CN214203665U - 散热器和功率模块封装体 - Google Patents

散热器和功率模块封装体 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种散热器和一种功率模块封装体。散热器包括入口、出口、和具有前表面的冷却板，冷却板包括与入口连通的入口通道、与出口连通的出口通道、以及沿入口通道的纵向方向设置在前表面上的多个冷却单元，每个冷却单元包括第一冷却通道、与第一冷却通道平行的第二冷却通道、以及在第一冷却通道与第二冷却通道之间的至少一个隔板，入口通道与出口通道平行，每个第一冷却通道与入口通道连通，每个第二冷却通道与出口通道连通，隔板被配置成将冷却剂从第一冷却通道引导至第二冷却通道。

Description

散热器和功率模块封装体
技术领域
本实用新型涉及一种散热器和一种功率模块封装体，尤其是一种用于高开关速度半导体器件的散热器和一种电流平衡良好的功率模块封装体。
背景技术
常规地，逆变器的冷却系统1呈板形，并且功率芯片2(例如SiC器件)平行地固定在板的表面上(在图1中，示出了三相应用，31、32、33分别代表U相、V相和W相)。冷却剂通过入口11流入冷却系统，并通过出口12流出冷却系统。参照图2和图3，使用两个常规的蛇形冷却管，入口1和出口2设置在冷却系统的同一侧，并且功率芯片沿着这些蛇形冷却管设置(在图2和图3中，冷却剂流如箭头所示)，因此功率芯片产生的热量由冷却剂流3耗散。然而，由于冷却剂本身的温度在热交换过程期间升高，因此出口附近的温度高于入口附近的温度，这会导致温度不平衡。随着平行布置的功率芯片数量的增多，温度分布变得更加不均匀。一般来说，EV(电动汽车)需要更大的电流并使用更多的SiC器件，并且如果这些SiC器件仍然如图1所示平行布置，就会由于温度不平衡而产生不平衡的电流，这可能会导致一些SiC器件甚至被破坏。
实用新型内容
为了改善温度平衡，公开了一种散热器，该散热器包括散热器的一端的入口和散热器的相对端的出口，冷却板，该冷却板具有前表面、与入口连通的入口通道、与出口连通的出口通道、以及沿入口通道的纵向方向设置在前表面上的多个冷却单元，每个冷却单元包括第一冷却通道、与第一冷却通道平行的第二冷却通道、以及在第一冷却通道与第二冷却通道之间的至少一个隔板，其中，入口通道与出口通道平行，每个第一冷却通道与入口通道连通，每个第二冷却通道与出口通道连通，隔板被配置成将冷却剂从第一冷却通道引导至第二冷却通道。
根据本实用新型的另一个方面，还公开了一种功率模块封装体。功率模块封装体包括上述散热器，该功率模块封装体进一步包括：布置在冷却板的后表面上的多个功率器件，后表面与前表面相反，并且/或者功率模块封装体进一步包括布置在盖件的外表面上的多个功率器件。
从以下结合附图的详细描述中，实施例的其他方面和优点将变得显而易见，附图通过举例的方式展示了所描述的实施例的原理。
附图说明
通过结合附图参考以下描述，可以最好地理解所描述的实施例及其优点。这些附图决不限制本领域技术人员在不脱离所述实施例的精神和范围的情况下对所述实施例在形式和细节上进行的任何改变。
图1展示了三相应用中的平行的功率芯片的布置。
图2展示了传统的冷却剂流。
图3展示了另一种传统的冷却剂流。
图4展示了本实用新型的第一实施例中的冷却板的透视图。
图5展示了图4的冷却板的俯视图。
图6展示了包括第一实施例的散热器的功率模块封装体的分解视图。
图7展示了本实用新型的第二实施例中的冷却板的透视图。
图8展示了图7的冷却板的俯视图。
具体实施方式
现在参照附图，详细描述本实用新型的实施例。参照图4至图6，功率模块封装体具有包括冷却板3和盖件5的由流体填充的散热器。在第一实施例中，散热器包括在一端的入口1和在相对端的出口2。入口1允许冷却剂进入散热器内部的通道，出口2允许冷却剂从散热器排出。呈矩形形状的冷却板3具有前表面31、与入口1连通的入口通道32、与出口2连通的出口通道33、以及设置在前表面31上的多个冷却单元30。冷却单元30沿入口通道的纵向方向设置。在此实施例中，入口通道32与出口通道33平行。
在每个冷却单元中，设置了第一冷却通道41、与第一冷却通道41平行的第二冷却通道42、以及在第一冷却通道41与第二冷却通道42之间的多个隔板43。因此，在前表面31上，多个第一冷却通道41和多个第二冷却通道42相间错杂。所有的第一冷却通道41和所有的第二冷却通道42都与入口通道32和出口通道33垂直。每个第一冷却通道41与入口通道32连通，并且每个第二冷却通道42与出口通道33连通，因此由这些通道形成梳状，并且冷却剂可以从入口通道32分流到不同的冷却单元中，并且在短时间内通过第一冷却通道41扩散到整个冷却板。
此外，在每个冷却单元30中，冷却剂从第一冷却通道41中由隔板43引导至第二冷却通道42。流过所有第二冷却通道42的冷却剂将最终汇聚到出口通道33并从散热器中排出。在此实施例中，隔板43是与第一冷却通道41垂直的条带。应当理解，具有其他形状的隔板也可以用于引导冷却剂流，例如沿着与第一冷却通道41垂直的方向延伸的多个柱。
散热器进一步包括面向前表面31的盖件5。当盖件5被组装到冷却板3时，冷却剂被密封在散热器内部。盖件5具有外表面51和与外表面51相反的内表面。当散热器被组装好和密封好时，内表面面向前表面31。
现在参照图6，散热器用在功率模块封装体中，以冷却功率器件。多个功率器件6布置在外表面51上。功率器件6是具有高开关频率的SiC芯片或MOSFET芯片。功率器件6被分成三个组，并且每个组与三相系统中的一相相对应。每个组中的功率器件沿与第一冷却通道41平行的方向延伸。在另一个优选实施例中，功率器件设置在冷却板的与前表面31相反的后表面上，而不是在盖件5的外表面51上。在这种功率模块封装体中，电流平衡是优选的，因为不会出现明显的不均匀温度分布。
在另一个优选实施例中，每个冷却单元进一步包括与第一冷却通道平行的附加第二冷却通道，附加第二冷却通道与出口通道连通，第一冷却通道在第二冷却通道与附加第二冷却通道之间。在另一个优选实施例中，相邻的冷却单元共享一个第二冷却通道或一个附加第二冷却通道。即，一个冷却单元中的附加第二冷却通道也是相邻冷却单元中的第二冷却通道。参照图7和图8，分别展示了本实用新型的第二实施例中的冷却板的透视图和俯视图。在这种情况下，来自入口通道32的冷却剂首先分流到第一冷却通道41中，然后在每个冷却单元30中，冷却剂由隔板43引导，并进一步分流到第二冷却通道和附加第二冷却通道(两者均标记为42)，如箭头所示。此后，分流的冷却剂将在出口通道33中汇聚，并经由出口2从散热器排出。通过这种设计，冷却剂充分扩散，整个散热器得到有效冷却。
对于优选实施例，已经提出了多个替代性的结构性元件和处理步骤。因此，尽管已经参考特定实施例描述了本实用新型，但是本说明书是对本实用新型的说明，而不应被解释为对本实用新型的限制。在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的真实精神和范围的情况下，本领域技术人员可以想到多个不同的修改和应用。

