CN117374029A - 具有双面散热结构的碳化硅器件、方法及车辆电驱装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有双面散热结构的碳化硅器件、方法及车辆电驱装置，包括：第一散热基板；碳化硅芯片，焊接于第一散热基板的上表面；第一散热器，设置于碳化硅芯片的上表面，第一散热器为相变散热器；第二散热器，连接于第一散热基板的下表面，第二散热器为风冷散热器或液冷散热器，通过在碳化硅芯片上表面设置相变散热器，以及碳化硅芯片所在第一散热基板的下表面设置风冷散热器或液冷散热器进行双向散热，一方面，双向散热能够更快地降低结温，一旦温度超过相变散热材料的相变温度，相变材料发生相变，显著吸热，可快速降低芯片结温且无需监控；另一方面，不仅极大提高了散热效率，还显著降低了所述碳化硅芯片的结温，降低达到10℃以上。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种具有双面散热结构的碳化硅器件、方法及车辆电驱装置。
背景技术
随着新型能源的发展和世界用电量的不断提升，Si功率器件已不能满足高耐压及高效率的电力转换。第三代宽禁带半导体SiC由于其更宽的禁带宽度，更大的临界击穿场强，更好的导热性能，在高压高功率应用中有着不可替代的作用。
目前，针对车规功率器件，SiC芯片的使用是一个大趋势，但由此带来的工作温度的提升也是导致器件失效的重要原因。在相关技术中，现有的大功率半导体和散热器的组装结构难以满足散热需要，亟需更为有效的散热结构。此外，功率器件通常工作在随机的工况当中，例如，电动汽车加速、减速、上坡、下坡，又或者风力发电机中，风速、风向都在随机的变化，体现在电子系统中，会使芯片结温产生大的波动的情况，提高SiC芯片的散热能力以及降低SiC芯片的结温是个迫切需要解决的难题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种具有双面散热结构的碳化硅器件、方法及车辆电驱装置，以解决碳化硅器件散热效率不佳的问题。
在第一方面，本发明提供了一种具有双面散热结构的碳化硅器件，包括：第一散热基板；碳化硅芯片，焊接于所述第一散热基板的上表面；第一散热器，设置于所述碳化硅芯片的上表面，所述第一散热器为相变散热器；第二散热器，连接于所述第一散热基板的下表面，所述第二散热器为风冷散热器或液冷散热器。
于本发明的一实施例中，所述第一散热基板为覆铜陶瓷基板。
于本发明的一实施例中，所述覆铜陶瓷基板为铜-陶瓷-铜所形成的夹层结构。
于本发明的一实施例中，所述相变散热器包括散热主体、相变散热材料与高导热泡沫材料，所述散热主体设有相变散热腔与回流流道，所述相变散热腔的底部填充所述相变散热材料，所述相变散热腔的顶部填充所述高导热泡沫材料，各所述回流流道竖直分布连通所述相变散热腔，以使所述相变散热材料与所述高导热泡沫材料在所述回流流道内相变循环。
于本发明的一实施例中，所述相变散热器还包括：第二散热基板，所述第二散热基板设置于所述相变散热器上表面，用于密封所述相变散热材料与所述高导热泡沫材料，以使热量传导至空气中。
于本发明的一实施例中，所述第二散热基板为覆铜陶瓷基板。
于本发明的一实施例中，所述散热主体的内部结构为回字形、片状型、柱状型与菱形中的至少之一。
于本发明的一实施例中，所述相变散热材料为石蜡、铋基合金TP-Ⅲ、脂肪酸、多元醇、希特斯盐中的至少之一。
于本发明的一实施例中，所述高导热泡沫材料为泡沫铜、石墨烯泡沫、碳纳米管泡沫、泡沫铝、泡沫银中的至少之一。
于本发明的一实施例中，所述散热主体的材质为金、铜、银、钼，以及合金材料中的至少之一。
