一种IGBT模块的封装结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种IGBT模块的封装结构，针对当前国内外焊接式IGBT模块结构依然按照芯片、焊料、DBC及平面基板常规的方式从内到外组成，在整个封装结构中，芯片热耦合严重，热传递路径散热热耦合同样严重，整个模块的散热效果较差的问题，通过对芯片传热路径中基板进行微型化PressFIT微型化及基板凹槽嵌合技术处理，通过对IGBT模块基板的结构处理，即改变芯片散热通道及热阻，减少芯片及热传递路径耦合，这样可以进一步加大芯片的散热效果，在不超过芯片的最高结温下，通过这一技术可以提高芯片的功率密度，用在变流器中时，可以提供整个变流器单元的功率密度，从而减小IGBT模块的热失效率，提高整个IGBT模块寿命，其IGBT模块鲁棒性也大大加强。鲁棒性也大大加强。鲁棒性也大大加强。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT模块的封装结构


[0001]本技术专利涉及功率半导体领域，尤其涉及一种IGBT模块的封装结构。

技术介绍

[0002]当前焊接式IGBT作为电压驱动型器件广泛应用于电源、中大功率变流器中，作为市场常用的功率器件，焊接式IGBT模块封装结构包括芯片、键合线、一次焊料、DBC、功率端子、二次焊料、硅凝胶及基板，并对芯片和封装进行折中布局。在IGBT模块变流器中应用时，随着输出功率增加，模块中IGBT及FRD芯片在短时间内释放出大量的热，产生的热主要通过热传导的方式按照从里到外的方式依次从芯片、一次焊料、DBC、二次焊料及基板最后通过冷却液对IGBT模块进行散热，直至达到热平衡，但是在IGBT的整个模块中，受多个芯片布局及热阻通路影响，芯片散热到基板效果虽然起到一定的效果，但是针对多个芯片并联工作的耦合加热影响，平面基板散热效果还待进一步提高。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种IGBT模块的封装结构。
[0004]为解决现有技术问题，本技术公开了一种IGBT模块的封装结构，包括IGBT基板，所述IGBT基板设有上半桥微沟槽结构、下半桥微沟槽结构和凹形槽，所述上半桥微沟槽结构和下半桥微沟槽结构上分别设置固定IGBT芯片和FRD芯片，所述上半桥微沟槽结构和下半桥微沟槽结构用于对IGBT芯片和FRD芯片形成散热，所述凹形槽设于上半桥微沟槽结构和下半桥微沟槽结构的外围，所述凹形槽用于嵌合散热器，使散热器的冷却液对IGBT芯片和FRD芯片进行冷却。
[0005]进一步地，所述上半桥微沟槽结构和下半桥微沟槽结构包括若干个柱形槽。
[0006]进一步地，若干个柱形槽呈矩形分布。
[0007]进一步地，所述凹形槽呈矩形，将所有上半桥微沟槽结构和下半桥微沟槽结构框在矩形内。
[0008]进一步地，所述上半桥微沟槽结构和下半桥微沟槽结构的数量均为3个。
[0009]进一步地，每个上半桥微沟槽结构和下半桥微沟槽结构上分别设置一个IGBT芯片和FRD芯片。
[0010]本技术具有的有益效果：
[0011]在不改变IGBT模块基板大小、厚度的基础上，通过在焊接式IGBT模块的基板上进行微沟槽柱形PressFit连接技术和凹嵌合密封连接技术，通过这种技术，在对IGBT模块进行功率循环实验或实际应用在变流器中时，可以改变芯片之间的热耦合路径，从改变IGBT模块的散热能力，另外通过凹嵌合密封连接技术把整个模块嵌合到散热器中，并密封起来，然后通过冷却液加速把IGBT模块中的热量带走，从而达到优化IGBT模块散热的目的。
附图说明
[0012]图1为现有技术中IGBT模块正面芯片封装结构示意图；
[0013]图2为本技术中IGBT模块背面布局示意图；
[0014]图3为本技术中IGBT芯片和FRD芯片对应微沟槽结构示意图；
[0015]图4为本技术中IGBT基板结构示意图。
实施方式
[0016]下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
[0017]如图1所示，现有技术中IGBT模块，正面主要部分包括IGBT芯片和FRD芯片，IGBT芯片设置于1和12所示的位置，FRD芯片设于2和13所示的位置，一侧设有第一直流端子3和第二直流端子4，另一侧设有交流端子6，中部分别为上下半桥DBC板5，在IGBT模块正常工作时，IGBT芯片和FRD芯片发出的热通过芯片自身、焊料、DBC陶瓷覆铜基板和铜基板进行散热，这种方式容易刀子芯片热耦合，并导致散热效果不好，基于此，在上下半桥在不改变基本大小、厚度的条件下，通过在焊接式IGBT模块的基板上进行微沟槽Pressfit和凹嵌合密封连接技术；
[0018]如图2、图3、图4所示，在IGBT芯片和FRD芯片正对应的基板进行微沟槽Pressfit处理，分别产生上半桥微沟槽结构7和下半桥微沟槽结构8，将IGBT芯片10和FRD芯片11分别设于上半桥微沟槽结构7和下半桥微沟槽结构8上，从而改变芯片散热通道及热阻，到达散热的目的；上半桥微沟槽结构7和下半桥微沟槽结构8由若干个柱形槽组成，若干个柱形槽组成与芯片形状相适应的矩形结构。
[0019]另外为了加强模块和散热器连接紧密、并达到加强散热的效果，在基板上进行凹嵌合密封连接技术如图2、3、4中凹形槽9所示，通过凹形槽9把IGBT模块中的IGBT芯片10和FRD芯片11和外部散热器嵌合到一起，并进行防水密封，在散热器中通过冷却液，从而加强了IGBT模块中芯片的散热能力，提高整个模块的热安全性，进而提高IGBT模块的寿命。
[0020]在焊接式IGBT模块芯片、DBC及键合折中合理布局下，通过对芯片正下方对应的基板进行微型化PressFIT连接和凹槽嵌合密封技术处理，在水冷散热的情况下，改变芯片散热通道及热阻，可以进一步加大芯片的散热效果，在不超过芯片的最高结温下，通过这一技术可以提高芯片的功率密度，用在变流器中时，可以提供整个变流器单元的功率密度，从而减小IGBT模块的热失效率，提高整个IGBT模块寿命，其IGBT模块鲁棒性也大大加强。
[0021]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。且在本技术的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。
[0022]尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT模块的封装结构，其特征在于，包括IGBT基板，所述IGBT基板设有上半桥微沟槽结构（7）、下半桥微沟槽结构（8）和凹形槽（9），所述上半桥微沟槽结构（7）和下半桥微沟槽结构（8）上分别设置固定IGBT芯片（10）和FRD芯片（11），所述上半桥微沟槽结构（7）和下半桥微沟槽结构（8）用于对IGBT芯片（10）和FRD芯片（11）形成散热，所述凹形槽（9）设于上半桥微沟槽结构（7）和下半桥微沟槽结构（8）的外围，所述凹形槽（9）用于嵌合散热器，使散热器的冷却液对IGBT芯片（10）和FRD芯片（11）进行冷却。2.根据权利要求1所述的IGBT模块的封装结构，其特征在于，所述上半...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志意，王蕤，
申请(专利权)人：南瑞联研半导体有限责任公司，
类型：新型
国别省市：