CN111627874A - 一种大功率igbt多功能封装结构及其方法 - Google Patents

一种大功率igbt多功能封装结构及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大功率IGBT多功能封装结构，包括基板，所述基板的顶部设置有IGBT模块，所述基板的底部设置有连接块，通过设置连接块、第一绝缘板、N型半导体、P型半导体、第一导电块、第二导电块和第二绝缘板，并在连接块内部填充散热硅脂加强第一绝缘板与基板的贴合程度，第一导电块通过第一导线连接发射极引线，第二导电块通过第二导线连接集电极引线，在IGBT模块通电后，第三导电块与第一导电块和第二导电块处形成珀尔帖效应，第三导电块处的温度降低，第一导电块和第二导电块的温度升高，通过散热块和散热片将温度传递出去，从而使大功率IGBT多功能封装结构具有了主动散热的功能，使IGBT模块能快速降温的效果。

Description

一种大功率IGBT多功能封装结构及其方法
技术领域
本发明涉及IGBT模块技术领域，具体涉及一种大功率IGBT多功能封装结构及其方法。
背景技术
IGBT是一种用MOS来控制晶体管的新型电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点，被广泛应用在变频器的逆变电路中，随着IGBT元件向大功率方向发展，IGBT元件的发热量越来越大，IGBT元件的温度会相应升高，这样就会对IGBT元件的使用造成一定的影响，特别是当温度达到一定数值时会导致IGBT元件转换性能衰减，芯片内部发热功率也在急剧增加，目前的IGBT的封装结构大多是被动散热的结构，散热能力弱，不能满足目前大功率IGBT的使用。
发明内容
本发明实施例提供了一种大功率IGBT多功能封装结构及其方法，通过对IGBT模块设置主动式散热结构，可以有效控制IGBT模块的温度，解决了目前大功率IGBT模块存在的散热不好的问题。
鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：
一种大功率IGBT多功能封装结构，其特征在于，包括基板，所述基板的顶部设置有IGBT模块，所述基板的底部设置有连接块，所述连接块的底部设置有第一绝缘板，所述第一绝缘板的底部设置有第三导电块，所第三导电块的底部从左至右依次设置有N型半导体和P型半导体，所述N型半导体的底部设置有第一导电块，所述P型半导体的底部设置有第二导电块，所述第一导电块和所述第二导电块的底部设置有第二绝缘板，所述第二绝缘板的底部设置有散热块，所述散热块的底部设置有散热片，所述散热片的表面开设有通孔，所述IGBT模块的一侧分别设置有控制极引线、集电极引线和发射极引线，所述基板的一侧设置有绝缘层，所述第一导电块的一侧电性连接有第一导线的一端，所述第一导线的另一端贯通所述第二导电块和所述密封层与所述发射极引线电性连接，所述第二导电块的一侧电性连接有第二导线的一端，所述第二导线的另一端贯通所述密封层与所述集电极引线电性连接。
为了更好的实现本发明技术方案，还采用了如下技术措施。
进一步的，所述连接块的形状为内部中空的回字形结构，所述连接块的内部填充有散热硅脂。
进一步的，所述第一导线与所述第二导电块接触的部分设置有绝缘层。
进一步的，所述密封层用于保护所述第一导线、所述第二导线、所述控制极引线、所述集电极引线和所述发射机引线。
进一步的，所述通孔的数量为多个，依次横向均匀分布于所述散热片的表面。
进一步的，所述基板的材料为铜。
一种大功率IGBT多功能封装方法，包括以下步骤：
S1，上层连接，将IGBT模块用焊锡贴在基板上，将连接块焊接在基板的下方，在连接板的部填充散热硅脂，将第一绝缘板粘接到连接板的底部，清理多余的散热硅脂，将第三导电块粘接在第一绝缘板的底部，依次将N型半导体、P型半导体粘接到第三导电块的底部；
S2，中层连接，在N型半导体、P型半导体的底部分别用焊锡连接第一导电块、第二导电块，将第一导线的一端与第一导电块焊接，第一导线的一端贯通第二导电块与发射极引线焊接，在第一导线与第二导电块接触的部位注入绝缘胶，将第二导线的一端与第二导电块焊接，第二导线的一端与集电极引线焊接；
S3，下层连接，将第二绝缘板粘接到第一导电块和第二导电块的底部，将散热块粘接到第二绝缘板的底部，将散热片焊接在散热块的底部；
S4，密封，在IGBT模块的一侧覆盖树脂，将第一导电块、第二导电块、控制极引线、集电极引线和发射机引线密封。
