本發(fā)明涉及半導體器件領域，更具體地，涉及一種無基板直冷式功率模塊。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)sic?mosfet功率模塊中，mosfet芯片底面焊接于dbc(direct?bond?copper，直接覆銅)或amb(active?metal?brazing，活性金屬釬焊法)基板覆銅一側(cè)，進而利用dbc或amb的覆銅傳導電流；dbc或amb基板另一側(cè)通過熱界面材料(thermal?interfacematerial,tim)與散熱器相連，芯片熱功率需穿過dbc或amb基板，進而穿過tim傳導至散熱器散出。為了降低模塊熱阻，國內(nèi)外學者與廠商在提升dbc或amb基板陶瓷層和tim導熱性能方面進行了諸多研究，但dbc/amb和tim的熱阻仍占據(jù)模塊總熱阻的相當部分。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提出一種無基板直冷式功率模塊，實現(xiàn)降低功率模塊的熱阻，提高散熱效率，并降低模塊寄生電感和電阻。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種無基板直冷式功率模塊，包括：

3、導體散熱器，所述導體散熱器的頂面為安裝面；

4、功率芯片，設置于所述導體散熱器的安裝面，所述功率芯片的底面設有漏極電極，所述功率芯片的頂面兩端分別設有源極電極和柵極電極，所述功率芯片的漏極電極與所述導體散熱器的安裝面之間通過第一焊層連接；

5、漏極引出結(jié)構(gòu)，與所述導體散熱器連接，用于所述漏極電極的電性引出；

6、源極引出結(jié)構(gòu)，與所述源極電極連接，用于所述源極電極的電性引出；

7、柵極引出結(jié)構(gòu)，與所述柵極電極連接，用于所述柵極電極的電性引出；

8、塑封體，包覆所述功率芯片、漏極引出結(jié)構(gòu)、所述源極引出結(jié)構(gòu)、柵極引出結(jié)構(gòu)和所述導體散熱器。

9、可選地，所述漏極電極為覆蓋所述功率芯片底面的層狀結(jié)構(gòu)，所述第一焊層的面積不小于所述漏極電極的面積。

10、可選地，所述漏極引出結(jié)構(gòu)包括漏極端子，所述漏極端子的底端與所述導體散熱器的上表面連接，所述漏極端子的頂端與延伸出所述塑封體的頂面。

11、可選地，所述源極引出結(jié)構(gòu)包括導流排和源極端子；

12、所述導流排的底面通過第二焊層與所述源極電極連接；

13、所述源極端子的底端與導流排連接，所述源極端子的頂端延伸出所述塑封體的頂面。

14、可選地，所述柵極引出結(jié)構(gòu)包括導電插針、絕緣支架和柵極端子；

15、所述絕緣支架的一端下表面與所述導流排的上表面連接，所述絕緣支架的另一端懸于所述柵極電極的上方；

16、所述柵極端子設置于所述絕緣支架上，所述柵極端子的底端與所述絕緣支架連接，所述柵極端子的頂端延伸出所述塑封體的頂面；

17、所述導電插針的底端與所述柵極電極連接，所述導電插針的頂端貫穿所述絕緣支架的另一端后與所述柵極端子的底部連接。

18、可選地，所述功率芯片包括sic?mosfet功率半導體芯片。

19、可選地，所述導體散熱器為金屬材質(zhì)，所述導體散熱器具有散熱結(jié)構(gòu)。

20、可選地，所述散熱結(jié)構(gòu)包括設置于所述導體散熱器內(nèi)部的冷卻液流道結(jié)構(gòu)。

21、可選地，所述第一焊層和所述第二焊層的材料包括金、銀、銅、鋁、錫的至少其中之一。

22、本發(fā)明的有益效果在于：

23、相較于現(xiàn)有功率模塊采用將功率芯片通過基板及tim與散熱器連接的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的無基板直冷式功率模塊，采用將功率芯片底面的漏極電極通過第一焊層與導體散熱器的安裝面直接連接的結(jié)構(gòu)設計，省去了傳統(tǒng)功率模塊的基板及tim，可直接抑制該部分引入的熱阻，相比傳統(tǒng)有基板的功率模塊可顯著降低功率模塊整體的熱阻并提高散熱效率；同時，本申請的功率模塊的漏極引出結(jié)構(gòu)通過導體散熱器與功率芯片的漏極連接，采用導體散熱器直接參與導電、引導漏極電流，其導流面積遠大于傳統(tǒng)dbc或amb基板覆銅，可以一定程度降低模塊寄生電感和電阻，提高功率模塊的性能。

24、本發(fā)明的系統(tǒng)具有其它的特性和優(yōu)點，這些特性和優(yōu)點從并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。

技術(shù)特征：

1.一種無基板直冷式功率模塊，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無基板直冷式功率模塊，其特征在于，所述漏極電極為覆蓋所述功率芯片底面的層狀結(jié)構(gòu)，所述第一焊層的面積不小于所述漏極電極的面積。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無基板直冷式功率模塊，其特征在于，所述漏極引出結(jié)構(gòu)包括漏極端子，所述漏極端子的底端與所述導體散熱器的上表面連接，所述漏極端子的頂端與延伸出所述塑封體的頂面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無基板直冷式功率模塊，其特征在于，所述源極引出結(jié)構(gòu)包括導流排和源極端子；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無基板直冷式功率模塊，其特征在于，所述柵極引出結(jié)構(gòu)包括導電插針、絕緣支架和柵極端子；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無基板直冷式功率模塊，其特征在于，所述功率芯片包括sicmosfet功率半導體芯片。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無基板直冷式功率模塊，其特征在于，所述導體散熱器具有散熱結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無基板直冷式功率模塊，其特征在于，所述散熱結(jié)構(gòu)包括設置于所述導體散熱器內(nèi)部的冷卻液流道結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無基板直冷式功率模塊，其特征在于，所述第一焊層和所述第二焊層的材料包括金、銀、銅、鋁、錫的至少其中之一。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種無基板直冷式功率模塊，包括：導體散熱器，導體散熱器的頂面為安裝面；功率芯片，設置于導體散熱器的安裝面，功率芯片的底面設有漏極電極，功率芯片的頂面兩端分別設有源極電極和柵極電極，功率芯片的漏極電極與導體散熱器的安裝面之間通過第一焊層連接；漏極引出結(jié)構(gòu)，與導體散熱器連接，用于漏極電極的電性引出；源極引出結(jié)構(gòu)，與源極電極連接，用于源極電極的電性引出；柵極引出結(jié)構(gòu)，與柵極電極連接，用于柵極電極的電性引出；塑封體，包覆功率芯片、漏極引出結(jié)構(gòu)、源極引出結(jié)構(gòu)、柵極引出結(jié)構(gòu)和導體散熱器。本發(fā)明能夠降低功率模塊的熱阻，提高散熱效率，并降低模塊寄生電感和電阻。

技術(shù)研發(fā)人員：劉朝輝,師帥,張亞昆,石成霞,原誠寅,梅云輝,李龍女,朱高嘉,鄧文斌
受保護的技術(shù)使用者：北京國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26