陶瓷覆铜板及功率模块组件的制作方法

transistor，igbt)或绝缘栅型场效应管(metal oxide semiconductor，mos)。
16.本技术通过将陶瓷层内部设置中空的通道，可利用冷却液对陶瓷覆铜板自身进行冷却，提高陶瓷覆铜板自身的散热效果；且在陶瓷层上设置与芯片相对且连接通道的顶壁和底壁的陶瓷柱，增加了芯片所在区域的热传导并增加了冷却液与陶瓷覆铜板的接触面积，从而改善散热效果。
附图说明
17.图1为本技术一实施方式的陶瓷覆铜板的结构示意图。
18.图2为本技术一实施方式的陶瓷覆铜板的剖面示意图。
19.图3为本技术一实施方式的陶瓷覆铜板的俯视图。
20.图4为本技术另一实施方式的陶瓷覆铜板的俯视图。
21.图5为本技术一实施方式的陶瓷覆铜板与树脂结合后的剖面示意图。
22.图6为本技术一实施方式的功率模块组件的结构示意图。
23.主要元件符号说明
24.陶瓷覆铜板
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100
25.陶瓷层
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10
26.第一金属层
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30
27.第二金属层
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50
28.通道
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11
29.陶瓷柱
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12
30.顶壁
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111
31.底壁
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112
32.进液口
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101
33.出液口
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102
34.第一部分
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103
35.第二部分
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104
36.延伸部
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105
37.树脂
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20
38.覆铜区
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301
39.功率模块组件
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1000
40.芯片
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200
41.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术实施例。
具体实施方式
42.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术实施例。
43.需要说明，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该
特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
44.这里参考剖面图描述本技术的实施例，这些剖面图是本技术理想化的实施例(和中间构造)的示意图。因而，由于制造工艺和/或公差而导致的图示的形状不同是可以预见的。因此，本技术的实施例不应解释为限于这里图示的区域的特定形状，而应包括例如由于制造而产生的形状的偏差。图中所示的区域本身仅是示意性的，它们的形状并非用于图示装置的实际形状，并且并非用于限制本技术的范围。
45.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
46.请参阅图1至图4，本技术一方面提供一种陶瓷覆铜板100，其包括陶瓷层10和设于所述陶瓷层10相对两侧的第一金属层30和第二金属层50。如图2所示，所述陶瓷层10为中空结构，其内设有用于冷却液(图未示)流动的通道11，所述通道11沿着所述陶瓷层10的延伸方向延伸。所述通道11具有靠近所述第一金属层30的顶壁111和靠近所述第二金属层50的底壁112。所述通道11内设有连接所述通道11的顶壁111和底壁112的陶瓷柱12。如图3和图4所示，所述陶瓷层10还设有与所述通道11连通的进液口101和出液口102。
