CN210668342U - 一种散热器及半导体功率模块的散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种散热器及半导体功率模块的散热结构，所述散热器包括铝质的散热器本体，在散热器本体的器件安装面嵌设有铜膜层；还包括陶瓷覆铜板，所述陶瓷覆铜板包括陶瓷基板和覆设于陶瓷基板两侧的铜箔，该陶瓷覆铜板的一侧通过锡膏与散热器本体上的铜膜层焊接在一起；半导体功率模块的散热结构包括半导体功率模块单管和上述的散热器，所述半导体功率模块单管的散热面通过锡膏与陶瓷覆铜板背离散热器本体一侧的铜箔焊接为一体。能够有效提高半导体功率模块的散热效果，保证半导体功率模块的使用寿命，提高半导体功率模块的使用寿命，并降低半导体功率模块的使用成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体散热技术领域，尤其涉及一种散热器及半导体功率模块的散热结构。
背景技术
IGBT是英文Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，中文名称为绝缘栅双极型晶体管，在使用时通常需要把IGBT制作成各种模块进行使用，简称IGBT模块，也是一种高功率半导体模块。该模块在工作过程时会产生大量热，为了使IGBT模块能够安全的工作，IGBT工作结温必须低于允许的最大结温，不仅在额定范围内需要确保，同时在超负荷异常状态下也应该确保。因此散热器是IGBT模块热量能否高效散发的关键因素。
为确保半导体功率模块能够稳定正常的运行，有人通过集成芯片模块的方式来取代半导体功率模块，这样虽然能够大大降低工作过程中散发的热量，也能够提高运行的稳定性，但其所带来的缺陷是封装技术难度较大，成本大大增加，约为半导体功率模块的5-10倍，对于一台大型设备而已，就会因使用大量功率模块而造成设备的成本大大增加。
而现有的半导体功率模块单管（如IGBT）在使用时，主要通过散热器进行散热，现有的散热器为了兼顾成本和散热效果，通常为铝材，而半导体功率模块的散热面通常为传热性能非常好的铜材；由于铝材和铜材不能直接焊接在一起，因此目前的做法是将两者通过螺钉连接在一起，并通过绝缘板将半导体功率模块与散热器隔开；为保证散热效果，在半导体功率模块与绝缘板之间以及绝缘板与散热器之间均设有导热硅胶，通过导热硅胶强化热传导效果。但这种散热结构存在以下不足：1、导热硅胶存在老化和干凝问题，使用时间越长，导热效果越差；2、使用时间过长后，易因导热硅胶老化以及工作环境（振动）等造成连接螺钉松动，这样在半导体功率模块工作过程中很容易造成冷热冲击，从而造成半导体功率模块损坏，大大降低半导体功率模块的使用寿命。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于解决如何提高半导体功率模块的散热效果，保证半导体功率模块的使用寿命，提高半导体功率模块的使用寿命，并降低半导体功率模块的使用成本的问题，提供一种散热器及半导体功率模块的散热结构，能够有效提高半导体功率模块的散热效果，保证半导体功率模块的使用寿命，提高半导体功率模块的使用寿命，并降低半导体功率模块的使用成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种散热器，包括铝质的散热器本体，其特征在于：在散热器本体的器件安装面嵌设有铜膜层，所述铜膜层与散热器本体固为一体；还包括陶瓷覆铜板，所述陶瓷覆铜板包括陶瓷基板和覆设于陶瓷基板两侧的铜箔，该陶瓷覆铜板的一侧通过锡膏与散热器本体上的铜膜层焊接在一起。
进一步地，所述铜膜层与散热器本体通过压铸的方式成型为一体。
进一步地，所述铜膜层与散热器本体通过冷喷涂的方式成型为一体。
进一步地，在铜膜层上设有至少一块陶瓷覆铜板。
一种半导体功率模块的散热结构，其特征在于：包括半导体功率模块单管和上述的散热器，所述半导体功率模块单管的散热面通过锡膏与陶瓷覆铜板背离散热器本体一侧的铜箔焊接为一体。
进一步地，所述半导体功率模块单管为多个，所述铜膜层对应也为多块，各铜膜层上分别设有一陶瓷覆铜板，多个半导体功率模块单管分别与一陶瓷覆铜板焊接为一体。
进一步地，所述半导体功率模块单管为多个，所述铜膜层上的陶瓷覆铜板对应也为多块，多个半导体功率模块单管分别与一陶瓷覆铜板焊接为一体。
进一步地，所述散热器本体呈长条形，其两端分别设有一支座；该散热器本体的两侧面均为器件安装面，在散热器本体的两侧面分别嵌设有一长条形铜膜层，且所述铜膜层的长度方向与散热器本体的长度方向一致；在散热器本体两侧的铜膜层上分别焊接有数块陶瓷覆铜板，在各陶瓷覆铜板上分别焊接有一半导体功率模块单管。
进一步地，所述散热器本体内部为中空结构。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
1、散热器整体结构简单，加工制作方便，便于将半导体功率模块单管（IGBT）直接焊接到散热器上，使半导体功率模块整体的稳定性更好，能够有效提高半导体功率模块整体的使用寿命。
2、采用单管结构直接与散热器相连形成半导体功率模块整体，结构更加简单，成本更加低廉，更能满足人们的使用需求。
3、根据设计需求加工制作散热器，然后与单管装配形成半导体功率模块整体，从而根据需要形成不同的半导体功率模块整体，能够有效提高半导体功率模块整体的适应性。
附图说明
图1为散热器的结构示意图。
图2为图1沿A-A向的断面图。
图3为半导体功率模块的散热结构一种实施示意图。
图4为半导体功率模块的散热结构另一种实施示意图。
图5为半导体功率模块的散热结构另一种实施示意图。
