一弧形段，第一弧形段位于第一基板130的中部。
当焊接第一基板130和功率器件110时，第一弧形段可以消减第一基板130焊接形成的翘曲。使得第一基板130和功率器件110焊接后达到相对平整的状态。
可以理解的，第一弧形段也可以不通过弯折的形式形成，比如可以在第一基板130成型时通过热处理使得第一基板130具有形成第一弧形段的内应力。
在步骤S120之前，还包括：
S103，在第一散热器310设置第二弧形段，第二弧形段在第一散热器310对应功率器件110的位置。
当步骤S130和步骤S140完成时，第二弧形段可以消减第一散热器310翘曲的应力，使得第一散热器310与功率半导体组件固定连接后达到相对平整的状态。
制备单面散热功率半导体模块时，相对完整的功率半导体模块制备方法包括步骤：
S101，对第一基板130弯折形成第一弧形段，第一弧形段位于第一基板130的中部。
S103，在第一散热器310设置第二弧形段，第二弧形段在第一散热器310对应功率器件110的位置。
S111，功率器件110的一面通过第二材料230焊接第一基板130，第一基板130背 离功率器件110的一面形成第一散热面。
S112，功率器件110包括第一件111和第二件113，在功率器件110背离第一基板130的一面通过第三材料250焊接导体条带150，导体条带150连接第一件111和第二件 113。
S110，塑封功率器件110形成功率半导体组件，在功率半导体组件表面形成第一散热面。塑封形成功率半导体组件后对功率半导体组件切筋，去除塑封时溢出的多余物料。
S210，对第一散热器310进行镀层。
S220，对功率半导体组件进行镀层。
S120，在第一散热面处放置第一散热器310。
S130，在第一散热器310和第一散热面之间放置第一材料210。
S160，加热第一材料210。
S170，冷却第一散热面的第一材料210，连接功率半导体组件和第一散热器310。
在上述制备单面散热功率半导体模块的功率半导体模块制备方法中，步骤S160可以采用不同的工艺实现第一材料210的加热。
可选择性的，在步骤S160中，通过超声波钎焊加热第一材料210，超声波钎焊加热第一材料210的方法包括：
S161a，使用超声波工具头对准第一材料210。
S161b，通过超声波工具头向第一材料210发射超声波。
在步骤S161a中，超声波工具头的材质可以为铝合金、钛合金或合金钢。铝合金、钛合金和合金钢均能对功率半导体或第一散热器310施加足够振幅的超声波，使得第一 材料210的焊接端面达到220℃的温度。
在步骤S161a中，超声波工具头的形状可以为字母头、两爪工具头或四爪工具头。应对于不同的第一材料210或者不同IGBT的安装情形，还可以使用多个工具头同时对 功率半导体或第一散热器310发射超声波。
在步骤S161a中，超声波工具头可以对第一散热面、第一散热器310背离功率半导体组件的一面、第一散热器310朝向功率半导体组件的一面或者第一散热器310的侧面 发生超声波。可以使得超声波远离功率半导体组件的内部零件，使得功率半导体组件内 部具有相对较低的温度，从而保护功率半导体。
使用超声波钎焊加热第一材料210时，在步骤S130前，还可以包括步骤：
S130a，将第一材料210超声预涂于第一散热面。
S130b，将第一材料210超声预涂于第一散热器310朝向功率半导体组件的一面。
通过在第一散热面和/或第一散热器310上进行超声预涂第一材料210，可以提高功 率半导体组件与第一散热器310的连接强度，同时也可以提高功率半导体组件与第一散热器310之间的传热效率。
在步骤S160中，采用超声波钎焊加热第一材料210时，可以使用第一材料组合。 第一材料组合中，第一材料210可采用多元合金焊锡膏，第二材料230可采用烧结银， 第三材料250可采用SAC305。SAC305中锡的重量百分比为96.5％，银的重量百分比为 3.0％，铜的重量百分比为0.5％。多元合金锡焊膏为在Sn-Ag-Cu系焊膏中添加扶助金属 材料的锡焊膏。
在步骤S160中应用第一材料组合，使用超声波钎焊加热第一材料210时，将温度控制在150-180℃，此时超声波钎焊将热量集中于第一材料210处，使得多元合金锡焊 膏形成的第一材料210加热熔融。而烧结银形成的第二材料230和SAC305形成的第三 材料250保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。其中，烧结银和SAC305的熔点高 于多元合金锡焊膏，将温度控制在150-180℃时，功率半导体组件中的烧结银和SAC305 不熔融。
在步骤S160中，采用超声波钎焊加热第一材料210时，还可以使用第二材料组合。第二材料组合中，第一材料210可采用SnSb5，第二材料230可采用烧结银，第三材料 250可采用SnSb5。SnSb5中锡的重量百分比为95％，锑的重量百分比为5％。
