CN205069618U - 功率模块和具有其的车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功率模块和具有其的车辆，其中功率模块包括：功率芯片；两个绝缘导热冷却盒，两个所述绝缘导热冷却盒分别设在所述功率芯片的上下表面上，每个所述绝缘导热冷却盒内填充有冷却液。根据本实用新型的功率模块，省去了相关技术中的双面覆铜陶瓷基板，缩短了散热路径、减小了热阻，可以使功率芯片的上下表面实现同时散热的目的，进一步地增强了功率模块的散热能力，从而提高了功率模块的可靠性，延长了功率模块的使用寿命，该功率模块的结构简单、生产工序简易、生产率较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子制造领域，更具体地，涉及一种功率模块和具有其的车辆。
背景技术
相关技术中的功率模块是通过在功率芯片上下表面焊接陶瓷覆铜基板，再将金属散热底板与陶瓷覆铜基板的金属层进行粘结来实现模块封装，最后通过对金属散热底板进行液体冷却的方式对模块进行双面冷却。这种功率模块由多层材料组成，结构较复杂，多层的结构阻碍了散热；散热底板材料热膨胀系数与功率芯片不匹配；多层结构及热膨胀系数不匹配使得每一层都会成为潜在的损坏点；封装过程中需要进行两次焊接工序，增加了成本。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种功率模块，该功率模块的结构简单、散热性好、可靠性高。
本实用新型还提出一种具有上述功率模块的车辆。
根据本实用新型第一方面的功率模块，包括：功率芯片；两个绝缘导热冷却盒，两个所述绝缘导热冷却盒分别设在所述功率芯片的上下表面上，每个所述绝缘导热冷却盒内填充有冷却液。
根据本实用新型的功率模块，通过将功率芯片的上下表面分别与两个绝缘导热冷却盒相连，省去了相关技术中的双面覆铜陶瓷基板，缩短了散热路径、减小了热阻，同时两个绝缘导热冷却盒内填充有冷却液，可以使功率芯片的上下表面实现同时散热的目的，进一步地增强了功率模块的散热能力，从而提高了功率模块的可靠性，延长了功率模块的使用寿命，该功率模块的结构简单、生产工序简易、生产率较高。
根据本实用新型第二方面的车辆，包括根据上述实施例所述的功率模块。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1是根据本实用新型实施例的功率模块的结构示意图。
附图标记：
功率模块100；
功率芯片10；门极11；焊料12；
绝缘导热冷却盒20；集电极21；发射极22；第一金属层23；
连接垫30；
塑封体40。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面首先结合附图1具体描述根据本实用新型第一方面实施例的功率模块100。
根据本实用新型实施例的功率模块100包括功率芯片10和两个绝缘导热冷却盒20。具体而言，两个绝缘导热冷却盒20分别设在功率芯片10的上下表面上，每个绝缘导热冷却盒20内填充有冷却液。
如图1所示，功率模块100主要由功率芯片10和两个绝缘导热冷却盒20组成。其中，功率芯片10和两个绝缘导热冷却盒20均沿水平方向(如图1所示的左右方向)延伸，而两个绝缘导热冷却盒20分别设在功率芯片10的上下两侧，可以理解的是，功率芯片10的上表面与两个绝缘导热冷却盒20中的一个的下表面焊接相连，而功率芯片10的下表面与另一个绝缘导热冷却盒20的上表面焊接相连，即功率芯片10的上表面和下表面分别通过焊料12与两个绝缘导热冷却盒实现连接。
其中，两个绝缘导热冷却盒20内填充有冷却液，从而使功率芯片10的上表面和下表面能够同时得到散热。而相关技术中的功率模块的功率芯片首先需焊接在覆铜陶瓷基板上，然后再在覆铜陶瓷基板上焊接散热板，结构较复杂，多层结构阻碍了功率芯片的散热，功率芯片的散热效果较差，并且该功率模块的生产工序复杂、成本高、生产效率较低。
由此，根据本实用新型实施例的功率模块100，通过将功率芯片10的上下表面分别与两个绝缘导热冷却盒20相连，省去了相关技术中的双面覆铜陶瓷基板和填充有冷却液的壳体，缩短了散热路径、减小了热阻，同时两个绝缘导热冷却盒20内填充有冷却液，可以使功率芯片10的上下表面实现同时散热的目的，进一步地增强了功率模块100的散热能力，从而提高了功率模块100的可靠性，延长了功率模块100的使用寿命，该功率模块100的结构简单、生产工序简易、生产率较高。
其中，功率芯片10的上下表面上分别设有第二金属层(未示出)，两个绝缘导热冷却盒20分别设在两个第二金属层上，可选地，两个绝缘导热冷却盒20分别与功率芯片10上的第二金属层焊接相连。
优选地，功率芯片10的背面(如图1所示的下表面)的第二金属层可以是分层设置的钛层、镍层、银层，即首先在功率芯片10的背面设置钛层，然后在钛层上分别依次设置镍层和银层，当然，功率芯片10的下表面的第二金属层还可以为其他可以焊接的金属。
而功率芯片10的正面(如图1所示的上表面)上的第二金属层可以为铝层，然后在铝层上化学镀镍磷合金；或者首先在铝层上化学镀镍磷合金，然后在镍磷合金层上镀金层；还可以为分层设置的镍层、钯层、金层等可焊的金属，即首先在功率芯片10的上表面设置镍层，然后在镍层上分别依次设置钯层和金层。这样既易于实现功率芯片10与两个绝缘导热冷却盒20的焊接，又方便使得功率芯片10与两个绝缘导热冷却盒20之间进行热量的传导。
