一种近热点IGBT模块散热和封装结构制造技术

本发明专利技术提供一种近热点IGBT模块散热和封装结构，涉及电子封装技术领域，包括封装底板，所述封装底板上端表面一体化固定连接有封装外框，所述封装底板上端四角处分别开设有四个模块安装孔，所述封装底板上且位于封装外框内设置有DBC散热组件，所述DBC散热组件上端表面分别通过焊料层设置有IGBT芯片、二极管和两排连接母线，所述封装外框上方设置有封装盖板，所述封装盖下边框下端一体化固定连接有封装盖下边框，本方案通过在IGBT芯片和二极管下端设置的DBC散热组件，并通过上端的封装盖板下端的封装盖下边框与封装外框之间胶合固定，通过连接母线穿过上端的母线穿孔与连接端子相连接，再通过连接端子与外界设备连接，至此，完成封装结构。成封装结构。成封装结构。

【技术实现步骤摘要】
一种近热点IGBT模块散热和封装结构


[0001]本专利技术涉及电子封装
，具体为一种近热点IGBT模块散热和封装结构。

技术介绍

[0002]随着后摩尔时代的到来，电子元器件的封装技术由传统的二维封装向2.5维（2.5D）或更高级别的三维（3D）封装方向发展。3D封装技术虽然提高了电子元器件运行速度、实现了电子设备的小型化和多功能化，但是也导致器件所产生的热量进一步的集中，采用常规的热传导技术已经无法实现热量有效传导。在现代电子元器件中，有相当一部分功率转化为热的形式，耗散产生的热量严重威胁电子设备的运行可靠性。如申请号为CN202120754742.9的一种带有散热结构的电子封装热沉组件，包括基座、芯片和引脚，所述基座上方通过树脂进行封装，所述芯片的下方贴合设置有下导热片，且下导热片的周围固定连接有多个下导热杆，并且下导热杆延伸至基座的外部，所述芯片的上方贴合设置有上导热片，且上导热片的周围固定连接有多个上导热杆，并且上导热杆延伸至树脂的外部。该方案通过在芯片的上下均设置导热片，且导热片和芯片之间通过填充层进行缝隙的填充，提升导热效果，导热片的周围固定连接导热杆，且导热杆延伸至封装结构外侧，通过和空气之间的接触，提升换热效率，利用金属良好的导电性将芯片的热量进行散发，提升封装结构的散热效果。
[0003]由于功率器件的高散热性，热管理在功率封装设计中是一个更为关键的方面。“热管理”的问题已经成为阻碍现代电子元器件发展的首要问题之一。电力电子器件的热管理指的是通过高效的散热技术和合理的结构设计实现器件的高散热性能。而随着IGBT模块集成度的不断提高、热流密度的不断增加，如何实现高效的散热制约着大功率IGBT模块广泛的应用。
[0004]因此，确有必要对现有散热技术进行改进以解决现有技术之不足。

