双面散热的IGBT器件的制作方法

双面散热的igbt器件
技术领域
1.本技术涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种双面散热的igbt器件。


背景技术：

2.绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)是金属
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氧化物半导体场效应晶体管和快速二极管组成的复合全控性电压驱动式功率半导体器件，具备开关速度快、输入阻抗高、反向恢复时间短、热稳定性好、通态压降低、高电压等特点，广泛应用于风能、太阳能、轨道交通、电动汽车、智能电网、家电变频领域等。相关技术中的封装结构存在散热不均匀，元器件热堆积导致烧毁的现象。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种双面散热的igbt器件，能够使igbt芯片的散热更加均匀，提高散热效率。
4.根据本技术的第一方面实施例的双面散热的igbt器件，包括：igbt模块、第一导热板、第二导热板、散热外壳，所述igbt模块包括pcb和至少一个igbt单元，所述pcb的一侧面设置有至少一个所述igbt单元，所述第一导热板连接所述pcb的另一侧面，所述第一导热板用于传导所述pcb的热量，所述第二导热板接触每一个所述igbt单元，所述第二导热板用于传导每一个所述igbt单元的热量，所述散热外壳连接所述第一导热板和所述第二导热板，所述散热外壳用于传导所述第一导热板和所述第二导热板的热量，所述散热外壳为空心结构，所述散热外壳用于通过水冷的方式散热。
5.根据本技术实施例的双面散热的igbt器件，至少具有如下有益效果：通过在igbt模块的两侧都加装导热板和使用散热外壳进行水冷散热，使igbt模块产生的热量可以均匀分布，且提高散热效率。
6.根据本技术的一些实施例，所述第一导热板和所述第二导热板均为vc均热板。
7.根据本技术的一些实施例，还包括密封框，所述密封框围绕所述igbt模块。
8.根据本技术的一些实施例，所述密封框通过树脂连接所述第一导热板和所述第二导热板。
9.根据本技术的一些实施例，所述第一导热板与所述pcb通过低温铜焊料层连接。
10.根据本技术的一些实施例，所述第二导热板通过硅脂层接触每一个所述igbt单元。
11.根据本技术的一些实施例，每一个所述igbt单元包括：igbt芯片和二极管，每一个所述igbt芯片和每一个所述二极管设置在所述pcb的一侧面。
12.根据本技术的一些实施例，每一个所述igbt单元通过树脂与所述pcb固定。
13.根据本技术的一些实施例，全部所述igbt单元在所述pcb的一侧面上均匀分布。
14.根据本技术的一些实施例，所述散热外壳包括：第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体之间通过连接管连接。
15.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明，其中：
17.图1为本技术实施例igbt器件的示意图；
18.图2为本技术实施例igbt器件局部示意图；
19.图3为图2实施例igbt器件的俯视图；
20.图4为本技术实施例igbt器件的侧视图。
21.附图标记：
22.igbt模块110、第一导热板121、第二导热板122、散热外壳130；
23.igbt单元111、密封框140、第一壳体131、第二壳体132、连接管133；
24.进水口134、出水口135、树脂层141。
具体实施方式
25.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
26.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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装置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。
27.在本技术的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
28.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
29.一些实施例，参照图1至图4，本技术提出一种双面散热的igbt器件，包括：igbt模块110、第一导热板121、第二导热板122、散热外壳130，igbt模块110包括pcb和至少一个igbt单元111，pcb的一侧面设置有至少一个igbt单元111，第一导热板121连接pcb的另一侧面，第一导热板121用于传导pcb的热量，第二导热板122接触每一个igbt单元111，第二导热板122用于传导每一个igbt单元111的热量，散热外壳130连接第一导热板121和第二导热板122，散热外壳130用于传导第一导热板121和第二导热板122的热量，散热外壳130为空心结构，散热外壳130用于通过水冷的方式散热。
