[发明专利]具有散热结构的电力电子器件IGBT模块及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有散热结构的电力电子器件IGBT模块及制备方法，属于电力电子制造和封测技术领域。所述具有散热结构的电力电子器件IGBT模块包括：键合线、IGBT芯片、FRD芯片、焊料层、DBC基板、导热脂层、散热结构以及微泵；所述散热结构包括两面加工有AlSiC介质层的微流道铜基板。所述AlSiC介质层通过激光冲击强化的制造工艺加工到微流道铜基板的两侧，使得本发明所述散热结构具有较低的热膨胀系数、高强的热传导系数和廉价的成本，可以高效的将模块产生的热量耗散，实现快速降温。本发明解决了现有IGBT模块散热系统重量大、制作成本高且散热性能弱的问题，能够有效缓解散热器散热不均衡问题，从而提升器件可靠性及使用寿命。

技术领域

本发明涉及电力电子制造和封测技术领域，特别是涉及一种具有散热结构的电力电子器件IGBT模块及制备方法。

背景技术

随着后摩尔时代的到来，电子元器件的封装技术由传统的二维封装向2.5维（2.5D）或更高级别的三维（3D）封装方向发展。3D封装技术虽然提高了电子元器件运行速度、实现了电子设备的小型化和多功能化，但是也导致器件所产生的热量进一步的集中，采用常规的热传导技术已经无法实现热量有效传导。在现代电子元器件中，有相当一部分功率转化为热的形式，耗散产生的热量严重威胁电子设备的运行可靠性。

由于功率器件的高散热性，热管理在功率封装设计中是一个更为关键的方面。“热管理”的问题已经成为阻碍现代电子元器件发展的首要问题之一。电力电子器件的热管理指的是通过高效的散热技术和合理的结构设计实现器件的高散热性能。而随着IGBT模块集成度的不断提高、热流密度的不断增加，如何实现高效的散热制约着大功率IGBT模块广泛的应用。因此，确有必要对现有散热技术进行改进以解决现有技术之不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有散热结构的电力电子器件IGBT模块及制备方法，以解决现有技术中IGBT模块散热系统重量大、制作成本高且散热性能弱的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种具有散热结构的电力电子器件IGBT模块，包括：键合线、IGBT芯片、FRD芯片、焊料层、DBC基板、导热脂层、散热结构以及微泵；所述散热结构包括两面加工有AlSiC介质层的微流道铜基板；

所述FRD芯片通过所述键合线与所述IGBT芯片相连接；所述FRD芯片以及所述IGBT芯片通过所述焊料层连接到所述DBC基板上表面；所述散热结构通过所述导热脂层直接连接到所述DBC基板下表面；所述微流道铜基板内部预制有微流道，所述微流道通过所述微泵驱动。

可选地，所述焊料层由高导热率材料构成；所述高导热率材料包括SAC305、纳米银、纳米铜或混合型的焊接材料。

可选地，所述DBC基板包括陶瓷层以及设置在所述陶瓷层两面的上铜层和下铜层；所述FRD芯片以及所述IGBT芯片通过所述焊料层连接到所述上铜层；所述散热结构通过所述导热脂层连接到所述下铜层；所述陶瓷层由高导热率材料构成，所述高导热率材料包括Al₂O₃、AlN、ZTA、SiN。

可选地，所述微流道的形状包括扇形、矩形。

可选地，所述AlSiC介质层的厚度为1毫米。

一种具有散热结构的电力电子器件IGBT模块的制备方法，所述制备方法包括：

准备铜基板；

对所述铜基板进行微纳加工，在所述铜基板中预制好散热微流道，形成微流道铜基板；

通过激光冲击强化工艺在所述微流道铜基板两面加工AlSiC介质层，形成散热结构；