应用于功率模块的水冷散热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种应用于功率模块的水冷散热器，本散热器包括散热基板和密布于所述散热基板的散热柱，散热柱的结构为凸台，且凸台的横截面为椭圆形、菱形或圆形中的一种或几种组合，散热柱垂直设于散热基板，且散热柱的下表面与散热基板的下表面平行，散热柱的侧面与散热基板之间的夹角为60～90

【技术实现步骤摘要】
应用于功率模块的水冷散热器


[0001]本技术涉及电子元件散热
，尤其涉及一种应用于功率模块的水冷散热器。

技术介绍

[0002]随着电动汽车市场占有率的逐渐增长，电动汽车的电控系统也得到了快速发展，电控系统中的功率模块作为电动汽车的核心部件，对电动汽车的可靠性、安全性和稳定性起到了至关重要的作用。但功率模块在工作中产生的热量会影响电动汽车的行驶安全，因此对功率模块进行良好的散热设计，可以降低功率模块的工作温度，提高功率模块的可靠性和工作寿命。通常功率模块常采用直接液冷方式，冷却液从功率模块散热基板的入水口流向出水口，冷却液通过带走散热基板的热量来降低功率模块的温度，以保证功率模块芯片的正常工作。目前，车用功率模块主要为三相桥式功率模块，三相功率模块均布置相同数量的芯片，芯片的功耗越大，则芯片的温度越高。但现有的散热基板下表面的散热柱结构呈规则形状，且散热柱高度大小一致，造成散热基板的散热性能有限，且冷却液流经散热基板时流阻过大，影响了散热基板对功率模块芯片的冷却效果。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的技术问题是提供一种应用于功率模块的水冷散热器，本散热器克服传统散热基板冷却效果不佳的缺陷，通过散热柱结构的优化，极大提高散热基板对功率模块芯片的冷却效果，降低冷却液流经散热基板的流阻，有效降低功率模块的工作温度，提高功率模块的可靠性和工作寿命。
[0004]为解决上述技术问题，本技术应用于功率模块的水冷散热器，包括散热基板和密布于所述散热基板的散热柱，所述散热柱的结构为凸台，且凸台的横截面为椭圆形、菱形或圆形中的一种或几种组合，所述散热柱垂直设于所述散热基板，且散热柱的下表面与散热基板的下表面平行，所述散热柱的侧面与散热基板之间的夹角为60～90
°
，散热柱的高度为1～10mm。
[0005]进一步，所述椭圆形的长轴与短轴之比介于2:1～5:1之间，菱形的四边等长，且长度为0.5～5mm。
[0006]进一步，所述散热柱在散热基板的入水口和出水口位置的高度小于散热柱在散热基板其他位置的高度。
[0007]进一步，所述散热柱高度沿散热基板的入水口到出水口方向等高。
[0008]进一步，所述散热柱靠近散热基板的入水口位置的高度呈递增变化，所述散热柱靠近散热基板的出水口位置的高度呈递减变化。
[0009]进一步，所述散热柱按散热基板设置的功率模块芯片位置分区间隔布置，相邻分区的散热柱横截面形状相同或不同，相同分区散热柱的横截面形状为椭圆形、菱形或圆形中的一种或多种。
[0010]进一步，所述散热柱横截面为椭圆形时，散热柱沿椭圆长轴方向布置，且椭圆长轴方向与冷却液的流向保持平行。
[0011]进一步，所述散热柱横截面为菱形时，散热柱沿菱形对角线较长的方向布置，且菱形对角线较长方向与冷却液的流向保持平行。
[0012]进一步，所述散热基板为纯铜板、铜合金板、纯铝板、铝合金板、铜铝合金板或钢板。
[0013]由于本技术应用于功率模块的水冷散热器采用了上述技术方案，即本散热器包括散热基板和密布于所述散热基板的散热柱，散热柱的结构为凸台，且凸台的横截面为椭圆形、菱形或圆形中的一种或几种组合，散热柱垂直设于散热基板，且散热柱的下表面与散热基板的下表面平行，散热柱的侧面与散热基板之间的夹角为60～90
°
，散热柱的高度为1～10mm。本散热器克服传统散热基板冷却效果不佳的缺陷，通过散热柱结构的优化，极大提高散热基板对功率模块芯片的冷却效果，降低冷却液流经散热基板的流阻，有效降低功率模块的工作温度，提高功率模块的可靠性和工作寿命。
附图说明
[0014]下面结合附图和实施方式对本技术作进一步的详细说明：
[0015]图1为本技术应用于功率模块的水冷散热器结构示意图；
