一种液冷的IGBT变流装置制造方法及图纸

技术编号:8123041 阅读:229 留言:0更新日期:2012-12-22 13:34
一种液冷的IGBT变流装置,包括氮化硅陶瓷基板、芯片和绝缘支架,所述氮化硅陶瓷基板包括第二铜层、氮化硅陶瓷板和第一铜层,所述第一铜层焊接在氮化硅陶瓷板的正面,所述第二铜层焊接在氮化硅陶瓷板的背面;在绝缘支架上端设有控制和驱动板,氮化硅陶瓷基板、绝缘支架和控制和驱动板共同形成密封腔;所述氮化硅陶瓷基板背面设有散热器。?本实用新型专利技术中直接以氮化硅陶瓷板作为基板,简化了工艺流程,降低了成本。(*该技术在2022年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及功率器件,特别涉及一种液冷的IGBT变流装置
技术介绍
以绝缘栅极双极晶体管(IGBT)为基础的功率器件是大功率变流装置的核心。通常大功率IGBT器件由金属底板、陶瓷覆铜基板和功率芯片通过多层焊料焊接到一起。金属底板常用纯铜底板,它不仅是功率器件散热的主要途径,而且是机械固定此大功率器件的基础。由于热量最終必须从散热器表面带走,因此在底板与散热器安装面之间必须涂覆导热硅脂以降低热阻。当IGBT器件的输出电流増加,其耗散的热量也随之上升,为了保持芯片的结温而使IGBT在安全工作区内工作,大功率IGBT器件的底板面积必须设计得足够大。如此,整个IGBT变流装置的体积和重量也变得相当大,对进一步提高功率装置的密度,降低尺寸造成了不小的挑战。 如果采用具备液态冷却的底板,那么大功率IGBT器件的散热条件可以大幅度改善。这是由于液体,例如水的热传导系数要比空气的热传导系数要高出几个数量级。功率芯片所产生的热量可以通过液体循环迅速带走。这种情况下,散热器可以成为底板的一部分,省略了导热硅脂层。而且,散热器尺寸可以比空气散热器大为缩小,这为整个IGBT变流装置减小体积创造了条件。但是,由于大功率IGBT器件的底板加散热器仍必须使用纯铜材料,装置的重量降低有限。为了提高电流输出能力,大功率IGBT器件的引线端子与陶瓷覆铜基板表面线路的连接,通常必须以钎焊的方式直接将引线端子焊接到陶瓷覆铜基板的铜层表面。为了降低不同材料之间的热应力,提高引线端子的实际使用寿命,这些引线端子必须设计出较为复杂的形状以降低焊接层的应力。因此,大功率IGBT器件的制造,必须首先焊接功率芯片,并对功率芯片进行电路连接,然后再进行引线端子的焊接。这样,整个制造エ艺就变得相当复杂。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺陷,提出一种新的大功率IGBT变流装置,与传统的大功率IGBT变流装置相比,本技术IGBT变流装置具体型小、重量轻,有更大的电流输出能力的优点。实现本技术目的的技术方案是一种液冷的IGBT变流装置,包括氮化硅陶瓷基板、芯片和绝缘支架,所述氮化硅陶瓷基板包括第二铜层、氮化硅陶瓷板和第一铜层,所述第一铜层焊接在氮化硅陶瓷板的正面,所述第二铜层焊接在氮化硅陶瓷板的背面;在绝缘支架上端设有控制和驱动板,氮化硅陶瓷基板、绝缘支架和控制和驱动板共同形成密封腔;所述氮化硅陶瓷基板背面设有散热器。本技术去除了传统IGBT器件的铜质底板,采用氮化硅(Si3N4)陶瓷板作为基板,基板厚度优选在I毫米至3毫米之间。氮化硅陶瓷是一种高韧性材料,其断裂韧性是氧化铝陶瓷的I. 5倍以上,见表I所示。氧化铝陶瓷是制造陶瓷覆铜基板的常用材料,但其热导率是最低的。氮化硅的热导率虽然仅为氮化铝的一半左右,但其断裂韧性几乎是氮化铝的一倍,因此,在作为底板应用时,它抵抗热应カ导致的失效的能力更高。与氧化铝陶瓷覆铜基板(DBC)相比,氮化硅陶瓷基板可以允许更厚的铜层,进而大幅度提高IGBT变流装置的电流输出能力。表I :导热材料特性本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种液冷的IGBT变流装置,其特征是,所述IGBT变流装置包括氮化硅陶瓷基板、芯片和绝缘支架,所述氮化硅陶瓷基板包括第二铜层、氮化硅陶瓷板和第一铜层,所述第一铜层焊接在氮化硅陶瓷板的正面,所述第二铜层焊接在氮化硅陶瓷板的背面;在绝缘支架上端设有控制和驱动板,氮化硅陶瓷基板、绝缘支架和控制和驱动板共同形成密封腔;所述氮化硅陶瓷基板背面设有散热器。

【技术特征摘要】
1.一种液冷的IGBT变流装置,其特征是,所述IGBT变流装置包括氮化硅陶瓷基板、芯片和绝缘支架,所述氮化硅陶瓷基板包括第二铜层、氮化硅陶瓷板和第一铜层,所述第一铜层焊接在氮化硅陶瓷板的正面,所述第二铜层焊接在氮化硅陶瓷板的背面;在绝缘支架上端设有控制和驱动板,氮化硅陶瓷基板、绝缘支架和控制和驱动板共同形成密封腔;所述氮化硅陶瓷基板背面设有散热器。2.根据权利要求I所述的液冷的IGBT变流装置,其特征是,所述第一铜层厚度在I毫米至2毫米之间,所述第二铜层厚度在I毫米至2毫米之间。3.根据权利要求I所述的液冷的IGBT变流装置,其特征是,所述第一铜层通过第一合金层在高温下与氮化硅发生反应,焊接在氮化硅陶瓷板的正面,所述第二铜层通过第二合金层在高温下与氮化硅...

【专利技术属性】
技术研发人员:庄伟东
申请(专利权)人:南京银茂微电子制造有限公司
类型:实用新型
国别省市:

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