钎焊散热件的方法技术

本发明专利技术涉及一种钎焊散热件的方法，该方法包括：将底板（３２）的至少一部分配合在顶板（２８）的突出的相对端部之间；将夹具（５０）固定到顶板（２８）的外周，以便防止热膨胀的顶板（２８）在顶板（２８）的宽度方向上向外延伸；以及将顶板（２８）的内侧面（２８ａ）钎焊接合到面对该顶板（２８）的该内侧面（２８ａ）的所述底板（３２）的侧面（３２ａ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
常规地，绝缘栅双极晶体管(IGBT)半导体功率模块使用散热件，该散热件有效地 消散由半导体芯片产生的热，以将半导体芯片维持在预定温度以下。 参照图1描述典型的散热件的一般结构。散热件110由具有合适的导热性的轻质 材料例如铝形成。散热件110包括顶板114和底板118。顶板114热连接到发热元件112。 顶板114和底板118在它们之间形成冷却剂通路116。通过在散热件110的侧壁的中部附 近压接顶板114和底板118，并且钎焊接合被压接部120，将顶板114和底板118接合到一 起。 在通路116中设有散热片122，该散热片122将顶板114连接到底板118。因此， 这样设置的散热片122使得散热件110和流过通路116的冷却剂之间的接触面积增加，从 而提高了散热性能。 顶板114具有流入口 124和流出口 126。冷却剂通过流入口 124流入通路116，并 且通过流出口 126流出通路116。接头128分别配合在流入口 124和流出口 126中。接头 128是将冷却剂所流过的管路130连接到散热件110的连接部件。利用流过通路116的冷 却剂除去发热元件112产生的热。流出散热件110的冷却剂被提供到散热器(未示出)。 散热器将热放散到外部。 日本专利申请公报No. 2006-294699 (JP-A-2006-294699)描述了这样一种散热 件，该散热件包括顶板和底板，其中顶板和底板在它们之间形成冷却剂通路，作为发热元件 的半导体芯片安装在绝缘基板和应力缓和部件上，顶板通过绝缘基板和应力缓和部件热连 接到半导体芯片，并且散热件通过冷却剂消散来自半导体芯片的热。 在散热件110中，流入口 124和流出口 126两者都形成在顶板114上。因此，当冷 却剂从管路130流到通路116时以及当其从通路116流到管路130时，冷却剂的流动方向 急剧改变，导致压力损失增加。特别地，当流出口 126形成在顶板114中时——这要求冷却 剂向上流动，呈现了较高压力损失的趋势。随着压力损失增加，更多的动力被用来驱动使冷 却剂循环的泵。 —种可想到的减少压力损失的方法是将流入口 124和流出口 126设置在散热件 110的侧壁上。通过此设计，当冷却剂从管路130流到通路116时以及当其从通路116流到 管路130时，冷却剂的流动方向仅适度地改变。但是，顶板114和底板118在散热件110的 侧壁的中间位置接合在一起。假设流入口 124和流出口 126设置在除顶板114和底板118 的此接合区域外的位置处，则散热件110的尺寸将变得较大。因此，为了在不增加散热件 110的尺寸的情况下在散热件110的侧壁上设置流入口 124和流出口 126，需要改进将顶板 114和底板118钎焊到一起的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，该散热件具有与发热元件热连接的顶板和 与该顶板形成冷却剂通路的底板，其中在确保用于将流入口和流出口设置在散热件的侧壁 上的空间的同时，顶板和底板钎焊接合在一起。 本专利技术的一个方面涉及一种，该散热件包括与发热元件热连 接的顶板；和接合到所述顶板的底板，其中在所述顶板和所述底板之间形成冷却剂的通路； 所述散热件将来自所述发热元件的热消散到所述冷却剂；以及所述顶板形成为当在截面中 看时具有在同一方向上突出的相对端部的形状，所述方法包括将所述底板的至少一部分 配合在所述顶板的所述突出的相对端部之间；将夹具固定到所述顶板的外周，以便防止热 膨胀的所述顶板在所述顶板的宽度方向上向外延伸；以及将所述顶板的内侧面钎焊接合到 面对所述顶板的所述内侧面的所述底板的侧面。 在根据本专利技术的上述方面的中，可在所述散热件的侧壁上形成 流入口和流出口，所述冷却剂分别通过所述流入口和所述流出口流入和流出所述通路；以 及当所述顶板和所述底板接合在一起时，可将接头分别钎焊接合到所述流入口和所述流出□。 