一种高效冷却半导体电路集成电控板及其制造方法

本发明涉及集成电路，特别是一种高效冷却半导体电路集成电控板及其制造方法。

背景技术：

1、半导体电路即如模块化智能功率系统mips(module intelligent power system)不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到cpu或dsp作中断处理。它由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，mips自身也可以不受损坏。mips一般使用igbt作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。

2、目前的半导体电路自动制冷散热系统通常包括多个np型半导体组成第一制冷散热装置和第二制冷散热装置，第一制冷散热装置的一侧和半导体电路贴合固定并一起塑封，第一制冷散热装置的另一侧与第二制冷散热装置的一侧贴合固定，第一制冷散热装置起到对半导体电路散热及热传导至第二制冷散热装置的作用，第二制冷散热装置起到向外界散热的作用；然后多个引脚连接半导体电路用于半导体电路和电控板电性连接。

3、但是目前的半导体电路自动制冷散热系统需要使用两个制冷散热装置，在制造工艺和制造成本上投入过大，而得到的散热冷却效果并没有得到质的提升，还降低了半导体电路的生产效率和增大了半导体电路的集成体积。更重要的是，半导体电路和电控板使用引脚电性连接导致两者之间绝缘分层，容易导致电路之间电气连接不良，造成信号干扰，进而影响电路性能。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种高效冷却半导体电路集成电控板及其制造方法，实现电控板和半导体电路集成小型化、一体化和高冷却效率。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种高效冷却半导体电路集成电控板，包括电控板、塑封胶和集成有制冷散热装置的半导体电路；所述电控板对应所述半导体电路的线路开设电路通槽，所述半导体电路的线路层嵌入所述电路通槽内并和所述电控板的线路层一一对应电性连接，所述塑封胶塑封所述半导体电路的电路层和所述电路通槽。

4、进一步的，所述制冷散热装置的前散热板用作所述半导体电路的基板，所述电控板的基板对应所述前散热板的轮廓开设所述电路通槽，所述前散热板嵌入所述电路通槽内，所述前散热板的前面和所述电控板的基板前面处于同一水平面，所述电控板的线路层和所述半导体电路的线路层一体敷设于所述前散热板的前面和所述电控板的基板前面。

5、进一步的，所述制冷散热装置包括第一导热片、第二导热片、电源柱和多个冷热翻转电偶，所述第一导热片为所述制冷散热装置的前散热板；所述第一导热片的前部嵌入所述电路通槽内，多个所述冷热翻转电偶从上到下排列设置于所述第一导热片的后面和所述第二导热片的前面之间，上一个所述冷热翻转电偶的下端和下一个所述冷热翻转电偶的上端电性连接，所述电源柱的一端和最上端的所述冷热翻转电偶的上端电性连接或者所述电源柱的一端和最下端的所述冷热翻转电偶的下端电性连接，所述电源柱的另一端和所述半导体电路的线路层电性连接，所述冷热翻转电偶的前端和所述第一导热片的后板面固定连接，所述冷热翻转电偶的后端和所述第二导热片的前板面固定连接。

6、进一步的，所述半导体电路的基板前面还设有散热片；所述散热片用于贴装高散热需求的元器件，所述散热片为表面镀银的铜材散热片。

7、进一步的，所述冷热翻转电偶包括n型半导体和p型半导体；所述n型半导体的后端用作所述冷热翻转电偶的下端，所述p型半导体的后端用作所述冷热翻转电偶的上端，所述n型半导体和所述p型半导体的前端均用作所述冷热翻转电偶的前端，所述n型半导体和所述p型半导体的后端均用作所述冷热翻转电偶的后端，所述n型半导体的前端和所述p型半导体的前端电性连接。

8、进一步的，所述半导体电路集成有所述制冷散热装置的极性控制电路，所述极性控制电路和所述电源柱的另一端电性连接。

9、进一步的，所述制冷散热装置还包括散热器；所述散热器的前部和所述第二导热片的后部固定连接。

10、进一步的，所述塑封胶从所述电控板的基板后面至所述散热器的前面塑封所述制冷散热装置。

11、进一步的，所述第一导热片和所述第二导热片均为陶瓷片。

12、一种高效冷却半导体电路集成电控板制造方法，用于制造上述的半导体电路集成电控板；包括以下步骤：

13、s1：在电控板开设电路通槽，将半导体电路集成的制冷散热装置的第一导热片嵌入，使第一导热片的前面和电控板的基板前面处于同一水平面；

14、s2：在第一导热片的前面和电控板的基板前面敷设一层铜箔层，并通过曝光显影蚀刻出线路层，或局部元器件之间采用金属绑线电性连接形成线路层，在线路层表面除焊接位或焊接孔外涂一层绿油保护层；

15、s3：通过软焊料固晶机将高散热需求的元器件贴装到表面镀银的铜材散热片上，然后通过自动贴片smt设备将表面镀银的铜材散热片贴装在第一导热片中高散热需求的元器件安装位上；