于本发明的一实施例中，所述碳化硅芯片采用第一焊剂贴于所述第一散热基板上，所述相变散热器采用第二焊剂贴于所述碳化硅芯片上，所述第一焊剂的熔点高于所述第二焊剂的熔点。
在第二方面，本发明还提供了一种车辆电驱装置，所述车辆电驱装置集成有如上述的具有双面散热结构的碳化硅器件。
在第三二方面，本发明还提供了一种具有双面散热结构的碳化硅器件的制作方法，用于制作如上述的具有双面散热结构的碳化硅器件，该方法包括；将所述碳化硅芯片依据所述第一散热基板的回流曲线焊接于所述第一散热基板的上表面，所述第一散热基板为铜-陶瓷-铜所形成的夹层结构；根据第一散热器的内部结构与所述回流曲线的对应关系将所述第一散热器焊接于所述碳化硅芯片上表面，所述第一散热器为相变散热器；将第二散热器焊接于所述第一散热基板的下表面，使用外壳封装所述碳化硅芯与所述相变散热器并进行固化，形成双面散热结构的碳化硅器件，其中，所述第二散热器为风冷散热器或液冷散热器。
本发明的有益效果：通过垂直方向分别在碳化硅芯片上表面设置相变散热器，以及碳化硅芯片在第一散热基板的下表面设置有风冷散热器或液冷散热器进行双向散热，一方面，双向散热能够更快地降低结温，一旦温度超过相变散热材料的相变温度，相变材料发生相变，显著吸热，可快速降低芯片结温且无需监控；另一方面，双向散热极大提高了散热效率，也显著降低了所述碳化硅芯片的结温，降低能够达到10℃以上。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明的一示例性实施例示出的具有双面散热结构的碳化硅器件结构示意图；
图2是本发明的一示例性实施例示出的相变散热器内部结构为回字形的示意图；
图3是本发明的一示例性实施例示出的相变散热器内部结构为片状型的示意图；
图4是本发明的一示例性实施例示出的相变散热器内部结构为柱状型的示意图；
图5是本发明的一示例性实施例示出的相变散热器内部结构为菱形的示意图；
图6是本发明的一示例性实施例示出的具有双面散热结构的碳化硅器件的制作方法流程图；
其中，1-碳化硅芯片；2-第一散热器；21-散热主体；22-相变散热材料；23-高导热泡沫材料；3-第一散热基板；31-第一铜基板；32-第一陶瓷基板；33-第二铜基板；4-第二散热基板；41-第三铜基板；42-第二陶瓷基板；43-第四铜基板；5-第二散热器；6-焊料。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。
请参阅图1，本发明的一示例性实施例示出的具有双面散热结构的碳化硅器件结构示意图，包括：第一散热基板3；碳化硅芯片1，焊接于所述第一散热基板3的上表面；第一散热器2，设置于所述碳化硅芯片1的上表面，所述第一散热器2为相变散热器；第二散热器5，连接于所述第一散热基板3的下表面，所述第二散热器5为风冷散热器或液冷散热器。
其中，需要说明的是，第一散热基板3，可以为覆铜陶瓷基板，例如，覆铜陶瓷基板可以由铜-陶瓷-铜所形成的夹层结构，如，当第一散热基板为铜（第一铜基板31）-陶瓷（第一陶瓷基板32）-铜（第二铜基板33）所形成的夹层结构，具有高导热性、高强度、高耐磨性和耐腐蚀性等优点，被广泛用于制造各种高性能的机械零件和电子器件，如汽车发动机部件、半导体封装件等。
又例如，当第一散热基板为覆铜陶瓷基板，它是一种电子基础材料，它采用DCB（Direct Copper Bond）技术将铜箔直接烧结在陶瓷表面，覆铜陶瓷基板具有高导热性、高强度、高耐磨性和耐腐蚀性等优点。目前，覆铜陶瓷基板可分为HTCC、LTCC、TFC、DBC、DPC、AMB等，在此不再赘述。
