[发明专利]一种功率模块及其制作方法

权利要求书

1.一种功率模块，包括：芯片（1），用于布置所述芯片（1）的衬板（4），以及用于将所述芯片（1）、衬板（4）封装在液冷散热器（13）上的封装外壳（10），其特征在于，所述衬板（4）包括：陶瓷层（5）、正面金属化层（6）、背面金属化层（7）和针翅状阵列（8）；所述正面金属化层（6）布置于所述陶瓷层（5）的上表面，所述背面金属化层（7）布置于所述陶瓷层（5）的下表面；所述针翅状阵列（8）位于所述陶瓷层（5）的下表面，且所述针翅状阵列（8）与所述陶瓷层（5）为一体式结构；所述衬板（4）通过焊接或烧结方式设置在所述液冷散热器（13）的上表面；所述针翅状阵列（8）包括若干按照设定间距成阵列状排布的陶瓷柱，所述背面金属化层（7）环绕所述针翅状阵列（8）设置。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述芯片（1）通过焊接或烧结方式连接在所述正面金属化层（6）上，并通过引线（2）实现所述芯片（1）与所述正面金属化层（6）的互连。

3.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于：所述封装外壳（10）包括管壳（11），及集成在所述管壳（11）中的母排端子（12），所述母排端子（12）的引脚端连接至所述正面金属化层（6）上，所述母排端子（12）的另一端引出至所述管壳（11）的外部，以提供与外部电路的接口，所述封装外壳（10）固定于所述液冷散热器（13）的上表面。

4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于：所述封装外壳（10）的内部填充有绝缘灌封胶，以实现所述功率模块内部的电气绝缘，并保护所述功率模块免受湿气和污染侵蚀。

5.根据权利要求1、2或4所述的功率模块，其特征在于：所述液冷散热器（13）包括基体（17），所述基体（17）上开设有进液管道（14）、出液管道（15），以及用于容纳所述针翅状阵列（8）的散热通道（18）；所述进液管道（14）、出液管道（15）内充有冷却液，并连通所述散热通道（18），所述基体（17）的表面与所述衬板（4）的背面金属化层（7）焊接的区域设置有凹槽（20）。

6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于：所述针翅状阵列（8）与所述散热通道（18）内的冷却液直接接触，形成直接液体冷却散热结构。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的功率模块，其特征在于：所述陶瓷柱的高度在0.5mm～5mm之间。

8.根据权利要求7所述的功率模块，其特征在于：所述陶瓷柱的形状选自于包括圆柱形、圆锥形、方形、菱形、楔形在内的任意一种。

9.根据权利要求7所述的功率模块，其特征在于：所述陶瓷柱的材料选自于包括Al₂O₃、AlN、Si₃N₄在内的任意一种。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述功率模块的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101）将芯片（1）连接在具有针翅状阵列结构的衬板（4）上；

S102）通过引线（2）实现所述衬板（4）上的芯片（1）与正面金属化层（6）之间的互连；

S103）将所述衬板（4）连接在液冷散热器（13）上；

S104）将集成有母排端子（12）的封装外壳（10）安装在所述液冷散热器（13）上；

S105）将所述母排端子（12）的引脚端与所述衬板（4）的正面金属化层（6）连接；

S106）在所述封装外壳（10）的内部填充绝缘灌封胶，以实现所述功率模块内部的灌封保护。