IGBT模块封装结构及IGBT芯片的温度检测方法技术

本发明专利技术提供了一种IGBT模块封装结构及IGBT芯片的温度检测方法，包括：电性连接层，用于为设置其上的导体元件与外部元件提供电性连接媒介；芯片层，固定设置于电性连接层；端子；以及导线，用于实现电路互连；芯片层和端子经电性连接层由导线电性连接，连接于芯片层和端子之间的导线与电性连接层部分连接，和芯片层和端子经导线直接电性连接的连接方式相比，能够使芯片层产生的热量至少部分经导线和电性连接层接触的区域传导至绝缘基板，这样就减少了导线传导至端子的热量，降低了端子的温度，保证IGBT模块的正常工作，并减少了IGBT模块因过热而损毁的可能，增加了IGBT模块的使用寿命，解决因端子处的热量难于散发而导致IGBT模块可能因过热而损坏的技术问题。

Packaging structure of IGBT module and temperature detection method of IGBT chip

【技术实现步骤摘要】
IGBT模块封装结构及IGBT芯片的温度检测方法
本专利技术涉及半导体功率器件封装
，更详细地说，本专利技术涉及一种IGBT模块封装结构及IGBT芯片的温度检测方法。
技术介绍
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor),绝缘栅双极型晶体管，是由一种由BJT(双极性三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，作为一种常见的电子器件已经广泛应用在各种电子设备上。由于温度过高会影响IGBT模块的性能，严重时甚至会导致IGBT模块损毁，IGBT模块中通常设置有温度传感元件，现有技术中，通常将NTC(NegativeTemperatureCoefficient)温度传感器安装在IGBT模块内以检测IGBT模块壳体的温度TC，或者将温度敏感二极管集成于IGBT芯片以直接检测IGBT芯片的结温Tj，由于NTC温度传感器的温度响应速度较慢，当IGBT芯片瞬间过热时，NTC温度传感器可能出现响应不及时的情况而导致用户无法及时发现问题，严重时可能会导致IGBT模块的损坏，而温度敏感二极管容易在温度骤升时发生热击穿，可靠性较差。因此，有必要对现有IGBT模块封装结构加以改进。
技术实现思路
鉴于现有技术中，IGBT模块封装结构在IGBT芯片温度检测时容易出现温度传感元件响应较慢或温度传感元件自身的稳定性较差的问题，本专利技术提供了一种IGBT模块封装结构，包括：绝缘基板；IGBT芯片，设置于所述绝缘基板的一侧；以及温度传感元件，贴附于所述绝缘基板异于所述IGBT芯片的一侧并且隔着所述绝缘基板与所述IGBT芯片相对设置。在该技术方案中，将温度传感元件，贴附于绝缘基板异于IGBT芯片的一侧并且隔着绝缘基板与IGBT芯片相对设置，能够使IGBT芯片的外壳的温度及时的传达至温度传感元件，使得温度传感元件能够在IGBT芯片的温度发生变化时迅速的作出相应的响应。在本专利技术的较优技术方案中，IGBT模块封装结构还包括：温度检测端子，与所述温度传感元件相连接。在该技术方案中，用户无需直接通过温度传感元件获取IGBT芯片的壳温TC，而可以通过温度传感元件传递给温度检测端子的信号间接获取IGBT芯片的壳温TC。在本专利技术的较优技术方案中，所述温度检测端子至少部分设置于所述绝缘基板外部。在该技术方案中，温度检测端子至少部分设置于所述绝缘基板的外部为用户自温度检测端子直接或间接获取温度传感元件传递的温度信号提供了便利。在本专利技术的较优技术方案中，所述绝缘基板为DBC板，包括陶瓷基板以及包覆于所述陶瓷基板上、下表面的铜箔。在本专利技术的较优技术方案中，所述温度检测端子与所述温度传感元件经由所述铜箔形成于所述陶瓷基板的线路层电性连接。由于通过导线连接温度检测端子与温度传感元件，需要在金属基板上相应开设导线槽，不仅工艺复杂，成本较高，而且降低了IGBT模块封装的效率，而利用铜箔形成的线路层实现温度检测端子和温度传感元件的电性连接，不仅无需设置导线和开设导线槽，简化了工艺，而且提高了IGBT模块的稳定性。在本专利技术的较优技术方案中，所述温度传感元件为绝缘热电偶。采用热电偶作为温度传感元件具有以下优势，首先，热电偶的测量精度高：热电偶的工作模式是可以直接与被测量的物质接触，所以可以更加直接的感触到热电偶的温度，所以测量温度更加精准，在本专利技术中，绝缘热电偶与绝缘基板直接接触，以测量与其位置相对应的IGBT芯片的壳温TC；其次，热电偶的测量范围比较大，热电偶有不同种类，有些热电偶耐高温，可以测量甚至超过2800℃的温度，有些热电偶因为其特殊材质耐低温也很强大，可以测量-269℃的温度，IGBT芯片通常因过热而产生问题，在温度骤升时，热电偶的安全性要高于温度敏感二极管和NTC温度传感器；最后，热电偶比较稳定，因为其通常由导电性良好且稳定性较高的金属材质制成，因此其稳定性也比较好，可以更好的测量稳定的温度。