47.如图3所示，所述进液口101和出液口102可设于所述陶瓷层10的左右两侧，例如，进液口101和出液口102位于所述陶瓷层10的长边上且呈不对称设置。如此，可使冷却液充分有效地流经需散热区域，提高散热效果。如图4所示，所述进液口101和出液口102还可设于所述陶瓷层10的上下两侧(即位于所述陶瓷层10的短边)，并且进液口101和出液口102可对称设置或不对称设置，以靠近发热源(例如，芯片等)为准。当所述陶瓷覆铜板100还配套外部的冷却装置(图未示)进行液冷时，进液口101和出液口102可根据冷却装置的散热介质的流动方向确定。当冷却装置中的散热介质的流动方向为水平流向时，所述进液口101和出液口102可设置在所述陶瓷层10的左右两侧；当冷却装置中的散热介质的流动方向为竖直流向时，所述进液口101和出液口102可设置在所述陶瓷层10的上下两侧。所述进液口101和出液口102的形状可设置为方形。方形的短边虽然会因陶瓷层10的厚度而受到限制，但方形长边的边长可灵活调整而起到调整进液口101和出液口102大小的作用。
48.一些实施例中，所述通道11的高度为2～4mm。若通道11的高度低于2mm，所述通道11中的冷却液的流动阻力将较大，将影响冷却液的流动，进而影响散热效果。若通道11的高度高于4mm，则陶瓷覆铜板100整体的厚度将较大，不利于产品的小型化和薄型化。
49.一些实施例中，如图2所示，所述陶瓷层10包括靠近所述第一金属层30的第一部分103和靠近所述第二金属层50的第二部分104，所述第一部分103具有突出于所述第二部分104的延伸部105。也即，所述第二部分104的正投影在所述第一部分103的正投影内，所述第一部分103比所述第二部分104多出来的部分即为延伸部105。
50.如图5所示，当所述陶瓷覆铜板100用于塑封包埋型模块时，所述延伸部105用于所述陶瓷覆铜板100与树脂20间的锁模及防止溢胶作用。当所述陶瓷覆铜板100用于灌封型模块时，所述延伸部105用于提升所述陶瓷覆铜板100与外部的散热结构(图未示)的结合强度与密封性，所述延伸部105还能起到限位作用。
51.一些实施例中，所述冷却液可为但不限于水、乙醇或乙二醇等。水可以为去离子水或蒸馏水等，本技术并不作限制。本实施方式中，所述冷却液为水。
52.一些实施例中，所述第一金属层30的材质可为但不限于铜(cu)或铝(al)等。本实
施方式中，所述第一金属层30的材质为cu。
53.一些实施例中，所述第二金属层50的材质可为但不限于铜(cu)或铝(al)等。本实施方式中，所述第二金属层50的材质为cu。
54.一些实施例中，所述陶瓷层10的材质可为但不限于氧化铝(al2o3)或氮化铝(aln)等。
55.一些实施例中，所述陶瓷柱12的形状可为但不限于圆柱形、椭圆柱形、水滴形等规则或不规则形状。本实施方式中，所述陶瓷柱12的形状为圆柱形。所述陶瓷柱12的材质可与所述陶瓷层10的材质相同，也即，所述陶瓷柱12的材质可为但不限于氧化铝(al2o3)或氮化铝(aln)等。所述陶瓷柱12的数量和排布方式(例如，交错排布等)等可根据实际需求调整。
56.请参阅图6，本技术另一方面还提供一种功率模块组件1000，其包括如上所述的陶瓷覆铜板100和设于所述第一金属层30上的芯片200，所述芯片200的位置与所述陶瓷柱12的位置相对应。相比只设置冷却液流动的通道11，陶瓷柱12的设置能大大提高芯片200的散热。首先，陶瓷柱12增加了通道11内部与冷却液接触的面积，从而提高了芯片200下的液冷散热效果；其次，陶瓷柱12增加了芯片200的散热通道，芯片不但可通过液冷散热还能通过固体热传导散热，通过高导热的陶瓷柱12将热量向下传递，有效提高了芯片200的散热效果。
57.本技术所述陶瓷覆铜板100的设计除了能有效提高功率模块组件1000的散热效果之外，还能减少在一定功率范围内的功率模块组件1000的整体装配体积。在中小功率模块范围内，应用了本技术所述陶瓷覆铜板100的功率模块组件1000可省去外接散热结构或水冷装置的需求，从而能提高功率模块组件1000的集成度，减少整体装配体积，节省散热器成本。所述陶瓷覆铜板100除了给功率模块组件1000的内部提供芯片200的承载和电路的搭载功能之外，同时还提供了更高的绝缘性和散热性。
58.一些实施例中，可通过但不限于焊接等方式将所述芯片200与所述第一金属层30进行电连接。
59.一些实施例中，所述芯片200可为但不限于绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)或绝缘栅型场效应管(metal oxide semiconductor，mos)等。
60.可以理解，可根据功率模块组件1000的大小设计相应的陶瓷覆铜板100的尺寸，第一金属层30可包括多个间隔设置的覆铜区301。可根据芯片200尺寸、焊线所需区域大小、端子焊接所需区域等确定第一金属层30中各覆铜区301的大小。可根据工艺要求和绝缘要求等设置相邻覆铜区301的间隙大小、第一金属层30或第二金属层50的边缘与陶瓷层10的边缘距离。可根据芯片200位置设置陶瓷柱12的形状大小及分布、通道11的高度、进液口101和出液口102的位置及大小等相关结构，可根据实际情况和设计要求设计陶瓷层10的尺寸和通道11的位置。
61.本技术通过将陶瓷层10内部设置中空的通道11，可利用冷却液对陶瓷覆铜板100自身进行冷却，提高陶瓷覆铜板100自身的散热效果；且在陶瓷层10上设置与芯片200相对且连接通道11的顶壁111和底壁112的陶瓷柱12，增加了芯片200所在区域的热传导并增加了冷却液与陶瓷覆铜板100的接触面积，从而改善散热效果。
62.以上说明是本技术一些具体实施方式，但在实际的应用过程中不能仅仅局限于这些实施方式。对本领域的普通技术人员来说，根据本技术的技术构思做出的其他变形和改
变，都应该属于本技术的保护范围。