功率模块和其制造方法与流程
1.本发明涉及功率模块，更具体地，本发明涉及由石墨烯碳塑合金封装的功率模块。
背景技术：
2.功率模块广泛应用于各个领域，例如电动汽车上的逆变器上，其中的芯片一般由树脂封装。工作时产生大电流的高能量密度功率模块，如igbt模块需安装至例如铝制热沉以协助其散热。
3.如图1所示，常规的功率模块包括基板11，钎焊在基板11上的芯片12，模制在基板11和芯片12上的环氧树脂封装13。基板11还焊接至铝合金热沉14，而热沉14与外壳16之间具有冷却流体通道，其中可具有流动的冷却流体15。
4.石墨烯碳塑合金(graphene polymer alloy)是一种高热传导的复合物，其通过将石墨烯和其他添加物加入聚合物，如环氧树脂形成。石墨烯碳塑合金主要应用于led灯，通信设备，计算机，手机，车辆，电子装置等领域。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于解决或至少缓解现有技术所存在的问题。
6.根据一方面，提供了一种功率模块，包括：基板；联接在所述基板的第一侧上的功率模块芯片；以及模制在所述基板和所述功率模块芯片上的石墨烯碳塑合金封装。
7.根据另一方面，提供了一种功率模块制造方法，所述方法包括将石墨烯碳塑合金模制在基板和联接在所述基板的第一侧上的功率模块芯片上,以形成石墨烯碳塑合金封装。
8.根据本发明的装置和方法利用石墨烯碳塑合金作为功率模块封装材料，其具有良好的散热性能。
附图说明
9.参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：图1示出了一种现有技术的功率模块结构示意图；以及图2示出了根据本发明的实施例的功率模块结构示意图。
具体实施方式
10.参考图2，其中示出了根据本发明的实施例的功率模块。根据本发明的实施例的功率模块包括：基板2；联接在基板2的第一侧上的功率模块芯片24；以及模制在基板2和功率
模块芯片24上的石墨烯碳塑合金封装25。发明人发现石墨烯碳塑合金具有替代传统模制材料(环氧树脂)的能力，这是由于其超过10w/mk的热传导率，与铸铝相当。通过采用石墨烯碳塑合金，石墨烯碳塑合金封装25自身具有与铸铝相当的良好的散热能力，使得功率模块的整体散热能力有所提高，同时石墨烯碳塑合金封装25仍然能保护芯片不受外界复杂环境影响。具有石墨烯碳塑合金封装25的功率模块可直接浸入冷却流体中，而不再需要焊接至热沉来散热。这样的特性尤其可应用于高能量密度的功率模块，例如包括igbt芯片的功率模块等。
11.在一些实施例中，如图中所示，石墨烯碳塑合金封装2可完全包裹或部分覆盖基板21的第一侧(图中上侧)并且完全包裹功率模块芯片24而未覆盖基板21的与第一侧相对的第二侧(图中下侧)。在该实施例中，基板21的第二侧可用于固定至壳体27，例如钎焊至壳体27的壁。在一些实施例中，石墨烯碳塑合金封装25也可完全包裹基板2和功率模块芯片24。石墨烯碳塑合金封装25可通过其他适合的方式固定至壳体27，例如粘合至壳体27的一个内壁。
12.在一些实施例中，尽管图中仅示出了一个功率模块芯片25，实际上基板2上可包括多个功率模块芯片25。功率模块芯片25可包括igbt芯片，功率模块芯片可钎焊在基板2的第一侧22上。功率模块的壳体27内可限定冷却流体通道，并且冷却流体26可循环流过该冷却流体通道。模制在一起的基板2、功率模块芯片24和石墨烯碳塑合金封装25固定在壳体27中，冷却流体26直接接触石墨烯碳塑合金封装25。在这样的实施例中，可以不需要再配置铝合金热沉，功率模块芯片24直接通过石墨烯碳塑合金封装25散热。由于省去了铝合金热沉，可减少功率模块的加工工序，降低部件和加工成本。在一些实施例中，石墨烯碳塑合金封装25呈立方体，冷却流体26直接接触石墨烯碳塑合金封装25的五个表面，即除了图中的底面外的另外五个表面均与冷却流体26直接接触。在一些实施例中，可以使石墨烯碳塑合金封装25完全包裹基板2和功率模块芯片24，而石墨烯碳塑合金封装25可通过丝网等支架固定在壳体27中，使得冷却流体与石墨烯碳塑合金封装25所有外表面直接接触，由此进一步提高散热能力。在一些实施例中，基板2可包括中间树脂层21和中间树脂层21两侧的铜层22，23。在一些实施例中，功率模块不具有热沉，如铝制热沉。