进一步地，每个绝缘导热冷却盒20朝向另一个绝缘导热冷却盒20的侧壁上均具有第一金属层23，功率芯片10的上下表面分别与对应的第一金属层23相连。具体地，位于功率芯片10上方的绝缘导热冷却盒20的下表面设有第一金属层23，该第一金属层23与功率芯片10的上表面的第二金属层相连；位于功率芯片10下方的绝缘导热冷却盒20的上表面设有第一金属层23，该第一金属层23与功率芯片10的下表面的第二金属层相连。
在本实用新型的一些具体实施方式中，功率模块100还包括连接垫30设在功率芯片10的上方且位于功率芯片10与绝缘导热冷却盒20之间，连接垫30的一侧与绝缘导热冷却盒20电连接，另一侧与功率芯片10电连接。
也就是说，该实施例的功率模块100主要由功率芯片10、两个绝缘导热冷却盒20和连接垫30组成。其中，连接垫30设在功率芯片10与位于功率芯片10上方的绝缘导热冷却盒20之间，具体地，连接垫30的上表面和下表面分别通过焊料12与位于功率芯片10上方的绝缘导热冷却盒20和功率芯片10的上表面实现连接。
进一步地，功率芯片10的上表面上引出有门极11，门极11与连接垫30间隔开布置，位于功率芯片10上方和下方的两个绝缘导热冷却盒20上分别引出有发射极22和集电极21。也就是说，集电极21通过位于功率芯片10下方的绝缘导热冷却盒20的第一金属层23与功率芯片10的背面(如图1所示的下表面)实现连接，而功率芯片10的正面(如图1所示的上表面)设有门极11，位于功率10上方的绝缘导热冷却盒20上设有发射极22，发射极22与绝缘导热冷却盒20的第一金属层23相连。
由于功率芯片10的上表面设有门极22，通过将连接垫30设在功率芯片10的上表面与绝缘导热冷却盒20之间，可以保证功率芯片10与绝缘导热冷却盒20之间的安全高度，避免门极11、发射极22和集电极21与其他器件发生干涉。可选地，连接垫30的材料为铜、钼或铜钼复合材料，由此，可以使绝缘导热冷却盒20上的发射极22与功率芯片10实现电连接，保证功率芯片10的正常功能。
可选地，每个绝缘导热冷却盒20为表面附着有第一金属层23的陶瓷件。通过在两个陶瓷件的与功率芯片10邻近的一侧表面附着有第一金属层23，既可以使发射极22和集电极21通过绝缘导热冷却盒20的第一金属层23与功率芯片10实现电连接，又方便功率芯片10可以将热量传导到绝缘导热冷却盒20，再者，陶瓷件的耐腐蚀性强，具有高绝缘性和耐高温性，可以进一步提高功率模块100的使用寿命。
优选地，每个绝缘导热冷却盒20为导热系数大于170W/m.K的ALN件或者导热系数大于22W/m.K的AL2O3件，第一金属层23为铜层或铝层。换言之，绝缘导热冷却盒20的制作材料可以采用氮化铝或三氧化二铝，若绝缘导热冷却盒20的材料为氮化铝时，该材料的导热系数须大于170W/m.K，若绝缘导热冷却盒20的材料为三氧化二铝时，该材料的导热系数须大于22W/m.K，然后将两个绝缘导热冷却盒20的邻近功率芯片10的表面采用铜材料或者铝材料进行表面金属化。
具体地，功率芯片10产生的热量由功率芯片10的上下表面的第二金属层以及两个绝缘导热冷却盒20上的第一金属层23传导到两个绝缘导热冷却盒20，再利用两个绝缘导热冷却盒20内循环流动的冷却液直接对功率芯片10的上、下表面进行循环冷却散热，从而实现对功率模块100散热的目的，从而提高功率模块100的散热能力和可靠性。
在本实用新型的一些具体实施方式中，每个绝缘导热冷却盒20上均具有入口和出口以构造出冷却液循环的流动通道。具体地，如图1所示，绝缘导热冷却盒20上具有相互连通的入口和出口，入口和出口分别设在绝缘导热冷却盒20的左右两侧以增加冷却液在绝缘导热冷却盒20内的流动时间，保证功率芯片10可以与周围的冷却液进行充分的热交换，从而提高功率模块100的散热能力和可靠性。
其中，流动通道的形状形成为S形、螺旋形或U形等。通过在绝缘导热冷却盒20上设置入口和出口，并将流动通道的形状设置为S形、螺旋形或U形，增加了流动通道的体积，可以使冷却液不断地从入口流入流动通道内，进一步地增加了功率芯片10与冷却液对流的散热面积，延长了冷却液在绝缘导热冷却盒20内的流动时间，从而保证冷却液可以充分地与功率芯片10进行热交换，加强了冷却液与功率模块100的对流散热，从而延长了功率模块100的使用寿命。
有利地，功率芯片10与每个绝缘导热冷却盒20内的冷却液的液面之间的最短距离为1mm。与相关技术中的功率模块的厚度相比，本实用新型实施例的功率模块100的厚度较小，绝缘导热冷却盒20内的冷却液与功率芯片10表面的距离较近，缩短了散热路径，减小了热阻，冷却液可以快速地带走功率芯片10的上表面和下表面的热量，从而达到散热的目的，提高功率模块100的散热性能，延长功率模块100的使用寿命。
而功率模块100还包括塑封体40，塑封体40包覆功率芯片10的外周且与两个绝缘导热冷却盒20相连。这样将功率芯片10以及其他电子元件用塑封体40进行封装，既可以保证功率模块100的结构紧凑性，又可以保证功率模块100的功能可靠性，该功率模块100的结构简单、散热性能好、可靠性高。
根据本实用新型第二方面实施例的车辆包括根据上述实施例的功率模块100，例如，当功率模块100应用在汽车上时，功率模块100可以分别与汽车的驱动电路和电机连接，由驱动电路驱动功率模块100工作，通过改变功率模块100的导通占空比、而改变电机的电流大小，进而改变电机的转速以及电机的输出功率。由于根据本实用新型实施例的功率模块100具有上述技术效果，因此，根据本申请实施例的车辆也具有上述技术效果，即该车辆的散热效果好，综合性能高。
