一种功率模组及功率设备的制作方法

本技术涉及半导体封装，尤其涉及到一种功率模组及功率设备。

背景技术：

1、在电力系统、数据中心或者新能源汽车等具有储能系统的场景中，通常会利用功率设备对其储能系统的电流或电压进行功率转换，以使储能系统与外部供电设备或用电设备的功率相匹配。随着功率设备的功率越来越大，其内部功率模组的发热量也越来越大，如果该热量不能及时散出，功率模组容易因过温而损坏，因此良好的散热性能是保障大功率模组可靠运行的重要特性。

2、目前，功率模组的散热方式多为顶部散热，其主要利用设置于功率模组顶部的直接覆铜陶瓷基板(direct bonding copper，dbc)实现散热功能。但由于dbc的铜层的厚度较小，则在功率模组中的功率器件的尺寸较小的场景下，功率器件到dbc的最外层的铜层的热阻较大，这就导致整个功率模组的散热性能较差。基于此，如何提升功率模组的散热性能已成为本领域技术人员亟待解决的难题。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种功率模组及功率设备，以提升功率模组的散热性能，从而提升应用有该功率模组的功率设备的运行可靠性。

2、第一方面，本实用新型提供了一种功率模组，该功率模组可包括覆铜陶瓷基板、第一功率器件、第二功率器件、第一导热介质层和第二导热介质层，第一功率器件、第二功率器件、第一导热介质层和第二导热介质层排列于覆铜陶瓷基板的同一侧。其中，覆铜陶瓷基板、第一导热介质层和第一功率器件依次层叠排列，第一导热介质层与第一功率器件接触，且第一导热介质层与覆铜陶瓷基板接触，则第一功率器件产生的热量可经第一导热介质层传递至覆铜陶瓷基板，进而经覆铜陶瓷基板散出。覆铜陶瓷基板、第二导热介质层和第二功率器件依次层叠排列，第二导热介质层与第二功率器件接触，且第二导热介质层与覆铜陶瓷基板接触，第二功率器件产生的热量可经第二导热介质层传递至覆铜陶瓷基板，进而经覆铜陶瓷基板散出。在该功率模组中，通过在第一功率器件和覆铜陶瓷基板之间设置第一导热介质层，并在第二功率器件和覆铜陶瓷基板之间设置第二导热介质层，可以使第一功率器件和第二功率器件到覆铜陶瓷基板的热阻较小，其可有利于提升第一功率器件和第二功率器件到覆铜陶瓷基板的散热效率，从而提升功率模组的散热性能。

3、在本实用新型一个可能的实现方式中，第一导热介质层为铜层，沿层叠排列的方向第一导热介质层的厚度为1.0mm～2.0mm，这样可在不明显增大功率模组的厚度的基础上，减小第一功率器件到覆铜陶瓷基板的热阻，从而提升功率模组的散热性能。

4、相类似的，第二导热介质层为铜层，沿层叠排列的方向第二导热介质层的厚度为1.0mm～2.0mm，以在不明显增大功率模组的厚度的基础上，减小第二功率器件到覆铜陶瓷基板的热阻，从而提升功率模组的散热性能。

5、在本实用新型一个可能的实现方式中，沿层叠排列的方向第一导热介质层的投影覆盖第一功率器件的投影，这样可有效的增大第一功率器件和第一导热介质层的接触面积，从而有利于提升第一功率器件到第一导热介质层的导热效率。另外，沿层叠排列的方向第二导热介质层的投影覆盖第二功率器件的投影，以增大第二功率器件和第二导热介质层的接触面积，从而提升第二功率器件到第二导热介质层的导热效率。

6、进一步的，沿层叠排列的方向第一导热介质层的投影面积为第一功率器件的投影面积的4～5倍，以在使第一功率器件与第一导热介质层之间具有较大的接触面积的同时，还可以使第一导热介质层与覆铜陶瓷基板之间的接触面积较大，从而可有效的提升第一功率器件到覆铜陶瓷基板的热传递效率。

7、另外，沿层叠排列的方向第二导热介质层的投影面积为第二功率器件的投影面积的4～5倍，以在使第二功率器件与第二导热介质层之间具有较大的接触面积的同时，还可以使第二导热介质层与覆铜陶瓷基板之间的接触面积较大，从而可有效的提升第二功率器件到覆铜陶瓷基板的热传递效率。

