[發明專利]一種IGBT模塊的新型封裝結構

在審

• 申請號: 201510323615.2
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104966713A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 郝曉紅;彭倍;趙靜波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L23/38;H01L23/367
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及微電子封裝技術領域，特別是涉及一種IGBT模塊的新型封裝結構。

背景技術

各類電力電子器件一直在朝著提高集成度、減小芯片尺寸及增加時鐘頻率的趨勢發展，與之相伴的是器件功率和功率密度急劇增加而產生的過高溫及熱應力的形成，由此帶來器件工作穩定性的降低和損壞率的增加。因此，電力電子器件的散熱問題是目前電力電子器件研究的關鍵技術之一，也是當今研究的熱點。其中，隨著IGBT的廣泛應用和容量增大，對IGBT模塊的散熱和封裝方法提出了更高要求。

當前應用比較普遍的散熱方法，包括風冷、液冷、熱管制冷等。近年來，對于這方面的研究不斷深入，取得了不少成果，IGBT的散熱問題得到了大大的改善。但是大部分散熱裝置都是在IGBT模塊外部進行改進或者優化，太依賴IGBT模塊的基板傳熱，熱量不一定能能快速及時的從芯片散出，無法保證IGBT芯片和續流二極管芯片的正常工作溫度。

公開號為CN204118057U的發明專利公開了一種使用熱管的壓接式IGBT封裝結構，該封裝結構整體結構緊湊，且能夠兼顧芯片保護，，具有較好的散熱路徑；且由于使用了熱管，功能上實現了雙面散熱，整體熱阻較小。但是因為豎直方向上采用硬壓接結構，器件進行壓裝時芯片承受壓裝力，因此芯片就有可能因為過大的壓力而被機械破壞。

TEC又稱為半導體制冷或熱電制冷，是指具有熱電制冷轉換特性的材料在通過直流電時具有制冷功能。TEC制冷不需要任何制冷劑，可連續工作，沒有運動部件，無噪音，能同時制冷與制熱，控制方便，還可用多個芯片進行串并聯組合加大制冷功率，具有廣闊的應用前景。

發明內容

為克服上有技術的不足，本發明提供一種IGBT模塊的新型封裝結構，它通過與TEC芯片結合，散熱效率可以達到很高的要求，具有結構簡單，安裝方面，布局合理，散熱效果好的特點。

為達到上述目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

1)該IGBT模塊具有n個單元，將n個IGBT芯片以及其對應的續流二極管芯片焊接在DBC板上；

2)選取n個合適尺寸的TEC芯片，并將其冷端和DBC板緊密連接，其位置與DBC板上的IGBT芯片和續流二極管芯片對應；

3)將所用的n個TEC芯片熱端固定在熱沉上，熱沉尺寸適當；

與現有技術相比，本發明的優點是：

1.采用TEC芯片來作為熱量傳遞的媒介，TEC制冷散熱是唯一能將熱源溫度降至環境溫度以下，以快速冷卻熱源的散熱技術，具有結構簡單、體積小、重量輕、、可靠性高、制冷溫差大、快速簡單制冷的優點，可滿足大功率IGBT模塊的散熱需求；

2.采用熱沉代替普通基板，加快了熱量傳導到IGBT模塊外部的速度，保證了IGBT模塊的工作特性；

3.結構比較簡單，不需要復雜的設計加工；

4.本發明是在現有的IGBT封裝結構上進行散熱方面的優化改進，不改變其電氣特性，不會對IGBT模塊的工作特性造成影響。

附圖說明

圖1為IGBT模塊的原有結構正視圖；

圖2為IGBT模塊新型封裝結構正視圖；

圖3為IGBT模塊新型封裝結構俯視圖；

圖4為型號SKM300GB063D的IGBT模塊的新型封裝結構正視圖；

其中，1-IGBT芯片，2-續流二極管芯片，3-焊接層，4-傳統金屬基板，5-基板，6-陶瓷外殼，7-DBC板，8-導熱硅脂，9-TEC芯片，10-熱沉。

具體實施方式

下面對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明：

1)該IGBT模塊具有n個單元，將n個IGBT芯片1以及其對應的續流二極管芯片2焊接在DBC板7上；

2)選取n個合適尺寸的TEC芯片9，并將其冷端和DBC板7緊密連接，其位置與DBC板上7的IGBT芯片1和續流二極管芯片2對應；

3)將所用的n個TEC芯片9熱端固定在熱沉10上，熱沉尺寸適當；

結合本發明方法的內容提供以下IGBT模塊新型封裝結構的實例，具體步驟如下：

1.以型號SKM300GB063D的IGBT模塊為例，DBC板尺寸為74mm*52mm*0.38mm,將四塊IGBT芯片及其對應的續流二極管合理均勻地焊接在DBC板上；

2.選取熱沉，尺寸為104mm*60mm*3mm；

3.選取四塊合適的TEC芯片，尺寸為20mm*20mm*3.9mm；