1.功率變流器中IGBT模塊的散熱結(jié)構(gòu),其特征在于,包括:第一IGBT芯片(11),其上表面為第一IGBT芯片集電極(14)連接區(qū),其下表面設(shè)有第一IGBT芯片發(fā)射極(12)連接區(qū)和第一IGBT芯片柵極(13)連接區(qū);第一石墨烯薄膜散熱層(10)與所述第一IGBT芯片發(fā)射極(12)連接區(qū)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變流器中IGBT模塊的散熱結(jié)構(gòu),其特征在于,還包括:第二IGBT芯片(21),其上表面包括第二IGBT芯片發(fā)射極(39)連接區(qū)和第二IGBT芯片柵極(36)連接區(qū),其下表面為第二IGBT芯片集電極(22)連接區(qū);第二石墨烯薄膜散熱層(20)與所述第二IGBT芯片集電極(22)連接區(qū)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率變流器中IGBT模塊的散熱結(jié)構(gòu),其特征在于,還包括:
基板(31),其上表面包括第一IGBT芯片的柵極引出端(32)、第一IGBT芯片發(fā)射極(12)和第二IGBT芯片集電極(22)的共同引出端(33);
與所述第一石墨烯薄膜散熱層(10)和第二石墨烯薄膜散熱層(20)橫向相連的金屬或石墨熱沉(42),熱沉(42)固定在第一IGBT芯片(11)和第二IGBT芯片(21)中間,所述熱沉(42)的縱向厚度既小于第一IGBT芯片發(fā)射極(12)連接區(qū)的厚度,又小于第二IGBT芯片集電極(22)連接區(qū)的厚度;
與所述第一石墨烯薄膜散熱層(10)、第二石墨烯薄膜散熱層(20)、熱沉(42)、第一IGBT芯片柵極(13)連接區(qū)的下表面以及基板(31)上表面接觸的有石墨烯填充增強(qiáng)的導(dǎo)電導(dǎo)熱膠(43);
所述基板(31)上方連接有支架(45),母排(44)由所述支架(45)固定支撐,所述母排(44)上設(shè)有:與所述第一IGBT芯片的集電極引出端(35)相連的第一母排端子(46);與所述第一IGBT芯片的柵極引出端(32)相連的第二母排端子(47);與所述第一IGBT芯片發(fā)射極和第二IGBT芯片集電極的共同引出端(33)相連的第三母排端子(48);與所述第二IGBT芯片的發(fā)射極引出端(41)相連的第四母排端子(49);與所述第二IGBT芯片的柵極引出端(38)相連的第五母排端子(50);
所述母排(44)及支架(45)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)與基板(31)之間填充有硅膠(51)。
4.功率變流器中IGBT模塊散熱結(jié)構(gòu)的封裝工藝,其特征在于,包括以下步驟:
(1)在銅箔(60)表面生長(zhǎng)單層石墨烯(61),形成石墨烯/銅箔結(jié)構(gòu)層,在石墨烯/銅箔結(jié)構(gòu)層上旋涂一層聚甲基丙烯酸甲酯PMMA(62)作為薄膜支撐層,得到PMMA/石墨烯/銅箔結(jié)構(gòu)層體系;
(2)使用氫氧化鈉溶液作為電解液,將直流電源負(fù)極連接到PMMA/石墨烯/銅箔結(jié)構(gòu)層體系的銅箔(60)上,同時(shí)將直流電源正極連接到鉑電極上,將電流逐漸加大,待銅箔(60)與PMMA和石墨烯分離,得到PMMA/石墨烯結(jié)構(gòu)層;
(3)分別將PMMA/石墨烯結(jié)構(gòu)層轉(zhuǎn)移到第一IGBT芯片發(fā)射極(12)和第二IGBT芯片集電極(22)上,使單層石墨烯與芯片直接結(jié)合,自然風(fēng)干后用丙酮去除PMMA,即芯片表面得到單層石墨烯薄膜;