在步骤S160中应用第二材料组合，使用超声波钎焊加热第一材料210时，将温度控制在210-220℃，此时超声波钎焊将热量集中于第一材料210处，使得SnSb5形成的 第一材料210加热熔融。而烧结银形成的第二材料230和SnSb5形成的第三材料250保 持固态，使得功率半导体组件保持稳定。其中，烧结银的熔点高于SnSb5，将温度控制 在210-220℃时，功率半导体组件中的烧结银不熔融。由于超声波钎焊将热量集中于第 一材料210处，功率半导体组件的第二材料230处的温度低于第一材料210处的温度， 因此，将第一材料210处的温度控制在210-220℃时，连接功率器件110和导体条带150 的第二材料230处的温度尚未达到SnSb5的熔点，第二材料230不熔融。
在步骤S160中，采用超声波钎焊加热第一材料210时，还可以使用第三材料组合。第三材料组合中，第一材料210可采用多元合金焊锡膏或SAC305，第二材料230可采 用烧结银，第三材料250可采用SnSb5。
在步骤S160中应用第三材料组合，使用超声波钎焊加热第一材料210时，将温度控制在210-220℃，此时超声波钎焊将热量集中于第一材料210处，使得多元合金焊锡 膏或SAC305形成的第一材料210加热熔融。而烧结银形成的第二材料230和SnSb5形 成的第三材料250保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。其中，烧结银的熔点高于 SnSb5，将温度控制在210-220℃时，功率半导体组件中的烧结银不熔融。由于超声波钎 焊将热量集中于第一材料210处，功率半导体组件的第二材料230处的温度低于第一材 料210处的温度，因此，将第一材料210处的温度控制在210-220℃时，连接功率器件 110和导体条带150的第二材料230处的温度尚未达到SnSb5的熔点，第二材料230不 熔融。
可选择性的，在步骤S160中，通过真空回流焊加热第一材料210。真空回流焊也能够将热量集中于第一材料210所在区域，使得功率半导体与散热器之间形成温度梯度， 在熔化第一材料210时降低功率半导体内部的温度。而且真空可以使得第一材料210熔 融后内部的气泡减少，第一材料210冷却后，焊接连接的功率半导体组件和第一散热器 310之间连接强度更高。
在步骤S160中，采用真空回流焊加热第一材料210时，可以使用第四材料组合。 第四材料组合中，第一材料210可采用多元合金焊锡膏或SAC305，第二材料230可采 用烧结银，第三材料250可采用SnSb5。
在步骤S160中应用第四材料组合，使用真空回流焊加热第一材料210时，将温度控制在210-220℃，此时真空回流焊将热量集中于第一材料210处，使得多元合金焊锡 膏或SAC305形成的第一材料210加热熔融。而烧结银形成的第二材料230和SnSb5形 成的第三材料250保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。其中，烧结银的熔点高于 SnSb5，将温度控制在210-220℃时，功率半导体组件中的烧结银不熔融。由于功率半导 体组件内的第二材料230处的温度低于第一材料210处的温度，因此，将第一材料210 处的温度控制在210-220℃时，连接功率器件110和导体条带150的第二材料230处的 温度尚未达到SnSb5的熔点，第二材料230不熔融。
在步骤S160中，采用真空回流焊加热第一材料210时，可以使用第五材料组合。 第五材料组合中，第一材料210可采用SnSb5、多元合金焊锡膏和SAC305中的任一者， 第二材料230可采用烧结银，第三材料250可采用高铅锡焊膏。
在步骤S160中应用第五材料组合，使用真空回流焊加热第一材料210时，将温度控制在240-260℃，此时真空回流焊将热量集中于第一材料210处，在该温度下SnSb5、 多元合金焊锡膏和SAC305中的任一者均可加热熔融。而烧结银形成的第二材料230和 高铅锡焊膏形成的第三材料250保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。
可选择性的，在步骤S160中，通过烧结加热第一材料210。烧结时第一材料210收到的外力作用较小，处于相对静止的状态，第一材料210熔融后扩散的区域易于控制。
在步骤S160中，采用烧结加热第一材料210时，可以使用第六材料组合。第六材 料组合中，第一材料210可采用纳米银，第二材料230可采用烧结银，第三材料250可 采用高铅锡焊膏。
在步骤S160中应用第六材料组合，使用烧结加热第一材料210时，将温度控制在270-290℃，在该温度下纳米银可软化以形成较大的分子间作用力。而烧结银形成的第二材料230和高铅锡焊膏形成的第三材料250保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。
可以理解的，烧结加热第一材料210时，第一材料210也可以使用微米银或者铜颗粒，当第一材料210加热软化时，第二材料230和第三材料250保持固态。
图4示出了本申请另一种实施例提供的一种功率半导体模块的爆炸图。图5示出了本申请另一种实施例提供的一种功率半导体模块的剖视图。
