CN101707192A - 散热封装结构及其大功率器件管芯的封装方法 - Google Patents

散热封装结构及其大功率器件管芯的封装方法 Download PDF

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车向中
蔡景荣
贠引院
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Abstract

本发明提供一种散热封装结构及其大功率器件管芯的封装方法，该散热封装结构包括封装外壳和大功率电子器件管芯，其中，还包括散热基板，所述大功率电子器件管芯设置于所述散热基板的一表面上；且所述封装外壳套设所述大功率电子器件管芯，并密封连接于所述所述散热基板的一表面；所述散热基板内设置有液体循环回路，所述液体循环回路用于利用高压冷却液对所述大功率电子器件管芯所产生的热量进行散热。本发明实施例的散热封装结构及其大功率器件管芯的封装方法，通过内部设置有液体循环回路的散热基板，实现了提高大功率电子器件管芯散热效率的目的。

Description

散热封装结构及其大功率器件管芯的封装方法
技术领域
本发明实施例涉及电子器件封装领域，尤其涉及一种应用于大功率电子器件的散热封装结构及其大功率器件管芯的封装方法。
背景技术
随着电力电子技术的飞速发展，大功率电子器件的应用也越来越广泛。而大功率电子器件具有散热量大的缺点，大功率电子器件散热效率的高低，直接影响了其是否能够高可靠性地运行，进而关系到其所在装置是否能安全作业问题。
而在目前，对大功率电子器件进行散热，大多数都是采用其本身的封装结构再配合散热器来实现的。图1为现有技术中大功率电子器件的封装结构的示意图。如图1所示，大功率电子器件的封装结构包括大功率电子器件管芯(图1中未示出)，封装外壳1和基板2，具体地，在铜制或铝制的基板2上设置有大功率电子器件管芯，在外部采用绝缘的封装外壳1进行密闭处理并提高整个大功率电子器件的机械强度。在大功率电子器件出制造厂时，是以图1所示的封装结构向市场提供并满足实际使用要求的。进一步地，如图2为现有技术中大功率电子器件的封装结构利用散热器进行散热的结构示意图所示，并结合图1所示，通过在大功率电子器件的封装结构和散热器4之间涂抹导热脂5，以实现大功率电子器件的封装结构的散热，其中散热器4中设置有进液管和出液管的液体循环回路3，并利用温度相对较低的液体带走大功率电子器件的封装结构通过导热脂5传递给散热器4的热量。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中由于大功率电子器件的封装结构和散热器4的连接，主要是通过其基板2和散热器4利用螺栓实现的，因此至少存在如下问题：
由于现有技术中只能通过热导脂5来加强封装结构和散热器4的贴合效果，导致封装结构和散热器4贴合的不够紧密，从而使封装结构的散热效率受到影响；加之封装结构和散热器4中间所涂抹导热脂5的热传导率不可能够达到100％，从而进一步影响了封装结构的散热效率；
进一步地，为了保障散热效率，需对基板2所贴合的散热器4的表面进行成本较高的精加工，并且其工艺难度大；由于在通过基板2和散热器4利用螺栓固定而实现封装结构和散热器4结合时，为保证散热效果，各个螺栓的安装次序、力矩大小是有严格要求的，需采用专用工具进行精确安装，从而增加了劳动成本，对后续维护也产生了较大的难题。
发明内容
本发明实施例提供一种散热封装结构及其大功率器件管芯的封装方法，用以解决现有技术中大功率电子器件的封装结构散热效率低、安装单独散热器成本费用高的技术问题。
本发明实施例的一方面，提供了一种散热封装结构，包括封装外壳和大功率电子器件管芯，其中，还包括散热基板，
所述大功率电子器件管芯设置于所述散热基板的一表面上；
且所述封装外壳套设于所述大功率电子器件管芯，并密封连接于所述散热基板的一表面；
所述散热基板内设置有液体循环回路，所述液体循环回路用于利用高压冷却液对所述大功率电子器件管芯所产生的热量进行散热。
进一步地，所述液体循环回路包括进液口、回路管体和出液口，所述高压冷却液从所述进液口进入、经过所述回路管体从所述出液口流出。
所述散热基板的材料为铜或铝。
所述封装外壳的材料为工程塑料。
所述高压冷却液为具有高压强的水。
本发明实施例的另一方面，提供了一种大功率器件管芯的封装方法，其中，包括：
将所述大功率电子器件管芯设置于所述散热基板的一表面上；所述散热基板内设置有液体循环回路，所述液体循环回路用于利用高压冷却液对所述大功率电子器件管芯所产生的热量进行散热；
将所述封装外壳套设在所述大功率电子器件管芯上，并将所述封装外壳密封连接于所述散热基板的一表面。
本发明实施例的散热封装结构及其大功率器件管芯的封装方法，通过内部设置有液体循环回路的散热基板，实现了提高大功率电子器件管芯散热效率的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中大功率电子器件的封装结构的示意图；
图2为现有技术中大功率电子器件的封装结构利用散热器进行散热的结构示意图；
图3为本发明散热封装结构的示意图；
