CN220173466U - 用于功率器件的散热结构及功率器件单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及功率器件散热模块技术领域，公开了一种用于功率器件的散热结构及功率器件单元。所述散热结构包括：PCB板卡，所述PCB板卡上用于安装功率器件的区域设置有散热通孔；绝缘导热层，设置于所述散热通孔远离所述功率器件的一端；接触导热层，设置于所述绝缘导热层远离所述散热通孔的一侧；散热模块，设置于所述接触导热层远离所述绝缘导热层的一侧。本实用新型解决了功率器件传统的散热方式结构复杂、装配困难的问题，且工艺可控，成本低，质量稳定，适合大批量的生产，能适用于中高压的平台。
Description
技术领域
本实用新型涉及功率器件散热模块技术领域，具体地涉及一种用于功率器件的散热结构及功率器件单元。
背景技术
功率器件是电力电子最重要的基础元件之一，在汽车电子、开关电源、工业变频器等邻域都有着广泛的应用，它是实现电能转换和电路控制的核心器件，其损耗和散热效能一直是被重点研究的课题。现有的功率器件主要包括分立式和贴片式两种方式。分立式功率器件由于大功率应用场合往往是多个功率器件串并联使用，多个分立式器件安装会占较大的空间，且分立式功率器安装针脚需要折弯安装的场合会增加装配工艺的复杂度，焊接质量也难以管控。鉴于以上原因，电路板设计时常常会优先考虑采用性能更稳定、更经济的贴片式功率器件。
但是，贴片式功率器件散热方式要实现良好的散热效能是一个难题。最广泛应用的散热方式是自然散热，但这仅限于消费电子等小功率应用场合。针对较大功率的应用场合，贴片式功率器件采用的传统散热方式是在器件正面或者板卡背面直接采用导热垫等导热材料散热，这种方式散热效能有限并且导热材料耐压不高，无法应用在高压场合。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种用于功率器件的散热结构及功率器件单元，解决了功率器件传统的散热方式结构复杂、装配困难、绝缘设计难以与良好的散热性能兼顾等问题。
为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种用于功率器件的散热结构，所述散热结构包括：
PCB板卡，所述PCB板卡上用于安装功率器件的区域设置有散热通孔；
绝缘导热层，设置于所述散热通孔远离所述功率器件的一端；
接触导热层，设置于所述绝缘导热层远离所述散热通孔的一侧；
散热模块，设置于所述接触导热层远离所述绝缘导热层的一侧。
优选地，所述散热通孔的内壁涂覆有金属层。
优选地，所述接触导热层的材料为导热凝胶、导热垫以及导热结构胶中的任一者。
优选地，所述绝缘导热层的面积大于所述PCB板卡和功率器件的接触面积。
另一方面，本实用新型还提供一种功率器件单元，包括功率器件和散热结构，所述散热结构包括：
PCB板卡，所述PCB板卡上用于安装功率器件的区域设置有散热通孔；
绝缘导热层，设置于所述散热通孔远离所述功率器件的一端；
接触导热层，设置于所述绝缘导热层远离所述散热通孔的一侧；
散热模块，设置于所述接触导热层远离所述绝缘导热层的一侧。
优选地，所述散热通孔的内壁涂覆有金属层。
优选地，所述接触导热层的材料为导热凝胶、导热垫以及导热结构胶中的任一者。
优选地，所述绝缘导热层的面积大于所述PCB板卡和功率器件的接触面积。
通过上述技术方案，本实用新型采用回流焊将功率器件和PCB板卡焊接在一起，通过散热通孔使PCB板卡正面的热量传递到PCB板卡的背面，通过特殊的工艺将绝缘导热层涂敷到PCB板卡，并将接触导热层涂抹在散热模块上。相较于现有技术而言，无论是功率器件的焊接还是PCB板卡背部的绝缘导热层的涂敷，都工艺可控适合大批量的生产，且绝缘导热层耐压高可以用于大部分的高压大功率场合、接触导热层能够用多种散热方式，实现了良好的散热效能，结构简单。
本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：
图1是根据本实用新型的一个实施方式的散热结构的示意图。
附图标记说明
1、PCB板卡 2、散热通孔
3、绝缘导热层 4、接触导热层
5、散热模块
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。
在本实用新型实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
另外，若本实用新型实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
图1是根据本实用新型的一个实施方式的散热结构的示意图，在该图1中，该散热结构包括：PCB板卡1、绝缘导热层3、接触导热层4和散热模块5。PCB板卡1上设置有用于安装功率器件的区域，功率器件可以通过回流焊与PCB板卡1正面焊接在一起，回流焊工艺质量可控稳定，并且大大简化了工序，适合大批量生产，且PCB板卡1上设有散热通孔2，可以将PCB板卡1正面的热量传递到PCB板卡1的背面；绝缘导热层3固化在PCB板卡1的背面，设置于散热通孔2远离功率器件的一端，保证了绝缘耐压性能，可以用于大部分的高压大功率场合；接触导热层4通过涂胶工艺涂抹在散热模块5上，其热导率较高，可以有限减小接触热阻。