如图5所示，这种功率半导体模块为采用第一散热器310和第二散热器330散热的双面散热功率半导体模块。这种功率半导体模块包括功率半导体组件、第一散热器310 和第二散热器330，功率半导体组件靠近第一散热器310的一面形成第一散热面，通过 第一材料210连接功率半导体组件和第一散热器310。功率半导体组件靠近第二散热器 330的一面形成第二散热面，通过第一材料210连接功率半导体组件和第二散热器330。 也即，第一散热面和第二散热面采用的材料成分相同，使得第一散热器310和第二散热 器330可以同时实现与功率半导体的连接。热功率半导体组件生成的热量通过第一散热 面的第一材料210传递至第一散热器310，再经由第一散热器310散发，同时热功率半 导体组件生成的热量还会通过第二散热面的第一材料210传递至第二散热器330，再经 由第二散热器330散发。
如图4所示，功率半导体组件包括功率器件110、第一基板130、第二基板140和导电垫片120。功率器件110朝向第一散热器310的一面通过第二材料230连接第一基板 130，第一基板130使功率器件110各零件相对位置固定，而且第一基板130使得功率器 件110具有更大的散热面积，从而提高功率器件110的散热效率。可选择性的，第一基 板130使用DBC，DBC具有较高的导热性能，可以将功率器件110产生的热量快速带 离功率器件110。
功率器件110包括第一件111和第二件113，第一件111和第二件113通过第三材 料250与导电垫片120连接。导电垫片120设置在功率器件110背离第一基板130的一 面，第一件111和第二件113通过导电垫片120电性连接，使得第一件111和第二件113 可以集中供电，而且第一件111和第二件113组合能够协同实现部分功能。可选择性的， 第一件111可以为IGBT，第二件113可以为二极管。二极管可以在功率器件110中电压 或电流出现突变时，对IGBT起保护作用。
在第一件111上还电性连接有信号引脚170，信号引脚170用于连接外部设备以实现与功率半导体组件的信号传递。
在导电垫片120背离功率器件110的一面通过第五材料290焊接第二基板140，第二基板140能够接收导电垫片120处发出的热量，使得功率器件110具有更大的散热面 积，从而提高功率器件110的散热效率。可选择性的，第二基板140使用DBC，DBC 具有较高的导热性能，可以将功率器件110产生的热量快速带离功率器件110。
在功率半导体组件的两端分别连接有第一终端190和第二终端190。具体的，第一终端190与第一件111连接，第二终端190与第二件113连接。第一终端190和第二终 端190可以通过功率半导体实现电流的通断。
图6示出了本申请一种实施例提供的功率半导体模块制备方法的流程图，用于制备 双面散热功率半导体模块。
如图6所示，这种功率半导体模块制备方法包括：
S110，塑封功率器件110形成功率半导体组件，在功率半导体组件表面形成第一散热面。塑封后功率半导体组件使得功率半导体能够具有较佳的防水性能，功率半导体组 件的热量通过第一散热面带离功率半导体组件。塑封形成功率半导体组件后，对功率半 导体组件切筋，去除塑封时溢出的多余物料。
S120，在第一散热面处放置第一散热器310。第一散热器310用于接收第一散热面的热量，并将热量散发远离功率半导体组件。
S130，在第一散热器310和第一散热面之间放置第一材料210。第一材料210设置在第一散热器310和第一散热面之间用于连接第一散热器310和功率半导体组件，而且 第一材料210还可以起到传递热量的作用，提高功率半导体组件与第一散热器310的传 热效率。可选择性的，设置于第一散热器310和第一散热面之间的第一材料210可以为 焊片也可以为焊膏。
S140，在第二散热面处设置第二散热器330。第二散热器330用于接收第二散热面的热量，并将热量散发远离功率半导体组件。
S150，在第二散热器330和第二散热面之间放置第一材料210。第一材料210设置在第二散热器330和第二散热面之间用于连接第二散热器330和功率半导体组件，而且 第一材料210还可以起到传递热量的作用，提高功率半导体组件与第二散热器330的传 热效率。可选择性的，设置于第二散热器330和第二散热面之间的第一材料210可以为 焊片也可以为焊膏。
S160，加热第一材料210。通过加热第一材料210，使第一材料210变成流态，从 而使得第一散热面的第一材料210填充于第一散热器310和第一散热面之间的缝隙中， 第二散热面的第一材料210填充于第二散热器330和第二散热面之间的缝隙中。
S170，冷却第一散热面和第二散热面的第一材料210，以连接功率半导体组件、第一散热器310和第二散热器330。冷却第一材料210后，第一散热面的第一材料210使 得功率半导体组件和第一散热器310固定连接，第二散热面的第一材料210使得功率半 导体组件和第二散热器330固定连接。
可以理解的，可以先进行S120再进行S130。比如先将第一散热器310和功率半导体组件相互靠近，使得第一散热面和第一散热器310之间具有一定间隙后，在间隙中填 充片状的第一材料210。也可以将S120和S130的顺序交换，先在第一散热面或者在第 一散热器310的表面放置第一材料210，再将第一散热器310靠近第一散热面，使得第 一散热面和第一散热器310夹持第一材料210。
可以理解的，可以先进行S140再进行S150。比如先将第二散热器330和功率半导体组件相互靠近，使得第二散热面和第二散热器330之间具有一定间隙后，在间隙中填 充片状的第一材料210。也可以将S140和S150的顺序交换，先在第二散热面或者在第 二散热器330的表面放置第一材料210，再将第二散热器330靠近第二散热面，使得第 二散热面和第二散热器330夹持第一材料210。