[0016]图2为本散热器中散热柱横截面为椭圆形示意图；
[0017]图3为本散热器中散热柱横截面为菱形示意图；
[0018]图4为本散热器中散热柱横截面为圆形示意图；
[0019]图5为本散热器中散热柱侧面与散热基板之间夹角示意图；
[0020]图6为本散热器中散热柱在散热基板入水口和出水口位置布置示意图；
[0021]图7为本散热器中散热柱在散热基板入水口和出水口位置呈递增和递减布置示意图；
[0022]图8为本散热器中相邻分区的散热柱横截面形状相同示意图；
[0023]图9为本散热器中相邻分区的散热柱横截面形状不同示意图；
[0024]图10为本散热器中散热基板及散热柱与功率模块芯片布置示意图；
[0025]图11为功率模块经散热基板热传导示意图。
具体实施方式
[0026]如图1至图5所示，本技术应用于功率模块的水冷散热器，包括散热基板1和密布于所述散热基板1的散热柱2，所述散热柱2的结构为凸台，且凸台的横截面为椭圆形、菱形或圆形中的一种或几种组合，所述散热柱2垂直设于所述散热基板1，且散热柱2的下表面21与散热基板1的下表面11平行，所述散热柱2的侧面与散热基板1之间的夹角为60～90
°
，散热柱2的高度为1～10mm。
[0027]优选的，所述椭圆形的长轴与短轴之比介于2:1～5:1之间，菱形的四边等长，且长度为0.5～5mm。
[0028]优选的，如图6所示，所述散热柱2在散热基板1的入水口和出水口位置的高度小于散热柱2在散热基板1其他位置的高度。即靠近入水口和出水口位置的散热柱高度为h1，其
余散热柱高度为h2，h2＞h1，通过降低靠入水口位置的散热柱高度可以降低入水口冷却液的流阻，同样降低靠出水口位置的散热柱高度可以进一步提高冷却液的流速，冷却液流速增大可以减小散热基板表面的水垢生成率，延长功率模块的使用寿命。
[0029]优选的，所述散热柱2高度沿散热基板1的入水口到出水口方向等高。
[0030]优选的，如图7所示，所述散热柱2靠近散热基板1的入水口位置的高度呈递增变化，所述散热柱2靠近散热基板1的出水口位置的高度呈递减变化。同样，散热柱高度的变化也可以降低冷却液的流阻，增大冷却液流速，减小散热基板表面水垢的生成率，有利于延长功率模块的使用寿命。
[0031]优选的，如图8、图9和图10所示，所述散热柱2按散热基板1设置的功率模块芯片3位置分区间隔布置，相邻分区的散热柱横截面形状相同或不同，相同分区散热柱的横截面形状为椭圆形、菱形或圆形中的一种或多种。
[0032]通常功率模块芯片在散热基板上按A相、B相和C相布置，散热柱2分别布置于散热基板的A相区域、B相区域和C相区域，相邻分区间隔布置，通过下列公式可知，通过增加相邻分区之间的间距，可以降低冷却液流经散热柱时的流阻，从而增大冷却液在单位时间内的质量流量，有利于提高冷却液在单位时间内带走的热量，加强了散热器的换热性能。
[0033]q=m
×
C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于功率模块的水冷散热器，包括散热基板和密布于所述散热基板的散热柱，其特征在于：所述散热柱的结构为凸台，且凸台的横截面为椭圆形、菱形或圆形中的一种或几种组合，所述散热柱垂直设于所述散热基板，且散热柱的下表面与散热基板的下表面平行，所述散热柱的侧面与散热基板之间的夹角为60～90
°
，散热柱的高度为1～10mm。2.根据权利要求1所述的应用于功率模块的水冷散热器，其特征在于：所述椭圆形的长轴与短轴之比介于2:1～5:1之间，菱形的四边等长，且长度为0.5～5mm。3.根据权利要求1所述的应用于功率模块的水冷散热器，其特征在于：所述散热柱在散热基板的入水口和出水口位置的高度小于散热柱在散热基板其他位置的高度。4.根据权利要求1所述的应用于功率模块的水冷散热器，其特征在于：所述散热柱高度沿散热基板的入水口到出水口方向等高。5.根据权利要求1所述的应用于功率模块的水冷散热...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤佳铭，毛先叶，王长城，
申请(专利权)人：上海海姆希科半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：