(4)提供基板(31),其上表面按照第一IGBT芯片(11)和第二IGBT芯片(21)的貼裝方式制作有電極引出線(xiàn)路,其中包括第一IGBT芯片(11)的柵極引出端(32),第一IGBT芯片發(fā)射極(12)和第二IGBT芯片集電極(22)的共同引出端(33),第一IGBT芯片(11)的集電極引出端(35),第二IGBT芯片(21)的發(fā)射極引出端(41),第二IGBT芯片(21)的柵極引出端(38);在所述基板(31)表面用絲網(wǎng)印刷的方法涂上石墨烯增強(qiáng)導(dǎo)電導(dǎo)熱膠(43),將熱沉(42)通過(guò)石墨烯增強(qiáng)導(dǎo)電導(dǎo)熱膠(43)粘在基板(31)表面;
(5)將第一IGBT芯片(11)和第二IGBT芯片(21)通過(guò)貼裝的方式,即第一IGBT芯片的發(fā)射極(12)和第二IGBT芯片的集電極(22)朝下,使單層石墨烯薄膜通過(guò)石墨烯增強(qiáng)導(dǎo)電導(dǎo)熱膠(43)與基板(31)形成良好接觸;同時(shí),第一IGBT芯片(11)和第二IGBT芯片(21)分別放置在熱沉(42)兩邊,并使單層石墨烯薄膜、第一IGBT芯片的發(fā)射極(12)和第二IGBT芯片的集電極(22)都與熱沉(42)形成物理接觸,使得芯片局部熱點(diǎn)的熱量通過(guò)單層石墨烯傳遞給熱沉(42),進(jìn)而傳遞給基板(31);
(6)階梯升溫使石墨烯增強(qiáng)導(dǎo)電導(dǎo)熱膠(43)固化完全,將第一IGBT芯片的發(fā)射極(12)和第一IGBT芯片柵極(13)、第二IGBT芯片集電極(22)與基板(31),以及熱沉(42)與基板(31)之間形成互連;用引線(xiàn)鍵合的方法通過(guò)金屬線(xiàn)分別將第一IGBT芯片集電極(14)、第二IGBT芯片柵極(36)、第二IGBT芯片發(fā)射極(39)與基板(31)上相應(yīng)的引出端相連;在基板(31)上方安裝母排(44)及支架(45),于母排(44)及支架(45)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)與基板(31)之間填充硅膠(51),室溫固化。
5.如權(quán)利要求4所述功率變流器中IGBT模塊散熱結(jié)構(gòu)的封裝工藝,其特征在于,步驟(6)用引線(xiàn)鍵合的方法通過(guò)第一金屬線(xiàn)(34)將第一IGBT芯片集電極(14)與基板(31)上的第一IGBT芯片的集電極引出端(35)相連,通過(guò)第二金屬線(xiàn)(37)將第二IGBT芯片柵極(36)與基板(31)上的第二IGBT芯片的柵極引出端(38)相連,通過(guò)第三金屬線(xiàn)(40)將第二IGBT芯片發(fā)射極(39)與基板(31)上的第二IGBT芯片的發(fā)射極引出端(41)相連。
6.如權(quán)利要求4所述功率變流器中IGBT模塊散熱結(jié)構(gòu)的封裝工藝,其特征在于,步驟(6)所述母排(44)上有多個(gè)母排端子,其中第一IGBT芯片的集電極引出端(35)與第一母排端子(46)相連,第一IGBT芯片的柵極引出端(32)與第二母排端子(47)相連,第一IGBT芯片發(fā)射極(12)和第二IGBT芯片集電極(22)的共同引出端(33)與第三母排端子(48)相連,第二IGBT芯片的發(fā)射極引出端(41)與第四母排端子(49)相連,第二IGBT芯片的柵極引出端(38)與第五母排端子(50)相連。