应当理解的是，碳化硅芯片是一种以碳化硅为材料制成的芯片，具有耐高温、耐高压、低能耗、高可靠性等特点，适用于电力电子、新能源汽车、充电桩等领域。而碳化硅器件，具有宽禁带、高击穿电场强度和高热导率，适用于高压、高频、大功率领域。
在本实施例中，碳化硅芯片，焊接于所述第一散热基板的上表面，相变散热器设置于所述碳化硅芯片的上表面；风冷散热器或液冷散热器连接于所述第一散热基板的下表面；即，所述碳化硅芯片在垂直方向分别在碳化硅芯片上端（即，上表面）和下端（即，所述第一散热基板的下表面）都进行散热，从结构层面来上来讲，碳化硅芯片在两端都会产生较大热量，通过双向散热方式，一方面，双向散热能够更快的降低结温，一旦温度超过相变散热材料的相变温度，相变材料发生相变，显著吸热，可快速降低芯片结温且无需监控；另一方面，双向散热极大提高了散热效率，也显著降低了所述碳化硅芯片的结温，降低能够达到10℃以上。
在另一些实施例中，所述相变散热器2包括散热主体21、相变散热材料22与高导热泡沫材料23，所述散热主体21设有相变散热腔与回流流道，所述相变散热腔的底部填充所述相变散热材料22，所述相变散热腔的顶部填充所述高导热泡沫材料23，各所述回流流道竖直分布连通所述相变散热腔，以使所述相变散热材料22与所述高导热泡沫材料23在所述回流流道内相变循环。
具体地，不管散热主体的内部结构具体结构，散热主体内始终设有相变散热腔与回流流道，其中，回流通道就是每种内部结构中各金属之间的缝隙或间隙所形成，而所述相变散热腔的顶部填充所述高导热泡沫材料，各所述回流流道竖直分布连通所述相变散热腔。
首先，采用贺利氏DA5118焊料将碳化硅芯片焊接在DBC上（即第一铜基板31-第一陶瓷基板32-第二铜基板33所形成的夹层结构），之后，用低温焊料将芯片与相变散热器相连，将DBC底部与散热器相连，之后，进行外壳固定以及灌封胶的固化。其中，相变散热器包括散热主体，相变散热材料，高导热泡沫材料，相变散热主体选用高热导率以及低热膨胀系数的材料，包括金、铜、银、钼，以及其合金材料。
通过上述方式，在相变散热器中引入高导热泡沫材料，一方面，可以使热量快速散发到外界，另一方面，提高相变材料与冷端的接触面积，也提升换热能力与效率。
应当理解的是，相变散热器由散热主体、相变散热材料与高导热泡沫材料构成，其中，散热主体为金属材料构成的散热结构。
需要说明的是，所述散热主体的材质为金、铜、银、钼，以及合金材料中的至少之一，选择上述金属构造散热主体，一方面，导热性能更佳；另一方面，采用金属材质通过锻造、压延、铸造等方式加工成各种形状和尺寸生成上述内部结构的散热主体，更耐用，质量更佳，在散热过程中，散热性能更稳定。
可选的，在一些实施例中，所述相变散热器还包括：第二散热基板4，所述第二散热基板设置于所述相变散热器2上表面，用于密封所述相变散热材料22与所述高导热泡沫材料23，以使热量传导至空气中。
应当理解的是，第二散热基板4的材质与结构与第一散热基板相同，例如，图4中第二散热基板4为第三铜基板41-第二陶瓷基板42-第四铜基板43所形成的夹层结构，在此不再赘述。
具体地，由于相变散热器内部的相变散热材料与高导热泡沫材料在通过高温蒸发时，相变散热材料通过自身相变过程中吸收热量，达到散热的目的；例如，相变过程包括固体转化至液体或固体转化固体。
所述相变散热材料为石蜡、铋基合金TP-Ⅲ、脂肪酸、多元醇、Hitec（希特斯盐）盐中的至少之一，它们分别可以在不同的温度范围内发生相变。例如，石蜡在50℃左右会发生相变，乙醇在78.3℃左右会发生相变，Hitec盐在142℃会发生相变，Hitec盐适用于碳化硅器件长期工作或恶劣的高温环境，此时，碳化硅器件有较高的工作结温（＞150℃），该希特斯盐能发挥显著的作用。
