[實用新型]雙面冷卻的功率器件以及無線封裝的功率模塊

有效

• 申請號: 201520442065.1
• 申請日: 2015-06-25
• 公開（公告）號: CN205248256U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 步建康;徐朝軍;李士垚
• 申請（專利權）人: 河北昂揚微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L23/36
• 分類號: H01L23/36;H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所 13113
• 代理人: 張紅衛;劉謨培

技術領域

本實用新型屬于電子功率器件領域，涉及一種雙面冷卻的功率器件，同時還提供 了另一種由上述功率器件構成的無線封裝的功率模塊。

背景技術

隨著電子行業的不斷更新和發展，電子功率器件的應用越來越廣泛，其在電路中 發揮著極大的作用，然而，隨著電子行業的不斷發展，對于電子功率器件的要求也不斷提 高，傳統功率器件如圖1所示，共設有兩個層，硅功率器件層21與硅功率器件層21背部的散 熱片層11；而將若干個功率器件共同組成一個功率模塊時，將所有的功率器件的散熱片層 11設置為一體，成為一個整體的散熱片層11，而散熱片層11的頂端再分別設有單個的硅功 率器件層21，相鄰兩個硅功率器件層21之間采用導線連接，如圖2所示，形成一個功率器件 正面的導線連接上一個功率器件背面的散熱片的形式。而由于氧化層（硅）和導線（鋁或銅） 溫度系數是不同的，且民用功率器件或模塊在工作中，溫度經常從25℃到150℃，再從150℃ 到25℃，因此在此過程中，導線由于溫度系數不同極易脫落或損壞，導致電子功率器件以及 由電子功率器件構成的電子模塊的可靠性低。測試表明，功率模塊溫度循環測試中，有線封 裝模式僅能達到2萬次。

實用新型內容

為解決現有技術中存在的以上不足，本實用新型提供了一種雙面冷卻的功率器 件，具有雙面冷卻的功能，令整體器件的散熱更為強大，可靠性更好。

同時本實用新型還提供了一種上述功率器件構成的功率模塊，應用上述雙面冷卻 的功率器件進行無線封裝，有效防止了導線與硅功率器件由于溫度系數不同而導致的脫落 或損壞，極大地提高了電子模塊的可靠性。

為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下：

一種雙面冷卻的功率器件以及無線封裝的功率模塊，它包括：

硅功率器件層，在硅功率器件層的背部設有第一散熱層，在硅功率器件層的頂部 設有可焊接表面層，在可焊接表面層的頂部還設有第二散熱層。

作為對本實用新型的限定：所述第一散熱層與第二散熱層均為金屬銅構成的散熱 片，且第二散熱層的形狀、尺寸、表面版圖與硅功率器件層的功率器件的形狀、尺寸、表面版 圖相匹配。

作為對本實用新型中特殊層的限定：所述可焊接表面層為可焊接金屬材料構成。

作為對本實用新型中特殊層的進一步限定：所述特殊層為金屬銀、鈦、鋁構成的合 金層。

本實用新型還提供了一種無線封裝的功率模塊，包括至少兩個上述所述的雙面冷 卻的功率器件，所述所有功率器件依次豎向疊加焊接。

作為對上述無線封裝的功率模塊的限定：位于整體所述功率模塊最頂端的功率器 件為四個層都具備的完整結構，最頂端以下的功率器件的第二散熱層與其相鄰的上一個功 率器件的第一散熱層合二為一設置。

作為對上述無線封裝的功率模塊的另一種限定：所有功率器件的第一散熱層的形 狀、尺寸、表面版圖與其自身的硅功率器件層以及其下方的那個硅功率器件層的形狀、尺 寸、表面版圖相匹配。

由于采用了上述技術方案，本實用新型與現有技術相比，所取得的技術進步在于：

（1）本實用新型的功率器件具有兩個散熱層，令功率器件的散熱效果更好，熱阻降 低50%；相同功率下，可減小散熱片面積50%，功率器件自身功耗降低30%；

（2）本實用新型的功率器件具有可焊接表面層，令功率器件可按傳統導線封裝，也 可在表面連接散熱層，達到雙面制冷的效果，且焊接表面層還降低了接觸電阻，減少功率器 件自身功耗；

（3）本實用新型的功率模塊將上述的功率器件豎向疊置在一起，且采用直接焊接 的無線連接方式，有效避免了由于金屬導線與硅功率器件之間由于溫度系數不同而導致的 可靠性問題；

（4）本實用新型的功率模塊不僅在溫度循環測試中能夠達到20萬次而不失敗，提 高整體模塊的可靠性10倍以上，而且由于本實用新型的功率模塊不采用導線而直接將功率 器件焊接在一起，因此有效降低連接電阻50%以上，極大地降低了功率模塊的能耗。

綜上所述，本實用新型的功率器件結構簡單，可靠性高；本實用新型的功率模塊可 靠性高、能耗低。

本實用新型適用于任意電路。

附圖說明

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作更進一步詳細說明。

圖1為現有技術中功率器件的結構示意圖；