[发明专利]一种功率模块及其制备方法

权利要求书

1.一种功率模块的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)提供一第一金属基底，在所述第一金属基底的上表面形成多个第一凹槽；

2)接着在每个所述第一凹槽中均设置一第一功率元件，所述第一功率元件具有焊垫；

3)接着在所述第一凹槽和所述第一功率元件之间的间隙中填充无机导热绝缘材料；

4)接着在所述第一金属基底的上表面上形成第一隔热层，接着在所述第一隔热层上形成第二隔热层，其中，所述第一隔热层的导热系数大于所述第二隔热层的导热系数；

5)接着通过刻蚀以暴露所述第一功率元件的焊垫，接着沉积导电金属材料以形成第一导电块，接着在所述第二隔热层上沉积形成第一布线层，所述第一布线层与所述第一导电块电连接；

6)接着在所述第一布线层上形成多个导电柱，并在所述第一布线层上设置多个控制元件；

7)提供一第二金属基底，在所述第二金属基底的上表面形成多个第二凹槽，并形成贯穿所述第二金属基底的多个通孔；

8)接着在所述通孔内形成绝缘层，接着在所述通孔内沉积导电材料以形成导电结构，接着在每个所述第二凹槽中均设置一第二功率元件，所述第二功率元件具有焊垫；接着在所述第二凹槽和所述第二功率元件之间的间隙中填充无机导热绝缘材料，接着在所述第二金属基底的上表面上形成第三隔热层，接着在所述第三隔热层上形成第四隔热层，其中，所述第三隔热层的导热系数大于所述第四隔热层的导热系数；

9)接着通过刻蚀以暴露所述导电结构以及所述第二功率元件的焊垫，接着沉积导电金属材料以形成第二导电块，接着在所述第四隔热层上沉积形成第二布线层，所述第二布线层与所述第二导电块电连接；

10)接着将所述第二金属基底置于所述第一金属基底上，使得导电柱与所述第二布线层电连接；

11)接着形成一模塑层，所述模塑层完全包裹所述第一金属基底的上表面、所述第二金属基底的上表面、所述第一布线层、所述第二布线层、所述导电柱、所述控制元件。

2.根据权利要求1所述的功率模块的制备方法，其特征在于：在所述步骤1)和7)中，所述第一金属基底和所述第二金属基底的材质均为铝或铜，所述第一凹槽、所述第二凹槽以及所述通孔的形成方法均为激光烧蚀、切割或湿法刻蚀。

3.根据权利要求1所述的功率模块的制备方法，其特征在于：在所述步骤2)中，所述第一功率元件通过粘结材料设置于所述第一凹槽中。

4.根据权利要求1所述的功率模块的制备方法，其特征在于：在所述步骤3)和8)中，所述无机导热绝缘材料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼以及碳化硅中的一种。

5.根据权利要求1所述的功率模块的制备方法，其特征在于：在所述步骤4)中，所述第一隔热层的材料为环氧树脂、PP、LDPE、HDPE、纯硅胶、ABS、PA、PU或玻璃，所述第一隔热层的厚度为80-200微米，所述第二隔热层的材料为中密度硅胶、低密度硅胶、PMMA、PVC或PS，所述第二隔热层的厚度为60-120微米。

6.根据权利要求1所述的功率模块的制备方法，其特征在于：在所述步骤5)中，所述第一导电块和所述第一布线层的材料均为铜、铝以及银中的一种，所述第一导电块和所述第一布线层的形成方法为热蒸镀、溅射、电子束蒸发以及化学沉积中的一种，在所述步骤6)中，所述导电柱的材料为铜柱或铝柱，多个所述控制元件通过引线键合工艺或倒装工艺设置在所述第一布线层上。

7.根据权利要求1所述的功率模块的制备方法，其特征在于：在所述步骤8)中，所述绝缘层的材料为氮化硅或氧化硅，所述导电结构的材料为铜、铝以及银中的一种，所述第二功率元件通过粘结材料设置于所述第二凹槽中，所述第三隔热层的材料环氧树脂、PP、LDPE、HDPE、纯硅胶、ABS、PA、PU或玻璃，所述第三隔热层的厚度为80-200微米，所述第四隔热层的材料为中密度硅胶、低密度硅胶、PMMA、PVC或PS，所述第四隔热层的厚度为60-120微米。