技术实现思路

[0005]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种近热点IGBT模块散热和封装结构，解决了由于功率器件的高散热性，热管理在功率封装设计中是一个更为关键的方面。“热管理”的问题已经成为阻碍现代电子元器件发展的首要问题之一。电力电子器件的热管理指的是通过高效的散热技术和合理的结构设计实现器件的高散热性能。而随着IGBT模块集成度的不断提高、热流密度的不断增加，如何实现高效的散热制约着大功率IGBT模块广泛应用的问题。
[0006]（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种近热点IGBT模块散热和封装结构，包括封装底板，所述封装底板上端表面一体化固定连接有封装外框，所述封装底板上端四角处分别开设有四个模块安装孔，所述封装底板上且位于封装外框内设置有
DBC散热组件，所述DBC散热组件上端表面分别通过焊料层设置有IGBT芯片、二极管和两排连接母线，所述封装外框上方设置有封装盖板，所述封装盖下边框下端一体化固定连接有封装盖下边框。
[0007]作为优选的，所述封装盖板上端一体化设置有若干端子安装头，每个所述端子安装头上均固定安装有连接端子。
[0008]作为优选的，所述封装盖板下端表面开设有若干母线穿孔，且所述母线穿孔与连接母线一一对应。
[0009]作为优选的，所述DBC散热组件包括：铜基底、陶瓷层、键合铜层、安装橡胶垫柱和散热铜层，所述铜基底下端设置有陶瓷层，所述陶瓷层下端设置有键合铜层，所述键合铜层下端一体化固定连接有散热铜层，所述键合铜层下端表面四角处分别固定安装有四个安装橡胶垫柱。
[0010]作为优选的，所述散热铜层包括：散热铜外壳、进风口、出风口、进风管道、出风管道、气流分支道、气流回道和气流支道，所述散热铜外壳两端分别开设有进风口、出风口，其中所述进风口后端设置有进风管道，所述出风口后端设置有出风管道，所述出风管道后端设置有气流分支道，所述出风管道后端设置有气流回道，所述气流分支道与气流回道之间通过若干气流支道连通。
[0011]作为优选的，每个所述气流支道的内壁上分别一体化固定连接有若干导热片。
[0012]作为优选的，所述散热铜外壳与上端的键合铜层一体化键合连接。
[0013]（三）有益效果本专利技术提供了一种近热点IGBT模块散热和封装结构。具备以下有益效果：本方案根据上述
技术介绍
中提出的由于功率器件的高散热性，热管理在功率封装设计中是一个更为关键的方面。“热管理”的问题已经成为阻碍现代电子元器件发展的首要问题之一。电力电子器件的热管理指的是通过高效的散热技术和合理的结构设计实现器件的高散热性能。而随着IGBT模块集成度的不断提高、热流密度的不断增加，如何实现高效的散热制约着大功率IGBT模块广泛应用的问题，本方案通过在IGBT芯片和二极管下端设置的DBC散热组件，并通过上端的封装盖板下端的封装盖下边框与封装外框之间胶合固定，通过连接母线穿过上端的母线穿孔与连接端子相连接，再通过连接端子与外界设备连接，至此，完成封装结构；其中，通过上端的封装盖板与封装外框能够将内部的IGBT芯片和二极管保护封装起来；其中，通过DBC散热组件中的铜基底将上端连接的IGBT芯片和二极管工作时产生的热量进行收集，并传递至下端的陶瓷层，而通过陶瓷层下端的键合铜层再次传导，其中键合铜层采用的集成是通过加温加压，新下铜层与散热铜外壳通过超声振动，实现铜离子的扩散与再结合，将两部分同根同铜
‑
铜键合的方式集成在一起，通过共晶键合的方式将三个组件牢固结合；之后通过线切割将预陶瓷层的多余部分切割掉，通过抛光工艺对切割表面进行处理，最后形成新DBC层结构；其中，通过散热铜层中的进风口将外界温度相对较低的气流吹入，并通过进风管道进入气流分支道中，使气流分支，变成细小的分支气流，并进入气流支道与导热片接触，带走其上的热量，并从气流回道汇流，从出风管道和出风口排出，从而能够实现快速降温和
散热的效果，使其导热效率更好。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的仰视结构示意图；图3为本专利技术中DBC散热组件的结构示意图；图4为本专利技术中DBC散热组件的仰视结构示意图；图5为本专利技术中DBC散热组件的侧视结构示意图；图6为本专利技术图5中a
‑
a线的剖面结构示意图；图7为本专利技术图5中b
‑
b线的剖面结构示意图；图8为本专利技术图7中A处的放大结构示意图。
[0015]其中，1、封装底板；2、封装外框；3、DBC散热组件；301、铜基底；302、陶瓷层；303、键合铜层；304、安装橡胶垫柱；305、散热铜层；3051、散热铜外壳；3052、进风口；3053、出风口；3054、进风管道；3055、出风管道；3056、气流分支道；3057、气流回道；3058、气流支道；3059、导热片；4、IGBT芯片；5、二极管；6、焊料层；7、连接母线；8、封装盖板；9、端子安装头；10、连接端子；11、封装盖下边框；12、母线穿孔；13、模块安装孔。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近热点IGBT模块散热和封装结构，包括封装底板（1），其特征在于：所述封装底板（1）上端表面一体化固定连接有封装外框（2），所述封装底板（1）上端四角处分别开设有四个模块安装孔（13），所述封装底板（1）上且位于封装外框（2）内设置有DBC散热组件（3），所述DBC散热组件（3）上端表面分别通过焊料层（6）设置有IGBT芯片（4）、二极管（5）和两排连接母线（7），所述封装外框（2）上方设置有封装盖板（8），所述封装盖下边框（11）下端一体化固定连接有封装盖下边框（11）。2.根据权利要求1所述的一种近热点IGBT模块散热和封装结构，其特征在于：所述封装盖板（8）上端一体化设置有若干端子安装头（9），每个所述端子安装头（9）上均固定安装有连接端子（10）。3.根据权利要求2所述的一种近热点IGBT模块散热和封装结构，其特征在于：所述封装盖板（8）下端表面开设有若干母线穿孔（12），且所述母线穿孔（12）与连接母线（7）一一对应。4.根据权利要求3所述的一种近热点IGBT模块散热和封装结构，其特征在于：所述DBC散热组件（3）包括：铜基底（301）、陶瓷层（302）、键合铜层（303）、安装橡胶垫柱（304）和散热铜层（305），所述铜基底（301）下端设置有陶瓷层（302），所述陶瓷层（302）下端设置有键合...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚萌，马坤，宋一凡，周洋，刘胜，
申请(专利权)人：合肥阿基米德电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：