Igbt芯片導熱模塊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及IGBT芯片，具體是具備導熱功能的IGBT芯片導熱模塊及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極晶體管是兼有高輸入阻抗和低導通壓降的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體，非常適合于高電壓的變流系統(tǒng)，如交流電機、變頻器、牽引傳動等領(lǐng)域。IGBT封裝材料要求具備優(yōu)異的力學性能、電氣絕緣特性、阻燃特性、耐老化特性及耐熱特性，對IGBT的封裝材料不要求具備其導熱散熱性，因此I GBT模塊基本依賴于底部的散熱器進行散熱，因此，其散熱效率是非常低下的，現(xiàn)有技術(shù)中對I GBT的散熱設(shè)計主要研究對象是對I GBT的散熱器進行研究，而本發(fā)明的研究對象是針對I GBT的封裝材料進行研究，使得IGBT的封裝材料具備良好的導熱性能和密封性能和絕緣性能，使得I GBT可以依賴于其外部的封裝體進行散熱，從而加大散熱區(qū)域，提升I GBT模塊的散熱效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種IGBT芯片導熱模塊及其制備方法，提出了一種可以通過I GBT外部封裝體的散熱模塊，從而使得I GBT可以依賴I GBT外部的封裝體進行散熱，提升其散熱效率。
[0004]本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
IGBT芯片導熱模塊，包括IGBT模塊，IGBT模塊的底部通過焊接層B連接在導熱硅脂基板上，導熱硅脂基板遠離IGBT模塊的一側(cè)安裝在底部散熱器上；還包括導熱封裝體，導熱封裝體包圍在IGBT模塊上，導熱封裝體的左側(cè)面連接有左側(cè)散熱板，導熱封裝體的右側(cè)面連接有右側(cè)散熱板；所述導熱封裝體通過材料P熱注塑形成，所述材料P包括以下按重量份計的原料:聚苯硫醚:100 — 300份，超高分子量聚乙烯:100 — 500份，氧化鋁陶瓷粉:80 一 150份，導熱硅膠:60 — 150份，玻璃纖維:100 — 200份，相容劑:10 — 20份，加工助劑10 — 20份；所述氧化招陶瓷粉選用0.1mm至0.02mm的顆粒。
[0005]本發(fā)明通過將聚苯硫醚與超高分子量聚乙烯復合，改善了聚苯硫醚的耐沖擊性和電氣絕緣性能，同時添加氧化鋁陶瓷粉和導熱硅膠形成導熱特性，并用玻璃纖維增強，得到具備優(yōu)異力學性能、阻燃性能、耐侯性能、電氣絕緣性能、導熱性能的復合材料，拓展了聚苯硫醚材料的使用范圍，特別拓展了其在大功率IGBT封裝材料中的應(yīng)用。本發(fā)明利用氧化鋁陶瓷粉的導熱性，利用導熱硅膠的黏性和導熱性，使得本發(fā)明的導熱封裝體具備超強的導熱性能，再在導熱封裝體外部設(shè)置左側(cè)散熱板和右側(cè)散熱板，使得導熱封裝體的散熱面積增大，提高優(yōu)異的散熱效果。同時，本發(fā)明特別采用了 0.1mm至0.02_的顆粒形態(tài)的氧化鋁陶瓷粉，可以與導熱硅膠形成溫差大的熱交換，從而增加導熱效率。
[0006]優(yōu)選的，所述IGBT模塊包括從上到下依次層疊的IGBT芯片、焊接層A、銅板A、陶瓷基片、銅板C，銅板C通過焊接層B連接在導熱硅脂基板上，還包括設(shè)置在陶瓷基片上的銅板B，銅板B通過綁定線與IGBT芯片連接，IGBT模塊的引腳從導熱封裝體的頂部穿出。
[0007]優(yōu)選的，所述左側(cè)散熱板和右側(cè)散熱板均為鋁基板，左側(cè)散熱板的表面和右側(cè)散熱板的表面設(shè)置有若干凸起。
[0008]優(yōu)選的，所述的聚苯硫醚為注塑級PPS樹脂，重均分子量大于4.5萬。