在本实用新型的一个实施方式中，为了提高PCB板卡1的散热效能，PCB板卡1上散热通孔2的内壁涂覆有涂层。对于涂层的种类，可以是本领域人员所知的多种类型，在本实用新型的一个优选实例中，涂层的材料可以为金属。散热通孔2分布在功率器件的焊接面及PCB板卡1上其他需要散热的区域，其导热性能远远强于PCB板卡1本身。
在本实用新型的一个实施方式中，对于接触导热层4材料的种类，可以是本领域人员所知的多种类型，在本实用新型的一个优选实例中，根据需要的散热功率来选择，涂层的材料可以为导热凝胶、导热垫以及导热结构胶中的任一者。
在本实用新型的一个实施方式中，为了保证绝缘层的绝缘性能，绝缘导热层3的面积大于PCB板卡1和功率器件的接触面积，绝缘导热层3材料厚度薄耐压高，可以适用于中高压的平台。
另一方面，本实用新型还提供一种功率器件单元，包括功率器件和散热结构。具体地，该散热结构包括：PCB板卡1、绝缘导热层3、接触导热层4和散热模块5。PCB板卡1上设置有用于安装功率器件的区域，功率器件可以通过回流焊与PCB板卡1正面焊接在一起，回流焊工艺质量可控稳定，并且大大简化了工序，适合大批量生产，且PCB板卡1上设有散热通孔2，可以将PCB板卡1正面的热量传递到PCB板卡1的背面；绝缘导热层3固化在PCB板卡1的背面，设置于散热通孔2远离功率器件的一端，保证了绝缘耐压性能，可以用于大部分的高压大功率场合；接触导热层4通过涂胶工艺涂抹在散热模块5上，其热导率较高，可以有限减小接触热阻。
在本实用新型的一个实施方式中，为了提高该功率器件单元中PCB板卡1的散热效能，PCB板卡1上散热通孔2的内壁涂覆有涂层。对于涂层的种类，可以是本领域人员所知的多种类型，在本实用新型的一个优选实例中，涂层的材料可以为金属。散热通孔2分布在功率器件的焊接面及PCB板卡1上其他需要散热的区域，其导热性能远远强于PCB板卡1本身。
在本实用新型的一个实施方式中，对于该功率器件单元中接触导热层4材料的种类，可以是本领域人员所知的多种类型，在本实用新型的一个优选实例中，根据需要的散热功率来选择，涂层的材料可以为导热凝胶、导热垫以及导热结构胶中的任一者。
在本实用新型的一个实施方式中，为了保证该功率器件单元中绝缘层的绝缘性能，绝缘导热层3的面积大于PCB板卡1和功率器件的接触面积，绝缘导热层3材料厚度薄耐压高，可以适用于中高压的平台。
通过上述技术方案，本实用新型采用回流焊将功率器件和PCB板卡焊接在一起，通过散热通孔使PCB板卡正面的热量传递到PCB板卡的背面，通过特殊的工艺将绝缘导热层涂敷到PCB板卡，并将接触导热层涂抹在散热模块上。相较于现有技术而言，无论是功率器件的焊接还是PCB板卡背部的绝缘导热层的涂敷，都工艺可控适合大批量的生产，且绝缘导热层耐压高可以用于大部分的高压大功率场合、接触导热层能够用多种散热方式，实现了良好的散热效能，结构简单。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (8)
1.一种用于功率器件的散热结构，其特征在于，所述散热结构包括：
PCB板卡(1)，所述PCB板卡(1)上用于安装功率器件的区域设置有散热通孔(2)；
绝缘导热层(3)，设置于所述散热通孔(2)远离所述功率器件的一端；
接触导热层(4)，设置于所述绝缘导热层(3)远离所述散热通孔(2)的一侧；
散热模块(5)，设置于所述接触导热层(4)远离所述绝缘导热层(3)的一侧。
2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热通孔(2)的内壁涂覆有金属层。
3.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述接触导热层(4)的材料为导热凝胶、导热垫以及导热结构胶中的任一者。
4.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述绝缘导热层(3)的面积大于所述PCB板卡(1)和功率器件的接触面积。
5.一种功率器件单元，其特征在于，包括功率器件和散热结构，所述散热结构包括：
PCB板卡(1)，所述PCB板卡(1)上用于安装功率器件的区域设置有散热通孔(2)；
绝缘导热层(3)，设置于所述散热通孔(2)远离所述功率器件的一端；
接触导热层(4)，设置于所述绝缘导热层(3)远离所述散热通孔(2)的一侧；
散热模块(5)，设置于所述接触导热层(4)远离所述绝缘导热层(3)的一侧。
6.根据权利要求5所述的功率器件单元，其特征在于，所述散热通孔(2)的内壁涂覆有金属层。
7.根据权利要求5所述的功率器件单元，其特征在于，所述接触导热层(4)的材料为导热凝胶、导热垫以及导热结构胶中的任一者。
8.根据权利要求5所述的功率器件单元，其特征在于，所述绝缘导热层(3)的面积大于所述PCB板卡(1)和功率器件的接触面积。
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