在根据本专利技术的上述方面的中，用于所述冷却剂的所述流入口和所述流出口可形成在每个所述突出的相对端部的中部处的所述顶板的壁上。 在根据本专利技术的上述方面的中，所述底板可为平板。 在根据本专利技术的上述方面的中，所述顶板的厚度与所述底板的厚度之比可在大约i:3到i:5之间。 在根据本专利技术的上述方面的中，所述底板的所述侧面可为所述 底板的外周面。 在根据本专利技术的上述方面的中，所述底板可具有凹槽，以及所 述底板的所述侧面可为所述凹槽的表面，所述凹槽的所述表面相比于所述底板的外周面形 成在内侧。 在根据本专利技术的上述方面的中，当进行所述钎焊时，所述顶板 的所述内侧面和面对所述顶板的所述内侧面的所述底板的所述侧面之间的间隙可等于或 小于0. lmm。 根据依照本专利技术的上述方面的，该散热件包括与发热元件热连 接的顶板和与该顶板形成冷却剂通路的底板，在确保用于将流入口和流出口设置在散热件 的侧壁上的空间的同时，顶板和底板钎焊接合在一起。附图说明 本专利技术的前述和/或其他目的、特征和优点将在下文参照附图对示例性实施例的 描述中变得明显，其中相同的标号用以表示相同的元件，附图中 图1示出根据相关技术的散热件的整体结构； 图2是根据本专利技术一个实施例的包括散热件的散热器的整体结构的截面图； 图3是根据本专利技术该实施例的散热件的整体结构的截面图； 图4A是示出根据本专利技术该实施例的的截面 图4B是图4A的顶视图； 图5示出根据本专利技术的该实施例，顶板的厚度与底板的厚度之比与绝缘基板的应 力之间的关系； 图6是示出根据本专利技术另一个实施例的的截面图。 具体实施例方式以下将参照附图详细描述根据本专利技术一个实施例的。作为示 例，对本专利技术该实施例的描述集中于钎焊在功率模块中使用的散热件的方法。功率模块向 驱动汽车的马达提供电力。本专利技术的应用并不局限于汽车功率模块中使用的散热件，还可 应用于用以冷却发热元件的任何散热件。 图2是示出散热器12的整体结构的截面图，散热器12包括根据本专利技术该实施例 的散热件10。散热器12具有散热件10和绝缘基板16。半导体芯片14安装在绝缘基板16 的顶侧上。散热件10通过具有应力吸收空间的应力缓和部件18设置在绝缘基板16的底 侧上。绝缘基板16、应力缓和部件18及散热件10相互钎焊接合。 半导体芯片14可以是用于逆变器或升压转换器的开关元件。半导体芯片14包括 IGBT、功率晶体管、晶闸管等等。开关元件在被致动时发热。 绝缘基板16由相互层叠的第一铝层20、陶瓷层22和第二铝层24形成。 在第一铝层20上形成有电路。半导体芯片14软焊到该电路上并且与该电路电连 接。第一铝层20由具有合适的导电性的铝制成。然而，第一层20可由具有合适的导电性 的任何材料例如铜制成。优选地，第一铝层20由具有高导电性和高延展性(变形能力)并 且适合于软焊到半导体芯片14上的高纯度铝制成。 陶瓷层22由具有高绝缘性能、高导热性和高机械强度的陶瓷制成。氧化铝和氮化 铝是陶瓷的示例。 应力缓和部件18钎焊接合到第二铝层24。第二铝层24由具有合适的导热性的 铝制成。然而，第二层24可由具有合适的导热性的任何材料例如铜制成。优选地，第二铝 层24由具有高导热性和高延展性并且相对于熔融的钎焊材料具有良好的润湿性的高纯度 铝制成。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钎焊散热件（１０）的方法，所述散热件（１０）包括：与发热元件（１４）热连接的顶板（２８）；和接合到所述顶板（２８）的底板（３２），其中在所述顶板（２８）和所述底板（３２）之间形成冷却剂的通路（３０）；所述散热件将来自所述发热元件（１４）的热消散到所述冷却剂；以及所述顶板（２８）形成为当在截面中看时具有在同一方向上突出的相对端部的形状，所述方法的特征在于包括：将所述底板（３２）的至少一部分配合在所述顶板（２８）的所述突出的相对端部之间；将夹具（５０）固定到所述顶板（２８）的外周，以便防止热膨胀的所述顶板（２８）在所述顶板（２８）的宽度方向上向外延伸；以及将所述顶板（２８）的内侧面（２８ａ）钎焊接合到面对所述顶板（２８）的所述内侧面（２８ａ）的所述底板（３２）的侧面（３２ａ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大塚健司，中岛優，富田芳樹，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]