Igbt芯片导热模块及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及IGBT芯片，具体是具备导热功能的IGBT芯片导热模块及其制备方法。
【背景技术】
[0002]绝缘栅双极晶体管是兼有高输入阻抗和低导通压降的复合全控型电压驱动式功率半导体，非常适合于高电压的变流系统，如交流电机、变频器、牵引传动等领域。IGBT封装材料要求具备优异的力学性能、电气绝缘特性、阻燃特性、耐老化特性及耐热特性，对IGBT的封装材料不要求具备其导热散热性，因此I GBT模块基本依赖于底部的散热器进行散热，因此，其散热效率是非常低下的，现有技术中对I GBT的散热设计主要研究对象是对I GBT的散热器进行研究，而本发明的研究对象是针对I GBT的封装材料进行研究，使得IGBT的封装材料具备良好的导热性能和密封性能和绝缘性能，使得I GBT可以依赖于其外部的封装体进行散热，从而加大散热区域，提升I GBT模块的散热效率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种IGBT芯片导热模块及其制备方法，提出了一种可以通过I GBT外部封装体的散热模块，从而使得I GBT可以依赖I GBT外部的封装体进行散热，提升其散热效率。
[0004]本发明的目的主要通过以下技术方案实现:
IGBT芯片导热模块，包括IGBT模块，IGBT模块的底部通过焊接层B连接在导热硅脂基板上，导热硅脂基板远离IGBT模块的一侧安装在底部散热器上；还包括导热封装体，导热封装体包围在IGBT模块上，导热封装体的左侧面连接有左侧散热板，导热封装体的右侧面连接有右侧散热板；所述导热封装体通过材料P热注塑形成，所述材料P包括以下按重量份计的原料:聚苯硫醚:100 — 300份，超高分子量聚乙烯:100 — 500份，氧化铝陶瓷粉:80 一 150份，导热硅胶:60 — 150份，玻璃纤维:100 — 200份，相容剂:10 — 20份，加工助剂10 — 20份；所述氧化招陶瓷粉选用0.1mm至0.02mm的颗粒。
[0005]本发明通过将聚苯硫醚与超高分子量聚乙烯复合，改善了聚苯硫醚的耐冲击性和电气绝缘性能，同时添加氧化铝陶瓷粉和导热硅胶形成导热特性，并用玻璃纤维增强，得到具备优异力学性能、阻燃性能、耐侯性能、电气绝缘性能、导热性能的复合材料，拓展了聚苯硫醚材料的使用范围，特别拓展了其在大功率IGBT封装材料中的应用。本发明利用氧化铝陶瓷粉的导热性，利用导热硅胶的黏性和导热性，使得本发明的导热封装体具备超强的导热性能，再在导热封装体外部设置左侧散热板和右侧散热板，使得导热封装体的散热面积增大，提高优异的散热效果。同时，本发明特别采用了 0.1mm至0.02_的颗粒形态的氧化铝陶瓷粉，可以与导热硅胶形成温差大的热交换，从而增加导热效率。
[0006]优选的，所述IGBT模块包括从上到下依次层叠的IGBT芯片、焊接层A、铜板A、陶瓷基片、铜板C，铜板C通过焊接层B连接在导热硅脂基板上，还包括设置在陶瓷基片上的铜板B，铜板B通过绑定线与IGBT芯片连接，IGBT模块的引脚从导热封装体的顶部穿出。
[0007]优选的，所述左侧散热板和右侧散热板均为铝基板，左侧散热板的表面和右侧散热板的表面设置有若干凸起。
[0008]优选的，所述的聚苯硫醚为注塑级PPS树脂，重均分子量大于4.5万。
[0009]优选的，所述的超高分子量聚乙烯为注塑级UHMffPE树脂，分子量为100 — 300万。
[0010]优选的，所述的玻璃纤维为无碱、无捻长纤，经过硅烷偶联剂KH550处理后使用。
[0011]优选的，所述的相容剂为马来酸配接枝聚乙烯、马来酸配接枝乙烯一丙烯共聚物、马来酸配接枝乙烯一辛烯共聚物的一种或几种的混合物。
[0012]优选的，所述的加工助剂为硅烷稳定剂与有机硅润滑剂的重量比为1: 2的混合物，优选所述硅烷稳定剂为二甲基双(4 一苯基氨基苯氧基)硅烷、二甲基双{ 4 一「(蔡基一 2 )氣基〕苯氧基}娃烧中的一种或两种的混合物，优选所述有机娃润滑剂为含有超尚摩尔质量有机硅聚合物的第三代有机硅塑料润滑剂。
[0013]优选的，所述的IGBT芯片导热模块的制备方法，包括材料P的制备操作，材料P的制备操作为:将所述的聚苯硫醚、超高分子量聚乙烯、氧化铝陶瓷粉、导热硅胶、相容剂和加工助剂混合均匀，然后与玻璃纤维一起熔融共混挤出造粒；然后将造粒加热至熔融状态，将带有导热硅脂基板的IGBT模块放入模具，将熔融状态的材料P倒入模具，将IGBT模块包覆，冷却后安装底部散热器、左侧散热板和右侧散热板。
[0014]本发明相比于现有技术具有如下有益效果:使得IGBT模块具备导热性能，提高其导热效果，得到具备优异力学性能、阻燃性能、耐侯性能、电气绝缘性能、导热性能的IGBT模块。
【附图说明】
[0015]图1为本发明侧剖视图。
[0016]图2为本发明俯视结构图。
[0017]图中的附图标记分别表示为:1、导热封装体；11、左侧散热板；12、右侧散热板；2、IGBT芯片；21、焊接层A ;22、绑定线；23、铜板A ;24、铜板B ;25、陶瓷基片；26、铜板C ;27、焊接层B ;28、导热硅脂基板；29、底部散热器；3、引脚。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0019]实施例1:
如图1、图2所示，IGBT芯片导热模块及其制备方法，包括以下部件:
IGBT芯片导热模块及其制备方法，其特征在于:包括IGBT模块，IGBT模块的底部通过焊接层B27连接在导热硅脂基板28上，导热硅脂基板28远离IGBT模块的一侧安装在底部散热器29上；还包括导热封装体1，导热封装体I包围在IGBT模块上，导热封装体I的左侧面连接有左侧散热板11，导热封装体I的右侧面连接有右侧散热板11 ;所述导热封装体I通过材料P热注塑形成，所述材料P包括以下按重量份计的原料:聚苯硫醚:100 — 300份，超高分子量聚乙烯:100 — 500份，氧化铝陶瓷粉:80 — 150份，导热硅胶:60 — 150份，玻璃纤维:100 — 200份，相容剂:10 — 20份，加工助剂10 — 20份；所述氧化铝陶瓷粉选用0.1mm至0.02mm的颗粒。
[0020]本发明通过将聚苯硫醚与超高分子量聚乙烯复合，改善了聚苯硫醚的耐冲击性和电气绝缘性能，同时添加氧化铝陶瓷粉和导热硅胶形成导热特性，并用玻璃纤维增强，得到具备优异力学性能、阻燃性能、耐侯性能、电气绝缘性能、导热性能的复合材料，拓展了聚苯硫醚材料的使用范围，特别拓展了其在大功率IGBT封装材料中的应用。本发明利用氧化铝陶瓷粉的导热性，利用导热硅胶的黏性和导热性，使得本发明的导热封装体I具备超强的