高导热泡沫材料，是一种具有优异导热性能的泡沫材料，通常由金属氧化物、碳纳米管、石墨烯等导热材料制成，具有较高的热导率，能够有效地传递和分散热量。
例如，所述高导热泡沫材料为泡沫铜、石墨烯泡沫、碳纳米管泡沫、泡沫铝、泡沫银中的至少之一，通过将高导热泡沫材料布置于相变散热材料上方，能够快速传输热量至第二散热基板，一方面，结合散热主体提高了导热效率；另一方面，结合相变散热材料也提高散热效率。
第二散热基板具有散热和电绝缘的作用，通过第二散热基板既能够快速地将热量从内部传导出来，又能够有效地将热量散发到空气中，从而达到良好的散热效果。
在一些实施例中，所述散热主体的内部结构为回字形、片状型、柱状型与菱形中的至少之一，详见图2、图3、图4与图5，详述如下：
例如，详见图2，在散热主体中，回字形结构由两个或更多的金属片组成，通过金属片之间的空隙进行散热，回字形结构能够增强散热效果，由于空气更容易地通过空隙流动，可以带走更多的热量；同时，配合相变散热材料与高导热泡沫材料在空隙进行热传导，增大了散热面积与散热效率。
例如，详见图3，在散热主体中，片状型结构由金属片组成，金属片之间存在一定的间隙，片状型结构通常用于较大的散热器，通过较大的金属片能够更好地散发热量；同时，配合相变散热材料与高导热泡沫材料在间隙进行热传导，增大了散热面积与散热效率。
例如，详见图4，在散热主体中，柱状型结构由金属圆柱组成，每个圆柱之间有空气间隙，柱状型结构通常用于较小的散热器；同时，配合相变散热材料与高导热泡沫材料在间隙进行热传导，增大了散热面积与散热效率。
例如，详见图5，在散热主体中，片状型结构由金属菱形组成，每个菱形之间有空气间隙，菱形结构通常用于较小的散热器；同时，配合相变散热材料与高导热泡沫材料在间隙进行热传导，增大了散热面积与散热效率。
在一些实施例中，所述碳化硅芯片采用第一焊剂贴于所述第一散热基板上，所述相变散热器采用第二焊剂贴于所述碳化硅芯片上，所述第一焊剂的熔点高于所述第二焊剂的熔点。
具体地，第一焊剂用于将碳化硅芯片贴附在第一散热基板上，第一焊剂的熔点需要高于第二焊剂的熔点，以确保在第二焊剂被熔化之前，碳化硅芯片已稳固地连接在第一散热基板上。
第二焊剂用于将相变散热器贴附在碳化硅芯片上，由于第一焊剂的熔点较高，因此，在第二焊剂被熔化时，第一焊剂仍保持固态，以确保碳化硅芯片和第一散热基板之间的连接不会受到影响。
在本实施例中，通过使用不同熔点的焊剂，确保了碳化硅器件中各个器件能够焊接在一起。
本发明还提供了一种车辆电驱装置，所述车辆电驱装置集成有如上述的具有双面散热结构的碳化硅器件。
应当理解的是，碳化硅器件是一种以碳化硅为材料的电子器件，具有耐高温、耐高压、低能耗、高可靠性等优点，被广泛应用于电力电子、新能源汽车、充电桩等领域。
具体地，车辆电驱装置能够控制驱动车辆的电子组件，碳化硅器件集成或安装于电子组件中，例如，该碳化硅器件还可以安装在电动机和控制器之间，或者，集成到电动机或控制器中，通过双面散热结构，能够更好地散发热量，提高电驱装置的效率和可靠性。
请参阅图6，为本发明的一示例性实施例示出的具有双面散热结构的碳化硅器件的制作方法流程图。如图6所示，在一示例性的实施例中，该制作方法至少包括步骤S601至步骤S603，详述如下：
步骤601，将所述碳化硅芯片依据所述第一散热基板的回流曲线焊接于所述第一散热基板的上表面，所述第一散热基板为铜-陶瓷-铜所形成的夹层结构；