在步骤S120之前还可以对散热器和/或功率半导体组件进行镀层，包括步骤：
S210，对第一散热器310和第二散热器330进行镀层。通过在第一散热器310和第二散热器330表面镀附耐腐蚀的金属，可以提高第一散热器310和第二散热器330的耐 腐蚀性能，进而提高第一散热器310和第二散热器330的使用寿命。镀层可以完全覆盖 第一散热器310和第二散热器330，也可以只覆盖第一散热器310或第二散热器330朝 向功率半导体组件的一面。进行镀层后再去除氧化层，可以保持第一散热器310和第二 散热器330的散热效率。
S220，对功率半导体组件进行镀层。通过在功率半导体组件表面镀附耐腐蚀的金属， 可以提高功率半导体组件的耐腐蚀性能，进而提高功率半导体组件的使用寿命。
对第一散热器310和/或功率半导体组件进行镀层的金属可以为银单质、镍单质、锡 单质或金单质。也可以为上述金属构成的复合金属。
可以理解的，可以只对第一散热器310、第二散热器330和功率半导体中的一者或两者进行镀层，以提高被镀层的零件的耐腐蚀性。
在步骤S130中，需要确保第一材料210足量。为了使得第一材料210足量，在第 一散热器310靠近功率半导体组件的一面设置标高件。
可选择性的，当标高件设置在第一散热面时。标高件包括设置在第一散热面的金属 材料，金属材料凸出第一散热面。或，标高件包括设置在第一散热面的凸点。或，标高 件包括设置在第一散热面的凹槽。
可选择性的，当标高件设置在第一散热器310时。标高件包括设置在第一散热器310 表面的金属材料，金属材料凸出第一散热面。或，标高件包括设置在第一散热器310表面的凸点。或，标高件包括设置在第一散热器310表面的凹槽。
在步骤S150中，需要确保第一材料210足量。为了使得第一材料210足量，在第 二散热器330靠近功率半导体组件的一面设置标高件。
可选择性的，当标高件设置在第二散热面时。标高件包括设置在第二散热面的金属 材料，金属材料凸出第二散热面。或，标高件包括设置在第二散热面的凸点。或，标高 件包括设置在第二散热面的凹槽。
可选择性的，当标高件设置在第二散热器330时。标高件包括设置在第二散热器330 表面的金属材料，金属材料凸出第二散热面。或，标高件包括设置在第二散热器330表面的凸点。或，标高件包括设置在第二散热器330表面的凹槽。
在步骤S110中，通过功率半导体组件制备方法实现功率半导体组件内部零件的连接，功率半导体组件制备方法包括：
S111，功率器件110的一面通过第二材料230焊接第一基板130，第一基板130背 离功率器件110的一面形成第一散热面。其中，第二材料230的熔点与第一材料210熔 点相等，或比第一材料210高。当在步骤S104中加热第一材料210时，第二材料230 可以保持固态，从而维持功率半导体组件的稳定。
S112，功率器件110包括第一件111和第二件113，在功率器件110背离第一基板130的一面通过第四材料270焊接导电垫片120，导电垫片120连接第一件111和第二件 113。其中，第四材料270的熔点与第一材料210熔点相等，或比第一材料210高。当在 步骤S104中加热第一材料210时，第四材料270可以保持固态，从而维持功率半导体 组件的稳定。
S113，导电垫片120背离功率器件110的一面通过第五材料290焊接第二基板140。其中，第五材料290的熔点与第一材料210熔点相等，或比第一材料210高。当在步骤 S104中加热第一材料210时，第五材料290可以保持固态，从而维持功率半导体组件的 稳定。
在步骤S110之前，还包括：
S101，对第一基板130弯折形成第一弧形段，第一弧形段位于第一基板130的中部。
当焊接第一基板130和功率器件110时，第一弧形段可以消减第一基板130焊接形成的翘曲。使得第一基板130和功率器件110焊接后达到相对平整的状态。
S102，对第二基板140弯折形成第三弧形段，第三弧形段位于第二基板140的中部。
当焊接第二基板140和导电垫片120时，第三弧形段可以消减第二基板140焊接形成的翘曲。使得第二基板140和导电垫片120焊接后达到相对平整的状态。
可以理解的，第一弧形段和第三弧形段也可以不通过弯折的形式形成，比如可以在 第一基板130或第二基板140成型时通过热处理使得第一基板130或第二基板140具有形成弧形段的内应力。
在步骤S120之前，还包括：
S103，在第一散热器310设置第二弧形段，第二弧形段在第一散热器310对应功率器件110的位置。
当步骤S130和步骤S140完成时，第二弧形段可以消减第一散热器310翘曲的应力，使得第一散热器310与功率半导体组件固定连接后达到相对平整的状态。
S104，在第二散热器330设置第四弧形段，第四弧形段在第二散热器330对应功率器件110的位置。
当步骤S130和步骤S140完成时，第四弧形段可以消减第二散热器330翘曲的应力，使得第二散热器330与功率半导体组件固定连接后达到相对平整的状态。
制备双散热功率半导体模块时，相对完整的功率半导体模块制备方法包括步骤：
S101，对第一基板130弯折形成第一弧形段，第一弧形段位于第一基板130的中部。
