CN212033005U - 一种功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种功率模块，所述功率模块的内部设置有冷却通道，所述冷却通道用于冷却液的流通。本实用新型自带冷却通道，体积小，散热效率高。

Description

一种功率模块

技术领域

本发明涉及水冷散热技术领域，具体的，涉及一种水冷散热功率模块封装。

背景技术

功率模块作为电能开关、转换的控制枢纽，在正常工作时发热非常严重，如果产生的热量不能及时的散发出去，就会造成模块和芯片的损坏，导致电路不能正常工作。目前主流的散热方式为强制风冷散热和水冷散热，其中水冷散热的效果比较好。但是，现有技术中，水冷散热模块都需要额外增加水冷散热器，额外增加的水冷散热器不仅占空间，而且还存在结合面漏液的危险。针对上述问题，本实用新型设计了一种自带冷却通道，体积小，散热效率高的功率模块。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本实用新型提出了一种功率模块，自带冷却通道，体积小，散热效率高。

第一方面，本实用新型提供一种功率模块，所述功率模块的内部设置有冷却通道，所述冷却通道用于冷却液的流通。

在一个实施方式中，所述功率模块包括外壳和框架，所述外壳内部设置有所述冷却通道，所述框架上设置有至少一个芯片组，所述外壳设置在所述框架上，至少一个所述芯片组位于所述冷却通道的侧面。

采用上述实施方式的有益效果是：无需额外增加水冷散热器，减小了功率模块的体积，提高了功率模块的散热效率。

在一个实施方式中，所述外壳的两个相对的侧面上分别设置有进水口和出水口，所述冷却通道的两端分别与所述进水口和所述出水口连通。

采用上述实施方式的有益效果是：在功率模块水冷散热过程中，只需在进水口和出水口接入冷却液输送管，冷却液依次通过进水口、冷却通道和出水口完成功率模块的水冷散热。

在一个实施方式中，所述框架包括底部框架、第一基板和第二基板，所述底部框架纵截面为U形结构，所述第一基板设置在所述底部框架背离开口方向的一侧上，所述第二基板设置在所述底部框架背离开口方向的一侧上，且所述第二基板与所述第一基板相对设置，其中，所述冷却通道位于所述第一基板和所述第二基板之间。

采用上述实施方式的有益效果是：底部框架、第一基板和第二基板分别位于冷却通道的三个侧面，使功率模块的空间利用率更高，体积更小。

在一个实施方式中，所述芯片组包括控制芯片、第一功率芯片和第二功率芯片，所述控制芯片设置在所述底部框架背离开口方向的一侧上，且位于所述第一基板和所述第二基板之间，所述第一功率芯片设置在所述第一基板远离所述第二基板的一侧上，所述第二功率芯片设置在所述第二基板远离所述第一基板的一侧上。

采用上述实施方式的有益效果是：控制芯片、第一功率芯片和第二功率芯片分别位于冷却通道的三个侧面，散热效率更高，同时，上述设置使得控制芯片、第一功率芯片和第二功率芯片被第一基板和第二基板隔离在三个独立的区域，避免了控制芯片、第一功率芯片和第二功率芯片产热的相互影响。

在一个实施方式中，所述控制芯片与所述底部框架通过第一邦定线连接，所述第一功率芯片与所述底部框架通过第二邦定线连接，所述第二功率芯片与所述底部框架通过第三邦定线连接。

采用上述实施方式的有益效果是：实现了控制芯片、第一功率芯片和第二功率芯片与底部框架的电连接。

在一个实施方式中，所述底部框架由铜制成，所述第一基板和所述第二基板均为DBC基板。

采用上述实施方式的有益效果是：铜具有良好的导电性，能够实现电路的导通，DBC基板具有较高的导热性，能够提高第一功率芯片与第二功率芯片的散热效率。

在一个实施方式中，所述第一基板和所述第二基板均与所述底部框架焊接相连。

采用上述实施方式的有益效果是：实现DBC基板与底部框架的连接。

在一个实施方式中，所述进水口和所述出水口上均设置有机械接口。

采用上述实施方式的有益效果是：方便进水口和出水口与冷却液输送管的连接，安装方便，快捷。

在一个实施方式中，所述底部框架为双排直插式结构。

采用上述实施方式的有益效果是：方便功率模块的安装和拆除。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)自带水冷通道，能够有效避免额外增加水冷散热器而造成的结合面漏液的危险。