30.igbt模块110为设置有多个igbt单元111的pcb，多个igbt单元111通过pcb上的印制电路电性连接，形成完整的功能模块。pcb的上侧面印刷有印制电路，印制电路用于连接多个igbt单元111，igbt单元111可以通过smt贴片工艺贴装在pcb上，所有的igbt单元111都
设置在pcb的上侧面，pcb的下侧面可以不做处理或者为覆铜面，当为覆铜面时可以设置导热孔，提高pcb两侧面之间的传热效率。pcb的下侧面与第一导热板121连接，用于将igbt单元111产生的热量从pcb的下侧传导走。
31.由于多个igbt单元111与pcb的连接方式都相同，igbt单元111顶部的高度都位于同一平面上，因此设置的第二导热板122可以与每一个igbt单元111接触，通过接触可以将igbt单元111产生的热量从上侧传导走。第一导热板121和第二导热板122都与散热外壳130通过树脂连接，散热外壳130为空心腔结构，空心腔用于容纳冷却溶液，通过在散热外壳130上设置进水口134与出水口135，实现内部冷却溶液的循环，实现水冷，加快igbt器件的散热速率。
32.通过在igbt模块110的上下两侧设置导热板，使得igbt模块110产生的热量不会产生堆积，分布更加均匀，且热量可以同时从上下两侧快速传导给散热外壳130，实现双面散热，散热外壳130使用水冷的方式加快散热速率，减少积热，防止影响器件的工作性能。
33.一些实施例，第一导热板121和第二导热板122均为vc均热板。vc均热板的受热面连接igbt模块110，vc均热板的散热面连接散热外壳130。vc均热板为内壁具有微细结构的真空腔体，腔体中设置有冷却液，当vc均热板受热后，使冷却液产生汽化现象，冷却介质即会迅速充满整个腔体，由于蒸汽的热阻较低，因此vc均热板的热量分布较为均匀，当气相工质接触到较冷的区域时，便会液化放热，液化后的冷却液在微细结构的毛细作用下会再回到热源处，继续吸热，从而完成整个热循环。vc均热板的热传导方式为二维的平面热传导，其散热速率较快，可以满足大功率的igbt器件的散热需求。
34.一些实施例，还包括密封框140，密封框140围绕igbt模块110。为了提高igbt器件的密封性，在igbt模块110的四周设置有密封框140，密封框140的形状由igbt模块110的形状决定，密封框140为塑料材质，用于将igbt模块110封闭在第一导热板121与第二导热板122之间，密封框140上还预留有对应的输入与输出导线的孔位(图中未示出)。
35.一些实施例，密封框140通过树脂连接第一导热板121和第二导热板122。密封框140与导热板之间通过树脂粘接，树脂固化后形成树脂层141，增强密封框140与导热板连接的紧固程度。在一些其他实施例中，也可以使用环氧胶等其它粘接剂进行连接。
36.一些实施例，第一导热板121与pcb通过低温铜焊料层连接。为增加第一导热板121与pcb之间的传热效率，减小接触热阻，在pcb上涂抹足够的焊膏，焊膏为含铜焊膏，厚度为几十微米，对应的低温回流焊接温度为170摄氏度，通过焊接形成低温铜焊料层，在固定第一导热板121与pcb的同时，提高传热效率。
37.一些实施例，第二导热板122通过硅脂层接触每一个igbt单元111。硅脂具有良好的导热、耐温、绝缘性能，且其化学性质稳定，在使用时不会对接触的芯片产生影响，通过在第二导热板122与igbt单元111之间填充硅脂层，消除其接触面之间的空气间隙，减小热阻，增大热流通。
38.一些实施例，每一个igbt单元111包括：igbt芯片和二极管，每一个igbt芯片和每一个二极管设置在pcb的一侧面。二极管可以为快速恢复二极管，通过igbt芯片与快速恢复二极管的结合，可以减少igbt器件转换状态的损耗。
39.一些实施例，每一个igbt单元111通过树脂与pcb固定。通过使用树脂将igbt单元111密封在pcb上，增加了每一个igbt单元111的防水性能，固定加强igbt单元111与pcb连接
的紧固程度，在使用树脂固定igbt单元111时，igbt单元111的顶部需要露出，且树脂的高度不能高于igbt单元111，防止影响igbt单元111与第二导热板122接触。
40.一些实施例，全部igbt单元111在pcb的一侧面上均匀分布。为了使igbt单元111产生的热量在pcb上分散分布，将igbt单元111在pcb上呈间隔均匀分布，使igbt单元111产生的热量在pcb上的分布更加均匀。在一些其他实施例中，功耗较低，发热较小的情况下，也可以根据设计不均匀排列igbt单元111。
41.一些实施例，散热外壳130包括：第一壳体131和第二壳体132，第一壳体131和第二壳体132之间通过连接管133连接。散热外壳130设置为分立式，每一个壳体的面积大小和与导热板大小相同，第一壳体131上设置有出水口135，第二壳体132上设置有进水口134，用于与外界进行冷却水循环。连接管133为橡胶材质，其数量可以根据水流量任意设置，通过设置柔性的连接管133与分立式的散热外壳130，便于散热外壳130根据igbt器件的整体厚度进行调节，可适用于多种厚度的igbt器件。在一些其他实施例中，散热外壳130可以设置为一体式结构，整体包裹第一导热板121和第二导热板122，或者连接管133设置为硬质管等，也可以达到相同的技术效果。
42.本技术的描述中，参考术语“一些实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。