冷却结构组件、堆叠式功率模块及其制备方法与流程

本申请涉及芯片冷却，尤其涉及一种冷却结构组件、堆叠式功率模块及其制备方法。

背景技术：

1、功率半导体模块是用在功率电子电路中的半导体组件，通常用于车辆、太阳能以及工业应用中，如逆变器和整流器，在功率半导体模块中芯片是产生热量的核心功能器件，热量的积累会严重影响器件的工作性能，随着芯片向高功率和高集成度方向发展，其散热问题日益突出，对散热的要求越来越高。

2、通常情况下，功率半导体模块为单面散热，其散热传递路径由上到下依次为：芯片→陶瓷覆铜板→基板→散热器，除此之外，也有研发人员开发了双面散热结构片产生的热量可以同时由上下两个路径传递到外界，降低了结构热阻，但以上散热模式均针对单个模块，对于多模块并联使用下的场景适用性较差。

技术实现思路

1、本申请实施例提供的冷却结构组件、堆叠式功率模块及其制备方法，能够有效简化功率半导体模块的散热结构，提高不同多模块并联的使用场景的适用性。

2、一方面，根据本申请实施例提出了一种堆叠式功率模块用冷却结构组件，冷却结构组件包括两个以上的冷却单元，各冷却单元包括相对设置第一基体与第二基体、连接于第一基体和第二基体的阻隔板、以及进口和出口，第一基体、第二基体与阻隔板围合形成容纳空间，进口和出口均与容纳空间连通，第一基体和第二基体中的至少一者背向容纳空间一侧铺设有覆金属陶瓷基板。

3、根据本申请实施例的一个方面，冷却结构组件包括两个外侧冷却单元和中间冷却单元，两个外侧冷却单元在功率模块的堆叠方向上位于最外侧，中间冷却单元在堆叠方向上位于两个外侧冷却单元之间，中间冷却单元的第一基体和第二基体的背向容纳空间的两侧均设置有覆金属陶瓷基板，外侧冷却单元朝向中间冷却单元的一侧设置有覆金属陶瓷基板。

4、根据本申请实施例的一个方面，容纳空间内设有扰流结构，经由扰流结构在容纳空间内在进口与出口之间形成多个冷却介质流通通道。

5、根据本申请实施例的一个方面，第一基体和第二基体的朝向容纳空间的一侧表面相对应的位置形成有卡槽，阻隔板卡设于第一基体的卡槽及第二基体的卡槽内。

6、根据本申请实施例的一个方面，第一基体和第二基体延伸出卡槽的区域通过沿堆叠方向延伸的连接件连接设置。

7、根据本申请实施例的一个方面，第一基体和第二基体延伸出卡槽的区域形成有由容纳空间延伸至第一基体和第二基体外边沿外的进口管路和出口管路，进口与出口分别位于进口管路和出口管路。

8、另一方面，本申请实施例还提供了一种堆叠式功率模块，包括多个功率芯片和如前述的冷却结构组件，每相邻两个冷却结构组件之间设置有部分的功率芯片。

9、根据本申请实施例的一个方面，覆金属陶瓷基板包括陶瓷层和金属层，金属层包括图案化电路结构，功率芯片通过图案化电路结构与外部电连接。

10、根据本申请实施例的一个方面，还包括导热胶层，导热胶层设于冷却结构单元与功率芯片的之间，功率芯片通过导热胶层与冷却结构中冷却单元的覆金属陶瓷基板连接。

11、另一方面，本申请实施例还提供了一种堆叠式功率模块的制备方法，包括：

12、冷却单元安装步骤，提供第一基体、第二基体以及阻隔板，将第一基体与第二基体相对设置，将阻隔板设置于第一基体与第二基体之间，以围合形成容纳空间，第一基体与第二基体中的至少一者背向容纳空间一侧铺设有覆金属陶瓷基板。

