[發明專利]一種IGBT功率模塊

無效

• 申請號: 201210569263.5
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103035590A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 任娜;盛況;汪濤;郭清;謝剛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/13
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吳輝輝

技術領域

本發明涉及IGBT功率模塊。

背景技術

電力電子技術的迅猛發展對電力電子器件的模塊化要求日益迫切，同時也對模塊的性能提出了更高的要求，如今，功率模塊正朝著大功率、高頻、高可靠性、低損耗方向發展。因此，對導熱絕緣基板的性能提出了挑戰。IGBT功率模塊作為一種復合全控型電壓驅動式功率半導體器件,?兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。IGBT功率模塊的結構一般由芯片、基板以及芯片和基板之間的導熱絕緣基板構成，目前，IGBT模塊結構中的導熱絕緣基板采用薄銅片與陶瓷構成，然而，薄銅片的采用不利于熱量的散開，從而限制了IGBT模塊的散熱效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種IGBT功率模塊，其具有高散熱性能。

本發明解決技術問題所采用技術方案是：一種IGBT功率模塊，包括芯片、導熱絕緣基板、基板，芯片與導熱絕緣基板之間通過第一錫焊層固定連接，基板與導熱絕緣基板之間通過第二錫焊層固定連接,導熱絕緣基板由上敷銅層、陶瓷層、下敷銅層組成，下敷銅層的厚度為1.5-2.0mm。導熱絕緣基板將芯片與基板絕緣，并在芯片與基板之間傳遞熱量，導熱絕緣基板不僅起到絕緣作用，還起著傳導熱量的作用，即將絕緣柵雙極型晶體管和二極管芯片所產生的熱量自上往下傳導到基板，然后再由基板傳導到散熱器，對功率模塊進行散熱，本發明中導熱絕緣基板比傳統IGBT功率模塊中的導熱絕緣基板的下敷銅層厚度增加5倍左右，增大了散熱面積，克服了薄銅層不利于熱量散開的缺陷，極大提高了IGBT功率模塊的散熱性能。

在采用上述技術方案的同時，本發明還可以采用或者組合采用以下進一步的技術方案：

基板為銅制基板。

第一錫焊層的厚度為0.05mm。

第二錫焊層的厚度為0.1mm。

上敷銅層的厚度為0.3mm。

陶瓷層的厚度為0.6-0.65mm。

本發明的有益效果是：通過改變傳統IGBT模塊結構中材料的尺寸參數，提高了IGBT模塊的散熱性能，克服了背景技術中傳統的IGBT模塊存在的缺陷。本發明的IGBT功率模塊和傳統的IGBT功率模塊相比，散熱面積增大2-3倍，散熱效率提高2-3倍。

附圖說明

圖1為本發明的IGBT功率模塊的結構示意圖。

具體實施方式

參照附圖。

本發明的IGBT模塊包括芯片1、導熱絕緣基板、銅制基板7，芯片1與導熱絕緣基板之間通過第一錫焊層2固定連接，第一錫焊層的厚度為0.05mm，基板7與導熱絕緣基板之間通過第二錫焊層6固定連接,第二錫焊層的厚度為0.1mm，導熱絕緣基板由上敷銅層3、陶瓷層4、下敷銅層5通過直接間合法(DBC)形成，下敷銅層5的厚度為1.5mm，比傳統IGBT功率模塊中的下敷銅層厚度0.3mm擴大至5倍。導熱絕緣基板將芯片1與基板7絕緣，并在芯片1與基板7之間傳遞熱量，導熱絕緣基板將芯片1所產生的熱量自上往下傳導到基板7，然后再由基板7傳導到散熱器，對功率模塊進行散熱，下敷銅層5的厚度由傳統IGBT功率模塊中的0.3mm增加至1.5mm，對采用這兩種厚度的下敷銅層的導熱絕緣基板的散熱進行對比，假設熱量以45。角向下散開，將下敷銅層厚度由0.3mm增加到1.5mm后，散熱面積將增加到2.3倍，即散熱效率將提高到2.3倍。

上述具體實施例用于結合附圖對本發明的技術方案作進一步具體說明，但并不能將本發明的范圍局限于具體實施方式的內容。本領域技術人員應該認識到，本發明涵蓋了權利要求書范圍內所有可能包括的所有備選方案、改進方案和等效方案。