[发明专利]提升半导体器件相对散热器绝缘及散热性能的方法及结构

说明书

提升半导体器件相对散热器绝缘及散热性能的方法及结构。在散热器基板和IGBT功率器件之间设置陶瓷板，在基板上安装采用陶瓷材料制作的瓷芯，再在瓷芯上安装螺套，将用于安装IGBT功率器件的螺栓连接在螺套中，使螺栓与基板之间通过陶瓷隔开，利用陶瓷的耐高电压性能，从而实现散热器的耐高压绝缘散热。本发明通过绝缘螺栓将半导体封装器件底板、导热绝缘垫、散热器贴合面无缝贴合，在提升大功率半导体封装器件相对散热器绝缘能力的同时有效散热。

技术领域

本发明涉及到一种功率半导体封装器件的绝缘散热方法及结构，尤其是指一种工业大功率半导体封装器件（如IGBT）的绝缘散热方法及结构，该种大功率半导体封装器件的绝缘散热方法及结构可以有效提高大功率半导体封装器件相对散热器的绝缘性能同时保证其有效散热；属于大功率半导体封装封装器件的绝缘散热技术领域。

背景技术

功率半导体封装器件是一种目前应用十分广泛的一种电力电子器件，功率半导体器件种类众多。功率半导体器件根据载流子类型可分为双极型与单极型功率半导体。目前机车上普遍采用的绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）就属于一种工业化应用的大功率型的功率半导体封装器件。像这类大功率型的功率半导体封装器件在运行中会产生大量的热量，为了避免器件因为高温烧损，必须对功率器件进行散热，目前对于这类型的功率器件的散热，普遍都是通过一个散热器将功率器件的热直接或者间接散发到空气中，从而保证功率器件长期稳定运行。对于轨道交通上应用的功率半导体器件，因不同地域，不同国家电网提供的电压不一样，某些器件要求适用不同的绝缘等级，如果单独开发高绝缘等级的功率器件周期长，要求一次订单量大，成本高。而通过对器件与散热器以及对紧固器件的螺钉进行绝缘这种绝缘散热结构相对开发周期短，且对一次订单量没有太高的要求，成本低。并且因为开发的绝缘散热结构，对器件的选型没有局限，可以根据器件的外形尺寸，不同的绝缘散热要求开发不同规格大小、不同绝缘等级的绝缘散热结构，相对于高绝缘等级的大功率器件的开发，采用该类绝缘结构的散热器具备有开发周期短，成本低、不受限于外国人的技术等特点，同时因没有改变功率器件与散热器的联接方式，功率器件与散热器之间的绝缘垫具在较高的导热系数，使这种结构具备高绝缘性能、高机械强度、高散热性能，从而具有较高的经流效益。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201210551326，名称为“功率器件的散热装置”，申请人为：中兴通讯股份有限公司的发明专利，该专利公开了一种功率器件的散热装置，包括：功率器件、散热器件，以及连接于所述功率器件和所述散热器件之间的导热绝缘器 件，其中，所述导热绝缘器件与所述功率器件和所述散热器件均采用焊接或粘接方式连接，所述导热绝缘器件为陶瓷复合金属基板。此专利虽然提到采用陶瓷复合金属基板，但仍然是采用焊接或粘接方式连接，这样仍然存在连接不牢靠。

2、专利号为CN201621167383.2，名称为“一种带式接地电阻器”，申请人为：广东福德电子有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种带式接地电阻器，包括电阻排单元，电阻排单元包括电阻带、绝缘件、串杆和多个支架，多个支架均与串杆连接且沿串杆的长度方向排列，相邻两个支架之间通过绝缘件来隔离并固定，电阻带为一体成型且连续弯曲结构，电阻带的多个弯曲处与多个支架相对应地排列，电阻带的各个弯曲处分别与对应的支架焊接固定。