[發明專利]一種基于梯度功能復合材料封裝的壓接型IGBT功率模塊

在審

• 申請號: 202110302829.7
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112908955A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 張豫川;鐘星立;龍海洋
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪工程技術股份有限公司;中冶賽迪技術研究中心有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L23/10;H01L29/739;H01L25/07
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 陰知見

1.一種基于梯度功能復合材料封裝的壓接型IGBT功率模塊，其特征在于，包括同軸設置的集電極金屬層和發射極金屬層，集電極金屬層和發射極金屬層之間壓接有IGBT子模塊，IGBT子模塊包括從上到下依次壓接的集電極梯度功能復合材料層、IGBT功率芯片、發射極梯度功能復合材料層、銅底座和柵極PCB板，發射極梯度功能復合材料層和銅底座形狀均為帶缺口的長方體，壓接后的IGBT子模塊外套裝封裝外殼支架，壓接后發射極梯度功能復合材料層和銅底座的缺口內放置柵極彈簧頂針，集電極梯度功能復合材料層分別與集電極金屬層和IGBT功率芯片集電極表面的熱膨脹系數相匹配，發射極梯度功能復合材料層分別與IGBT功率芯片的發射極表面和銅底座的熱膨脹系數相匹配。

2.一種基于梯度功能復合材料封裝的壓接型IGBT功率模塊，其特征在于，包括同軸設置的集電極金屬層和發射極金屬層，集電極金屬層和發射極金屬層之間壓接有若干個并聯連接的IGBT子模塊，并聯連接IGBT子模塊外圍的發射極金屬層上安裝有一圈Diode子模塊，即不帶缺角的反向續流二極管，IGBT子模塊包括從上到下依次壓接的集電極梯度功能復合材料層、IGBT功率芯片、發射極梯度功能復合材料層、銅底座和柵極PCB板，發射極梯度功能復合材料層和銅底座形狀均為帶缺口的長方體，壓接后的發射極梯度功能復合材料層和銅底座外套裝封裝外殼支架，壓接后發射極梯度功能復合材料層和銅底座的缺口內放置有柵極彈簧頂針，柵極PCB板上引出柵極驅動端子，各個IGBT子模塊的柵極PCB板通過柵極驅動端子連接，外部驅動電路通過柵極驅動端子傳輸信號經PCB板和柵極彈簧頂針后控制IGBT子模塊的通斷，集電極梯度功能復合材料層分別與集電極金屬層和IGBT功率芯片集電極表面的熱膨脹系數相匹配，發射極梯度功能復合材料層分別與IGBT功率芯片的發射極表面和銅底座的熱膨脹系數相匹配。

3.如權利要求1或2所述的壓接型IGBT功率模塊，其特征在于，集電極梯度功能復合材料層分別與集電極金屬層和IGBT功率芯片集電極表面的熱膨脹系數差值在5％以內；發射極梯度功能復合材料層分別與IGBT功率芯片的發射極表面和銅底座的熱膨脹系數差值在5％以內。

4.如權利要求1或2所述的壓接型IGBT功率模塊，其特征在于，集電極梯度功能復合材料層與IGBT功率芯片集電極表面接觸一側材料硬度相同；發射極梯度功能復合材料層與IGBT功率芯片的發射極表面接觸一側材料硬度相同。

5.如權利要求1或2所述的壓接型IGBT功率模塊，其特征在于，集電極金屬層和發射極金屬層均為圓柱形，均由高導電、高導熱的材料制成。

6.如權利要求1或2所述的壓接型IGBT功率模塊，其特征在于，柵極彈簧頂針上端連接至IGBT功率芯片，下端連接至柵極PCB板，尺寸為直徑2mm的圓柱體，兩端呈半球弧形。