[发明专利]一种高功率密度IGBT模块的双面水冷散热结构及加工工艺

权利要求书

1.一种高功率密度IGBT模块的双面水冷散热封装结构，其特征在于，包括：第一覆铜陶瓷基板(62)、第二覆铜陶瓷基板(63)、多个IGBT芯片、多个二极管芯片，其中一部分IGBT芯片正面的发射极表面贴装有石墨烯散热层，所有IGBT芯片背面的集电极通过焊料层连接到缓冲垫片，二极管芯片背面的阴极通过焊料层连接到缓冲垫片，所述缓冲垫片再通过焊料层贴装在第二覆铜陶瓷基板(63)正面的对应位置上；IGBT芯片正面的栅极以及二极管芯片正面的阳极通过焊料层连接到倒置的第一覆铜陶瓷基板(62)正面对应位置，IGBT芯片发射极表面的石墨烯散热层上表面也通过焊料层连接第一覆铜陶瓷基板(62)正面对应位置；

其还包括内部中空的散热器，所述散热器包括内空的上水冷板(66)和下水冷板(67)，水冷板内设有翅柱(70)，上水冷板(66)和下水冷板(67)之间通过密封口(71)连通，下水冷板(67)的进水口(68)和出水口(69)之间设有水泵，水泵推动冷却液体进行循环流动；所述贴装有石墨烯散热层的IGBT芯片贴装在出水口(69)旁；第二覆铜陶瓷基板(63)背面通过焊料层连接到下水冷板(67)内侧表面，并紧密贴合，第一覆铜陶瓷基板(62)背面通过导热硅脂层(60)连接到上水冷板(66)内侧表面，并紧密贴合；

所述IGBT芯片和二极管芯片数量相同。

2.高功率密度IGBT模块的双面水冷散热结构的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将石墨烯薄膜转移至指定IGBT芯片的发射极表面，使石墨烯膜与芯片表面直接结合，即芯片表面得到石墨烯散热层；

步骤2、在第二覆铜陶瓷基板(63)正面涂覆第一焊料层(7)，将多个缓冲垫片(6)分别贴装在第二覆铜陶瓷基板(63)正面对应位置上；

步骤3、在缓冲垫片(6)上表面涂覆第二焊料层(5)，并将多个IGBT芯片和多个二极管芯片分别贴装在缓冲垫片上表面，其中IGBT芯片包括步骤1得到的具有石墨烯散热层的和没有石墨烯散热层的，将具有石墨烯散热层的IGBT芯片贴装在对应散热器出水口一端；

步骤4、在第一覆铜陶瓷基板(62)正面对应位置涂覆第三焊料层(8)，倒置贴装在步骤3完成结构的对应位置；

步骤5、所述散热器内部中空，包括内空的上水冷板(66)和下水冷板(67)，水冷板内设有翅柱(70)，上水冷板(66)和下水冷板(67)之间通过密封口(71)连通，下水冷板(67)的进水口(68)和出水口(69)之间通过外部的水泵推动空腔内冷却液体进行循环流动；在散热器下水冷板(67)上表面涂敷第四焊料层(61)，将步骤4完成结构的第二覆铜陶瓷基板(63)背面贴装在下水冷板(67)上，放入回流焊机进行焊接；

步骤6、将散热器上水冷板(66)下表面涂敷导热硅脂层(60)，倒置贴装在步骤5完成结构的第一覆铜陶瓷基板(62)背面的对应位置上，固定压紧，使得上水冷板(66)和下水冷板(67)两端通过密封口(71)对接；

步骤7、用塑料外壳(64)将散热器内所有结构封装起来，再采用封装树脂(65)作为封装材料，在塑料外壳(64)中进行注塑灌封，最后将整个结构放在烘箱内加热固化。

3.如权利要求2所述的高功率密度IGBT模块的双面水冷散热结构的加工工艺，其特征在于，所述石墨烯散热层的厚度为30～40μm。