具体地，回流曲线是指焊接过程中，材料温度随时间的变化曲线，通过控制回流曲线，能够确保焊接的质量和稳定性；同时，第一散热基板为铜-陶瓷-铜所形成的夹层结构，可以有效地将碳化硅芯片产生的热量传导出去，提高了散热效率。
步骤602，根据第一散热器的内部结构与所述回流曲线的对应关系将所述第一散热器焊接（粘接）于所述碳化硅芯片上表面，所述第一散热器为相变散热器；
应当理解的是，相变散热器利用材料的相变来吸收和散发热量，具有高效、静音等优点。
步骤603，将第二散热器焊接于所述第一散热基板的下表面，使用外壳封装所述碳化硅芯与所述相变散热器并进行固化，形成双面散热结构的碳化硅器件，其中，所述第二散热器为风冷散热器或液冷散热器。
具体地，第二散热器为风冷散热器或液冷散热器，根据实际应用场景和需求进行选择，其中，风冷散热器利用空气流动来带走热量，液冷散热器利用液体流动来带走热量。
使用外壳封碳化硅芯与相变散热器，并进行固化，例如，在外壳的内部填充绝缘灌封胶，以实现碳化硅器件的灌封保护，形成双面散热结构的碳化硅器件。这样，通过封装可以保护碳化硅芯片和散热器不受环境影响，这样，安装方便快捷，抵抗恶劣环境能力强，产品寿命及可靠性得到提升，同时，也提高设备的稳定性。
通过上述方式，能够制造出具有双面散热结构的碳化硅器件，以便在高温、高压、高频率等极端环境下，都能够保持较好的稳定性和可靠性。
实施例1
采用钢网印刷的方式，将贺利氏DA5118焊膏（熔点310℃）印刷在DBC上，使用AUTOTRONIK MIG399BT的贴片机将cree第三代碳化硅芯片贴装在印刷图形上，按回流曲线焊接。之后，将贺利氏F825焊膏（熔点221℃）印刷在芯片表面和散热器表面，之后，将焊有芯片的DBC贴装于散热器之上，将回字形相变散热器（铜材质，相变材料为石蜡，顶部填充泡沫铜）贴装于芯片表面，按照回流曲线焊接。之后，进行外壳装配、硅凝胶固化（使用外壳封装碳化硅芯与相变散热器，并进行固化）。之后，测试碳化硅器件在30s的功率波动周期下结温的变化，例如，碳化硅器件在无相变散热器的结温变化为46.1℃，而碳化硅器件在有回字形相变散热器的结温变化为36.8℃。
实施例2
采用钢网印刷的方式，将贺利氏DA5118焊膏（熔点310℃）印刷在DBC上，使用AUTOTRONIK MIG399BT的贴片机将cree第三代碳化硅芯片贴装在印刷图形上，按回流曲线焊接。之后，将贺利氏F825焊膏（熔点221℃）印刷在芯片表面和散热器表面，之后，将焊有芯片的DBC贴装于散热器之上，将回字形相变散热器（铜材质，相变材料为石蜡，顶部填充石墨烯泡沫）贴装于芯片表面，按照回流曲线焊接。之后，进行外壳装配、硅凝胶固化。之后，测试碳化硅器件在30s的功率波动周期下结温的变化，例如，碳化硅器件在无相变散热器的结温变化为46.1℃，而碳化硅器件在有回字形相变散热器的结温变化为35.1℃。实施例3
采用钢网印刷的方式将贺利氏DA5118焊膏（熔点310℃）印刷在DBC上，用AUTOTRONIK MIG399BT的贴片机将cree第三代碳化硅芯片贴装在印刷图形上，按回流曲线焊接。之后，将贺利氏F825焊膏（熔点221℃）印刷在芯片表面和散热器表面，之后，将焊有芯片的DBC贴装于散热器之上，将回字形相变散热器（铜材质，相变材料为铋基合金TP-Ⅲ，顶部填充石墨烯泡沫）贴装于芯片表面，按照回流曲线焊接。之后，进行外壳装配、硅凝胶固化。之后，测试碳化硅器件在30s的功率波动周期下结温的变化。例如，碳化硅器件在无相变散热器的结温变化为46.1℃，而碳化硅器件在有回字形相变散热器的结温变化为36.6℃。
实施例4
