CN220306245U - 一种双面散热封装结构 - Google Patents
一种双面散热封装结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220306245U CN220306245U CN202320885569.5U CN202320885569U CN220306245U CN 220306245 U CN220306245 U CN 220306245U CN 202320885569 U CN202320885569 U CN 202320885569U CN 220306245 U CN220306245 U CN 220306245U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- heat dissipation
- copper
- double
- sided
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 65
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004382 potting Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 6
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 5
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种双面散热封装结构。该结构的整体包括：底部基板、双面覆铜陶瓷基板、芯片、引线、电极端子、灌封料、顶部基板。特别是，顶部基板下侧有许多铜柱结构，该结构深入到灌封料中，能够把热量向上导出，最终实现双面散热。与现有的单面散热结构相比，该双面散热结构可以实现热量双向传递，大大降低芯片结温，提高模块的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子产品散热器件领域，具体地涉及一种双面散热封装结构。
背景技术
功率模块作为电力电子变换器的核心部件，被广泛应用于各种新能源系统中，堪称电力系统的心脏。
随着科技的不断发展，为能满足更高的使用需求，模块的功率密度大幅上升，随之而来的是急剧增大的发热量而导致的显著升温，对功率模块的稳定性和寿命产生极大的影响，若最高结温超过芯片的耐受温度极限，功率模块将在短时间内烧毁而失效，导致整个电力系统的瘫痪，因此，功率模块的散热能力非常关键。
目前市面上应用的功率模块大多仍采用单面散热封装形式，已经很难满足现阶段1200V以上大电压或是将来要投入使用的1700V以上大电压的超大功率模块的散热要求，散热难始终是大功率模块不得不面对的棘手问题。
因此，设计一种散热能力更好、器件可靠性高、工艺简单、成本低的双面散热结构成为本领域的迫切需求。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种双面散热封装结构。
根据本实用新型的一个方面，提出一种双面散热封装结构，该封装结构包括：底部基板、双面覆铜陶瓷基板、芯片、灌封料、塑料外壳、顶部基板、引线、电极端子。
其中，双面覆铜陶瓷基板焊接在底部基板上，芯片焊接在双面覆铜陶瓷基板上；电极端子穿过塑料外壳横向引出；芯片、双面覆铜陶瓷基板、端子线通过引线互连；用塑料外壳进行四周封装；用灌封料进行顶部封装；顶部基板位于塑料壳顶部，二者用螺栓固连，完成整体结构封装。
进一步地，所述底部基板，厚度为1～10mm，底面可以是平坦的；底面也可以通过热界面材料连接翅片状或锥状的散热结构；还可以是其下侧铸有阵列状铜针的铜针板，阵列分布的铜针只布局在上顶面焊接有陶瓷基板的对应区域，铜针的长度一般为1～20mm，直径为0.5～5mm，彼此之间相隔1～5mm的间隙；可以实现自然对流散热、风冷散热、水冷散热中的一种或多种形式；
进一步地，在铜基板上用钎焊的方式焊接上双面覆铜陶瓷基板，再在双面覆铜陶瓷基板上用钎焊焊上芯片；
进一步地，所用双面覆铜陶瓷基板采用常规的叠层结构，最底下是一层厚度为0.3mm的底铜层，与厚度为0.32mm的氧化铝中心层相嵌，中心层上放嵌有同样厚度为0.3mm的顶铜层；
进一步地，每块双面覆铜陶瓷基板长度为50～60mm，宽度为30～40mm，在其上可布置多个芯片；
进一步地，在铜基板上，用塑料外壳形成包围结构；
进一步地，灌封芯片的填料为硅凝胶，硅凝胶灌封高度以超过芯片上引线最高点1～2mm为准，总灌封高度为4～5mm；
进一步地，在塑料外壳顶部固连顶部基板，其具体结构如下：
所述顶部基板，其厚度为1～10mm，长为20～400mm，宽度为10～400mm，在其底面，压铸有阵列式针状铜柱，每一根铜柱的直径为0.5～5mm，彼此间距为1～5mm，铜柱深入灌封料中至少1mm；
进一步地，所述顶部基板顶面可以是平坦的，也可以包括翅片状、锥状和针状结构的一种或者多种；
