CN217336289U - 一种四面散热功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及功率模块技术领域，尤其是一种四面散热功率模块，包括左散热板和右散热板，所述左散热板和右散热板的连接面与所述上DBC板和下DBC板中的一块或者两块连接，所述左散热板和右散热板的高度小于等于所述上散热板的连接面与所述下散热板的连接面之间的距离，本实用新型通过加装左散热板和右散热板增加了散热面积，使得功率模块的散热性能进一步提高。

Description

一种四面散热功率模块

技术领域

本实用新型涉及功率模块技术领域，尤其是一种四面散热功率模块。

背景技术

由于碳化硅（SiC）器件的高温、高温、高频的优势而被广泛应用于国防军工、电动汽车、新能源等领域。为了充分发挥SiC 器件的优势，需要不断研究新的封装技术，以提高模块散热性能。

模块散热性能的提高可以降低在相同工况下芯片的峰值，进而降低其发生损坏的概率，提高模块可靠性。作为用来提高散热性能的一种封装结构，双面散热封装结构因为可以双面冷却以提高模块散热性能而收到欢迎。但是这种封装结构依然只是利用了模块上下两面进行散热，依然存在优化的空间。

发明专利CN111903049A公开一种功率模块包括：第一基板，在所述第一基板的一表面上形成有多个金属板；第二基板，与所述第一基板隔开，在所述第二基板的与所述第一基板的多个金属板相对的一表面上形成有多个金属板；多个功率元件，设置于所述第一基板与所述第二基板之间；第一电极，形成于所述多个功率元件各自的第一表面；以及第二电极，形成于所述多个功率元件各自的第二表面，所述多个功率元件包括：第一功率元件，所述第一电极与所述第二基板的多个金属板接合；以及第二功率元件，所述第一电极与所述第一基板的多个金属板接合。

这种功率模块虽然采用了双面散热封装结构，一定程度上提高了散热性能，但是也依然存在优化空间。

如何使得功率模块的散热能力进一步提升成为了亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种散热能力更加优良的四面散热功率模块。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种四面散热功率模块，包括上DBC板、下DBC板和位于两者之间的碳化硅芯片，所述上DBC板的上表面和下DBC板的下表面分别连接有上散热板和下散热板，其特征在于：所述上散热板的宽度大于所述上DBC板的宽度，所述下散热板的宽度大于所述下DBC板的宽度，所述上散热板的两侧面分别至上DBC板两侧面的距离相等，所述下散热板的两侧面分别至下DBC板两侧面的距离相等；

进一步的，功率端子在上DBC板或者下DBC板上的投影分别不超出所述上DBC板的长边或者下DBC板的长边；

还包括左散热板和右散热板，所述左散热板和右散热板的连接面与所述上DBC板和下DBC板中的一块或者两块连接，所述左散热板和右散热板的高度小于等于所述上散热板的连接面与所述下散热板的连接面之间的距离。

进一步的，所述上DBC板的左侧面与下DBC板的左侧面共面，所述上DBC板的右侧面与所述下DBC板的右侧面共面。

进一步的，所述上DBC板的两个侧面分别固定连接有第一侧铜层和第二侧铜层，所述下DBC板的侧面固定连接有第三侧铜层和第四侧铜层，所述左散热板的连接面连接有左焊料层，所述左焊料层与所述第一侧铜层和所述第三侧铜层连接，所述右散热板的连接面连接有右焊料层，所述右焊料层与所述第二侧铜层和所述第四侧铜层连接。

进一步的，所述左散热板上连接有连接件，所述左散热板通过所述连接件与所述上散热板或者下散热板中的一个或两个连接，所述左散热板的连接面与所述上DBC板的左侧面和所述下DBC板的左侧面接触连接，所述右散热板上连接有连接件，所述右散热板通过所述连接件与所述上散热板或者下散热板中的一个或两个连接，所述右散热板的连接面与所述上DBC板的右侧面和所述下DBC板的右侧面接触连接。

