一种基于散热设计的功率半导体器件模块的制作方法

本发明属于功率半导体器件领域，具体涉及一种基于散热设计的功率半导体器件模块。

背景技术：

功率半导体器件又称为电力电子器件，主要用于电力电子电路的电能变换。在电力电子器件工作时，会因功率损耗引起器件发热、升温。器件温度过高将缩短器件寿命，甚至烧毁器件，这也是限制电力电子器件电流、容量的重要原因。

为此，必须考虑功率半导体器件的散热冷却问题，功率半导体器件的散热是电力电子装置设计工作中的重点和难点。铝基板PCB是解决功率半导体器件散热安装问题的常规手段。这种方案需要将功率半导体器件焊接在铝基板上，将控制电路部分焊接在普通PCB上，这样造成两块电路板之间还需使用导线连接才能工作。而且由于铝基板PCB价格的原因，采用这种方式成本很高，而且结构也很繁琐。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于散热设计的功率半导体器件模块，实现普通PCB基板和金属散热器一体设计并提高散热效果。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于散热设计的功率半导体器件模块，包括功率半导体器件、金属散热器和PCB基板，所述PCB基板上设有开口，所述PCB基板正面设有所述功率半导体器件的电路，所述PCB基板背面固定在所述金属散热器上，所述功率半导体器件固定在所述开口中的所述金属散热器上，所述功率半导体器件管脚焊接在所述电路上。

进一步地，所述金属散热器为铜排。

进一步地，所述功率半导体器件与所述开口互相匹配。

进一步地，所述功率半导体器件与所述开口之间具有间隙。

进一步地，所述金属散热器由铜排和铜块构成，所述PCB基板背面固定在所述铜排上，所述铜块固定在所述开口中的所述铜排上，所述功率半导体器件固定在所述铜块上。

进一步地，所述铜块与所述开口互相匹配。

进一步地，所述铜块与所述开口之间具有间隙。

进一步地，所述PCB基板与所述金属散热器之间，以及所述功率半导体器件与所述金属散热器之间分别通过焊锡固定。

进一步地，所述铜排与所述铜块之间通过焊锡固定。

进一步地，所述铜排与所述铜块为一体结构。

本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本发明通过PCB基板设有开口，PCB基板背面固定在金属散热器上，功率半导体器件固定在PCB基板开口中的金属散热器上，实现PCB基板和金属散热器一体设计并提高散热效果，通过本发明可用普通的PCB基板代替铝基板，以降低成本；此外，本发明选用铜排作为散热器，在实现散热效果的同时还可以作为电源线起到载流作用。

附图说明

图1为本发明一种基于散热设计的功率半导体器件模块实施方式一的剖面图；

图2为本发明一种基于散热设计的功率半导体器件模块实施方式二的剖面图；

图3为本发明一种基于散热设计的功率半导体器件模块实施方式三的剖面图；

图4为本发明一种基于散热设计的功率半导体器件模块实施方式三的剖面图。

图中：1、功率半导体器件；101、管脚；2、金属散热器；201、铜排；202、铜块；3、金属散热器；4、焊锡。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供一种基于散热设计的功率半导体器件模块，包括功率半导体器件1、金属散热器2和金属散热器3，所述PCB基板3上设有开口，所述PCB基板3正面设有所述功率半导体器件1的电路，所述PCB基板3背面固定在所述金属散热器2上，所述功率半导体器件1固定在所述开口中的所述金属散热器2上，所述功率半导体器件1的管脚101焊接在所述电路上。

可知，本发明通过所述PCB基板设有开口，PCB基板背面固定在金属散热器上，功率半导体器件固定在PCB基板开口中的金属散热器上，实现PCB基板和金属散热器一体设计并提高散热效果。

作为本发明的进一步改进，所述金属散热器2为铜排101。

可以理解的是，本发明选用铜排作为散热器，在实现散热效果的同时还可以作为电源线起到载流作用。

进一步地，如图1所示，所述功率半导体器件1与所述开口互相匹配；优选地，如图2所示，所述功率半导体器件1与所述开口之间具有间隙。

可以理解的是，因各个功率半导体器件形状不一样，将所述功率半导体器件1与所述开口设计为互相匹配，如图1所示，这样装配时便于配对，从而加快组装时间，也能够减少组装出错的几率；而从散热方面考虑，尽量增大散热空间能有效提高散热效果，所以所述功率半导体器件1与所述开口之间具有间隙，如图2所示，以增大散热空间。

如图3和图4所示，作为本发明散热的进一步改进，所述金属散热器2由铜排201和铜块202构成，所述PCB基板3背面固定在所述铜排201上，所述铜块202固定在所述开口中的所述铜排201上，所述功率半导体器件1固定在所述铜块202上，通过加入所述铜块202增大散热面积，同时也将所述功率半导体器件1突出于所述PCB基板3，使本发明实现立体的散热结构，进一步改进散热效果。

进一步地，如图3所示，所述铜块202与所述开口互相匹配，这样所述铜块202与所述开口之间不会有导致晃动的间隙，便于固定组装，且不需要额外的定位设备，保证组装的一致性。

进一步地，如图4所示，所述铜块202与所述开口之间具有间隙，这样从散热方面考虑，尽量增大散热空间能有效提高散热效果。

上述提供两种所述铜块202与所述开口设计的方案，具体情况可结合所述功率半导体器件1的发热效果做出符合需要的方案选择。

进一步地，所述PCB基板3与所述金属散热器2之间，以及所述功率半导体器件1与所述金属散热器2之间分别通过焊锡4固定。实际操作中，可采用注入焊锡的方式注入到需要固定的两个面之间，这样可以保证散热面积的最大化，提高散热效果。

所述铜排201与所述铜块202之间通过焊锡4固定，也可采用注入焊锡的方式注入到需要固定的两个面之间，这样可以保证散热面积的最大化，提高散热效果。优选地，为了提高散热效果，减少焊接步骤，所述铜排201与所述铜块202为一体结构。

本发明中的PCB基板选用普通的PCB基板，如FR4材质的PCB基板，将铜排、器件和普通的PCB基板设计为一体结构，首先将铜排焊接在PCB上，然后将功率半导体器件的散热面焊接在铜排上，同时它的引脚焊接在PCB上。这样在有效实现散热的前提下，可以替代使用铝PCB基板，以降低成本，而且还可以在一块普通PCB上安装包括功率半导体器件和控制电路元件在内的所有器件。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。