相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：通过设置连接块、第一绝缘板、N型半导体、P型半导体、第一导电块、第二导电块和第二绝缘板，并在连接块内部填充散热硅脂加强第一绝缘板与基板的贴合程度，第一导电块通过第一导线连接发射极引线，第二导电块通过第二导线连接集电极引线，在IGBT模块通电后，第三导电块与第一导电块和第二导电块处形成珀尔帖效应，第三导电块处的温度降低，第一导电块和第二导电块的温度升高，通过散热块和散热片将温度传递出去，从而使大功率IGBT多功能封装结构具有了主动散热的功能，使IGBT模块能快速降温的效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例公开的大功率IGBT多功能封装结构的位置关系结构示意图；
图2为本图1中A处放大结构示意图；
图3为本发明实施例公开的大功率IGBT多功能封装结构的俯视结构示意图；
图4为本发明实施例公开的大功率IGBT多功能封装结构侧视结构示意图；
图5为本发明实施例公开的一种大功率IGBT多功能封装方法流程示意图。
附图标记：
1-基板；2-IGBT模块；3-连接块；4-散热硅脂；5-第一绝缘板；6-N型半导体；7-P型半导体；8-第一导电块；9-第二导电块；10-第二绝缘板；11-散热块；12-散热片；13-第一导线；14-第二导线；15-通孔；16-控制极引线；17-集电极引线；18-发射极引线；19-密封层；20-绝缘层；21-第三导电块。
具体实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照附图1-4所示，所述基板1的顶部设置有IGBT模块2，所述基板1的材料为铜，所述基板1的底部设置有连接块3，所述连接块3的形状为内部中空的回字形结构，所述连接块3的内部填充有散热硅脂4，连接块3用于第一绝缘板5与基板1连接，散热硅脂4可以充实第一绝缘板5与基板1之间的空隙，使连接更加紧密，便于IGBT模块2热量的传导，所述连接块3的底部设置有第一绝缘板5，所述第一绝缘板5的底部设置有第三导电块21，所第三导电块21的底部从左至右依次设置有N型半导体6和P型半导体7，所述N型半导体6的底部设置有第一导电块8，所述P型半导体7的底部设置有第二导电块9，所述第一导电块8和所述第二导电块9的底部设置有第二绝缘板10，在本是实施例中限定所述第一导电块8和所述第二导电块9的材料为铜，在本实施例中限定所述第一绝缘板5和所述第二绝缘板10的材料为绝缘陶瓷，所述第二绝缘板10的底部设置有散热块11，所述散热块11的底部设置有散热片12，所述散热片12的表面开设有通孔15，通孔15可以便于冷空气的流入，便于热交换过程的进行，可以增强大功率IGBT多功能封装结构的散热能力，所述通孔15的数量为多个，依次横向均匀分布于所述散热片12的表面，所述IGBT模块2的一侧分别设置有控制极引线16、集电极引线17和发射极引线18，所述基板1的一侧设置有绝缘层20，所述第一导电块8的一侧电性连接有第一导线13的一端，所述第一导线13的另一端贯通所述第二导电块9和所述密封层19与所述发射极引线18电性连接，所述第一导线13与所述第二导电块9接触的部分设置有绝缘层20，所述第二导电块9的一侧电性连接有第二导线14的一端，所述第二导线14的另一端贯通所述密封层19与所述集电极引线17电性连接所述密封层19用于保护所述第一导线13、所述第一导线14、所述控制极引线16、所述集电极引线17和所述发射机引线，在IGBT模块2通电后，第三导电块21与第一导电块8和第二导电块9处形成珀尔帖效应，第三导电块21处的温度降低，第一导电块8和第二导电块9的温度升高，第一绝缘板5将IGBT模块2的热量交换过来，通过第二绝缘板10将热量交换给散热块11，通过散热片12将温度传递出去，从而使大功率IGBT多功能封装结构具有了主动散热的功能，使IGBT模块2能快速降温的效果。
本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。
参照附图1-5所示，一种大功率IGBT多功能封装方法，包括以下步骤：
S1，上层连接，将IGBT模块2用焊锡贴在基板1上，将连接块3焊接在基板1的下方，在连接板的部填充散热硅脂4，将第一绝缘板5粘接到连接板的底部，清理多余的散热硅脂4，将第三导电块21粘接在第一绝缘板5的底部，依次将N型半导体6、P型半导体7粘接到第三导电块21的底部；
S2，中层连接，在N型半导体6、P型半导体7的底部分别用焊锡连接第一导电块8、第二导电块9，将第一导线13的一端与第一导电块8焊接，第一导线13的一端贯通第二导电块9与发射极引线18焊接，在第一导线13与第二导电块9接触的部位注入绝缘胶，将第二导线14的一端与第二导电块9焊接，第二导线14的一端与集电极引线17焊接；