进一步的，所述左散热板与上DBC板的左侧面和下DBC板的左侧面之间设置有导热层五；所述右散热板与上DBC板的右侧面和下DBC板的右侧面之间设置有导热层六。

进一步的，所述连接件包括L型连接片、螺母和螺栓，所述L型连接片包括边一和边二，所述边一开有螺栓孔一，所述边一上固定连接有螺母，所述螺母与所述螺栓孔一同轴，所述螺母与边二分别位于所述边一的两侧，所述边二连接在所述上散热板或者下散热板的连接面上。

进一步的，所述左散热板和右散热板上分别开有与所述L型连接片向匹配的槽，以使得左散热片与右散热片在通过连接件连接后，所述左散热片和右散热片的连接面能够与所述上DBC板和下DBC板的侧面连接。

进一步的，所述左散热板上开有与所述螺栓相匹配的螺栓孔二，所述右散热板上开有与所述螺栓相匹配的螺栓孔三。

进一步的，所述左散热板与所述上散热板和下散热板之间分别设置有导热层一和导热层二，所述右散热板与所述上散热板和下散热板之间分别设置有导热层三和导热层四。

进一步的，所述上DBC板的陶瓷层的边缘距离芯片边缘的最小距离大于等于3.5mm，所述下DBC板的陶瓷层的边缘距离芯片边缘的最小距离大于等于3.5mm，所述上DBC板的陶瓷层与下DBC板的陶瓷层的厚度大于等于2mm。

采用本实用新型的技术方案的有益效果是：

1、本实用新型通过加装左散热板和右散热板增加了散热面积，使得功率模块的散热性能进一步提高。

2、本实用新型提供了两种侧散热板的固定方式，分别能够降低侧散热板的安装工艺难度和进一步提升散热效能。

3、本实用新型给出了一种更加适合传递热量的下DBC上陶瓷层的尺寸，能够进一步提升功率模块的散热效能。

4、本实用新型中对左散热板和右散热板进行开槽处理，以便更好的与连接件配合方便左散热板和右散热板的安装。

5、导热层五和导热层六能够弥补为了降低安装难度而损失的热传输效率，进一步提升左散热板和右散热板的散热能力。

6、上散热板和下散热板的宽度宽于上DBC板和下DBC板使得上散热板与下散热板能够有效的对左散热板和右散热板进行夹持固定，降低了左散热板和右散热板的安装难度。

7、上散热板和下散热板的宽度宽于上DBC板和下DBC板能够扩大散热面积进一步提升散热效能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中实施例1的剖视图；

图3为图2中圈B处的细节图；

图4为本实用新型中实施例2的剖视图；

图5为图4中圈A处的细节图；

图6为本实用新型中连接件的安装示意图；

图7为本实用新型中右散热板的主视图；

图8为本实用新型的温度分布图；

图9为现有技术的温度分布图；

图10为图4中圈C处的细节图。

11、上DBC板；112、上DBC的下铜层；12、下DBC板；121、下DBC的上铜层；2、上散热板；3、下散热板；4、左散热板；5、右散热板；61、L型连接片；62、螺母；63、螺栓；64、弹垫；65、平垫；73、导热层三；74、导热层四；82、第二侧铜层；84、第四侧铜层；92、右焊料层；10、芯片。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。本实用新型利用结构示意图等进行详细描述，示意图只是实例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。

请参阅图1-图7，一种四面散热功率模块，包括上DBC板、下DBC板和位于两者之间的碳化硅芯片，所述上DBC板的上表面和下DBC板的下表面分别连接有上散热板和下散热板，所述上散热板的宽度大于所述上DBC板的宽度，所述下散热板的宽度大于所述下DBC板的宽度，所述上散热板的两侧面分别至上DBC板两侧面的距离相等，所述下散热板的两侧面分别至下DBC板两侧面的距离相等；

功率端子在上DBC板或者下DBC板上的投影分别不超出所述上DBC板的长边或者下DBC板的长边，功率端子只能从短边伸出，避免功率端子伸出上DBC板或者下DBC的长边的边缘，以使得左散热板和右散热板拥有更大的散热面积；

还包括左散热板和右散热板，所述左散热板和右散热板的连接面与所述上DBC板和下DBC板中的一块或者两块连接，所述左散热板和右散热板的高度小于等于所述上散热板的连接面与所述下散热板的连接面之间的距离。