13.在一些实施例中，还提供了一种功率模块制造方法，该方法包括将石墨烯碳塑合金模制在基板2和联接在所述基板2的第一侧上的功率模块芯片24上，以形成石墨烯碳塑合金封装25。模制可例如通过传递模塑法，包括：预热石墨烯碳塑合金步骤，传递模塑步骤和固化步骤等。在模制步骤后，可对功率模块进行测试工序。在一些实施例中，功率模块制造方法还包括：将模制在一起的基板、功率模块芯片和石墨烯碳塑合金封装固定在限定冷却流体通道的壳体中，使得石墨烯碳塑合金封装直接与冷却流体接触。
14.根据本发明的实施例的功率模块可应用于各种领域，包括但不限于电动汽车上的逆变器和电动转向模块等。石墨烯碳塑合金相比于铝合金具有更低的密度，相当的热传导能力以及更佳的抗腐蚀性。通过石墨烯碳塑合金封装直接散热，功率模块可具有更好的性能表现且可应用更高的电压。此外，由于工序和部件的减少，根据实施例的功率模块的成本可降低。
15.以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本发明的原理，其中清楚地示出或描述了各个部件而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域
的技术人员可容易地对本发明进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本发明的专利保护范围之内。
技术特征：
1.一种功率模块，其特征在于，包括：基板(2)；联接在所述基板(2)的第一侧上的功率模块芯片(24)；以及模制在所述基板(2)和所述功率模块芯片(24)上的石墨烯碳塑合金封装(25)。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述石墨烯碳塑合金封装(25)完全包裹所述基板(2)和所述功率模块芯片(24)。3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述石墨烯碳塑合金封装(25)完全包裹或部分覆盖所述基板(2)的第一侧并且完全包裹所述功率模块芯片(24)，所述石墨烯碳塑合金封装(25)未覆盖所述基板(2)的与所述第一侧相对的第二侧。4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块芯片(24)包括igbt芯片，所述功率模块芯片(24)钎焊在所述基板(2)的第一侧上。5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括壳体(27)，所述壳体(27)内限定冷却流体通道，所述冷却流体通道中具有冷却流体(26)，模制在一起的所述基板(2)、所述功率模块芯片(24)和石墨烯碳塑合金封装(25)固定在所述壳体(27)中，所述冷却流体(26)直接接触所述石墨烯碳塑合金封装(25)。6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述基板(2)的第二侧钎焊在所述壳体(27)内侧。7.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述石墨烯碳塑合金封装(25)呈立方体，所述冷却流体(26)直接接触所述石墨烯碳塑合金封装(25)的五个表面。8.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述基板(2)包括中间树脂层(21)和所述中间树脂层(21)两侧的铜层(22,23)。9.一种功率模块制造方法，其特征在于，所述方法包括将石墨烯碳塑合金模制在基板(2)和联接在所述基板(2)的第一侧上的功率模块芯片(24)上,以形成石墨烯碳塑合金封装(25)。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将模制在一起的所述基板(2)、所述功率模块芯片(24)和石墨烯碳塑合金封装(25)固定在限定冷却流体通道的壳体(27)中，使得所述石墨烯碳塑合金封装(25)直接与冷却流体(26)接触。
技术总结
本发明提供了一种功率模块和其制造方法。功率模块包括：基板；联接在所述基板的第一侧上的功率模块芯片；以及模制在所述基板和所述功率模块芯片上的石墨烯碳塑合金封装。根据本发明的装置和方法利用石墨烯碳塑合金作为功率模块封装材料，其具有良好的散热性能。其具有良好的散热性能。其具有良好的散热性能。
