[发明专利]基于电场驱动的IGBT模块内绝缘封装层控制系统

说明书

本发明提供一种基于电场驱动的IGBT模块内绝缘封装层控制系统，IGBT模块包括铜底板及封装体，封装体通过介电凝胶封装于铜底板上，介电凝胶由硅酮凝胶中加入高介电常数的微纳米级陶瓷颗粒复合形成，封装体包括间隔设置的第一电极和第二电极，第二电极上固定有二极管和IGBT，基于电场驱动的IGBT模块内绝缘封装层控制系统包括第一线路及第二线路，第一线路一端与第一电极连接，另一端与第二电极连接；第二线路一端与第二电极连接，另一端与铜底板连接，第一线路和第二线路上设有电压源，电压源给介电凝胶施加电场，驱动介电凝胶中的陶瓷颗粒定向移动至稳定状态形成介电层。本发明提供的基于电场驱动的IGBT模块内绝缘封装层控制系统可灵活控制介电层的分布情况。

【技术领域】

本发明涉及IGBT封装技术领域，尤其涉及一种基于电场驱动的IGBT模块内绝缘封装层控制系统。

【背景技术】

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)封装是指将IGBT芯片与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的IGBT模块具有大额定功率容量、高击穿电场和低导通损耗等优点，广泛应用于电能转换的宽带隙半导体功率器件。更高的工作电压等级使半导体功率器件的绝缘耐受能力面临挑战，特别是IGBT的内封装层绝缘易损部位将承受极高的电场强度，如何提高此处的是绝缘有效性是亟需解决的问题。

【发明内容】

本发明公开了一种基于电场驱动的IGBT模块内绝缘封装层控制系统，可以灵活控制介电层的形成，提高绝缘易损部位的绝缘有效性。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于电场驱动的IGBT模块内绝缘封装层控制系统，所述IGBT模块包括铜底板及封装体，所述封装体通过介电凝胶封装于所述铜底板上，所述介电凝胶由硅酮凝胶中加入高介电常数的微纳米级陶瓷颗粒复合形成，所述封装体包括间隔设置的第一电极和第二电极，所述第二电极上固定有二极管和IGBT，所述基于电场驱动的IGBT模块内绝缘封装层控制系统包括第一线路及第二线路，所述第一线路一端与所述第一电极连接，另一端与所述第二电极连接；所述第二线路一端与所述第二电极连接，另一端与所述铜底板连接，所述第一线路和所述第二线路上设有电压源，所述电压源给所述介电凝胶施加电场，驱动所述介电凝胶中的陶瓷颗粒定向移动至稳定状态形成介电层。

优选的，所述电压源为直流电压源，所述直流电压源电场强度范围为100-500V/mm。

优选的，所述电压源为直流电压源及交流电压源的组合电压源，所述组合电压源中直流电压源及交流电压源串联设置，所述组合电压源中直流电压源的电场强度范围为100-500V/mm，所述组合电压源中交流电压源的电场强度范围为100-500V/mm。

优选的，所述介电凝胶加入有不同颗粒大小的陶瓷颗粒。

优选的，所述陶瓷颗粒的成分为BaTiO₃颗粒、SrTiO₃颗粒或二者的混合物。

优选的，所述陶瓷颗粒为BaTiO₃颗粒，所述介电凝胶中BaTiO₃颗粒的含量为40％，所述介电凝胶的介电常数为25-30。

优选的，所述封装体还包括固定于所述铜底板上方的陶瓷基板，所述第一电极和所述第二电极均固定于所述陶瓷基板上。

优选的，所述二极管和所述IGBT之间通过键合线连接，所述二极管和所述第一电极之间通过键合线连接。

与相关技术相比，本发明提供的基于电场驱动的IGBT模块内绝缘封装层控制中，通过在硅酮凝胶中加入高介电常数的微纳米级陶瓷颗粒形成介电凝胶，然后通过电场驱动介电凝胶中的陶瓷颗粒移动，陶瓷颗粒聚集后形成介电层，提升IGBT模块整体封装材料的介电性能，以显著减小IGBT模块内部发生局部放电的可能性，提高IGBT模块工作的可靠性。