(2)体积小，空间利用率高，安装方便，快捷。

(3)提高了功率模块的散热效率，同时避免了各芯片产热的相互影响。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了一种水冷散热功率模块封装的透视图；

图2显示了一种水冷散热功率模块封装的爆炸图；

图3显示了一种水冷散热功率模块封装的轴测图；

图4显示了一种水冷散热功率模块封装的主视图；

图5显示了一种水冷散热功率模块封装的俯视图；

图6显示了一种水冷散热功率模块封装的仰视图；

图7显示了一种水冷散热功率模块封装的侧视图；

图8显示了一种水冷散热功率模块封装的框架的结构图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

10-功率模块；11-冷却通道；13-外壳；15-框架；151-底部框架；153-第一基板；155-第二基板；17-芯片组；171-控制芯片；173-第一功率芯片；175-第二功率芯片；19-进水口；21-出水口；231-第一邦定线；233-第二邦定线；235-第三邦定线。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。

如图1-8所示，一种功率模块10，其内部设置有冷却通道11，冷却通道11用于冷却液的流通。

其中，功率模块10包括外壳13和框架15，外壳13的内部设置有冷却通道11，框架15上设置有至少一个芯片组17，外壳13设置在框架15上，至少一个芯片组17位于冷却通道11的侧面。

具体的，本实施例中，外壳13为一侧面开口设置的长方体结构，外壳13内部中空设置，在外壳13内部设置有一个长方体空腔结构的冷却通道11，冷却液可以在冷却通道11内流通。其中，外壳13可以为塑封外壳。

其中，外壳13的两个相对的侧面上设置有进水口19和出水口21，冷却通道11的两端分别与进水口19和出水口21连通。

具体的，本实施例中，在长方体结构的外壳13的两个端面上分别开设有圆形结构的进水口19和圆形结构的出水口21，冷却通道11的两端分别与进水口19和出水口21连通，使得外壳13内的冷却通道11与外侧连通。当功率模块10需要水冷散热时，只需在进水口19和出水口21处接入冷却液输送软管，冷却液即可依次通过进水口19、冷却通道11和出水口21，完成功率模块10的水冷散热。

其中，在进水口19和出水口21上均设置有机械接口，机械接口的设置能够方便进水口19和出水口21与冷却液输送软管的连接，安装和拆卸方便快捷。

其中，框架15包括底部框架151、第一基板153和第二基板155，底部框架151的纵截面为U形结构，第一基板153设置在底部框架151背离开口方向的一侧上，第二基板155设置在底部框架151背离开口方向的一侧上，且第二基板155与第一基板153相对设置，冷却通道11位于第一基板153和第二基板155之间。

具体的，本实施例中，底部框架151为由铜制成的双排直插式结构，其纵截面为U形结构，底部框架151上设置有两排相对应的铜制引线脚，用于插接或焊接在元器件上。第一基板153和第二基板155均为DBC基板，DBC基板具有较高的导热性，能够提高散热效率。

如图1所示，三个依次排列的第一基板153均通过焊锡垂直焊接在底部框架151背离开口方向的一侧上，且三个第一基板153位于同一直线上，三个第一基板153所在直线与底部框架151上的任一排引线脚所在直线平行。三个依次排列的第二基板155均通过焊锡垂直焊接在底部框架151背离开口方向的一侧上，且三个第二基板155位于同一直线上，三个第二基板155所在直线与三个第一基板153所在直线平行，其中三个第一基板153和三个第二基板155分别一一对应设置。水冷管道15位于三个第一基板153和三个第二基板155之间，且水冷管道15与三个第一基板153所在直线或三个第二基板155所在直线平行。

