CN113345872A - 一种电力转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电力转换装置，包括热管型电连接器，该热管型电连接器包括壳体以及壳体内部的毛细网状结构体，所述壳体包括交替设置的多个金属层和多个绝缘层，以此实现散热和电连接的双重目的，同时该热管型电连接器的端部延伸出保护墙进行散热，其另一端则作为引出端子使用，可以防止电连接的电阻受热增加。
Description
技术领域
本发明涉及功率半导体器件封装领域，具体涉及一种电力转换装置。
背景技术
传统的逆变器或整流器等电力转换装置，往往包括IGBT、BJT、HEMT等功率器件，其在工作时短时间会产生大量的热，这些热不能够及时有效的排出至装置之外时，会导致电阻增大，且有烧坏部分易损器件的风险，并且额外的增加散热器也不利于减少电力转换装置的封装厚度。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种电力转换装置，其包括：
DBC基板；
第一转换芯片和第二转换芯片，分别焊接在DBC基板上；
保护墙，环绕于所述第一转换芯片和第二转换芯片且设置于DBC基板上
热管型电连接器，所述热管型电连接器呈平板状且包括壳体以及壳体内部的毛细网状结构体，所述壳体包括交替设置的多个金属层和多个绝缘层，其中最外层为绝缘层；所述第一转换芯片电连接至所述多个金属层中的第一金属层，所述第二转换芯片电连接至所述金属层中的第二金属层，且所述热管型电连接器具有至少一部分从所述保护墙伸出。
进一步的，所述壳体包括在所述毛细网状结构体的外部依次沉积第一金属层、第一绝缘层、第二金属层和第二绝缘层，且所述壳体内部还包括相变材料，所述相变材料包括乙醇或丙酮。
进一步的，所述壳体的下表面具有第一开口和第二开口，所述第一开口贯通所述第一绝缘层、第二金属层和第二绝缘层以露出第一金属层，所述第二开口贯通所述第二绝缘层以露出第二金属层。
进一步的，在所述第一开口的侧壁具有第一隔离层，在所述第二开口的侧壁上具有第二隔离层。
进一步的，在所述第一开口中具有第一焊料，所述第一焊料接合所述第一金属层和所述第一转换芯片；在所述第二开口中具有第二焊料，所述第二焊料接合所述第二金属层和所述第二转换芯片。
进一步的，在所述壳体上还包括隔离槽，所述隔离槽将所述第二金属层分割为电隔离的至少两个部分。
进一步的，所述壳体的上表面具有第三开口和第四开口，所述第三开口贯通所述第一绝缘层、第二金属层和第二绝缘层以露出第一金属层，所述第四开口贯通所述第二绝缘层以露出第二金属层。
进一步的，在所述第三开口中具有第三焊料，所述第三焊料形成为外部连接端子；在所述第四开口中具有第四焊料，所述第四焊料形成为外部连接端子。
进一步的，在所述壳体上还包括隔离槽，所述隔离槽将所述第二金属层分割为电隔离的至少两个部分。
进一步的，还包括散热器，接合至所述DBC基板之下。
本发明的电力转换装置包括热管型电连接器，其包括壳体以及壳体内部的毛细网状结构体，所述壳体包括交替设置的多个金属层和多个绝缘层，以此实现散热和电连接的双重目的，同时该热管型电连接器的端部延伸出保护墙进行散热，其另一端则作为引出端子使用，可以防止电连接的电阻受热增加。
附图说明
图1为本发明的电力转换装置的剖面图；
图2为本发明的热管型电连接器的仰视图；
图3为本发明的热管型电连接器的剖面图。
具体实施方式
本发明主要在于提高一种散热和电连接兼具的电力转换装置，下面将结合附图进行详细的阐释本发明的电力转换装置的结构。
具体参见图1-3，本发明的电力转换装置包括DBC基板(覆铜陶瓷基板)21，该DBC基板21包括在绝缘层上下两面的两层覆铜层，上层覆铜层被图案化以用于电连接转换芯片或引出端子，如图1的第一转换芯片22和第二转换芯片23，而下层覆铜层热连接至散热器24。其中，散热器24为传统的鳍形散热器或流体散热器。
在所述DBC基板上安装有多个转换芯片，例如可以是IGBT或HEMT器件，图1虽然仅示出了第一转换芯片22和第二转换芯片23两个芯片，但是本领域所熟知的，逆变器或整流器等电力系统需要更多的转换芯片。其中，第一转换芯片22和第二转换芯片23可以通过焊料或导电胶电连接至DBC基板21的上层覆铜层。
在所述DBC基板21的上表面边缘环绕有保护墙27，保护墙27可以通过热固化材料注塑形成，球环绕于所述第一转换芯片22和第二转换芯片23，用于形成一空腔。
特别的，本发明提供了一种热管型电连接器10，所述热管型电连接器10呈平板状，其包括相对的上表面和下表面。该热管型电连接器10的中间部分用于接合焊料，且其还用作蒸发端，而其端部用于向外界散热，即用作冷凝端。从图1中可以看到，本发明的热管型电连接器10的端部从保护墙27的侧面伸出一部分以用作上述冷凝端。
参见图3，该热管型电连接器10包括壳体以及壳体内部的毛细网状结构体15，所述壳体包括交替设置的多个金属层和多个绝缘层(图3中仅示出了三层绝缘层和两层金属层)，其中最外层为绝缘层以作为保护层使用。其中，多个转换芯片分别通过不同或相同的金属层实现电连接或电引出，其具体实现方式是利用不同深度的通孔露出不同的金属层，然后在该通孔中填充焊料进行电连接的。