S3，下层连接，将第二绝缘板10粘接到第一导电块8和第二导电块9的底部，将散热块11粘接到第二绝缘板10的底部，将散热片12焊接在散热块11的底部；
S4，密封，在IGBT模块2的一侧覆盖树脂，将第一导电块8、第二导电块9、控制极引线16、集电极引线17和发射机引线密封。
本发明具体实施步骤如下：
将IGBT模块2用焊锡贴在基板1上，将连接块3焊接在基板1的下方，在连接板的部填充散热硅脂4，将第一绝缘板5粘接到连接板的底部，清理多余的散热硅脂4，将第三导电块21粘接在第一绝缘板5的底部，依次将N型半导体6、P型半导体7粘接到第三导电块21的底部，在N型半导体6、P型半导体7的底部分别用焊锡连接第一导电块8、第二导电块9，将第一导线13的一端与第一导电块8焊接，第一导线13的一端贯通第二导电块9与发射极引线18焊接，在第一导线13与第二导电块9接触的部位注入绝缘胶，将第二导线14的一端与第二导电块9焊接，第二导线14的一端与集电极引线17焊接，将第二绝缘板10粘接到第一导电块8和第二导电块9的底部，将散热块11粘接到第二绝缘板10的底部，将散热片12焊接在散热块11的底部，在IGBT模块2的一侧覆盖树脂，将第一导电块8、第二导电块9、控制极引线16、集电极引线17和发射机引线密封，在IGBT模块2通电后，第三导电块21与第一导电块8和第二导电块9处形成珀尔帖效应，第三导电块21处的温度降低，第一导电块8和第二导电块9的温度升高，第一绝缘板5将IGBT模块2的热量交换过来，通过第二绝缘板10将热量交换给散热块11，通过散热片12将温度传递出去，从而使大功率IGBT多功能封装结构具有了主动散热的功能，使IGBT模块2能快速降温的效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种大功率IGBT多功能封装结构，其特征在于，包括基板，所述基板的顶部设置有IGBT模块，所述基板的底部设置有连接块，所述连接块的底部设置有第一绝缘板，所述第一绝缘板的底部设置有第三导电块，所第三导电块的底部从左至右依次设置有N型半导体和P型半导体，所述N型半导体的底部设置有第一导电块，所述P型半导体的底部设置有第二导电块，所述第一导电块和所述第二导电块的底部设置有第二绝缘板，所述第二绝缘板的底部设置有散热块，所述散热块的底部设置有散热片，所述散热片的表面开设有通孔，所述IGBT模块的一侧分别设置有控制极引线、集电极引线和发射极引线，所述基板的一侧设置有绝缘层，所述第一导电块的一侧电性连接有第一导线的一端，所述第一导线的另一端贯通所述第二导电块和所述密封层与所述发射极引线电性连接，所述第二导电块的一侧电性连接有第二导线的一端，所述第二导线的另一端贯通所述密封层与所述集电极引线电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种大功率IGBT多功能封装结构，其特征在于：所述连接块的形状为内部中空的回字形结构，所述连接块的内部填充有散热硅脂。
3.根据权利要求1所述的一种大功率IGBT多功能封装结构，其特征在于：所述第一导线与所述第二导电块接触的部分设置有绝缘层。
4.根据权利要求1所述的一种大功率IGBT多功能封装结构，其特征在于：所述密封层用于保护所述第一导线、所述第二导线、所述控制极引线、所述集电极引线和所述发射机引线。
5.根据权利要求1所述的一种大功率IGBT多功能封装结构，其特征在于：所述通孔的数量为多个，依次横向均匀分布于所述散热片的表面。
6.根据权利要求1所述的一种大功率IGBT多功能封装结构，其特征在于：所述基板的材料为铜。
7.一种大功率IGBT多功能封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，上层连接，将IGBT模块用焊锡贴在基板上，将连接块焊接在基板的下方，在连接板的部填充散热硅脂，将第一绝缘板粘接到连接板的底部，清理多余的散热硅脂，将第三导电块粘接在第一绝缘板的底部，依次将N型半导体、P型半导体粘接到第三导电块的底部；
S2，中层连接，在N型半导体、P型半导体的底部分别用焊锡连接第一导电块、第二导电块，将第一导线的一端与第一导电块焊接，第一导线的一端贯通第二导电块与发射极引线焊接，在第一导线与第二导电块接触的部位注入绝缘胶，将第二导线的一端与第二导电块焊接，第二导线的一端与集电极引线焊接；
S3，下层连接，将第二绝缘板粘接到第一导电块和第二导电块的底部，将散热块粘接到第二绝缘板的底部，将散热片焊接在散热块的底部；
S4，密封，在IGBT模块的一侧覆盖树脂，将第一导电块、第二导电块、控制极引线、集电极引线和发射机引线密封。
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