一種高導(dǎo)熱金剛石IGBT散熱結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

本技術(shù)提供了一種高導(dǎo)熱金剛石IGBT散熱結(jié)構(gòu)，包括金剛石層和IGBT層，金剛石層一表面設(shè)有銅層，IGBT層至少一面設(shè)有覆有銅層的金剛石層，IGBT層與部分銅層貼合連接。本申請(qǐng)利用金剛石優(yōu)異的導(dǎo)熱率、絕緣性、化學(xué)惰性，設(shè)計(jì)出新型IGBT的封裝形式，有效的提高的IGBT的散熱性能；IGBT直接與金剛石層及通過(guò)銅層實(shí)現(xiàn)電氣連接，大大提升了IGBT的散熱效率。與現(xiàn)有氮化鋁、氮化硅等陶瓷基板需要增加底板與冷卻裝置連接相比，金剛石表面直接與冷卻液直接接觸，減少的界面熱阻，提高了散熱效率，據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果散熱效率提高大于20%；且IGBT在設(shè)計(jì)時(shí)可以采用更加節(jié)湊的設(shè)計(jì)，使得最終的體積相對(duì)與原來(lái)減少1/10以上。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于半導(dǎo)體，尤其涉及一種高導(dǎo)熱金剛石igbt散熱結(jié)構(gòu)。

技術(shù)介紹

1、igbt是指絕緣柵雙極型晶體管，是由bjt(雙極型三極管)和mos(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有mosfet的高輸入阻抗和gtr的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。gtr飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；mosfet驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。igbt綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600v及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。igbt模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn)。作為電力電子重要大功率主流器件之一，igbt已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家用電器、交通運(yùn)輸、電力工程、可再生能源和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。在工業(yè)應(yīng)用方面，如交通控制、功率變換、工業(yè)電機(jī)、不間斷電源、風(fēng)電與太陽(yáng)能設(shè)備，以及用于自動(dòng)控制的變頻器；在消費(fèi)電子方面，igbt用于家用電器、相機(jī)和手機(jī)；應(yīng)用廣泛。

2、現(xiàn)有igbt散熱結(jié)構(gòu)采用陶瓷基板如氮化鋁、氮化硅等，通過(guò)在陶瓷基板的上下表面添加銅層并刻蝕出電路，后將igbt通過(guò)焊接方式焊接到陶瓷基板上面，陶瓷基板及上面的銅層為其提供與外界的電氣互聯(lián)及散熱作用。但由于其原材料本身的緣故，無(wú)法滿(mǎn)足igbt更高的散熱需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種高導(dǎo)熱金剛石igbt散熱結(jié)構(gòu)，可以有效解決上述問(wèn)題。

2、本技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種高導(dǎo)熱金剛石igbt散熱結(jié)構(gòu)，包括金剛石層和igbt層，所述金剛石層一表面設(shè)有銅層，所述igbt層至少一面設(shè)于金剛石層的部分銅層上。

4、作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述igbt層的相對(duì)面上均設(shè)有覆銅層的金剛石層。

5、作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述金剛石層表面設(shè)有凹槽，所述銅層填充于凹槽內(nèi)，所述igbt層鍵合于金剛石層和部分銅層上。

6、作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述凹槽延伸至金剛石層側(cè)面，所述凹槽內(nèi)和金剛石層對(duì)應(yīng)凹槽側(cè)面均設(shè)有銅層，所述igbt層鍵合于金剛石層和部分銅層上。

7、作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述igbt層相對(duì)的金剛石層層表面設(shè)有刻蝕有散熱格柵、冷卻管或微流道。

8、作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述冷卻管、微流道內(nèi)連通有冷卻液。

9、本技術(shù)的有益效果是：本申請(qǐng)利用金剛石優(yōu)異的導(dǎo)熱率、絕緣性、化學(xué)惰性，設(shè)計(jì)出新型igbt的封裝形式，有效的提高的igbt的散熱性能；igbt直接與金剛石層及通過(guò)銅層實(shí)現(xiàn)電氣連接，大大提升了igbt的散熱效率。與現(xiàn)有氮化鋁、氮化硅等陶瓷基板需要增加底板與冷卻裝置連接相比，金剛石表面直接與冷卻液直接接觸，減少的界面熱阻，提高了散熱效率，據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果散熱效率提高大于20％；且igbt在設(shè)計(jì)時(shí)可以采用更加節(jié)湊的設(shè)計(jì)，使得最終的體積相對(duì)與原來(lái)減少1/10以上。

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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種高導(dǎo)熱金剛石IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括金剛石層和IGBT層，所述金剛石層一表面設(shè)有銅層，所述IGBT層至少一面設(shè)有覆有銅層的金剛石層，所述IGBT層與部分銅層貼合連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱金剛石IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述IGBT層的相對(duì)面上均設(shè)有覆銅層的金剛石層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高導(dǎo)熱金剛石IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金剛石層表面設(shè)有凹槽，所述銅層填充于凹槽內(nèi)，所述IGBT層鍵合于金剛石層和部分銅層上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高導(dǎo)熱金剛石IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽延伸至金剛石層側(cè)面，所述凹槽內(nèi)和金剛石層對(duì)應(yīng)凹槽側(cè)面均設(shè)有銅層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種高導(dǎo)熱金剛石IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述IGBT層相對(duì)的金剛石層表面設(shè)有刻蝕有散熱格柵、冷卻管或微流道。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高導(dǎo)熱金剛石IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻管、微流道內(nèi)連通有冷卻液。

【技術(shù)特征摘要】

1.一種高導(dǎo)熱金剛石igbt散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括金剛石層和igbt層，所述金剛石層一表面設(shè)有銅層，所述igbt層至少一面設(shè)有覆有銅層的金剛石層，所述igbt層與部分銅層貼合連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱金剛石igbt散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述igbt層的相對(duì)面上均設(shè)有覆銅層的金剛石層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高導(dǎo)熱金剛石igbt散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金剛石層表面設(shè)有凹槽，所述銅層填充于凹槽內(nèi)，所述igbt...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡榮昕，陳禎，張星，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：化合積電廈門(mén)半導(dǎo)體科技有限公司，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：