S102，对第二基板140弯折形成第三弧形段，第三弧形段位于第二基板140的中部。
S103，在第一散热器310设置第二弧形段，第二弧形段在第一散热器310对应功率器件110的位置。
S104，在第二散热器330设置第四弧形段，第四弧形段在第二散热器330对应功率器件110的位置。
S111，功率器件110的一面通过第二材料230焊接第一基板130，第一基板130背 离功率器件110的一面形成第一散热面。
S112，功率器件110包括第一件111和第二件113，在功率器件110背离第一基板130的一面通过第四材料270焊接导电垫片120，导电垫片120连接第一件111和第二件 113。
S113，导电垫片120背离功率器件110的一面通过第五材料290焊接第二基板140。
S110，塑封功率器件110形成功率半导体组件，在功率半导体组件表面形成第一散热面。塑封形成功率半导体组件后，对功率半导体组件切筋，去除塑封时溢出的多余物 料。
S210，对第一散热器310和第二散热器330)进行镀层。
S220，对功率半导体组件进行镀层。
S120，在第一散热面处放置第一散热器310。
S130，在第一散热器310和第一散热面之间放置第一材料210。
S140，在第二散热面处设置第二散热器330。
S150，在第二散热器330和第二散热面之间放置第一材料210。
S160，加热第一材料210。
S170，冷却第一散热面的第一材料210，以连接功率半导体组件和第一散热器310。冷却第二散热面的第一材料210，以连接功率半导体组件和第二散热器330。
在上述制备单面散热功率半导体模块的功率半导体模块制备方法中，步骤S160可以采用不同的工艺实现第一材料210的加热。
可选择性的，在步骤S160中，通过超声波钎焊加热第一材料210，超声波钎焊加热第一材料210的方法包括：
S161a，使用超声波工具头对准第一材料210。
S161b，通过超声波工具头向第一材料210发射超声波。
在步骤S161a中，超声波工具头的材质可以为铝合金、钛合金或合金钢。铝合金、钛合金和合金钢均能对功率半导体或第一散热器310施加足够振幅的超声波，使得第一 材料210的焊接端面达到220℃的温度。
在步骤S161a中，超声波工具头的形状可以为字母头、两爪工具头或四爪工具头。应对于不同的第一材料210或者不同IGBT的安装情形，还可以使用多个工具头同时对 功率半导体或第一散热器310发射超声波。
在步骤S161a中，超声波工具头可以对第一散热面、第一散热器310背离功率半导体组件的一面、第一散热器310朝向功率半导体组件的一面或者第一散热器310的侧面 发生超声波。可以使得超声波远离功率半导体组件的内部零件，使得功率半导体组件内 部具有相对较低的温度，从而保护功率半导体。
使用超声波钎焊加热第一材料210时，在步骤S130前，还可以包括步骤：
S130a，将第一材料210超声预涂于第一散热面。
S130b，将第一材料210超声预涂于第一散热器310朝向功率半导体组件的一面。
通过在第一散热面和/或第一散热器310上进行超声预涂第一材料210，可以提高功 率半导体组件与第一散热器310的连接强度，同时也可以提高功率半导体组件与第一散热器310之间的传热效率。
在步骤S160中，采用超声波钎焊加热第一材料210时，可以使用第七材料组合。 第七材料组合中，第一材料210可采用多元合金焊锡膏或SAC305，第二材料230可采 用SnSb5，第四材料270可采用SAC305，第五材料290可采用SAC305。
在步骤S160中应用第七材料组合，使用超声波钎焊加热第七材料时，将温度控制在150-180℃，此时超声波钎焊将热量集中于第一材料210处，使得多元合金焊锡膏或SAC305形成的第一材料210加热熔融。而SnSb5形成的第二材料230和SAC305形成 的第四材料270及第五材料290保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。其中，SnSb5 的熔点高于多元合金焊锡膏及SAC305，将温度控制在150-180℃时，功率半导体组件中 的SnSb5不熔融。由于超声波钎焊将热量集中于第一材料210处，功率半导体组件的第 四材料270处及第五材料290处的温度低于第一材料210处的温度，因此，将第一材料 210处的温度控制在150-180℃时，连接功率器件110和导电垫片120的第四材料270处， 以及连接导电垫片120和第二基板140的第五材料290处的温度尚未达到SAC305的熔 点，第四材料270及第五材料290不熔融。
在步骤S160中，采用超声波钎焊加热第一材料210时，还可以使用第八材料组合。第八材料组合中，第一材料210可采用SnSb5、多元合金焊锡膏和SAC305中的任一者， 第二材料230可采用PbSnAg，第四材料270可采用SnSb5，第五材料290可采用SnSb5。 PbSnAg中铅的重量百分比为92.5％，锡的重量百分比为5.0％，银的重量百分比为2.5％。