图3中示出的热管型电连接器10包括毛细网状结构体15，该毛细网状结构体15包括类金刚石毛细结构、纤维毛细结构或者烧结的氧化铝毛细结构。其壳体结构包括由内至外的第一金属层11、第一绝缘层12、第二金属层13和第二绝缘层14，其中，第一金属层11通过在毛细网状结构体的外侧沉积金属铜或铝形成，然后再在第一金属层11通过合适的膜层形成方法(例如电镀、氧化、CVD等)第一绝缘层12、第二金属层13和第二绝缘层14，其中第一绝缘层12和第二绝缘层14可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅等导热性较好的绝缘材料，第二金属层13的材质与第一金属层11的材质相同。
所述壳体内部还包括相变材料，所述相变材料包括乙醇或丙酮。该相变材料填充在毛细网状结构体15的空隙中，其受热蒸发或者冷凝，实现散热。
在壳体内具有多个开口，图3示出了第一开口16、第二开口18、第三开口19和第四开口20，其还可以具有更多的开口。其中，第一开口16和第三开口19贯通第一绝缘层12、第二金属层13和第二绝缘层14露出第一金属层11，第二开口18和第四开口20贯通第二绝缘层14露出第二金属层13。在多个开口的侧壁均设置有绝缘的隔离层17，其用于使得不同的开口可以仅电连接某一层。特别的，在隔离层17与多个开口之间可以具有额外的连接层，该连接层使得多个金属层中的至少两个金属层进行电连接，这样，可以增加多个转换芯片的电连接灵活性。
进一步的，参见图2，在壳体中还具有沟槽30，所述沟槽30作为隔离槽可以将第一金属层11和/或第二金属层13进行分割为两个电隔离的区域，以实现不同转换芯片的模块化控制。
再次参见图1，第一转换芯片22通过填充于第四开口20中的焊料26电连接至第二金属层13，而第二转换芯片23通过填充于第三开口19中的焊料25电连接至第一金属层11。此外，在第一开口16中填充有焊料28，在第二开口18中填充有焊料29，焊料28和29作为外部连接端子。
本发明的电力转换装置包括热管型电连接器，其包括壳体以及壳体内部的毛细网状结构体，所述壳体包括交替设置的多个金属层和多个绝缘层，以此实现散热和电连接的双重目的，同时该热管型电连接器的端部延伸出保护墙进行散热，其另一端则作为引出端子使用，可以防止电连接的电阻受热增加。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电力转换装置，其包括：
DBC基板；
第一转换芯片和第二转换芯片，分别焊接在DBC基板上；
保护墙，环绕于所述第一转换芯片和第二转换芯片且设置于DBC基板上
热管型电连接器，所述热管型电连接器呈平板状且包括壳体以及壳体内部的毛细网状结构体，所述壳体包括交替设置的多个金属层和多个绝缘层，其中最外层为绝缘层；所述第一转换芯片电连接至所述多个金属层中的第一金属层，所述第二转换芯片电连接至所述金属层中的第二金属层，且所述热管型电连接器具有至少一部分从所述保护墙伸出。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：所述壳体包括在所述毛细网状结构体的外部依次沉积第一金属层、第一绝缘层、第二金属层和第二绝缘层，且所述壳体内部还包括相变材料，所述相变材料包括乙醇或丙酮。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：所述壳体的下表面具有第一开口和第二开口，所述第一开口贯通所述第一绝缘层、第二金属层和第二绝缘层以露出第一金属层，所述第二开口贯通所述第二绝缘层以露出第二金属层。
4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于：在所述第一开口的侧壁具有第一隔离层，在所述第二开口的侧壁上具有第二隔离层。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：在所述第一开口中具有第一焊料，所述第一焊料接合所述第一金属层和所述第一转换芯片；在所述第二开口中具有第二焊料，所述第二焊料接合所述第二金属层和所述第二转换芯片。
6.根据权利要求5所述的电力转换装置，其特征在于：在所述壳体上还包括隔离槽，所述隔离槽将所述第二金属层分割为电隔离的至少两个部分。
7.根据权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于：所述壳体的上表面具有第三开口和第四开口，所述第三开口贯通所述第一绝缘层、第二金属层和第二绝缘层以露出第一金属层，所述第四开口贯通所述第二绝缘层以露出第二金属层。
8.根据权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于：在所述第三开口中具有第三焊料，所述第三焊料形成为外部连接端子；在所述第四开口中具有第四焊料，所述第四焊料形成为外部连接端子。
9.根据权利要求8所述的电力转换装置，其特征在于：在所述壳体上还包括隔离槽，所述隔离槽将所述第二金属层分割为电隔离的至少两个部分。
10.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：还包括散热器，接合至所述DBC基板之下。
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Application publication date: 20210903 |