[發(fā)明專利]一種新型功率半導(dǎo)體器件模塊

無效

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• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103035594A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盛況;陳思哲;汪濤;郭清;謝剛
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 吳輝輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率電力領(lǐng)域，特別涉及功率半導(dǎo)體器件模塊領(lǐng)域。

本發(fā)明涉及一種功率器件模塊，具體的講，為一種絕緣柵雙極晶體管（IGBT）或金屬氧化物場效應(yīng)晶體管（MOSFET）功率模塊。本發(fā)明適用于硅基器件和碳化硅基器件。

背景技術(shù)

以絕緣柵雙極型晶體管和金屬氧化物場效應(yīng)晶體管為主的功率模塊，具有輸出功率大并且發(fā)熱量大等特點(diǎn)，有必要進(jìn)行冷卻，以確保它們的可靠運(yùn)行。

目前，對于功率模塊散熱能力的改善主要從改變模塊組成材料類型以及改變模塊各層材料厚度入手，如使用導(dǎo)熱系數(shù)高的材料或增加特定層的厚度等，對模塊自身結(jié)構(gòu)的改變較少。

模塊的散熱條件對模塊的特性起著至關(guān)重要的作用。現(xiàn)有的功率模塊內(nèi)部通常是由硅膠填充，但硅膠的導(dǎo)熱性能極差，功率芯片產(chǎn)生的熱量基本無法從上方傳遞出去。因此，模塊的散熱通常是通過在底部涂抹導(dǎo)熱硅脂，并貼敷到風(fēng)冷或者水冷散熱器上實(shí)現(xiàn)的。

這種方法的散熱效率較低，同時(shí)填充硅脂的功率模塊結(jié)構(gòu)也從根本上打消了功率芯片雙向散熱的可能性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是針對傳統(tǒng)的功率模塊結(jié)構(gòu)在散熱能力上的不足，以及無法引入雙面冷卻的缺點(diǎn)，提供一種新型的功率模塊的設(shè)計(jì)方案，利用對模塊的特別設(shè)計(jì)，提高模塊整體的散熱效率并將芯片雙面散熱引入功率模塊中。

因此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

該模塊包括模塊外殼，在所述模塊外殼內(nèi)從下至上設(shè)置有襯底、直接覆銅層、至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片以及模塊外殼與襯底、直接覆銅層和半導(dǎo)體芯片之間填充的絕緣冷卻液，所述絕緣冷卻液可以為去離子水、3M?Fluorinert?Fluids溶液中的任意一種，所述外殼兩側(cè)設(shè)置有閥門，用以控制冷卻液的進(jìn)出。

在采用以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以采用以下技術(shù)方案：

所述模塊為以絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）或金屬氧化物場效應(yīng)晶體管（MOSFET）為主的功率模塊。

以往的絕緣柵雙極晶體管（IGBT）或金屬氧化物場效應(yīng)晶體管（MOSFET）功率模塊主要由襯底、直接敷銅層、芯片及模塊內(nèi)部填充的絕緣硅膠組成。

由于采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明利用絕緣冷卻液代替硅膠，并在模塊外殼兩端開口并設(shè)置閥門，構(gòu)造水流通路，散熱效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明示意圖。

具體實(shí)施方式

參考附圖。

本發(fā)明所述的模塊包括模塊外殼1，并在該模塊外殼1內(nèi)從下至上設(shè)置有襯底2、直接覆銅層3、至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片4以及模塊外殼1與襯底2、直接覆銅層3和半導(dǎo)體芯片4之間填充的絕緣冷卻液5，所述絕緣冷卻液5可以為去離子水、3M?Fluorinert?Fluids溶液中的任意一種，所述外殼兩側(cè)設(shè)置有閥門6，用以控制冷卻液的進(jìn)出。

與常規(guī)的功率模塊使用硅膠進(jìn)行內(nèi)部填充不同，本例提出的功率模塊在其內(nèi)部引入了冷卻液通道，并使用絕緣冷卻液作為冷卻介質(zhì)。絕緣冷卻液從模塊右上方的閥門流入，從左上方的閥門流出，上表面帶走芯片產(chǎn)生的多余的熱量，實(shí)現(xiàn)雙面冷卻。