一种设有双面散热装置的功率模块制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种设有双面散热装置的功率模块，包括功率模块和设置在功率模块下表面的散热装置以及设置在功率模块上表面的多个热管，散热装置上设有热管插入口，热管包括蒸发段，多个蒸发段在功率模块的上表面交错排布，蒸发段在功率模块的边缘处向下折弯形成连接段，连接段插入散热装置的热管插入口并固定。本实用新型专利技术采用散热装置与热管相结合进行双面散热，减小了功率模块的热阻，提高功率模块的散热效率，并且体积小、简化了散热结构，提升了散热效果，节省了成本，安装方便，且便于驱动PCB板的安装，减轻了重量。

A power module with double side heat dissipating device

【技术实现步骤摘要】
一种设有双面散热装置的功率模块
本技术涉及电力电子功率模块，尤其是一种设有双面散热装置的功率模块。
技术介绍
电力电子技术在当今快速发展的工业领域占有非常重要的地位，电力电子功率模块作为电力电子技术的代表，已广泛应用于电动汽车，光伏发电，风力发电，工业变频等行业。随着我国工业的崛起，电力电子功率模块有着更加广阔的市场前景。现有电力电子功率模块封装体积大，重量重，不符合电动汽车、航空航天等领域的高功率密度、轻量化的要求。体积较大的电力电子功率模块，其寄生电感往往也比较大，这会造成过冲电压较大、损耗增加，而且也限制了在高开关频率场合的应用。SiC电力电子器件具有高频、高温、高效的特性，但现有功率模块的寄生电感较大，限制了SiC性能的发挥。随着应用端功率密度的不断升级，现有功率模块的封装结构已经阻碍了功率密度的进一步提升，必须开发出更加有效的散热结构才能满足功率密度日益增长的需求。另外，现有的设有双面散热装置的功率模块结构往往需要在模块的上、下两侧加装散热装置，不仅散热结构复杂，而且成本高、体积大，安装也不方便，另外由于双面均安装有散热装置，驱动板的安装也比较困难。
技术实现思路
技术目的：针对上述现有技术存在的缺陷，本技术旨在提供一种设有双面散热装置的功率模块。技术方案：一种设有双面散热装置的功率模块，包括功率模块和设置在功率模块下表面的散热装置以及设置在功率模块上表面的多个热管，散热装置上设有热管插入口，热管包括蒸发段，蒸发段在功率模块的边缘处向下折弯形成连接段，连接段插入散热装置的热管插入口并固定。进一步的，所述功率模块包括驱动端子，驱动端子连接有驱动板，所述驱动板和功率模块之间设有热管。进一步的，所述功率模块还包括正极功率端子、负极功率端子、输出功率端子、顶部金属绝缘基板以及底部金属绝缘基板，所述顶部金属绝缘基板与底部金属绝缘基板叠层设置，顶部金属绝缘基板与底部金属绝缘基板之间设有芯片，正极功率端子、负极功率端子、输出功率端子均与芯片电连接。进一步的，所述顶部金属绝缘基板和底部金属绝缘基板在二者相对的面上均烧结有芯片。进一步的，还包括塑封外壳，所述热管的蒸发段烧结在顶部金属绝缘基板上；所述蒸发段被包裹在塑封外壳内；或者，所述蒸发段露在塑封外壳外部，且塑封外壳将顶部金属绝缘基板上表面的中间部分和底部金属绝缘基板下表面的中间部分裸露在外。进一步的，所述输出功率端子包括焊接部和位于塑封外壳外侧的连接部，所述焊接部位于顶部金属绝缘基板上烧结的芯片与底部金属绝缘基板上烧结的芯片之间。进一步的，所述底部金属绝缘基板下表面设有扰流结构，所述散热装置的上表面设有扰流孔，所述扰流结构通过扰流孔伸入散热装置内部并在扰流孔口处密封，在散热装置内部构成散热介质的换热通道。进一步的，扰流结构为叉排的圆柱状pin-fin。进一步的，正极功率端子与底部金属绝缘基板上的芯片电连接，负极功率端子与顶部金属绝缘基板上的芯片电连接；顶部金属绝缘基板上烧结的芯片为下半桥开关芯片和下半桥二极管芯片，底部金属绝缘基板上烧结的芯片为上半桥开关芯片和上半桥二极管芯片；其中，上半桥开关芯片与下半桥二极管芯片叠层设置，下半桥开关芯片与上半桥二极管芯片叠层设置。进一步的，正极功率端子和负极功率端子与顶部金属绝缘基板和底部金属绝缘基板均电连接，所述顶部金属绝缘基板上烧结的芯片为下半桥二极管芯片和上半桥二极管芯片，底部金属绝缘基板上烧结的芯片为下半桥开关芯片和上半桥开关芯片，其中，下半桥二极管芯片与下半桥开关芯片叠层设置，上半桥二极管芯片与上半桥开关芯片叠层设置；或者，顶部金属绝缘基板上烧结的芯片为上半桥开关芯片和上半桥二极管芯片，底部金属绝缘基板上烧结的芯片为下半桥开关芯片和下半桥二极管芯片，其中，上半桥开关芯片与下半桥二极管芯片叠层设置，上半桥二极管芯片与下半桥开关芯片叠层设置。有益效果：本技术采用散热装置与热管相结合进行双面散热，减小了功率模块的热阻，提高功率模块的散热效率，并且体积小、简化了散热结构，提升了散热效果，节省了成本，安装方便，且便于驱动PCB板的安装。此外，顶部金属绝缘基板以及底部金属绝缘基板叠层设置，部分芯片之间存在堆叠关系，输出功率端子也作为层状结构烧结在正极金属绝缘基板与负极金属绝缘基板之间，可以大大降低回路寄生电感，减小了功率模块的体积，节约了成本，减轻了重量。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是散热装置示意图；图3是一种散热方式示意图；图4、图5、图6是实施例1的装配过程示意图；图7是实施例1功率模块结构示意图；图8是实施例2的结构示意图；图9是实施例3的功率模块背面示意图；图10是实施例3的扰流结构示意图；图11是实施例3的流体方向示意图；图12是实施例3的散热装置示意图；图13是实施例4的功率模块结构示意图。具体实施方式下面通过实施例结合附图对本技术方案进行详细说明。本技术提出了一种设有双面散热装置的功率模块及散热装置12，通过对设有双面散热装置的功率模块的项部金属层设计高热导热管13，及散热装置12，可降低功率模块的热阻，减小散热装置12的体积，便于功率模块及驱动板11安装，节省成本。实施例1：如图1所示，一种设有双面散热装置12的功率模块，包括功率模块、塑封外壳15、设置在功率模块下表面的散热装置12以及设置在功率模块上表面的多个热管13。如图2所示，散热装置12上设有热管插入口121，热管13包括蒸发段131，蒸发段131的始端连接在功率模块上，本实施例中多个蒸发段131在功率模块的上表面交错排布，蒸发段131在功率模块的边缘处向下折弯形成连接段132，连接段132插入散热装置12的热管插入口121并固定，本实施例中连接段132包括其延伸出的冷凝段，冷凝段插入散热装置12的热管插入口121并固定；多个蒸发段131也可以采用平行但不交错的方式，即始端不连接在功率模块上，其主体烧结在功率模块的上表面，热管13的两端均在功率模块的边缘处向下折弯形成连接段132，连接段132插入散热装置12的热管插入口121并固定。散热装置12与热管13冷端可以通过软钎焊进行连接，或者通过其它介质进行连接，或者通过过盈配合进行连接。热管13冷端可以直接与液体散热介质接触，此时需做好散热器与热管13连接孔的密封。功率模块包括包括正极功率端子1、负极功率端子2、输出功率端子3、驱动端子10、顶部金属绝缘基板4以及底部金属绝缘基板5，所述顶部金属绝缘基板4与底部金属绝缘基板5叠层设置，为平行正对结构，本实施例中与负极功率端子2相连的金属绝缘基板为顶部金属绝缘基板4，与正极功率端子1相连的金属绝缘基板为底部金属绝缘基板5，也可以将顶部金属绝缘基板4组件与底部金属绝缘基板5组件位置对换，不影响本设计方案的效果。顶部金属绝缘基板4和底部金属绝缘基板5在二者相对的面上均烧结有芯片，顶部金属绝缘基板4、底部金属绝缘基板5以及输出功率端子3均与芯片电连接。驱动端子10连接有驱动板11，驱动板11通过导热性能良好的粘结胶固定在设有双面散热装置的功率模块上表面，驱动板11和功率模块之间设有热管13。输出功率端子3包括焊接部31和位于塑封外壳15外侧的连接部32，所述焊接部31位于顶部金属绝缘基板4上烧结的芯片与底部金属绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设有双面散热装置的功率模块，其特征在于，包括功率模块和设置在功率模块下表面的散热装置(12)以及设置在功率模块上表面的多个热管(13)，散热装置(12)上设有热管插入口(121)，热管(13)包括蒸发段(131)，蒸发段(131)在功率模块的边缘处向下折弯形成连接段(132)，连接段(132)插入散热装置(12)的热管插入口(121)并固定。