13、功率芯片安装步骤，在相邻两个冷却单元中的一者的覆金属陶瓷基板背向冷却单元的一侧贴附功率芯片。

14、将相邻两个冷却单元中的另一者的覆金属陶瓷基板贴附于功率芯片背向一者的一侧。

15、根据本申请提供的冷却结构组件、堆叠式功率模块及其制备方法中，通过在冷却单元的第一基体和第二基体之间设置容纳空间、出口和进口，从而形成冷却结构。在第一基体和/或第二基体上设置覆金属陶瓷基板，用于功率芯片的安装，从而简化功率芯片安装散热器件的工艺流程，并且，通过堆叠冷却单元的方式，实现不同多模块的建立，提高不同多模块并联的使用场景的适用性。

技术特征：

1.一种堆叠式功率模块用冷却结构组件，其特征在于，所述冷却结构组件包括两个以上的冷却单元，各所述冷却单元包括相对设置第一基体与第二基体、连接于所述第一基体和所述第二基体的阻隔板、以及进口和出口，所述第一基体、所述第二基体与所述阻隔板围合形成容纳空间，所述进口和出口均与所述容纳空间连通，所述第一基体和所述第二基体中的至少一者背向所述容纳空间一侧铺设有覆金属陶瓷基板。

2.根据权利要求1所述的冷却结构组件，其特征在于，所述冷却结构组件包括两个外侧冷却单元和中间冷却单元，所述两个外侧冷却单元在功率模块的堆叠方向上位于最外侧，所述中间冷却单元在所述堆叠方向上位于所述两个外侧冷却单元之间，所述中间冷却单元的所述第一基体和所述第二基体的背向所述容纳空间的两侧均设置有所述覆金属陶瓷基板，所述外侧冷却单元朝向所述中间冷却单元的一侧设置有所述覆金属陶瓷基板。

3.根据权利要求1所述的冷却结构组件，其特征在于，所述容纳空间内设有扰流结构，经由所述扰流结构在所述容纳空间内在所述进口与所述出口之间形成多个冷却介质流通通道。

4.根据权利要求1所述的冷却结构组件，其特征在于，所述第一基体和所述第二基体的朝向所述容纳空间的一侧表面相对应的位置形成有卡槽，所述阻隔板卡设于所述第一基体的所述卡槽及所述第二基体的所述卡槽内。

5.根据权利要求4所述的冷却结构组件，其特征在于，所述第一基体和所述第二基体延伸出所述卡槽的区域通过沿所述堆叠方向延伸的连接件连接设置。

6.根据权利要求4所述的冷却结构组件，其特征在于，所述第一基体和所述第二基体延伸出所述卡槽的区域形成有由所述容纳空间延伸至所述第一基体和所述第二基体外边沿外的进口管路和出口管路，所述进口与所述出口分别位于所述进口管路和所述出口管路。

7.一种堆叠式功率模块，其特征在于，包括多个功率芯片和如权利要求1至6任一项所述的冷却结构组件，每相邻两个所述冷却结构组件之间设置有部分的所述功率芯片。

8.根据权利要求7所述的堆叠式功率模块，其特征在于，所述覆金属陶瓷基板包括陶瓷层和金属层，所述金属层包括图案化电路结构，所述功率芯片通过所述图案化电路结构与外部电连接。

9.根据权利要求7所述的功率半导体模块，其特征在于，还包括导热胶层，所述导热胶层设于所述冷却结构单元与所述功率芯片的之间，所述功率芯片通过所述导热胶层与所述冷却结构中所述冷却单元的所述覆金属陶瓷基板连接。

10.一种堆叠式功率模块的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结
本申请涉及一种冷却结构组件、堆叠式功率模块及其制备方法。冷却结构组件包括两个以上的冷却单元，各冷却单元包括相对设置第一基体与第二基体、连接于第一基体和第二基体的阻隔板、以及进口和出口，第一基体、第二基体与阻隔板围合形成容纳空间，进口和出口均与容纳空间连通，第一基体和第二基体中的至少一者背向容纳空间一侧铺设有覆金属陶瓷基板。本申请能够有效简化功率半导体模块的散热结构，提高不同多模块并联的使用场景的适用性。

技术研发人员：张帅帅,张航宇
受保护的技术使用者：苏州华太电子技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13