8、在本实用新型一个可能的实现方式中，覆铜陶瓷基板包括层叠排列的两个铜层和一个绝缘材料层，一个绝缘材料层排列于两个铜层之间，且一个绝缘材料层与两个铜层相接触。另外，第一导热介质层和第二导热介质层均与覆铜陶瓷基板的一个铜层接触。这样，第一功率器件和第二功率器件产生的热量可经对应的导热介质层传递至覆铜陶瓷基板的一个铜层，进而经过覆铜陶瓷基板的绝缘材料层传递至覆铜陶瓷基板的另一个铜层，从而实现覆铜陶瓷基板对第一功率器件和第二功率器件的散热。

9、在本实用新型一个可能的实现方式中，第一导热介质层与覆铜陶瓷基板的一个铜层焊接、粘接或第一导热介质层与覆铜陶瓷基板的一个铜层为一体成型结构，以实现第一导热介质层与覆铜陶瓷基板的一个铜层的接触，进而使第一功率器件产生的热量经第一导热介质层传递至覆铜陶瓷基板的一个铜层。

10、相类似的，第二导热介质层与覆铜陶瓷基板的一个铜层焊接、粘接，或第二导热介质层与覆铜陶瓷基板的一个铜层为一体成型结构，以实现第二导热介质层与覆铜陶瓷基板的一个铜层的接触，进而使第二功率器件产生的热量经第一导热介质层传递至覆铜陶瓷基板的一个铜层。

11、在本实用新型一个可能的实现方式中，功率模组还包括壳体，壳体用于安装覆铜陶瓷基板、第一功率器件、第二功率器件、第一导热介质层和第二导热介质层，从而实现对第一功率器件和第二功率器件的封装。

12、另外，第一功率器件的第一功率端口与第一功率引脚线电连接，第一功率器件的第二功率端口和第二功率器件的第一功率端口与第二功率引脚线电连接，第二功率器件的第二功率端口与第三功率引脚线电连接，第一功率器件的第一信号端口与第一信号引脚线电连接，第一功率器件的第二信号端口与第二信号引脚线电连接，第二功率器件的第一信号端口与第三信号引脚线电连接，第二功率器件的第二信号端口与第四信号引脚线电连接。而第一功率引脚线、第二功率引脚线和第三功率引脚线中的两个功率引脚线由壳体的第一侧壁伸至壳体的外部，第一功率引脚线、第二功率引脚线和第三功率引脚线中的另一个功率引脚线由壳体的第二侧壁伸至壳体的外部，且第一信号引脚线、第二信号引脚线、第三信号引脚线和第四信号引脚线由壳体的第二侧壁伸至壳体的外部，第一侧壁和第二侧壁相对排列。这样可使第一功率器件和第二功率器件产生的热量经第一功率引脚、第二功率引脚和第三功率引脚导出至壳体的外部，从而有利于提升功率模组的散热性能。

13、在本实用新型一个可能的实现方式中，由壳体的第一侧壁伸至壳体的外部的两个功率引脚线沿第一方向的间距大于第一信号引脚线、第二信号引脚线、第三信号引脚线和第四信号引脚线中的任一信号引脚线沿第一方向与由壳体的第二侧壁伸至壳体的外部的另一功率引脚线的间距。这样有利于实现各功率引脚线对于功率器件产生的热量的导出，从而有利于提升功率器件的散热性能。

14、在本实用新型一个可能的实现方式中，第一功率器件和所述第二功率器件沿第一方向排列，以便于实现各个功率器件的各功率端口与对应的功率引脚线以及各功率器件的各信号端口与对应的信号引脚线的连接，从而有利于提高功率模组的组装效率。

15、在本实用新型一个可能的实现方式中，第一功率引脚线、第二功率引脚线和第三功率引脚线中任一功率引脚线的线宽大于第一信号引脚线、第二信号引脚线、第三信号引脚线和第四信号引脚线中任一信号引脚线的线宽，从而有利于提升各功率引脚线对功率器件产生的热量的导出效率，以提升功率模组的散热性能。

16、在本实用新型一个可能的实现方式中，第一功率器件的第一功率端口、第二功率端口、第一信号端口和第二信号端口分别通过一根连接线与覆铜陶瓷基板电连接，该连接线自第一功率器件向背离第二功率器件的方向延伸至覆铜陶瓷基板。第二功率器件的第一功率端口、第二功率端口、第一信号端口和第二信号端口也分别通过一根连接线与覆铜陶瓷基板电连接，该连接线自第二功率器件向背离第一功率器件的方向延伸至覆铜陶瓷基板。这样利于提升覆铜陶瓷基板的受热均匀性，从而有利于提升功率模组的散热性能。

17、第二方面，本实用新型还提供了一种功率设备，该功率设备包括电路板以及第一方面的功率模组，功率模组与电路板电连接。由于本实用新型提供的功率设备的功率模组具有较好的散热性能，其有利于提升该功率设备的运行可靠性。