【技术特征摘要】
1.一种设有双面散热装置的功率模块，其特征在于，包括功率模块和设置在功率模块下表面的散热装置(12)以及设置在功率模块上表面的多个热管(13)，散热装置(12)上设有热管插入口(121)，热管(13)包括蒸发段(131)，蒸发段(131)在功率模块的边缘处向下折弯形成连接段(132)，连接段(132)插入散热装置(12)的热管插入口(121)并固定。2.根据权利要求1所述的一种设有双面散热装置的功率模块，其特征在于，所述功率模块包括驱动端子(10)，驱动端子(10)连接有驱动板(11)，所述驱动板(11)和功率模块之间设有热管(13)。3.根据权利要求1所述的一种设有双面散热装置的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括正极功率端子(1)、负极功率端子(2)、输出功率端子(3)、顶部金属绝缘基板(4)以及底部金属绝缘基板(5)，所述顶部金属绝缘基板(4)与底部金属绝缘基板(5)叠层设置，顶部金属绝缘基板(4)与底部金属绝缘基板(5)之间设有芯片，正极功率端子(1)、负极功率端子(2)、输出功率端子(3)均与芯片电连接。4.根据权利要求3所述的一种设有双面散热装置的功率模块，其特征在于，所述顶部金属绝缘基板(4)和底部金属绝缘基板(5)在二者相对的面上均烧结有芯片。5.根据权利要求4所述的一种设有双面散热装置的功率模块，其特征在于，还包括塑封外壳(15)，所述热管(13)的蒸发段(131)烧结在顶部金属绝缘基板(4)上；所述蒸发段(131)被包裹在塑封外壳(15)内；或者，所述蒸发段(131)露在塑封外壳(15)外部，且塑封外壳(15)将顶部金属绝缘基板(4)上表面的中间部分和底部金属绝缘基板(5)下表面的中间部分裸露在外。6.根据权利要求4所述的一种设有双面散热装置的功率模块，其特征在于，所述输出功率端子(3)包括焊接部(31)和位于塑封外壳(15)外侧的连接部(32)，所述焊接部(31)位于顶部金属绝缘基板(4)上烧结的芯片与底部金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛利刚，徐文辉，王玉林，滕鹤松，
申请(专利权)人：扬州国扬电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32