在一个实施例中，第一基板153和第二基板155还可以通过铜框架或铝基板来取代。

其中，芯片组17包括控制芯片171、第一功率芯片173和第二功率芯片175，控制芯片171设置在底部框架151背离开口方向的一侧上，且位于第一基板153和第二基板155之间，第一功率芯片173设置在第一基板153远离第二基板155的一侧上，第二功率芯片175设置在第二基板155远离第一基板153的一侧上。

如图1所示，具体的，本实施例中，三个控制芯片171依次排列设置在底部框架151背离开口方向的一侧上，三个控制芯片171位于同一直线上，且位于三个第一基板153和三个第二基板155之间。冷却通道11位于控制芯片171远离底部框架151的一侧，且与控制芯片171之间间隙设置。每个第一基板153远离与其对应的第二基板155的一侧上均设置有一个第一功率芯片173，每个第二基板155远离与其对应的第一基板153的一侧上均设置有一个第二功率芯片175。上述设置使得控制芯片171、第一功率芯片173和第二功率芯片175分别位于水冷管道15的三个侧面，提高了功率模块10的散热效率，同时，控制芯片171、第一功率芯片173和第二功率芯片175被第一基板153和第二基板155分隔在三个区域，避免了控制芯片171、第一功率芯片173和第二功率芯片175产热的相互影响。

在一个实施例中，控制芯片171的最大侧面、第一功率芯片173的最大侧面和第二功率芯片175的最大侧面均朝向冷却通道11，能够有效提高功率模块10的散热效率。

其中，控制芯片171与底部框架151通过第一邦定线231连接，第一功率芯片173与底部框架151通过第二邦定线233连接，第二功率芯片175与底部框架151通过第三邦定线235连接。

具体的，本实施例中，控制芯片171通过第一邦定线231与底部框架151上对应的引线脚连接，第一功率芯片173通过第二邦定线233和与底部框架151上对应的引线脚连接，第二功率芯片175通过第三邦定线235与底部框架151上对应的引线脚连接。其中，底部框架151上的一部分相对应的引脚线之间通过铜片连接，进而实现第一功率芯片173与第二功率芯片175之间的电连接。

在一个实施例中，功率模块10还可以为SOP贴片器件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”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发明和简化描述，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发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (8)

1.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块的内部设置有冷却通道，所述冷却通道用于冷却液的流通；

所述功率模块包括：

外壳，其内部设置有所述冷却通道；以及

框架，其上设置有至少一个芯片组，所述外壳设置在所述框架上，至少一个所述芯片组位于所述冷却通道的侧面；

所述框架包括：

底部框架，其纵截面为U形结构；

第一基板，其设置在所述底部框架背离开口方向的一侧上；以及

第二基板，其设置在所述底部框架背离开口方向的一侧上，且所述第二基板与所述第一基板相对设置；

其中，所述冷却通道位于所述第一基板和所述第二基板之间。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述外壳的两个相对的侧面上分别设置有进水口和出水口，所述冷却通道的两端分别与所述进水口和所述出水口连通。

3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述芯片组包括：

控制芯片，其设置在所述底部框架背离开口方向的一侧上，且位于所述第一基板和所述第二基板之间；

第一功率芯片，其设置在所述第一基板远离所述第二基板的一侧上，以及

第二功率芯片，其设置在所述第二基板远离所述第一基板的一侧上。

4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述控制芯片与所述底部框架通过第一邦定线连接，所述第一功率芯片与所述底部框架通过第二邦定线连接，所述第二功率芯片与所述底部框架通过第三邦定线连接。

5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述底部框架由铜制成，所述第一基板和所述第二基板均为DBC基板。

6.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板均与所述底部框架焊接相连。

7.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述进水口和所述出水口上均设置有机械接口。

8.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述底部框架为双排直插式结构。

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