CN217468410U - 一种油冷功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种油冷功率模块，涉及功率模块技术领域，包括壳体，以及由壳体底部向壳体顶部依次设置的散热基板、焊料层、功率芯片；所述壳体顶部设置由铜板封闭，且在所述铜板和所述壳体底部之间充满油填充物。所述铜板与所述壳体底部外侧分别连接有上水道和下水道；所述壳体侧边延伸出功率端子，解决现有双面散热的功率模块芯片散热路径较长，散热效果不佳的问题。

Description

一种油冷功率模块

技术领域

本实用新型涉及功率模块技术领域，尤其涉及一种油冷功率模块。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益严重，发展电动汽车已经成为人们研究的热点。电动汽车采用电驱动系统，电机在工作过程中会产生大量损耗，例如铜耗、铁耗等。这些损耗均会转化成热量使得电机的温度升高，必须及时对电机进行散热，否则温升超过电机的安全区间，轻则影响电机工作状态和使用寿命，重则烧毁电机引起事故。

目前，电机内的功率模块中常见的双面散热功率模块芯片的下表面导热设置散热基板，而上表面导热由设置与芯片直接接触的金属片实现，由于金属片路径长等原因，导致其实际散热效果相比单面散热并不能有效提高。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种油冷功率模块，用于克服现有双面散热的功率模块芯片散热路径较长，散热效果不佳的问题。

本实用新型公开了一种油冷功率模块，

包括壳体，以及由壳体底部向壳体顶部依次设置的散热基板、焊料层、功率芯片；

所述壳体顶部设置由铜板封闭，且在所述铜板和所述壳体底部之间充满油填充物；

所述铜板与所述壳体底部外侧分别连接有上水道和下水道；

所述壳体侧边延伸出功率端子。

优选地，所述铜板与所述壳体焊接成一体。

优选地，所述壳体内壁和/或所述铜板朝向所述壳体底部一侧，设有若干散热肋片。

优选地，所述散热肋片设置为曲面形、波浪形或折线形。

优选地，所述壳体由绝缘材料制成。

优选地，所述上水道和所述下水道开设于所述壳体上。

优选地，所述上水道与下水道连通以形成环绕所述铜板、油填充物、功率芯片、焊料层和散热基板的环形水道。

优选地，所述壳体一体成型。

优选地，所述散热基板与所述下水道一体成型形成所述壳体底部。

优选地，所述功率芯片通过所述焊料层固定于所述散热基板上。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型提供的油冷功率模块，在功率芯片一侧通过焊料层设置散热基板，另一侧则设有油填充物，两侧分别利用散热基板和油填充物进行热量传递，配合设置的上水道和下水道进行双侧散热，采用油填充物充满壳体内部的间隙，无需采用金属片连接功率芯片至壳体进行导热，解决由于热量传递路径长导致的散热效果较差的问题，散热效果较佳。

附图说明

图1为本实用新型所述一种油冷功率模块的实施例的结构示意图。

附图标记：

1-壳体；2-功率芯片；3-焊料层；4-散热基板；5-油填充物；6-铜板；7-上水道；8-下水道；9-功率端子。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

实施例：本实施例提供一种油冷功率模块，以解决模块芯片双面散热的问题，具体的，包括壳体，以及由壳体底部向壳体顶部依次设置的散热基板(具体的，可以采用包括但不限于DBC/AMB)、焊料层、功率芯片；所述壳体顶部设置由铜板封闭，且在所述铜板和所述壳体底部之间充满油填充物，需要说明的是，该油填充物为冷却油，其具有灵敏的热平衡能力，超强的热传导能力。由此，所述功率芯片一侧通过焊料层设置散热基板，另一侧则设有油填充物，所述铜板与所述壳体底部外侧分别连接有上水道和下水道；所述壳体侧边延伸出功率端子，该功率端子用于与其他元件连接，实现油冷功率模块的应用。功率芯片两侧分别利用散热基板和油填充物进行热量传递，配合设置的上水道和下水道进行双侧散热，采用油填充物充满壳体内部的间隙，一方面在功率芯片背离散热基板一侧散热及导热，另一方面起到绝缘的作用，而无需采用金属片连接功率芯片至壳体进行导热，减少由于热量传递路径长导致的散热效果较差的情况，油填充物可以充满壳体内除散热基板、焊料层、功率芯片外的全部区域，因此可以直接多向且均匀地散热，同时利用上水道或下水道将功率芯片产生的热量散出，散热效果较佳。