进一步地，所述顶部基板可以实现自然对流散热、风冷散热、水冷散热中的一种或多种形式。
本实用新型提出的双面散热封装结构，与现有技术相比具有以下优势：
(1)本实用新型的双面散热封装结构，采用双面散热方式，相比现阶段广泛使用的单面散热具有更高效的散热能力。
(2)本实用新型的双面散热封装结构，整体与现有封装形式差别不大，可以在几乎不改变当前所用模具的基础上进行加工和制造，工艺简单，成本相较于其它双面散热结构低，可实现性与实用性更强。
(3)本实用新型的双面散热封装结构，可通过改变底部和顶部基板实现多种散热方案，可用于自然对流散热，也可用于强制对流风冷散热和水冷散热，适用范围更全面，应用前景更广。
附图说明
图1为本实用新型的双面散热封装结构的顶部基板主体的一种形式的横截面结构示意图。
图2为根据本实用新型一个实施例的横截面结构图。
图3为本实用新型的双面散热封装结构的顶部基板主体的底面结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必釆用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着，结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。以下参考附图对本实用新型进行具体描述。
在以下结合附图对本实用新型的技术方案进行的描述中，附中各个元素的尺寸、比例及位置关系只是示例性的，所图示的各元件之间的连接方式也只是为了进行说明，其均不用于限制本实用新型。
实施例1
本实施例说明该双面散热封装结构的第一种应用和制备方式。
参照图1，双面散热封装结构包含底部基板101、102、103，双面覆铜陶瓷基板104、芯片105、塑料外壳106、顶部基板107、灌封料108、引线109、电极端子110；
其中底部基板由三个部分组成，最底下是水冷板101，水流从一侧进入一侧流出，其上是一层导热垫102，导热垫上面与铜基板103紧密接触，以此实现底部水冷散热效果；
覆铜陶瓷基板104焊接在铜基板103上，芯片105焊接在覆铜陶瓷基板104上，通过引线109和电极端子110实现电路连接；
用塑料外壳106进行外围包裹形成保护；
用灌封料108实现电气绝缘和芯片保护，所用灌封料为硅凝胶或环氧树脂；
顶部基板107盖在塑料外壳106之上实现密封，顶部基板由铜板和铸在底面的阵列状铜针构成，铜阵下部插入灌封料中1mm，顶部实现热量的自然对流。
实施例2
本实施例说明该双面散热封装结构的第二种应用和制备方式。
参照图2，双面散热封装结构包含底部基板201、双面覆铜陶瓷基板202、芯片203、灌封料204、顶部基板205、塑料外壳206。
其中底部基板201使用铜针板形式，通过购买的方式获得，其尺寸为152mm×92mm×4mm，在底部焊有铜针阵列，尺寸为137.3mm×59.8mm×8mm；在铜针板的上表面用钎焊的方式，焊接上三块双面覆铜陶瓷基板202；
每一块双面覆铜陶瓷基板上通过钎焊的方式焊接有12块芯片，按一定方式进行排布；
将塑料外壳与铜基板通过连接件穿过预先开好的安装孔的方式实现紧密连接，形成外围封闭结构，在内部划分为三个区域，每个区域对应一块覆铜陶瓷基板，塑料外壳厚度14mm，高度11mm，将整个区域划分为三部分；
在塑料外壳划分的每一部分中使用硅凝胶作为灌封填料，填充厚度4mm，直至完全高过最高的引线顶部1mm；
在塑料壳顶部固定顶部基板205，实现整体的密封，其中顶部基板具体形式如下：
取一块厚度为4mm的铜块进行线切割，加工的最终尺寸为152mm×92mm×4mm；
进一步地，为增大上顶面与流体的接触面积，通过焊接的方式连接若干铜散热翅片，实现热量更快的散发；
进一步地，因为铜盖板与灌封的硅凝胶面之间仍存在较大距离的空气隙，空气的导热很差，难以真正发挥顶面散热的潜力，所以在铜盖板与空气隙接触的区域压铸形成阵列状铜柱，并使铜柱的底端插入柔软的硅凝胶中1.5mm深，开辟芯片热量向上传递的通道，真正发挥双面散热的潜力，其底部的结构图如图2所示；
按以上设计制备的双面散热封装结构，可实现高效、稳定、简单、低成本的目标。
虽然已参照典型实施例描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种双面散热封装结构，其特征在于，主要包括：
底部基板；
双面覆铜陶瓷基板；
芯片；
灌封料；
塑料外壳；
顶部基板；
引线；
电极端子；
其中，双面覆铜陶瓷基板焊接在底部基板上，芯片焊接在双面覆铜陶瓷基板上；电极端子穿过塑料外壳横向引出；芯片、双面覆铜陶瓷基板、端子线通过引线互连；用塑料外壳进行四周封装；用灌封料进行顶部封装；顶部基板位于塑料壳顶部，二者用螺栓固连，完成整体结构封装。
2.根据权利要求1所述的双面散热封装结构，其特征在于：
所述顶部基板，其厚度为1～10mm，长度20～400mm，宽度10～400mm；其下侧有阵列式针状铜柱，每一根铜柱的直径为0.5～5mm，长度为1～20mm，彼此间距为1～5mm，铜柱深入灌封料中至少1mm；顶部基板的上侧可以是平坦的，也可以包括翅片状、锥状和针状结构的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的双面散热封装结构，其特征在于：