图中：1—散热器本体，2—铜膜层，3—陶瓷覆铜板，31—陶瓷基板，32—铜箔，4—半导体功率模块单管，5—导热管。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例：参见图1、图2，一种散热器，包括铝质的散热器本体1，在散热器本体1的器件安装面嵌设有铜膜层2，所述铜膜层2与散热器本体1固为一体。作为一种实施方式，所述铜膜层2与散热器本体1通过压铸的方式成型为一体，这样，铜膜层2与散热器本体1通过物理变形后结合为一体，整体稳定性更好，并且技术成熟，加工更加方便，加工成本也更低。作为另一种实施方式，所述铜膜层2与散热器本体1通过冷喷涂的方式成型为一体；采用冷喷涂方式，能够保证铜膜层2的厚薄均匀性，并且能够进一步提高铜膜层2与。
还包括陶瓷覆铜板3，所述陶瓷覆铜板3包括陶瓷基板31和覆设于陶瓷基板31两侧的铜箔32，该陶瓷覆铜板3的一侧通过锡膏与散热器本体1上的铜膜层2焊接在一起。具体实施时，作为一种实施方式，在散热器的器件安装面嵌设有2块铜膜层2，在2块铜膜层2上分别设有1块陶瓷覆铜板3，这样适合半导体功率模块单管4的安装和使用。作为一种实施方式，在1块铜膜层2上设有多块陶瓷覆铜板3，这样更适合组合形成半导体功率模块整体的装配和使用。
采用上述结构，散热器整体结构简单，加工制作方便，便于将半导体功率模块单管4（IGBT）直接焊接到散热器上，使半导体功率模块整体的稳定性更好，能够有效提高半导体功率模块整体的使用寿命。
一种半导体功率模块的散热结构，包括半导体功率模块单管4和上述的散热器，所述半导体功率模块单管4的散热面通过锡膏与陶瓷覆铜板3背离散热器本体1一侧的铜箔32焊接为一体。
作为一种实施例，参见图3，所述半导体功率模块单管4为2个，所述铜膜层2对应也为2块，两铜膜层2上分别设有一陶瓷覆铜板3，2个半导体功率模块单管4分别与一陶瓷覆铜板3焊接为一体。
作为一种实施例，参见图4，所述半导体功率模块单管4为6个，所述铜膜层2为2块，2块铜膜层2上分别分布有3块陶瓷覆铜板3，6个半导体功率模块单管4分别与一陶瓷覆铜板3焊接为一体。
作为一种实施例，参见图5，所述散热器本体1呈长条形，其两端分别设有一支座；该散热器本体1的两侧面均为器件安装面，在散热器本体1的两侧面分别嵌设有一长条形铜膜层2，且所述铜膜层2的长度方向与散热器本体1的长度方向一致；在散热器本体1两侧的铜膜层2上分别焊接有数块陶瓷覆铜板3，在各陶瓷覆铜板3上分别焊接有一半导体功率模块单管4。所述散热器本体1内部为中空结构，在散热器的两端分别设有一与散热器内部相连通的导热管5，该导热管5的下端为开放结构，从而便于接入冷却风或冷却水，以提高散热器的冷却效果。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种散热器，包括铝质的散热器本体，其特征在于：在散热器本体的器件安装面嵌设有铜膜层，所述铜膜层与散热器本体固为一体；还包括陶瓷覆铜板，所述陶瓷覆铜板包括陶瓷基板和覆设于陶瓷基板两侧的铜箔，该陶瓷覆铜板的一侧通过锡膏与散热器本体上的铜膜层焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种散热器，其特征在于：所述铜膜层与散热器本体通过压铸的方式成型为一体。
3.根据权利要求1所述的一种散热器，其特征在于：所述铜膜层与散热器本体通过冷喷涂的方式成型为一体。
4.根据权利要求1所述的一种散热器，其特征在于：所述铜膜层为多块，在铜膜层上设有至少一块陶瓷覆铜板。
5.一种半导体功率模块的散热结构，其特征在于：包括半导体功率模块单管和权利要求1-3中任一项权利要求所述的散热器，所述半导体功率模块单管的散热面通过锡膏与陶瓷覆铜板背离散热器本体一侧的铜箔焊接为一体。
6.根据权利要求5所述的半导体功率模块的散热结构，其特征在于：所述半导体功率模块单管为多个，所述铜膜层对应也为多块，各铜膜层上分别设有一陶瓷覆铜板，多个半导体功率模块单管分别与一陶瓷覆铜板焊接为一体。
7.根据权利要求5所述的半导体功率模块的散热结构，其特征在于：所述半导体功率模块单管为多个，所述铜膜层上的陶瓷覆铜板对应也为多块，多个半导体功率模块单管分别与一陶瓷覆铜板焊接为一体。
8.根据权利要求5所述的半导体功率模块的散热结构，其特征在于：所述散热器本体呈长条形，其两端分别设有一支座；该散热器本体的两侧面均为器件安装面，在散热器本体的两侧面分别嵌设有一长条形铜膜层，且所述铜膜层的长度方向与散热器本体的长度方向一致；在散热器本体两侧的铜膜层上分别焊接有数块陶瓷覆铜板，在各陶瓷覆铜板上分别焊接有一半导体功率模块单管。
9.根据权利要求8所述的半导体功率模块的散热结构，其特征在于：所述散热器本体内部为中空结构。
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|---|---|---|---|---|
| CN112490207A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-12 | 上能电气股份有限公司 | 一种功率器件散热结构及逆变器 |
| CN117877991A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 乐山希尔电子股份有限公司 | 一种功率模块的制造方法 |
| CN117894768A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-04-16 | 派德芯能半导体(上海)有限公司 | 功率元件散热冷却系统 |
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