[0009]優(yōu)選的，所述的超高分子量聚乙烯為注塑級UHMffPE樹脂，分子量為100 — 300萬。
[0010]優(yōu)選的，所述的玻璃纖維為無堿、無捻長纖，經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑KH550處理后使用。
[0011]優(yōu)選的，所述的相容劑為馬來酸配接枝聚乙烯、馬來酸配接枝乙烯一丙烯共聚物、馬來酸配接枝乙烯一辛烯共聚物的一種或幾種的混合物。
[0012]優(yōu)選的，所述的加工助劑為硅烷穩(wěn)定劑與有機硅潤滑劑的重量比為1: 2的混合物，優(yōu)選所述硅烷穩(wěn)定劑為二甲基雙(4 一苯基氨基苯氧基)硅烷、二甲基雙{ 4 一「(蔡基一 2 )氣基〕苯氧基}娃燒中的一種或兩種的混合物，優(yōu)選所述有機娃潤滑劑為含有超尚摩爾質(zhì)量有機硅聚合物的第三代有機硅塑料潤滑劑。
[0013]優(yōu)選的，所述的IGBT芯片導熱模塊的制備方法，包括材料P的制備操作，材料P的制備操作為:將所述的聚苯硫醚、超高分子量聚乙烯、氧化鋁陶瓷粉、導熱硅膠、相容劑和加工助劑混合均勻，然后與玻璃纖維一起熔融共混擠出造粒；然后將造粒加熱至熔融狀態(tài)，將帶有導熱硅脂基板的IGBT模塊放入模具，將熔融狀態(tài)的材料P倒入模具，將IGBT模塊包覆，冷卻后安裝底部散熱器、左側(cè)散熱板和右側(cè)散熱板。
[0014]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:使得IGBT模塊具備導熱性能，提高其導熱效果，得到具備優(yōu)異力學性能、阻燃性能、耐侯性能、電氣絕緣性能、導熱性能的IGBT模塊。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明側(cè)剖視圖。
[0016]圖2為本發(fā)明俯視結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖中的附圖標記分別表示為:1、導熱封裝體；11、左側(cè)散熱板；12、右側(cè)散熱板；2、IGBT芯片；21、焊接層A ;22、綁定線；23、銅板A ;24、銅板B ;25、陶瓷基片；26、銅板C ;27、焊接層B ;28、導熱硅脂基板；29、底部散熱器；3、引腳。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0019]實施例1:
如圖1、圖2所示，IGBT芯片導熱模塊及其制備方法，包括以下部件:
IGBT芯片導熱模塊及其制備方法，其特征在于:包括IGBT模塊，IGBT模塊的底部通過焊接層B27連接在導熱硅脂基板28上，導熱硅脂基板28遠離IGBT模塊的一側(cè)安裝在底部散熱器29上；還包括導熱封裝體1，導熱封裝體I包圍在IGBT模塊上，導熱封裝體I的左側(cè)面連接有左側(cè)散熱板11，導熱封裝體I的右側(cè)面連接有右側(cè)散熱板11 ;所述導熱封裝體I通過材料P熱注塑形成，所述材料P包括以下按重量份計的原料:聚苯硫醚:100 — 300份，超高分子量聚乙烯:100 — 500份，氧化鋁陶瓷粉:80 — 150份，導熱硅膠:60 — 150份，玻璃纖維:100 — 200份，相容劑:10 — 20份，加工助劑10 — 20份；所述氧化鋁陶瓷粉選用0.1mm至0.02mm的顆粒。
[0020]本發(fā)明通過將聚苯硫醚與超高分子量聚乙烯復合，改善了聚苯硫醚的耐沖擊性和電氣絕緣性能，同時添加氧化鋁陶瓷粉和導熱硅膠形成導熱特性，并用玻璃纖維增強，得到具備優(yōu)異力學性能、阻燃性能、耐侯性能、電氣絕緣性能、導熱性能的復合材料，拓展了聚苯硫醚材料的使用范圍，特別拓展了其在大功率IGBT封裝材料中的應(yīng)用。本發(fā)明利用氧化鋁陶瓷粉的導熱性，利用導熱硅膠的黏性和導熱性，使得本發(fā)明的導熱封裝體I具備超強的