采用钢网印刷的方式将贺利氏DA5118焊膏（熔点310℃）印刷在DBC上，用AUTOTRONIK MIG399BT的贴片机将cree第三代碳化硅芯片贴装在印刷图形上，按回流曲线焊接。之后，将贺利氏F825焊膏（熔点221℃）印刷在芯片表面和散热器表面，之后，将焊有芯片的DBC贴装于散热器之上，将回字形相变散热器（银材质，相变材料为铋基合金TP-Ⅲ，顶部填充泡沫银）贴装于芯片表面，按照回流曲线焊接。之后，进行外壳装配、硅凝胶固化。之后，测试碳化硅器件在30s的功率波动周期下结温的变化。例如，碳化硅器件在无相变散热器的结温变化为46.1℃，而碳化硅器件在有回字形相变散热器的结温变化为36.1℃。
实施例5
采用钢网印刷的方式将贺利氏DA5118焊膏（熔点310℃）印刷在DBC上，用AUTOTRONIK MIG399BT的贴片机将cree（表征芯片类型）第三代碳化硅芯片贴装在印刷图形上，按回流曲线焊接。之后，将贺利氏F825焊膏（熔点221℃）印刷在芯片表面和散热器表面，之后，将焊有芯片的DBC贴装于散热器之上，将片字形相变散热器（金材质，相变材料为石蜡，顶部填充泡沫银）贴装于芯片表面，按照回流曲线焊接。之后，进行外壳装配、硅凝胶固化。之后，测试碳化硅器件在30s的功率波动周期下结温的变化，例如，碳化硅器件在无相变散热器的结温变化为46.1℃，而碳化硅器件在有片状相变散热器的结温变化为37.4℃。
实施例6
采用钢网印刷的方式将贺利氏DA5118焊膏（熔点310℃）印刷在DBC上，用AUTOTRONIK MIG399BT的贴片机将cree第三代碳化硅芯片贴装在印刷图形上，按回流曲线焊接。之后，将贺利氏F825焊膏（熔点221℃）印刷在芯片表面和散热器表面，之后，将焊有芯片的DBC贴装于散热器之上，将柱状相变散热器（铜材质，相变材料为石蜡，顶部填充泡沫铜）贴装于芯片表面，按照回流曲线焊接。之后，进行外壳装配、硅凝胶固化。之后，测试碳化硅器件在30s的功率波动周期下结温的变化，例如，碳化硅器件在无相变散热器的结温变化为46.1℃，而碳化硅器件在有柱状型相变散热器的结温变化为36.9℃。
以上制造方法步骤只是示例性列举，不作为本申请的具体限定，基于上述实施例，具有以下有益效果：
第一，通过在垂直方向对碳化硅器件的上表面与下表面都焊接散热器（双向散热），提高了碳化硅器件的散热能力，使碳化硅器件能够在高温环境下稳定工作，可靠性高。
第二，采用熔点依次降低的第一焊剂、第二焊剂，防止分次焊接时之前的焊层熔化，保证了碳化硅器件的可靠性。
第三，通过双向散热能够更快地降低结温，一旦温度超过相变散热材料的相变温度，相变材料发生相变，显著吸热，可快速降低芯片结温且无需监控。
第四，通过双向散热极大提高了散热效率，也显著降低了所述碳化硅芯片的结温，同时，通过上述实施例对比测试可知，采用双向散热碳化硅芯片的结温降低达到10℃以上。
第五，利用相变材料与高导热泡沫材料的导热快、散热好以及导热系数高的特点，配合顶部散热金属片实现散热。
第六，消除了传统碳化硅器件与散热器之间接触的导热硅脂层，充分结合第一散热基板的快速导热与散热器快速散热的特性，极大地降低了碳化硅器件芯片到散热器间的热阻，显著地提高了碳化硅器件的散热效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (13)
1.一种具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，包括：
第一散热基板；
碳化硅芯片，焊接于所述第一散热基板的上表面；
第一散热器，设置于所述碳化硅芯片的上表面，所述第一散热器为相变散热器；
