本發明專利技術公開了由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構及使用方法，涉及電力電子器件技術領域，包括第一基板和第二基板，第一基板頂端的兩側均固定設有IGBT，兩個IGBT的頂端均固定設有多個引針，多個引針分別通過多個引母與兩個MOSFET連接，兩個MOSFET分別固定設置在第二基板底端的兩側，兩個IGBT的兩側均接觸連接有導熱板，四個導熱板的底端均固定設有多個導熱桿，多個導熱桿均貫穿第一基板的頂端與兩個第一導管頂端的兩側固定連接，本發明專利技術通過導熱板和導熱桿的使用，模塊工作時產生的熱量傳遞至第一導管，對第一導管內導熱油進行加熱，將模塊產生的熱量吸收轉移至導熱油內，對模塊吸收散熱，避免模塊熱量過高而造成損壞，提高模塊使用壽命。提高模塊使用壽命。提高模塊使用壽命。
【技術實現步驟摘要】
由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構及其使用方法
[0001]本專利技術涉及電力電子器件
，具體涉及由IGBT和MOSFET 構成的混合功率模塊的封裝結構及使用方法。
技術介紹
[0002]基于硅(Si)材料的絕緣柵雙極型晶體管是一種結合了金屬
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氧化物
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半導體場效應晶體管(MOSFET)和雙極結型晶體管(BJT)優點的電力電子器件。Si IGBT作為新型電力半導體場控自關斷器件，集Si MOSFET的高速性能與雙極型器件的低電阻于一體，具有輸入阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡單，耐高壓，承受電流大等特性，以其優異的性能得到了廣泛的應用，極大地提升了電力電子裝置和系統的性能，在各種電力變換中獲得極廣泛的應用。
[0003]常見的分離器件通常采用標準化的封裝，其可以保證較高的可靠性和較低的成本，但是其內部存在較大的寄生參數，使得其不適合應用于并聯使用場合。而功率電子封裝技術從解決模塊的封裝結構、模塊內部芯片與基板互連等問題出發，可使各種元器件的不利寄生參數減小，同時具有更大的電流承載能力，減小模塊體積重量，提高系統功率密度，目前的功率模塊的封裝形式按組裝工藝和安裝固定方法主要分為：壓接式結構、焊接結構以及直接敷銅基板結構等形式。其中 DBC基板結構具有更好的熱疲勞穩定性和很高的集成度。
[0004]Si IGBT在關斷時有一個重要特征是：集電極電流緩慢衰減，即拖尾電流明顯。集電極拖尾電流會引起開關損耗增大、發熱加劇的問題，特別是用作高頻開關時。因而，隨著Si IGBT功率等級的提升，其開關工作頻率明顯受制于其拖尾電流，已很難進一步提升，具有新型PN交替結構的Cool MOS可以同時的到較低的動態損耗和較高的開關速度，其導通電阻約為普通Si MOSFET的五分之一，改善了導通電阻與器件耐壓的矛盾，能夠做到更高的耐壓等級。但其體二極管反向恢復特性不佳，且制造工藝難度大。
[0005]硅材料因其本身物理特性的限制不適用于一些高壓、高溫、高效率及高功率密度等特殊應用場合。二十世紀九十年代以來，碳化硅材料及其器件等相關技術得到了迅速發展。與Si材料相比，SiC材料較高的熱導率決定了SiC器件具有高電流密度的特性，較大的禁帶寬度決定了器件具有耐高壓和耐高溫的特點。與Si MOSFET相比，SiCMOSFET具有更小的導通電阻和更高的擊穿電壓；與相同功率等級SiIGBT相比，二者阻斷電壓水平相當，但得益于SiC材料的優異性能， Si CMOSFET開關損耗顯著低于拖尾電流明顯的Si IGBT，除此之外， Si CMOSFET的工作溫度遠高于Si器件，具有更好的高溫工作性能。
[0006]在IGBT功率模塊日常使用中，需要對混合模塊進行封裝工作，已滿足混合模塊的使用，在對混合模塊封裝的過程中，主要存在以下缺陷：
[0007]專利號CN110634817A提出了一種由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構，包括底部金屬板和頂部金屬板，所述底部金屬板和頂部金屬板上分別隔離設置有兩塊
DBC板；所述頂部DBC板上并聯設置有MOSFET，所述底部DBC板上并聯設置有Si IGBT和二極管芯片；所述頂部金屬板與底部金屬板上DBC板通過排針和排母連接，與傳統的單面散熱的封裝結構相比，本專利技術能夠遏制空間分布參數對 MOSFET高速開關工作性能的影響，可雙面散熱以提高功率密度，并具有空間緊湊、裝配簡單快捷等特點；同時，本專利技術提供的封裝結構能夠以較低的成本獲得較好的模塊性能；
[0008]專利號CN111199959A提出了功率模塊的封裝結構，包括：散熱基板；至少一第一功率器件，被配置于具有絕緣層的第一基板上，且所述第一基板被配置于所述散熱基板上；至少一第二功率器件，其包括具有跳變電位的跳變電極，其中所述至少一第二功率器件被配置于具有絕緣層的至少一第二基板之上，且所述第二基板被配置于所述第一基板之上，以減小所述跳變電極與所述散熱基板之間的寄生電容。本專利技術的功率模塊的封裝結構，可減小功率模塊跳變電極相對于散熱基板的寄生電容，從而極大減小功率模塊的在實際工作中的EMI噪聲；
[0009]專利號CN102664172A提出了功率模塊的封裝結構，本專利技術的目的在于針對現有的功率模塊散熱的局限性，提供一種新型功率模塊封裝結構。這種封裝形式與傳統形式相比，增大模塊的散熱面積，提高了模塊的散熱性能。一種功率模塊的封裝結構，其特征在于：包括下層導熱管殼和上層塑料管殼，導熱管殼與塑料管殼之間填充硅。