所述底部基板，其厚度为1～10mm，长度20～400mm，宽度10～400mm；其顶面是平坦的；其底面可以是平坦的，也可以包括翅片状、锥状和针状结构的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的双面散热封装结构，其特征在于：
所述底部基板和顶部基板，散热方式为自然对流散热、风冷散热、水冷散热中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的双面散热封装结构，其特征在于：
所述每一个双面覆铜陶瓷基板上焊接有一个或者多个芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320885569.5U CN220306245U (zh) | 2023-04-19 | 2023-04-19 | 一种双面散热封装结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320885569.5U CN220306245U (zh) | 2023-04-19 | 2023-04-19 | 一种双面散热封装结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220306245U true CN220306245U (zh) | 2024-01-05 |
Family
ID=89345224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202320885569.5U Active CN220306245U (zh) | 2023-04-19 | 2023-04-19 | 一种双面散热封装结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220306245U (zh) |
-
2023
- 2023-04-19 CN CN202320885569.5U patent/CN220306245U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN214043635U (zh) | 一种智能功率模块及电力电子设备 | |
| CN210349834U (zh) | 双面散热的功率器件模组 | |
| CN219738956U (zh) | 一种逆导通车用igbt模块 | |
| CN220306245U (zh) | 一种双面散热封装结构 | |
| CN113838821A (zh) | 一种用于SiC平面封装结构的散热件及其制备方法 | |
| CN217822755U (zh) | 采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构和电动汽车 | |
| CN216054669U (zh) | 一种便于散热的氮化镓功率器件 | |
| CN115910950A (zh) | 功率半导体器件封装结构和功率半导体器件模块 | |
| CN216145614U (zh) | 智能功率模块 | |
| CN114709185A (zh) | 功率模块及其内部电气连接方法 | |
| CN210379025U (zh) | 功率器件封装结构 | |
| CN208938958U (zh) | 一种大功率高电压ltcc模块散热封装 | |
| CN115116986A (zh) | 一种3d双面散热封装结构的功率模块 | |
| CN210349819U (zh) | 功率器件模组 | |
| CN111627874B (zh) | 一种大功率igbt多功能封装结构及其方法 | |
| CN214176010U (zh) | 一种功率器件和电子装置 | |
| CN210129504U (zh) | 智能功率模块及空调器 | |
| CN220553436U (zh) | 双面散热的功率模块 | |
| CN216793667U (zh) | 一种新型风冷散热一体化模块 | |
| CN213242543U (zh) | 一种增加芯片面积的引线框架封装结构 | |
| CN112366188B (zh) | 一种具有散热齿片的半导体器件封装结构及封装方法 | |
| CN210467819U (zh) | 一种芯片封装件 | |
| CN218996706U (zh) | 一种铜带键合的环氧塑封车用功率模块封装结构 | |
| CN220692000U (zh) | 功率芯片封装载板 | |
| CN220604667U (zh) | 一种无框式大功率mos封装模块及电路结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |