一種采用新型絕緣材料的電力電子模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用新型絕緣材料的電力電子模塊，包括功率芯片、焊錫層、直接覆銅層以及基板，所述直接覆銅層包括銅層及陶瓷層，所述陶瓷層為納米氧化鋁陶瓷層。模塊中的直接覆銅層結(jié)構(gòu)中采用新型的納米氧化鋁材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的材料，該納米氧化鋁具有垂直的蜂窩狀細(xì)管，并填充高導(dǎo)熱性的材料。它將納米材料技術(shù)與電力電子模塊結(jié)合，提升了功率模塊的散熱能力。
【專利說明】一種采用新型絕緣材料的電力電子模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率電力領(lǐng)域，特別涉及一種電力電子模塊，具體的講，為一種基于功率器件和芯片的功率模塊。本發(fā)明的功率器件和芯片，包括基于硅材料、碳化硅材料、氮化鎵材料等半導(dǎo)體材料制作的功率器件和芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電子模塊具有輸出功率大并且發(fā)熱量大等特點(diǎn)，有必要進(jìn)行冷卻，以確保它們的可靠運(yùn)行。目前，對于電力電子模塊散熱能力的改善主要從改變模塊組成材料類型以及改變模塊各層材料厚度入手。直接覆銅層由具有高電學(xué)和熱學(xué)特性的銅層和具有高機(jī)械支撐特性的氧化鋁(Al2O3)通過燒結(jié)工藝加工而成。傳統(tǒng)的氧化鋁在導(dǎo)熱特性方面較差，限制了電力電子模塊散熱性能的提高。
[0003]隨著納米材料技術(shù)的進(jìn)步，納米氧化鋁硬度高、尺寸穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱系數(shù)高，可廣泛應(yīng)用于各種塑料、橡膠、油墨、陶瓷、耐火材料等產(chǎn)品的補(bǔ)強(qiáng)增韌，各種橡膠導(dǎo)熱，特別是提高陶瓷的致密性、光潔度、冷熱疲勞性、斷裂韌性、抗蠕變性能和高分子材料產(chǎn)品的耐磨性能尤為顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對傳統(tǒng)的電力電子模塊散熱能力上的不足，與最新的納米材料技術(shù)相結(jié)合，提供一種新型的采用納米氧化鋁材料的電力電子模塊。該電力電子模塊利用納米氧化鋁材料的優(yōu)越的機(jī)械性能、電絕緣性能和導(dǎo)熱性能，提高電力電子模塊整體的散熱效率。
[0005]為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
該電力電子模塊的堆疊結(jié)構(gòu)包括功率芯片、焊錫層、直接覆銅層以及基板，所述直接覆銅層包括銅層及陶瓷層，所述陶瓷層為納米氧化鋁陶瓷層。
[0006]在采用以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案: 所述納米氧化鋁陶瓷層設(shè)有垂直的蜂窩狀細(xì)管。
[0007]所述蜂窩狀細(xì)管中填充有高導(dǎo)熱性材料。
[0008]由于采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明提出在電力電子模塊中，直接覆銅層中采用新型的納米氧化鋁材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氧化鋁陶瓷，實(shí)現(xiàn)基于納米氧化鋁材料的直接覆銅層，該納米氧化鋁具有垂直的蜂窩狀細(xì)管。為了進(jìn)一步提高其導(dǎo)熱性能，該納米氧化鋁蜂窩狀細(xì)管中填充高導(dǎo)熱性的材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明涉及的電力電子模塊示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的帶有具有垂直的蜂窩狀細(xì)管的直接覆銅層的剖面圖。
[0011]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的帶有具有垂直的蜂窩狀細(xì)管的直接覆銅層的剖面圖，蜂窩狀細(xì)管中填充高導(dǎo)熱材料石墨。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
實(shí)施例1
圖1是傳統(tǒng)的功率器件芯片(絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET))的電力電子模塊，其堆疊結(jié)構(gòu)主要由至少兩個(gè)芯片功率芯片、焊錫層、直接敷銅層(包括銅層和陶瓷層)以及基板組成。
[0013]圖2為本發(fā)明提出的帶有具有垂直的蜂窩狀細(xì)管6的直接覆銅層的剖面圖。它包括功率芯片1、焊錫層2、直接覆銅層以及基板5，所述直接覆銅層包括銅層3及陶瓷層4，所述陶瓷層4為納米氧化鋁陶瓷層。
[0014]圖3為本發(fā)明提出的帶有具有垂直的蜂窩狀細(xì)管6的直接覆銅層的剖面圖，蜂窩狀細(xì)管6中填充高導(dǎo)熱材料石墨。
【權(quán)利要求】
1.一種采用新型絕緣材料的電力電子模塊，該電力電子模塊的堆疊結(jié)構(gòu)包括功率芯片(I)、焊錫層(2)、直接覆銅層以及基板(5)，所述直接覆銅層包括銅層(3)及陶瓷層(4)，其特征在于所述陶瓷層(4)為納米氧化鋁陶瓷層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用新型絕緣材料的電力電子模塊，其特征在于所述納米氧化鋁陶瓷層設(shè)有垂直的蜂窩狀細(xì)管(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用新型絕緣材料的電力電子模塊，其特征在于所述蜂窩狀細(xì)管(6)中填充有高導(dǎo)熱性材料。
【文檔編號】H01L23/373GK103617967SQ201310615891
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】郭清, 謝剛, 盛況 申請人:浙江大學(xué)