本发明涉及功率模块，具体为一种基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构。
背景技术：
1、全球低碳目标和绿色环保是应对气候变化和环境挑战的迫切需求，以功率半导体器件为基础，可再生能源被转换和广泛利用。功率半导体器件技术的不断发展和应用将继续为实现低碳和可持续的未来做出重要贡献。
2、igbt芯片、碳化硅（sic）芯片以及gan芯片的优良特性将推动功率器件技术的前沿，它提供了更高的性能和效率，有助于满足日益增长的高功率和高温应用的需求。与此同时，由于下一代芯片的高热流密度，也使得其热管理成为一个挑战。模块封装必须能够有效地散热，以防止芯片过热。这可能需要使用高性能散热器、液冷系统或其他高效的散热解决方案。而且在特殊空间应用，如卫星、航空航天等领域中的功率模块的形状通常需要根据具体应用和空间限制进行定制化设计。此外，由于技术过时、性能不再满足需求、寿命即将结束或其他因素，功率模块在退役后需要采取一系列措施以确保其安全处置和环保处理。
3、衬底（direct bonded copper，dbc）作为目前典型封装结构的重要组成部分，承担着绝缘和散热的作用，但这两者较难折中。通常，具有高热导率的材料不具备很高的绝缘。目前的aln陶瓷材料具备两方面的性能，但存在价格贵、可靠性不足的问题。
4、现有功率器件存在是以下不足之处：
5、1、功率器件内部从结构上大致可分为：功率半导体芯片、芯片-覆铜陶瓷板（dbc）之间焊料层、dbc、dbc-基板（baseplate）之间焊料层、baseplate、散热结构。首先，芯片到散热器层数较多，不同材料热膨胀系数不同不利于长期可靠性。
6、2、绝缘和散热能力无法同时满足，尤其是dbc的陶瓷层，由于绝缘的需求，导致散热性能的下降，进而导致器件过热，或需要更大更重的散热器。同时，dbc的回收必须进行粉碎，技术难点多，回收成本高。
7、3、结构灵活性不足，散热器必须紧贴模块散热面，封装的尺寸和外形通常受到应用约束。
8、另外，热管（heat pipe）是一种高效率的热传导装置，通常用于有效地传热量，特别适用于需要高效热管理的应用。它是由密封的金属或合金管道等构成，内部包含一种特定的液态工质和特殊的芯吸结构，其工作原理基于液体的汽化和凝结过程，通过相变这一物理循环来高效传递热量。热管不依靠任何外部电源或机械部件，可通过温度差来产生热对流，将热量从热源传递到需要冷却的区域，实现热量均匀分布。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，将具有高效能导热特性且结构简单的热管用于功率模块封装，使其有效的传导出芯片的热量，且简化散热器在内的整体结构的设计，同时可利用其扁平化、可弯折等结构优点满足具有特定空间限制的应用，并进一步使功率模块结构简单化，更方便功率模块退役后的可回收处理。技术方案如下：
2、一种基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，包括蒸发端铜块、热管蒸发端通道、热管绝缘连接器、热管冷凝端通道和冷凝端铜块；
3、所述蒸发端铜块和冷凝端铜块均为一侧设有盲孔的块状部件；蒸发端铜块外表面设有用于焊接半导体芯片的焊接区域，冷凝端铜块外表面通过热界面材料贴合有散热器；
4、所述热管蒸发端通道和热管冷凝端通道均为一端封闭，另一端开口的管状部件，且其内壁紧贴有吸液芯结构；热管蒸发端通道封闭的一端紧密插入蒸发端铜块的盲孔中，热管冷凝端通道封闭的一端紧密插入冷凝端铜块的盲孔中；热管蒸发端通道和热管冷凝端通道开口的一端通过管状的热管绝缘连接器绝缘连接，热管绝缘连接器的内壁也紧贴有吸液芯结构；热管蒸发端通道、热管冷凝端通道和热管绝缘连接器组成的密闭热管结构里面填充有工质。
5、进一步的，还包括半导体芯片、键合线、栅极控制端子、源极控制端子、功率端子dc-和功率端子dc+；半导体芯片焊接于所述蒸发端铜块的焊接区域；所述栅极控制端子通过键合线与半导体芯片的栅极焊盘连接；所述功率端子dc-和源极控制端子为一体结构，固定于半导体芯片的源极焊盘；所述功率端子dc+固定于蒸发端铜块表面。
6、更进一步的，所述蒸发端铜块和半导体芯片外还设有塑封外壳。
7、更进一步的，所述蒸发端铜块和冷凝端铜块为紫铜材质。
8、更进一步的，所述半导体芯片为igbt、逆导型igbt、mosfet或二极管。
9、更进一步的，所述散热器为风冷或水冷散热器。
10、更进一步的，所述热管蒸发端通道和热管冷凝端通道为紫铜材质。
11、更进一步的，所述热管蒸发端通道、热管绝缘连接器和热管冷凝端通道为弯折或扁平结构。
12、更进一步的，所述吸液芯结构为绝缘材料。
13、更进一步的，所述工质在液态和气态下均绝缘。
14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15、1、本发明将热管这一概念集成到功率模块结构中，其可使用相变进行高效能热传导，增加了有效散热面积，散热性能更加优异。此外，相比于传统功率模块，该模块整体结构大大简化。
16、2、本发明中热管结构可灵活变化，可满足具有空间限制的特殊应用场合。
17、3、本发明中的功率模块结构简单，取消了原有功率模块中的dbc结构和baseplate结构，大大简化了功率模块退役后的绿色回收方法。
1.一种基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，包括蒸发端铜块（1）、热管蒸发端通道（8）、热管绝缘连接器（9）、热管冷凝端通道（10）和冷凝端铜块（11）；
2.根据权利要求1所述的基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，还包括半导体芯片（2）、键合线（3）、栅极控制端子（4）、源极控制端子（5）、功率端子dc-（6）和功率端子dc+（7）；半导体芯片（2）焊接于所述蒸发端铜块（1）的焊接区域；所述栅极控制端子（4）通过键合线（3）与半导体芯片（2）的栅极焊盘连接；所述功率端子dc-（6）和源极控制端子（5）为一体结构，固定于半导体芯片（2）的源极焊盘；所述功率端子dc+7固定于蒸发端铜块（1）表面。
3.根据权利要求1所述的基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，所述蒸发端铜块（1）和半导体芯片（2）外还设有塑封外壳（14）。
4.根据权利要求1所述的基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，所述蒸发端铜块（1）和冷凝端铜块（11）为紫铜材质。
5.根据权利要求1所述的基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，所述半导体芯片（2）为igbt、逆导型igbt、mosfet或二极管。
6.根据权利要求1所述的基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，所述散热器（13）为风冷或水冷散热器。
7.根据权利要求1所述的基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，所述热管蒸发端通道（8）和热管冷凝端通道（10）为紫铜材质。
8.根据权利要求1所述的基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，所述热管蒸发端通道（8）、热管绝缘连接器（9）和热管冷凝端通道（10）为弯折或扁平结构。
9.根据权利要求1所述的基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，所述吸液芯结构为绝缘材料。
10.根据权利要求1所述的基于气液相变散热的无衬底功率模块封装结构，其特征在于，所述工质在液态和气态下均绝缘。