在步骤S160中应用第八材料组合，使用超声波钎焊加热第一材料210时，将温度控制在210-220℃，此时超声波钎焊将热量集中于第一材料210处，使得SnSb5或多元 合金焊锡膏或SAC305形成的第一材料210加热熔融。而PbSnAg形成的第二材料230 和SnSb5形成的第四材料270及第五材料290保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。 其中，PbSnAg的熔点高于SnSb5、多元合金焊锡膏、SAC305中的任一者，将温度控制 在210-220℃时，功率半导体组件中的PbSnAg不熔融。由于超声波钎焊将热量集中于第 一材料210处，功率半导体组件的第四材料270处及第五材料290处的温度低于第一材 料210处的温度，因此，将第一材料210处的温度控制在210-220℃时，连接功率器件 110和导电垫片120的第四材料270处，以及连接导电垫片120和第二基板140的第五 材料290处的温度尚未达到SnSb5的熔点，第四材料270及第五材料290不熔融。
可选择性的，在步骤S160中，通过真空回流焊加热第一材料210。真空回流焊也能够将热量集中于第一材料210所在区域，使得功率半导体与散热器之间形成温度梯度， 在熔化第一材料210时降低功率半导体内部的温度。而且真空可以使得第一材料210熔 融后内部的气泡减少，第一材料210冷却后，焊接连接的功率半导体组件和第一散热器 310之间连接强度更高。
在步骤S160中，采用真空回流焊加热第一材料210时，可以使用第九材料组合。 第九材料组合中，第一材料210可采用多元合金焊锡膏或SAC305，第二材料230可采 用PbSnAg，第四材料270可采用SnSb5，第五材料290可采用SnSb5。
在步骤S160中应用第九材料组合，使用真空回流焊加热第一材料210时，将温度控制在210-220℃，此时真空回流焊将热量集中于第一材料210处，使得多元合金焊锡 膏或SAC305形成的第一材料210加热熔融。而PbSnAg形成的第二材料230和SnSb5 形成的第四材料270及第五材料290保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。其中， PbSnAg的熔点高于多元合金焊锡膏和SAC305，将温度控制在210-220℃时，功率半导 体组件中的PbSnAg不熔融。由于真空回流焊将热量集中于第一材料210处，功率半导 体组件的第四材料270处及第五材料290处的温度低于第一材料210处的温度，因此， 将第一材料210处的温度控制在210-220℃时，连接功率器件110和导电垫片120的第 四材料270处，以及连接导电垫片120和第二基板140的第五材料290处的温度尚未达 到SnSb5的熔点，第四材料270及第五材料290不熔融。
在步骤S160中，采用真空回流焊加热第一材料210时，可以使用第十材料组合。 第十材料组合中，第一材料210可采用SnSb5、多元合金焊锡膏和SAC305中的任一者， 第二材料230可采用PbSnAg，第四材料270可采用PbSnAg，第五材料290可采用 PbSnAg。
在步骤S160中应用第十材料组合，使用真空回流焊加热第一材料210时，将温度控制在240-260℃，此时真空回流焊将热量集中于第一材料210处，使得SnSb5、多元合 金焊锡膏和SAC305中的任一者形成的第一材料210加热熔融。而PbSnAg形成的第二 材料230、第四材料270及第五材料290保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。PbSnAg 的熔点高于SnSb5、多元合金焊锡膏和SAC305中的任一者，将温度控制在240-260℃时， 功率半导体组件中的PbSnAg不熔融。
可选择性的，在步骤S160中，通过烧结加热第一材料210。烧结时第一材料210收到的外力作用较小，处于相对静止的状态，第一材料210熔融后扩散的区域易于控制。
在步骤S160中，采用烧结加热第一材料210时，可以使用第十一材料组合。第十 一材料组合中，第一材料210可采用纳米银，第二材料230可采用PbSnAg，第四材料 270可采用PbSnAg，第五材料290可采用PbSnAg。
在步骤S160中应用第十一材料组合，使用烧结加热第一材料210时，将温度控制在270-290℃，此时烧结使得第一材料210处温度升高，纳米银形成的第一材料210加 热软化以形成较大的分子间作用力。而PbSnAg形成的第二材料230、第四材料270及 第五材料290保持固态，使得功率半导体组件保持稳定。
可以理解的，烧结加热第一材料210时，第一材料210也可以使用微米银或者铜颗粒，当第一材料210加热软化时，第二材料230、第四材料270和第五材料290保持固 态。
通过上述功率半导体模块制备方法制成功率半导体模块，先进行功率半导体组件的 塑封，塑封后的功率半导体组件形成一个单独的零件以实现单独制备，可以提升自动化水平和加工速度。先塑封的功率半导体组件可以提前完成检测，从而确保与散热器连接 后的密封性能，提高良率。散热器与塑封好的功率半导体组件进行装配，可以降低塑封 带来的应力损坏风险，提高可靠性。这种先塑封形成功率半导体组件再固定连接散热器 的形式，可以提高功率半导体模块的密封性能，从而可以进行可靠的水冷，保证功率半 导体模块的温度，提升功率半导体模块的输出性能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的公开范围之内。

