[發明專利]關于IGBT堆疊結構結殼熱阻的簡化算法

在審

• 申請號: 201210482570.X
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103839901A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 程士東;盛況;谷彤;郭清;張軍明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L23/36
• 分類號: H01L23/36;H01L23/373
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 王梨華;陳麗霞

1.關于IGBT堆疊結構結殼熱阻的簡化算法，IGBT堆疊結構共有七層材料，包括芯片層，上層焊錫層，DBC上層金屬層，DBC陶瓷層，DBC下層金屬層，下層焊錫層，基板層，其特征在于：IGBT堆疊結構的總熱阻為這七層材料的熱阻串聯之和，表述如下，

總熱阻

Rth_total＝Rth_chip+Rth_doder1+Rth_DBC_me1+Rth_DBC_ci+Rth_DBC_me2+Rth_soder2+Rth_base

其中，Rth_total為堆疊結構的總的結殼熱阻，

Rth_chip為芯片層熱阻，

Rth_soder1為上層焊錫層熱阻，

Rth_DBC_me1為DBC上層金屬層熱阻，DBC的金屬層為鋁或銅，

Rth_DBC_ci為DBC陶瓷層熱阻，DBC陶瓷為氧化鋁或氮化鋁或氮化硅，

Rth_DBC_me2為DBC下層金屬層熱阻，下層金屬層與上層金屬層材料相同，

Rth_soder2為下層焊錫層熱阻，

Rth_base為基板層熱阻，基板為銅或鋁碳化硅；

每層材料的熱阻計算如下，

其中，Rth為該層的熱阻，

λ為該層材料的導熱系數，

length為熱源傳遞到該層上表面橫向上的長度，

width為熱源傳遞到該上表面縱向上的寬度，

a為熱流在該層橫向上的傳遞角度，?

β為熱源在該層縱向上的傳遞角度，同種材料臨靠不同材料時的熱流傳遞角度不一致。

2.根據權利要求1所述的關于IGBT堆疊結構結殼熱阻的簡化算法，其特征在于：IGBT堆疊結構包括芯片層，上層焊錫層，DBC上層金屬層為Cu，DBC陶瓷層為Al₂O₃，DBC下層金屬層Cu，下層焊錫層，基板層為Cu；上述各層的熱流傳遞角度分別為?

DBC上層金屬層?

tanα_DBC_me1＝1.3-0.1·chip_length+me1_heigth，?

tanβ_DBC_me1＝1.3-0.1·chip_width+me1_heigth，?

DBC陶瓷層?

DBC下層金屬層?

上層焊錫層?

tan?a_soder2＝0，?

tanβ_soder2＝0，?

基板層?

tanα_base＝0.5+0.1·base_heigth-0.05·chip_length，?

tanβ_base＝0.5+0.1·base_heigth-0.05·chip_width。?

3.根據權利要求1所述的關于IGBT堆疊結構結殼熱阻的簡化算法，其特征在于：IGBT堆疊結構包括芯片層，上層焊錫層，DBC上層金屬層為Cu，DBC陶瓷層為AlN，DBC下層金屬層Cu，下層焊錫層，基板層為Cu；

上述各層的熱流傳遞角度分別為

DBC上層金屬層

tanα_DBC_me1＝0.35-0.025·chip_length+me1_heigth，

tanβ_DBC_me1＝0.35-0.025·chip_width+me1_heigth，

DBC陶瓷層

tanα_DBC_ci＝0.8-0.05·chip_length，

tanβ_DBC_ci＝0.8-0.05·chip_width，

DBC下層金屬層

下層焊錫層

tan?a_soder2＝0，

tanβ_soder2＝0，

基板層