[发明专利]一种采用新型绝缘材料的电力电子模块

说明书

技术领域

本发明涉及功率电力领域，特别涉及一种电力电子模块，具体的讲，为一种基于功率器件和芯片的功率模块。本发明的功率器件和芯片，包括基于硅材料、碳化硅材料、氮化镓材料等半导体材料制作的功率器件和芯片。

背景技术

电力电子模块具有输出功率大并且发热量大等特点，有必要进行冷却，以确保它们的可靠运行。目前，对于电力电子模块散热能力的改善主要从改变模块组成材料类型以及改变模块各层材料厚度入手。直接覆铜层由具有高电学和热学特性的铜层和具有高机械支撑特性的氧化铝（Al₂O₃）通过烧结工艺加工而成。传统的氧化铝在导热特性方面较差，限制了电力电子模块散热性能的提高。

随着纳米材料技术的进步，纳米氧化铝硬度高、尺寸稳定性好，导热系数高，可广泛应用于各种塑料、橡胶、油墨、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，各种橡胶导热，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐磨性能尤为显著。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对传统的电力电子模块散热能力上的不足，与最新的纳米材料技术相结合，提供一种新型的采用纳米氧化铝材料的电力电子模块。该电力电子模块利用纳米氧化铝材料的优越的机械性能、电绝缘性能和导热性能，提高电力电子模块整体的散热效率。

为此，本发明采用以下技术方案：

该电力电子模块的堆叠结构包括功率芯片、焊锡层、直接覆铜层以及基板，所述直接覆铜层包括铜层及陶瓷层，所述陶瓷层为纳米氧化铝陶瓷层。

在采用以上技术方案的基础上，本发明还可以采用以下进一步的技术方案：

所述纳米氧化铝陶瓷层设有垂直的蜂窝状细管。

所述蜂窝状细管中填充有高导热性材料。

由于采用了本发明的技术方案，本发明提出在电力电子模块中，直接覆铜层中采用新型的纳米氧化铝材料代替传统的氧化铝陶瓷，实现基于纳米氧化铝材料的直接覆铜层，该纳米氧化铝具有垂直的蜂窝状细管。为了进一步提高其导热性能，该纳米氧化铝蜂窝状细管中填充高导热性的材料。

附图说明

图1为本发明涉及的电力电子模块示意图。

图2为本发明实施例1的带有具有垂直的蜂窝状细管的直接覆铜层的剖面图。

图3为本发明实施例1的带有具有垂直的蜂窝状细管的直接覆铜层的剖面图，蜂窝状细管中填充高导热材料石墨。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1   

图1是传统的功率器件芯片（绝缘栅双极晶体管（IGBT）或金属氧化物场效应晶体管（MOSFET））的电力电子模块，其堆叠结构主要由至少两个芯片功率芯片、焊锡层、直接敷铜层（包括铜层和陶瓷层）以及基板组成。

图2为本发明提出的带有具有垂直的蜂窝状细管6的直接覆铜层的剖面图。它包括功率芯片1、焊锡层2、直接覆铜层以及基板5，所述直接覆铜层包括铜层3及陶瓷层4，所述陶瓷层4为纳米氧化铝陶瓷层。

图3为本发明提出的带有具有垂直的蜂窝状细管6的直接覆铜层的剖面图，蜂窝状细管6中填充高导热材料石墨。