[0010]上述專利中，1、都是通過基板的結構的改變，來實現對模塊的散熱功能，但是實現的功能都較為單一，僅具備模塊的散熱功能，并沒有涉及對熱量的后續利用問題，這樣會造成模塊熱量的損失浪費，若模塊在較低環境下使用時，還需要對模塊進行單獨預熱，這樣還需要另外進行加熱，沒有對熱量進行充分利用，降低熱量的利用效率；
[0011]2、模塊在封裝后，若是模塊在受到較大的擠壓力時，在擠壓力的作用下，基板會對模塊造成擠壓，從而造成模塊的損壞，影響模塊的正常使用，降低了模塊的使用壽命；
[0012]3、且模塊在長期使用中，模塊的表面會粘附較多的灰塵，灰塵的堆積，不僅會造成模塊表面的臟亂，而且易造成模塊的接觸不良，影響模塊的正常使用，降低了模塊的使用效果。
技術實現思路
[0013]本專利技術的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，如：熱量利用、擠壓損壞和粘附灰塵，而提出的由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構及使用方法。
[0014]為了實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：
[0015]由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構，包括第一基板和第二基板，所述第一基板頂端的兩側均固定設有IGBT，兩個所述IGBT的頂端均固定設有多個引針，多個所述引針分別通過多個引母與兩個MOSFET連接，兩個所述MOSFET分別固定設置在第二基板底端的兩側，兩個所述IGBT的兩側均接觸連接有導熱板，四個所述導熱板的底端均固定設有多個導熱桿，多個所述導熱桿均貫穿第一基板的頂端與兩個第一導管頂端的兩側固定連接，兩個所述第一導管均固定設置在第一基板的內部，兩個所述第一導管頂端的中部均固定連通有第一豎管，兩個所述第一豎管分別固定連通設置在循環箱底端的兩側，所述循環箱底端的中部固定連通有第二豎管，所述第二豎管的底端固定連通有第二導管，所述第二導管的兩端均固定連通有橫管，兩個所述橫管的頂端均設有加熱板。
[0016]進一步地，兩個所述第一豎管的外壁均固定設有第一電磁閥，所述第二豎管的外壁固定設有第二電磁閥，所述第一電磁閥和第二電磁閥分別與第一控制開關和第二控制開關電性連接。
[0017]進一步地，所述循環箱的內壁固定設有保溫板，所述保溫板的內壁固定設有密封板。
[0018]進一步地，兩個所述橫管頂端的兩側均開設有固定槽，四個所述固定槽均卡合連接有固定塊，四個所述固定塊分別固定設置在兩個加熱板底端的兩側。
[0019本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構，包括第一基板(1)和第二基板(2)，其特征在于：所述第一基板(1)頂端的兩側均固定設有IGBT(3)，兩個所述IGBT(3)的頂端均固定設有多個引針(4)，多個所述引針(4)分別通過多個引母(5)與兩個MOSFET(6)連接，兩個所述MOSFET(6)分別固定設置在第二基板(2)底端的兩側，兩個所述IGBT(3)的兩側均接觸連接有導熱板(7)，四個所述導熱板(7)的底端均固定設有多個導熱桿(8)，多個所述導熱桿(8)均貫穿第一基板(1)的頂端與兩個第一導管(9)頂端的兩側固定連接，兩個所述第一導管(9)均固定設置在第一基板(1)的內部，兩個所述第一導管(9)頂端的中部均固定連通有第一豎管(10)，兩個所述第一豎管(10)分別固定連通設置在循環箱(11)底端的兩側，所述循環箱(11)底端的中部固定連通有第二豎管(12)，所述第二豎管(12)的底端固定連通有第二導管(13)，所述第二導管(13)的兩端均固定連通有橫管(14)，兩個所述橫管(14)的頂端均設有加熱板(15)。2.根據權利要求1所述的由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構，其特征在于：兩個所述第一豎管(10)的外壁均固定設有第一電磁閥(16)，所述第二豎管(12)的外壁固定設有第二電磁閥(17)，所述第一電磁閥(16)和第二電磁閥(17)分別與第一控制開關和第二控制開關電性連接。3.根據權利要求1所述的由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構，其特征在于：所述循環箱(11)的內壁固定設有保溫板(18)，所述保溫板(18)的內壁固定設有密封板(19)。4.根據權利要求1所述的由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構，其特征在于：兩個所述橫管(14)頂端的兩側均開設有固定槽，四個所述固定槽均卡合連接有固定塊(20)，四個所述固定塊(20)分別固定設置在兩個加熱板(15)底端的兩側。5.根據權利要求1所述的由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的封裝結構，其特征在于：所述第一基板(1)頂端的四個邊角處均固定設有連接桿(21)，四個所述連接桿(21)均穿插設置在回型板(22)的頂端，四個所述連接桿(21)的頂端均卡合連接有連接槽，四個所述連接槽分別開設在第二基板(2)底端的四個邊角處。6.根據權利要求5所述的由IGBT和MOSFET構成的混合功率模塊的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳利，陳彬，
申請(專利權)人：廈門芯一代集成電路有限公司，
類型：發明
國別省市：
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