根据本实用新型实施例的车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种功率模块，其特征在于，包括：
功率芯片；
两个绝缘导热冷却盒，两个所述绝缘导热冷却盒分别设在所述功率芯片的上下表面上，每个所述绝缘导热冷却盒内填充有冷却液。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，每个所述绝缘导热冷却盒朝向另一个所述绝缘导热冷却盒的侧壁上均具有第一金属层，所述功率芯片的上下表面分别与对应的所述第一金属层相连。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，每个所述绝缘导热冷却盒上均具有入口和出口以构造出所述冷却液循环的流动通道。
4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述流动通道的形状形成为S形、螺旋形或U形。
5.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，每个所述绝缘导热冷却盒为表面附着有所述第一金属层的陶瓷件。
6.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述第一金属层为铜层或铝层。
7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，还包括连接垫，所述连接垫设在所述功率芯片的上方且位于所述功率芯片与所述绝缘导热冷却盒之间，所述连接垫的一侧与所述绝缘导热冷却盒电连接，另一侧与所述功率芯片电连接。
8.根据权利要求7所述的功率模块，其特征在于，所述功率芯片的上表面上引出有门极，所述门极与所述连接垫间隔开布置，位于所述功率芯片上方和下方的所述两个绝缘导热冷却盒上分别引出有发射极和集电极。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的功率模块，其特征在于，还包括塑封体，所述塑封体包覆所述功率芯片的外周且与两个所述绝缘导热冷却盒相连。
10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的功率模块。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108550566A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-09-18 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 基于纳米银焊膏的SiC器件三维堆叠互连结构及制备方法 |
| CN109285817A (zh) * | 2017-07-19 | 2019-01-29 | 比亚迪股份有限公司 | 半导体装置及具有其的车辆 |
| CN110323194A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-10-11 | 比亚迪股份有限公司 | 电机控制器及其制造方法、车辆 |
| CN112289761A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-01-29 | 湖南国芯半导体科技有限公司 | 一种功率模块封装结构及其制造方法 |
| CN115424991A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-12-02 | 华为数字能源技术有限公司 | 功率模组、逆变器与车辆 |
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2015
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109285817A (zh) * | 2017-07-19 | 2019-01-29 | 比亚迪股份有限公司 | 半导体装置及具有其的车辆 |
| CN110323194A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-10-11 | 比亚迪股份有限公司 | 电机控制器及其制造方法、车辆 |
| CN108550566A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-09-18 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 基于纳米银焊膏的SiC器件三维堆叠互连结构及制备方法 |
| CN112289761A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-01-29 | 湖南国芯半导体科技有限公司 | 一种功率模块封装结构及其制造方法 |
| CN115424991A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-12-02 | 华为数字能源技术有限公司 | 功率模组、逆变器与车辆 |
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