在一个较佳的实施方式中，所述铜板与所述壳体焊接成一体，铜板用于封闭壳体，为了避免油填充物溢出产生的安全隐患，使得铜板与壳体焊接，使得两者成为一个整体，减少铜板与壳体之间的间隙，除了焊接外，其他可实现铜板与壳体无缝连接的方式也可用于此，还可选择在不影响本实施方式中提供的油冷功率模块使用的情况下增加密封垫等方式，同时，为了满足场景使用需求，在本实施方式中，所述壳体由绝缘材料制成，具体的，包括但不限于塑料、树脂、有机硅等等。

为了进一步提高散热效果，在一个较佳的实施方式中，所述壳体内壁和/或所述铜板朝向所述壳体底部一侧，设有若干散热肋片，散热肋片采用金属材料，设置的散热肋片用于增加与油填充物的接触面积，以增加热传导面积，增加热量传递效率。具体的，所述散热肋片设置为包括但不限于曲面形、波浪形或折线形等形状，若干散热肋片可以间隔均匀设置，以使得热量均匀地传递出去，以提高散热效率。

在一个较佳的实施方式中，所述上水道和所述下水道开设于所述壳体上，即，将上水道与下水道集合设置在壳体上，设置成带有水道(包括但不限于本实施方式中设置的上水道和下水道)的壳体，需要说明的是，上水道在置于壳体上靠近进水口一端设有使得铜板进入放置以封闭壳体的通孔，确保上水道集成于壳体上不影响铜板封闭壳体顶部，具体的，所述上水道与下水道还可连通以形成环绕所述铜板、油填充物、功率芯片、焊料层和散热基板的环形水道，这样壳体上仅开设一个进水口与一个出水口即可，增加壳体空间利用率，除此之外，还可以在上水道或下水道底部设置若干引流块，还可设置上水道或下水道底部沿着水流前进方向倾斜，以增加水流速度，提高散热效果。

在上述实施方式，更进一步的，也可将散热基板与下水道一体集成以形成作为壳体底部，即所述散热基板与所述下水道一体成型形成所述壳体底部，由此设置可以设置将散热基板与下水道一体焊接而成，进一步增加散热基板与下水道之间的热传递效率；或者散热基板与所述下水道一体集成于所述壳体底部，即所述散热基板与所述下水道一体成型于所述壳体上，此时，壳体、下水道、散热基板一体成型制成，结合上述可以将上水道开设于壳体上，可将上水道、下水道以及散热基板均集成于壳体上，以提高壳体整体使用过程的安全性。

在本实施方式中，所述壳体一体成型，所述功率芯片包括但不限于采用IGBT芯片(优选)，FRD芯片等；所述功率芯片通过所述焊料层固定于所述散热基板上。在本实施方式所述的油冷功率模块的制备工艺中，首先将壳体一体成型，而后将功率芯片通过焊料层固定在散热基板上，并将散热基板背离功率芯片的一侧固定在壳体底部，向壳体中充满油填充物，最后将铜板焊接在壳体上，以确保油填充物被密封在壳体内，当功率芯片使用时，使得上水道和下水道中通入冷却水，功率芯片上产生的热量由油填充物和散热基板分别传递至上水道和下水道，油填充物既绝缘还可多向均匀地散热，解决双面散热的功率模块芯片由于散热路径长导致的散热效果不佳的问题。

应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种油冷功率模块，其特征在于：

包括壳体，以及由壳体底部向壳体顶部依次设置的散热基板、焊料层、功率芯片；

所述壳体顶部设置由铜板封闭，且在所述铜板和所述壳体底部之间充满油填充物；

所述铜板与所述壳体底部外侧分别连接有上水道和下水道；

所述壳体侧边延伸出功率端子。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：

所述铜板与所述壳体焊接成一体。

3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述壳体内壁和/或所述铜板朝向所述壳体底部一侧，设有若干散热肋片。

4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述壳体由绝缘材料制成。

5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述上水道和所述下水道开设于所述壳体上。

6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述上水道与下水道连通以形成环绕所述铜板、油填充物、功率芯片、焊料层和散热基板的环形水道。

7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述壳体一体成型。

8.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述散热基板与所述下水道一体成型形成所述壳体底部。

9.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，包括：

所述功率芯片通过所述焊料层固定于所述散热基板上。

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