Claims (30)

1.一种功率半导体模块制备方法，其特征在于，包括：
塑封功率器件形成功率半导体组件，在所述功率半导体组件表面形成第一散热面；
加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料；
冷却所述第一散热面的所述第一材料，以连接所述功率半导体组件和所述第一散热器。
2.如权利要求1所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述塑封功率器件形成功率半导体组件的步骤中，包括：
所述功率器件的一面通过第二材料焊接第一基板，所述第一基板背离所述功率器件的一面形成所述第一散热面；
所述第二材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。
3.如权利要求2所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述塑封功率器件形成功率半导体组件的步骤中，还包括：
所述功率器件包括第一件和第二件，在所述功率器件背离第一基板的一面通过第三材料焊接导体条带，所述导体条带连接所述第一件和第二件；
所述第三材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。
4.如权利要求3所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中，包括：
通过超声波钎焊加热所述第一材料。
5.如权利要求4所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述超声波钎焊的温度范围为150-180℃，所述第一材料包括多元合金焊锡膏，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SAC305。
6.如权利要求4所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述超声波钎焊的温度范围为210-220℃，所述第一材料包括SnSb5，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。
7.如权利要求4所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述超声波钎焊的温度范围为210-220℃，所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。
8.如权利要求3所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中，包括：
通过真空回流焊加热所述第一材料，所述第二材料与第三材料中熔点较高的一者比所述第一材料熔点高。
9.如权利要求8所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述真空回流焊的温度范围为210-220℃，所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。
10.如权利要求8所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述真空回流焊的温度范围为240-260℃，所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括高铅锡焊膏。
11.如权利要求3所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中，包括：
通过烧结加热所述第一材料。
12.如权利要求11所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述烧结的温度范围为270-290℃，所述第一材料包括纳米银，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括高铅锡焊膏。
13.如权利要求2所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，在所述塑封功率器件形成功率半导体组件的步骤中，还包括：
所述功率器件背离所述第一基板的一面通过第四材料焊接导电垫片；
所述导电垫片背离所述功率器件的一面通过第五材料焊接第二基板，所述第二基板背离所述功率器件的一面形成第二散热面；
所述第四材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高；
所述第五材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。
14.如权利要求13所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于：
所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中还包括：
加热位于第二散热器和所述第二散热面之间的第一材料；