图4为本发明大功率器件管芯的封装方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的散热封装结构主要是现有大功率电子器件的封装，通过将大功率电子器件管芯封装在该散热封装结构当中，实现了在大功率电子器件出制造厂时，以散热封装结构面向市场而满足实际使用要求.具体地，这里所涉及的大功率电子器件可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
图3为本实用新型散热封装结构的示意图。如图3所示，本实用新型散热封装结构包括封装外壳31、大功率电子器件管芯(图3中未示出)和散热基板32，其中，大功率电子器件管芯设置于散热基板32的一表面上，且封装外壳31套设该大功率电子器件管芯，并密封连接于散热基板32的一表面上，进一步地，散热基板32的内部设置有液体循环回路33，该液体循环回路33包括进液口331、回路管体333和出液口332，可利用高压冷却液从进液口331进入、经过回路管体333从出液口332流出的高速流动，而对大功率电子器件管芯所产生的热量进行散热，其中回路管体333可为较复杂的管道结构，以增加高压冷却液在回路管体333的停留时间，从而对大功率电子器件管芯所产生的热量达到较好的散热效果。进一步地，散热基板32的材料可为铜或铝，或者其他导热性良好的金属；封装外壳31的材料可为工程塑料，或其他机械强度高的轻便材料。更进一步地，高压冷却液为具有高压强的水，或者其它冷却液体。
本实施例的散热封装结构，通过散热基板内设有液体循环回路，可对大功率电子器件管芯所产生的热量直接散热，具有散热率高的特点；并且不需要安装现有技术中的散热器，避免了对散热器表面进行成本较高的精加工的步骤，同时省去了需精确安装该散热器所带来的劳动成本；再者，本发明的散热封装结构还具有对使用现场要求不高、布置更加灵活方便的特点。
图4为本发明大功率器件管芯的封装方法流程图。如图4所示，本实施例大功率器件管芯的封装方法包括：
步骤101、将大功率电子器件管芯设置于散热基板的一表面上；散热基板内设置有液体循环回路，液体循环回路用于利用高压冷却液对大功率电子器件管芯所产生的热量进行散热；
将大功率电子器件管芯通过粘贴或焊接等方式设置于散热基板的一表面上；散热基板内设置有液体循环回路，该液体循环回路进一步包括进液口、回路管体和出液口，可利用高压冷却液从进液口进入、经过回路管体从出液口流出的高速流动，而对大功率电子器件管芯所产生的热量进行散热，其中回路管体可为较复杂的管道结构，以增加高压冷却液在回路管体的停留时间，从而对大功率电子器件管芯所产生的热量达到较好的散热效果。进一步地，散热基板的材料可为铜或铝，或者其他导热性良好的金属；封装外壳的材料可为工程塑料，或其他机械强度高的轻便材料。更进一步地，高压冷却液为具有高压强的水，或者其他冷却液体。
步骤102、将封装外壳套设在大功率电子器件管芯上，并将封装外壳密封连接于散热基板的一表面。
将封装外壳套设在大功率电子器件管芯上，并将封装外壳密封连接于散热基板的一表面，由于封装外壳较高的机械强度，因此使整个散热封装结构具有较高的机械强度，而且对大功率电子器件管芯起到了防尘防水的作用。
本实施例的大功率器件管芯的封装方法，通过将大功率电子器件管芯设置于散热基板的一表面上，将封装外壳套设在大功率电子器件管芯上，并将封装外壳密封连接于散热基板的一表面的技术方案，而形成了一种散热封装结构，且由于散热基板内设有液体循环回路，可对大功率电子器件管芯所产生的热量直接散热，具有散热率高的特点；并且不需要安装现有技术中单独的散热器，避免了对散热器表面进行成本较高的精加工的步骤，同时省去了需精确安装该散热器所带来的劳动成本.
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种散热封装结构，包括封装外壳和大功率电子器件管芯，其特征在于，还包括散热基板，
所述大功率电子器件管芯设置于所述散热基板的一表面上；
且所述封装外壳套设所述大功率电子器件管芯，并密封连接于所述所述散热基板的一表面；
所述散热基板内设置有液体循环回路，所述液体循环回路用于利用高压冷却液对所述大功率电子器件管芯所产生的热量进行散热。
2.根据权利要求1所述的散热封装结构，其特征在于，所述液体循环回路包括进液口、回路管体和出液口，所述高压冷却液从所述进液口进入、经过所述回路管体从所述出液口流出。
3.根据权利要求1所述的散热封装结构，其特征在于，所述散热基板的材料为铜或铝。
4.根据权利要求1所述的散热封装结构，其特征在于，所述封装外壳的材料为工程塑料。
5.根据权利要求1所述的散热封装结构，其特征在于，所述高压冷却液为具有高压强的水。
6.一种基于权利要求1至5任一所述散热封装结构的大功率器件管芯的封装方法，其特征在于，包括：
将所述大功率电子器件管芯设置于所述散热基板的一表面上；所述散热基板内设置有液体循环回路，所述液体循环回路用于利用高压冷却液对所述大功率电子器件管芯所产生的热量进行散热；
将所述封装外壳套设在所述大功率电子器件管芯上，并将所述封装外壳密封连接于所述散热基板的一表面。
7.根据权利要求6所述大功率器件管芯的封装方法，其特征在于，所述液体循环回路包括进液口、回路管体和出液口，所述高压冷却液从所述进液口进入、经过所述回路管体从所述出液口流出。
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