16、s4：进行电控板和半导体电路除高散热需求的元器件外的元器件安装、焊接、清洗和绑定线连接一系列电路板制造工艺；

17、s5：通过封装设备在模具内对半导体电路的电路部分进行塑封封装，然后通过高温烘箱对塑封胶进行固化去应力处理。

18、本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：电控板对应半导体电路的线路开设电路通槽，将半导体电路的线路层嵌入电路通槽内并和电控板的线路层一一对应电性连接，然后再利用塑封胶塑封半导体电路的电路层和电路通槽，实现集成电路的塑封以及电控板和半导体电路电性连接处的塑封，使得电控板和半导体电路（或半导体电路集成芯片）之间电路一体化，不需要从半导体电路引出焊接引脚进行焊接安装，避免了电控板和半导体电路之间出现绝缘分层，从而避免了电控板和半导体电路之间出现电气连接不良导致信号干扰和影响电路性能。

19、更重要的是，由于半导体电路集成有制冷散热装置，使得制冷散热装置更为直接地对半导体电路进行散热，冷却效率更高，无需配置多个制冷散热装置进行多层次散热，有效减少了半导体电路的集成体积；且由于半导体电路嵌入了电控板的电路通槽内，两电路之间直接连通，即热传导也会连通，所以在半导体电路被制冷散热装置散热冷却的同时也会对电控板进行散热冷却，兼顾了电控板的冷却，在减少半导体电路的集成体积情况下，提高了冷却效率的同时还扩大了冷却范围。

技术特征：

1.一种高效冷却半导体电路集成电控板，其特征在于：包括电控板、塑封胶和集成有制冷散热装置的半导体电路；所述电控板对应所述半导体电路的线路开设电路通槽，所述半导体电路的线路层嵌入所述电路通槽内并和所述电控板的线路层一一对应电性连接，所述塑封胶塑封所述半导体电路的电路层和所述电路通槽。

2.根据权利要求1所述的一种高效冷却半导体电路集成电控板，其特征在于：所述制冷散热装置的前散热板用作所述半导体电路的基板，所述电控板的基板对应所述前散热板的轮廓开设所述电路通槽，所述前散热板嵌入所述电路通槽内，所述前散热板的前面和所述电控板的基板前面处于同一水平面，所述电控板的线路层和所述半导体电路的线路层一体敷设于所述前散热板的前面和所述电控板的基板前面。

3.根据权利要求2所述的一种高效冷却半导体电路集成电控板，其特征在于：所述制冷散热装置包括第一导热片、第二导热片、电源柱和多个冷热翻转电偶，所述第一导热片为所述制冷散热装置的前散热板；所述第一导热片的前部嵌入所述电路通槽内，多个所述冷热翻转电偶从上到下排列设置于所述第一导热片的后面和所述第二导热片的前面之间，上一个所述冷热翻转电偶的下端和下一个所述冷热翻转电偶的上端电性连接，所述电源柱的一端和最上端的所述冷热翻转电偶的上端电性连接或者所述电源柱的一端和最下端的所述冷热翻转电偶的下端电性连接，所述电源柱的另一端和所述半导体电路的线路层电性连接，所述冷热翻转电偶的前端和所述第一导热片的后板面固定连接，所述冷热翻转电偶的后端和所述第二导热片的前板面固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种高效冷却半导体电路集成电控板，其特征在于：所述半导体电路的基板前面还设有散热片；所述散热片用于贴装高散热需求的元器件，所述散热片为表面镀银的铜材散热片。

5.根据权利要求3所述的一种高效冷却半导体电路集成电控板，其特征在于：所述冷热翻转电偶包括n型半导体和p型半导体；所述n型半导体的后端用作所述冷热翻转电偶的下端，所述p型半导体的后端用作所述冷热翻转电偶的上端，所述n型半导体和所述p型半导体的前端均用作所述冷热翻转电偶的前端，所述n型半导体和所述p型半导体的后端均用作所述冷热翻转电偶的后端，所述n型半导体的前端和所述p型半导体的前端电性连接。

6.根据权利要求3所述的一种高效冷却半导体电路集成电控板，其特征在于：所述半导体电路集成有所述制冷散热装置的极性控制电路，所述极性控制电路和所述电源柱的另一端电性连接。

7.根据权利要求3所述的一种高效冷却半导体电路集成电控板，其特征在于：所述制冷散热装置还包括散热器；所述散热器的前部和所述第二导热片的后部固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种高效冷却半导体电路集成电控板，其特征在于：所述塑封胶从所述电控板的基板后面至所述散热器的前面塑封所述制冷散热装置。

9.根据权利要求3所述的一种高效冷却半导体电路集成电控板，其特征在于：所述第一导热片和所述第二导热片均为陶瓷片。

10.一种高效冷却半导体电路集成电控板制造方法，其特征在于：用于制造根据权利要求4所述的半导体电路集成电控板；包括以下步骤：

技术总结本发明涉及集成电路技术领域，特别是一种高效冷却半导体电路集成电控板及其制造方法，包括电控板、塑封胶和集成有制冷散热装置的半导体电路；电控板对应半导体电路的线路开设电路通槽，半导体电路的线路层嵌入电路通槽内并和电控板的线路层一一对应电性连接，塑封胶塑封半导体电路的电路层和电路通槽，并据此相应设计一套制造方法，最终实现电控板和半导体电路集成小型化、一体化和高冷却效率需求。技术研发人员：冯宇翔,谢颖熙,李斌,陆龙生,杨舒,黄浩,单联瑜,谭均必,潘开林,文健,李强,盛爽,华庆,牛冰受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27