[發(fā)明專利]一種內(nèi)部通電的多層型熱電半導(dǎo)體模塊及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210768442.5
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN115207197A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮林
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江先導(dǎo)熱電科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L35/08
• 分類號(hào): H01L35/08;H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 劉正君

本發(fā)明公開了一種內(nèi)部通電的多層型熱電半導(dǎo)體模塊及其形成方法，包括底層基板、平行設(shè)置在底層基板上方的中間層基板以及平行設(shè)置在中間層基板上方的頂層基板，所述底層基板和中間層基板之間設(shè)有第一層半導(dǎo)體顆粒，所述中間層基板和頂層基板之間設(shè)有第二層半導(dǎo)體顆粒；所述中間層基板上設(shè)有導(dǎo)電區(qū)和熱傳導(dǎo)區(qū)，所述導(dǎo)電區(qū)連接所述中間層基板的上下表面，所述第一層半導(dǎo)體顆粒與所述第二層半導(dǎo)體顆粒通過所述導(dǎo)電區(qū)電連接。層層對接焊接，形成上下層可通電形式的熱電半導(dǎo)體模塊，減少組裝工序，適用于自動(dòng)化治具生產(chǎn)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高半導(dǎo)體模塊的緊湊性和連接穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)部通電的多層型熱電半導(dǎo)體模塊及其形成方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體應(yīng)用技術(shù)及半導(dǎo)體制冷技術(shù)已成為本專業(yè)范圍內(nèi)的公知技術(shù)。半導(dǎo)體組件是由銅片串聯(lián)連接的許多對P-N型塊粒半導(dǎo)體元件構(gòu)成，在其兩側(cè)各設(shè)置有一絕緣陶瓷板，半導(dǎo)體組件在特定的直流正向通電情況下，在兩側(cè)陶瓷板外面，各自相對應(yīng)地形成冷端和熱端在反向通電情況下，則兩側(cè)的冷端和熱端相對應(yīng)地互換位置，其熱流則由冷端通過半導(dǎo)體元件流向熱端，熱端外面則通過散熱器，風(fēng)扇等散熱手段將熱發(fā)散出去。在需要冷源的場合，即將需冷卻的物體與冷端相接觸，則冷端吸收熱量，使物體冷卻，而該熱量通過半導(dǎo)體組件在熱端放出，這是制冷過程的概況。半導(dǎo)體制冷技術(shù)已在諸多領(lǐng)域中被廣泛使用。

目前國內(nèi)外針對于多層熱電半導(dǎo)體模塊上下層通電方式設(shè)計(jì)的方案有：上下層陶瓷基板采用導(dǎo)線焊接方式通電；或者中間層陶瓷基板邊緣處用折彎的銅粒，與上下層最近銅粒相接觸，形成上下層電路通電。采用導(dǎo)線或折彎的銅粒上下層通電，中間會(huì)有凸出部分，并且導(dǎo)線焊接存在造成線損或者焊接裂開的風(fēng)險(xiǎn)，存在影響成品的緊湊性和穩(wěn)定性的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的多層熱電半導(dǎo)體層間通電的采用導(dǎo)線焊接或者折彎銅粒工藝影響成品經(jīng)湊性和穩(wěn)定性的問題，提供一種便于制造的與現(xiàn)有熱電半導(dǎo)體設(shè)備制造工藝兼容的內(nèi)部通電的多層型熱電半導(dǎo)體模塊及其形成方法，提高多層型熱電半導(dǎo)體層間通電的結(jié)構(gòu)緊湊性和連接穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種內(nèi)部通電多層型熱電半導(dǎo)體模塊，包括底層基板、平行設(shè)置在底層基板上方的中間層基板以及平行設(shè)置在中間層基板上方的頂層基板，所述底層基板和中間層基板之間設(shè)有第一層半導(dǎo)體顆粒，所述中間層基板和頂層基板之間設(shè)有第二層半導(dǎo)體顆粒；所述中間層基板上設(shè)有導(dǎo)電區(qū)和熱傳導(dǎo)區(qū)，所述導(dǎo)電區(qū)連接所述中間層基板的上下表面，所述第一層半導(dǎo)體顆粒與所述第二層半導(dǎo)體顆粒通過所述導(dǎo)電區(qū)電連接。所述導(dǎo)電區(qū)上下表面上垂向?qū)?yīng)的半導(dǎo)體顆粒NP型為同型，所述導(dǎo)電區(qū)采用可導(dǎo)電材料，形成上下層可通電形式的熱電半導(dǎo)體模塊，減少組裝工序，將上下層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)集合到模塊內(nèi)部，提高半導(dǎo)體模塊的緊湊性和連接穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，所述中間層基板的熱傳導(dǎo)區(qū)上下表面均勻鋪設(shè)有金屬導(dǎo)電導(dǎo)熱塊，設(shè)置在所述中間層基板的熱傳導(dǎo)區(qū)上表面的金屬導(dǎo)電導(dǎo)熱塊與第一層半導(dǎo)體顆粒下端面對應(yīng)設(shè)置，設(shè)置在所述中間層基板的熱傳導(dǎo)區(qū)下表面的金屬導(dǎo)電導(dǎo)熱塊與第二層半導(dǎo)體顆粒下端面對應(yīng)設(shè)置，所述金屬導(dǎo)電導(dǎo)熱塊與中間層基板內(nèi)部電路電連接，相鄰的金屬導(dǎo)熱塊之間設(shè)有間隙。所述金屬導(dǎo)電導(dǎo)熱塊的材料為銅、金、鎢或錫的一種或者多種。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電區(qū)包括N型半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)和P型半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)，所述N型半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)和P型半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)之間設(shè)有絕緣間隙。N型半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)配合上下兩側(cè)的N型半導(dǎo)體顆粒形成第一導(dǎo)電通路，P型半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)配合上下兩側(cè)的P型半導(dǎo)體顆粒形成第二導(dǎo)電通路，第一導(dǎo)電通路與第二導(dǎo)電通路結(jié)合上下兩層半導(dǎo)體顆粒以及輸入電流的電源形成電流回路。

作為優(yōu)選，所述第一層半導(dǎo)體顆粒包括：若干N型半導(dǎo)體顆粒、若干P型半導(dǎo)體顆粒、上層N型半導(dǎo)體連接顆粒、上層P型半導(dǎo)體連接顆粒；