Claims (6)

1.一种散热器，其特征在于，包括：
在所述散热器的一端的入口和在所述散热器的相对端的出口，
冷却板，所述冷却板具有前表面、与所述入口连通的入口通道、与所述出口连通的出口通道、以及沿所述入口通道的纵向方向设置在所述前表面上的多个冷却单元，每个冷却单元包括第一冷却通道、与所述第一冷却通道平行的第二冷却通道、以及在所述第一冷却通道与所述第二冷却通道之间的至少一个隔板，
其中，所述入口通道与所述出口通道平行，每个第一冷却通道与所述入口通道连通，每个第二冷却通道与所述出口通道连通，所述隔板被配置成将冷却剂从所述第一冷却通道引导至所述第二冷却通道。
2.如权利要求1所述的散热器，其中，至少一个冷却单元进一步包括与所述第一冷却通道平行的附加第二冷却通道，所述附加第二冷却通道与所述出口通道连通，所述第一冷却通道在所述第二冷却通道与所述附加第二冷却通道之间。
3.如权利要求2所述的散热器，其中，相邻的所述冷却单元共享一个第二冷却通道或一个附加第二冷却通道。
4.如权利要求1至3中任一项所述的散热器，其中，所述隔板是与所述第一冷却通道垂直的条带。
5.如权利要求1至3中任一项所述的散热器，其中，所述散热器进一步包括盖件，所述盖件面向所述前表面并被组装到所述冷却板上以将所述冷却剂密封在所述散热器内部。
6.一种功率模块封装体，所述功率模块封装体包括由权利要求1至5中任一项限定的散热器，其中，所述功率模块封装体进一步包括布置在所述冷却板的后表面上的多个功率器件，所述后表面与所述前表面相反，并且/或者所述功率模块封装体进一步包括布置在盖件的外表面上的多个功率器件。
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