本实用新型通过加装左散热板和右散热板增加了散热面积，使得功率模块的散热性能进一步提高，上散热板和下散热板的宽度宽于上DBC板和下DBC板使得上散热板与下散热板能够有效的对左散热板和右散热板进行夹持固定，降低了左散热板和右散热板的安装难度，上散热板和下散热板的宽度宽于上DBC板和下DBC板能够扩大散热面积进一步提升散热效能。

请参阅图2，上DBC板的左侧面与下DBC板的左侧面共面，所述上DBC板的右侧面与所述下DBC板的右侧面共面。

根据左散热板和右散热板的安装方式，本实用新型分为以下两种实施例：

实施例1：

请参阅图2-图3，上DBC板的两个侧面分别固定连接有第一侧铜层和第二侧铜层，所述下DBC板的侧面固定连接有第三侧铜层和第四侧铜层，所述左散热板的连接面连接有左焊料层，所述左焊料层与所述第一侧铜层和所述第三侧铜层连接，所述右散热板的连接面连接有右焊料层，所述右焊料层与所述第二侧铜层和所述第四侧铜层连接。

设置铜层能够使得焊料层能够与DBC板连接的更加牢固，避免左散热板和右散热板后期脱落。

实施例2：

请参阅图4-图5，左散热板上连接有连接件，所述左散热板通过所述连接件与所述上散热板或者下散热板中的一个或两个连接，所述左散热板的连接面与所述上DBC板的左侧面和所述下DBC板的左侧面接触连接，所述右散热板上连接有连接件，所述右散热板通过所述连接件与所述上散热板或者下散热板中的一个或两个连接，所述右散热板的连接面与所述上DBC板的右侧面和所述下DBC板的右侧面接触连接。

请参阅图5，左散热板与上DBC板的左侧面和下DBC板的左侧面之间设置有导热层五；所述右散热板与上DBC板的右侧面和下DBC板的右侧面之间设置有导热层六。

导热层五和导热层六能够弥补为了降低安装难度而损失的热传输效率，进一步提升左散热板和右散热板的散热能力。

请参阅图6-图7，连接件包括L型连接片、螺母和螺栓，螺栓与边一之间还可以设置平垫和弹垫以增加连接的牢固程度，所述L型连接片包括边一和边二，所述边一开有螺栓孔一，所述边一上焊接有螺母，所述螺母与所述螺栓孔一同轴，所述螺母与边二分别位于所述边一的两侧，所述边二连接在所述上散热板或者下散热板的连接面上，边二与上散热板或者下散热板通过焊接连接或者也可以通过在边二上打孔后通过螺栓进行与下散热板的可拆卸连接。

连接件的数量优选为4个，即左散热板和右散热板分别通过两个连接件与上散热板或者下散热板连接，同时，左散热板和右散热板优选的与下散热板连接，相较于与上散热板连接，与下散热板连接能够降低左散热板和右散热板的安装难度。

请参阅图6，左散热板和右散热板上分别开有与所述L型连接片向匹配的槽，以使得左散热片与右散热片在通过连接件连接后，所述左散热片和右散热片的连接面能够与所述上DBC板和下DBC板的侧面连接。

开槽使得左散热板和右散热板能够直接与下散热板接触连接，提升了热传递效率，进一步提升了散热效能。

请参阅图7，左散热板上开有与所述螺栓相匹配的螺栓孔二，所述右散热板上开有与所述螺栓相匹配的螺栓孔三。

本实用新型提供了两种侧散热板的固定方式，实施例1中由于热传导效率高拥有更好的散热效能，实施例2在保证了散热效能的前提下能够降低左散热板和右散热板的安装难度。

左散热板与所述上散热板和下散热板之间分别设置有导热层一和导热层二，所述右散热板与所述上散热板和下散热板之间分别设置有导热层三和导热层四。

由于上散热器和下散热器将左散热器和右散热器的一部分进行了遮挡，为了让因为遮挡而无法直接从左散热器和右散热器中散出的热量更高效的传递至上散热器和下散热器中，需要设置导热层一、导热层二、导热层三和导热层四。