第二散热器，连接于所述第一散热基板的下表面，所述第二散热器为风冷散热器或液冷散热器。
2.如权利要求1所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述第一散热基板为覆铜陶瓷基板。
3.如权利要求2所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述覆铜陶瓷基板为铜-陶瓷-铜所形成的夹层结构。
4.如权利要求1所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述相变散热器包括散热主体、相变散热材料与高导热泡沫材料，所述散热主体设有相变散热腔与回流流道，所述相变散热腔的底部填充所述相变散热材料，所述相变散热腔的顶部填充所述高导热泡沫材料，各所述回流流道竖直分布连通所述相变散热腔，以使所述相变散热材料与所述高导热泡沫材料在所述回流流道内相变循环。
5.如权利要求4所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述相变散热器还包括：第二散热基板，所述第二散热基板设置于所述相变散热器上表面，用于密封所述相变散热材料与所述高导热泡沫材料，以使热量传导至空气中。
6.如权利要求5所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述第二散热基板为覆铜陶瓷基板。
7.如权利要求4所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述散热主体的内部结构为回字形、片状型、柱状型与菱形中的至少之一。
8.如权利要求4所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述相变散热材料为石蜡、铋基合金TP-Ⅲ、脂肪酸、多元醇、希特斯盐中的至少之一。
9.如权利要求4所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述高导热泡沫材料为泡沫铜、石墨烯泡沫、碳纳米管泡沫、泡沫铝、泡沫银中的至少之一。
10.如权利要求4所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述散热主体的材质为金、铜、银、钼，以及合金材料中的至少之一。
11.如权利要求1至10任一所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，所述碳化硅芯片采用第一焊剂贴于所述第一散热基板上，所述相变散热器采用第二焊剂贴于所述碳化硅芯片上，所述第一焊剂的熔点高于所述第二焊剂的熔点。
12.一种车辆电驱装置，其特征在于，所述车辆电驱装置使用如权利要求1至11任一项所述的具有双面散热结构的碳化硅器件。
13.一种具有双面散热结构的碳化硅器件的制作方法，用于制作如权利要求1至11任一项所述的具有双面散热结构的碳化硅器件，其特征在于，包括：
将所述碳化硅芯片依据所述第一散热基板的回流曲线焊接于所述第一散热基板的上表面，所述第一散热基板为铜-陶瓷-铜所形成的夹层结构；
根据第一散热器的内部结构与所述回流曲线的对应关系将所述第一散热器焊接于所述碳化硅芯片上表面，所述第一散热器为相变散热器；
将第二散热器焊接于所述第一散热基板的下表面，使用外壳封装所述碳化硅芯与所述相变散热器并进行固化，形成双面散热结构的碳化硅器件，其中，所述第二散热器为风冷散热器或液冷散热器。
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