在本专利技术的较优技术方案中，IGBT模块封装结构还包括，金属基板，用于构成IGBT模块封装结构的底板，所述金属基板靠近所述IGBT芯片的一侧设置有用于收容所述温度传感元件的凹槽。在该技术方案中，凹槽的设置为IGBT模块的封装提供了便利，由于温度传感元件可以收容在凹槽内，温度传感元件本身并未占用IGBT模块的内部空间，也可以满足IGBT模块小型化的设计需求。在本专利技术的较优技术方案中，所述凹槽的深度设置为0.6～0.8毫米，宽度设置为1.0～1.2毫米。在本专利技术的较优技术方案中，所述绝缘热电偶具有用于直接检测IGBT芯片的壳温的工作端以及用于向所述温度检测端子传递热电动势信息的自由端。在本专利技术的较优技术方案中，所述自由端和所述温度检测端子之间由导线电性连接。在本专利技术的较优技术方案中，所述金属基板上还开设有用于供所述导线收容其中的导线槽。在该技术方案中，导线槽的设置为IGBT模块的封装提供了便利，由于导线可以收容在导线槽内，导线本身并未占用IGBT模块的内部空间，也可以满足IGBT模块小型化的设计需求，另外，导线收容于导线槽内也相当于对导线提供了一重保护，能够有效避免导线受损。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种IGBT芯片的温度检测方法，用于对上述的IGBT模块封装结构中的IGBT芯片进行温度检测，其特征在于，所述温度检测方法包括以下步骤：通过温度传感元件获得IGBT芯片的壳温TC；根据公式计算出所述IGBT芯片的结温Tj；其中，Rth为所述IGBT芯片的外壳和所述IGBT芯片之间的热阻，P为所述IGBT芯片的热损耗值。在该技术方案中，通过IGBT芯片的壳温获得IGBT芯片的结温Tj，计算量较小，变量较少，能够较为准确的体现IGBT芯片的真实结温Tj。在本专利技术的较优技术方案中，所述温度传感元件的温度TC的获取方式为:通过与所述温度传感元件相连接的温度检测端子获取。在本专利技术的较优技术方案中，当所述温度传感元件为绝缘热电偶时，IGBT芯片的壳温TC的获取方式为：首先通过检测温度传感元件的自由端的热电动势值，并通过该热电动势值获得温度传感元件检测到的IGBT芯片的壳温TC。附图说明图1是本专利技术的优选技术方案中IGBT模块封装结构的结构示意图；图2是图1中的IGBT模块封装结构中，温度检测端子与温度传感元件经由线路层电性连接时的结构示意图。附图说明：1-绝缘基板，11-陶瓷基板，12-铜箔；2-IGBT芯片；3-FWD芯片；4-温度传感元件，41-工作端，42-自由端；5-金属基板，51-凹槽；6-温度检测端子；7-导线；8-导线槽。具体技术方案下面参照附图来描述本专利技术的优选技术方案。本领域技术人员应当理解的是，这些技术方案仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其做出调整，以便适应具体的应用场合。需要说明的是，在本专利技术的优选实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT模块封装结构，其特征在于，包括：/n绝缘基板；/nIGBT芯片，设置于所述绝缘基板的一侧；以及/n温度传感元件，贴附于所述绝缘基板异于所述IGBT芯片的一侧并且隔着所述绝缘基板与所述IGBT芯片相对设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种IGBT模块封装结构，其特征在于，包括：
绝缘基板；
IGBT芯片，设置于所述绝缘基板的一侧；以及
温度传感元件，贴附于所述绝缘基板异于所述IGBT芯片的一侧并且隔着所述绝缘基板与所述IGBT芯片相对设置。


2.如权利要求1所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，还包括：
温度检测端子，与所述温度传感元件相连接。


3.如权利要求2所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，所述温度检测端子至少部分设置于所述绝缘基板外部。


4.如权利要求1-3所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，所述温度传感元件为绝缘热电偶。


5.如权利要求4所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，还包括，金属基板，用于构成IGBT模块封装结构的底板，所述金属基板靠近所述IGBT芯片的一侧设置有用于收容所述温度传感元件的凹槽。


6.如权利要求5所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，所述凹槽的深度设置为0.6～0.8毫米，宽度设置为1.0～1.2毫米。


7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：项澹颐，
申请(专利权)人：富士电机中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31