所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤后还包括：
冷却所述第二散热面的所述第一材料，以连接所述功率半导体组件和所述第二散热器。
15.如权利要求14所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中，包括：
通过超声波钎焊加热所述第一材料。
16.如权利要求15所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述超声波钎焊的温度范围为150-180℃，所述第一材料包括SAC305和多元合金焊锡膏中的任一种，所述第二材料包括SnSb5，所述第四材料包括SAC305，所述第五材料包括SAC305。
17.如权利要求15所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述超声波钎焊的温度范围为210-220℃，所述第一材料包括SAC305、多元合金焊锡膏和SnSb5中的任一种，所述第二材料包括PbSnAg，所述第四材料包括SnSb5，所述第五材料包括SnSb5。
18.如权利要求14所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中，包括：
通过真空回流焊加热所述第一材料。
19.如权利要求18所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述真空回流焊的温度范围为210-220℃，所述第一材料包括SAC305和多元合金焊锡膏中的任一种，所述第二材料包括PbSnAg，所述第四材料包括SnSb5，所述第五材料包括SnSb5。
20.如权利要求18所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述真空回流焊的温度范围为240-260℃，所述第一材料包括SAC305、多元合金焊锡膏和SnSb5中的任一种，所述第二材料包括PbSnAg，所述第四材料包括PbSnAg，所述第五材料包括PbSnAg。
21.如权利要求14所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的步骤中，包括：
通过烧结加热所述第一材料。
22.如权利要求21所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述烧结的温度范围为270-290℃，所述第一材料包括纳米银，所述第二材料包括PbSnAg，所述第四材料包括PbSnAg，所述第五材料包括PbSnAg。
23.如权利要求1所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤前，还包括：
在所述第一散热器外镀附金属镀层，所述金属镀层包括Ag、Ni、Sn和Au中的任一种或多种。
24.如权利要求1所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤前，还包括：在所述第一散热面设置有用于标识所述第一材料用量的标高件，所述标高件包括如下的任一种：
在所述第一散热面设置金属材料，所述金属材料凸出所述第一散热面形成所述标高件；
在所述第一散热面固定设置有凸点，所述凸点形成所述标高件；
在所述第一散热面设置凹槽，所述凹槽形成所述标高件。
25.如权利要求2或13所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述塑封功率器件形成功率半导体组件的步骤后，还包括：
对所述功率半导体切筋。
26.如权利要求2所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述功率器件的一面通过第二材料焊接第一基板的步骤后，还包括：
在所述第一基板设置第一弧形段，所述第一弧形段位于所述第一基板的中部。
27.如权利要求1所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤前，还包括：
在所述第一散热器设置第二弧形段，所述第二弧形段在所述第一散热器对应所述功率器件的位置。
28.如权利要求13所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述导电垫片背离所述功率器件的一面通过第五材料焊接第二基板的步骤前，还包括：
在所述第二基板设置第三弧形段，所述第三弧形段位于所述第二基板的中部。
29.如权利要求14所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，在所述第二散热面处设置第二散热器，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤前，还包括：
在所述第二散热器设置第四弧形段，所述第四弧形段在所述第二散热器对应所述功率器件的位置。
30.一种功率半导体模块，其特征在于，使用如权利要求1-29中任一项所述的功率半导体模块制备方法制成。
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