请参阅图8-图9为了将散热能力提升至最高，结合前述技术方案、现有工艺及结构尺寸，所述上DBC板的陶瓷层的边缘距离芯片边缘的最小距离大于等于3.5mm，所述下DBC板的陶瓷层的边缘距离芯片边缘的最小距离大于等于3.5mm，即图10中的a≥3.5mm，b≥3.5mm，所述上DBC板的陶瓷层与下DBC板的陶瓷层的厚度大于等于2mm。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种四面散热功率模块，包括上DBC板、下DBC板和位于两者之间的碳化硅芯片，所述上DBC板的上表面和下DBC板的下表面分别连接有上散热板和下散热板，其特征在于：所述上散热板的宽度大于所述上DBC板的宽度，所述下散热板的宽度大于所述下DBC板的宽度，所述上散热板的两侧面分别至上DBC板两侧面的距离相等，所述下散热板的两侧面分别至下DBC板两侧面的距离相等；

功率端子在上DBC板或者下DBC板上的投影分别不超出所述上DBC板的长边或者下DBC板的长边；

还包括左散热板和右散热板，所述左散热板和右散热板的连接面与所述上DBC板和下DBC板中的一块或者两块连接，所述左散热板和右散热板的高度小于等于所述上散热板的连接面与所述下散热板的连接面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种四面散热功率模块，其特征在于：所述上DBC板的左侧面与下DBC板的左侧面共面，所述上DBC板的右侧面与所述下DBC板的右侧面共面。

3.根据权利要求2所述的一种四面散热功率模块，其特征在于：所述上DBC板的两个侧面分别固定连接有第一侧铜层和第二侧铜层，所述下DBC板的侧面固定连接有第三侧铜层和第四侧铜层，所述左散热板的连接面连接有左焊料层，所述左焊料层与所述第一侧铜层和所述第三侧铜层连接，所述右散热板的连接面连接有右焊料层，所述右焊料层与所述第二侧铜层和所述第四侧铜层连接。

4.根据权利要求2所述的一种四面散热功率模块，其特征在于：所述左散热板上连接有连接件，所述左散热板通过所述连接件与所述上散热板或者下散热板中的一个或两个连接，所述左散热板的连接面与所述上DBC板的左侧面和所述下DBC板的左侧面接触连接，所述右散热板上连接有连接件，所述右散热板通过所述连接件与所述上散热板或者下散热板中的一个或两个连接，所述右散热板的连接面与所述上DBC板的右侧面和所述下DBC板的右侧面接触连接。

5.根据权利要求4所述的一种四面散热功率模块，其特征在于：所述左散热板与上DBC板的左侧面和下DBC板的左侧面之间设置有导热层五；所述右散热板与上DBC板的右侧面和下DBC板的右侧面之间设置有导热层六。

6.根据权利要求5所述的一种四面散热功率模块，其特征在于：所述连接件包括L型连接片、螺母和螺栓，所述L型连接片包括边一和边二，所述边一开有螺栓孔一，所述边一上固定连接有螺母，所述螺母与所述螺栓孔一同轴，所述螺母与边二分别位于所述边一的两侧，所述边二连接在所述上散热板或者下散热板的连接面上。

7.根据权利要求6所述的一种四面散热功率模块，其特征在于：所述左散热板和右散热板上分别开有与所述L型连接片向匹配的槽，以使得左散热片与右散热片在通过连接件连接后，所述左散热片和右散热片的连接面能够与所述上DBC板和下DBC板的侧面连接。

8.根据权利要求7所述的一种四面散热功率模块，其特征在于：所述左散热板上开有与所述螺栓相匹配的螺栓孔二，所述右散热板上开有与所述螺栓相匹配的螺栓孔三。

9.根据权利要求8所述的一种四面散热功率模块，其特征在于：所述左散热板与所述上散热板和下散热板之间分别设置有导热层一和导热层二，所述右散热板与所述上散热板和下散热板之间分别设置有导热层三和导热层四。

10.根据权利要求9所述的一种四面散热功率模块，其特征在于：所述上DBC板的陶瓷层的边缘距离芯片边缘的最小距离大于等于3.5mm，所述下DBC板的陶瓷层的边缘距离芯片边缘的最小距离大于等于3.5mm，所述上DBC板的陶瓷层与下DBC板的陶瓷层的厚度大于等于2mm。

Images