CN220307630U - 功率组件和车载电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种功率组件和车载电源，其中，功率组件包括集成电路单元、散热单元以及绝缘导热件，所述集成电路单元上设有功率器件；所述散热单元设于所述集成电路单元的一侧；所述绝缘导热件设于所述散热单元与所述集成电路单元之间，并分别连接所述散热单元和所述集成电路单元，所述绝缘导热件包括层叠设置的柔性绝缘层和第一柔性导热层，所述柔性绝缘层的材质为聚酰亚胺。本实用新型技术方案旨在改善功率组件的绝缘导热结构，提高功率组件的实用性和可靠性。

Description

功率组件和车载电源

技术领域

本实用新型涉及车载电源技术领域，特别涉及一种功率组件和车载电源。

背景技术

在现有的车载电源中，大多设有功率组件对车载电源进行功率转换，以保障车载电源的高效稳定运作。

而在功率组件工作时，功率组件中的功率器件会产生大量的热量，通常需要设置散热单元对集成安装有功率器件的集成电路单元进行散热，并在集成电路单元和散热单元之间设置陶瓷垫片和导热凝胶进行绝缘导热，以保障功率组件的正常运作。

可是，陶瓷垫片的材质硬度较大、韧性较低，在车载电源的运输或者使用过程中容易受外力作用而发生碎裂，而在功率组件安装过程中硬度较大的陶瓷垫片也容易压迫集成电路单元影响集成电路单元的正常运作，导致功率组件的实用性和结构可靠性较低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种功率组件和车载电源，旨在改善功率组件的绝缘导热结构，提高功率组件的实用性和可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提出的功率组件包括集成电路单元、散热单元以及绝缘导热件，所述集成电路单元上设有功率器件；所述散热单元设于所述集成电路单元的一侧；所述绝缘导热件设于所述散热单元与所述集成电路单元之间，并分别连接所述散热单元和所述集成电路单元，所述绝缘导热件包括层叠设置的柔性绝缘层和第一柔性导热层，所述柔性绝缘层的材质为聚酰亚胺。

可选地，所述第一柔性导热层的材质为导热硅胶。

可选地，所述柔性绝缘层和所述第一柔性导热层为一体复合结构。

可选地，所述绝缘导热件还设有第二柔性导热层，所述第一柔性导热层、所述柔性绝缘层和所述第二柔性导热层依次层叠设置。所述第一柔性导热层背对所述柔性绝缘层的表面连接于所述散热单元，所述第二柔性导热层背对所述柔性绝缘层的表面连接于所述集成电路单元。

可选地，所述第二柔性导热层的材质为固液相变材料。或者，所述第二柔性导热层的材质为导热凝胶。

可选地，所述集成电路单元连接于所述散热单元，并与所述散热单元夹持所述绝缘导热件。

可选地，所述散热单元包括散热台和连接柱，所述连接柱连接于所述散热台的相背对两侧，所述连接柱设有螺纹孔。所述集成电路单元设有安装孔，所述功率组件还包括固定螺栓，所述固定螺栓穿设于所述安装孔，并插设于所述螺纹孔与所述螺纹孔螺纹连接，所述绝缘导热件设于所述集成电路单元与所述散热台之间。

可选地，所述散热台设有容置槽，所述集成电路单元覆盖所述容置槽的槽口，所述绝缘导热件设于所述容置槽内。

可选地，所述柔性绝缘层设有绝缘围边，所述绝缘围边弯折连接于所述柔性绝缘层，并显露于所述散热单元的外周侧设置。

本实用新型还提出一种车载电源，所述车载电源包括电源本体和功率组件，所述功率组件为以上所述的功率组件，所述功率组件与所述电源本体电性连接。

本实用新型技术方案通过在集成电路单元和散热单元之间设置绝缘导热件，该绝缘导热件可以包括有层叠设置的柔性绝缘层和第一柔性导热层，柔性绝缘层可以采用具有一定绝缘和导热性能的聚酰亚胺材质制作形成，使得绝缘导热件可以具有良好绝缘导热特性的同时还可以具有一定的柔性，进而可以更好地隔绝集成电路单元与散热单元之间的电性导通，使集成电路单元上的功率器件产生的热量可以更好地传导至散热单元上进行散热，并且具有一定柔性的绝缘导热件可以更好地避免在安装运输以及使用过程中发生碎裂，有效减少绝缘导热件与集成电路单元之间的相互刚性作用力，提高了功率组件的结构稳定性和可靠性，进一步提高了功率组件的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型功率组件一实施例的结构示意图；

图2为图1的功率组件一实施例的结构分解图；

图3为图1的功率组件一实施例的纵截面图；

图4为本实用新型功率组件另一实施例的结构示意图；

图5为图4的功率组件一实施例的纵截面图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	功率组件	33	连接柱
10	集成电路单元	331	螺纹孔
				11	功率器件	50	绝缘导热件
13	安装孔	51	柔性绝缘层
				15	磁性器件	511	绝缘围边
30	散热单元	53	第一柔性导热层
				31	散热台	55	第二柔性导热层
311	容置槽	70	固定螺栓

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“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，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例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。

在功率组件工作时，功率组件中的功率器件会产生大量的热量，通常需要设置散热单元对集成安装有功率器件的集成电路单元进行散热，并在集成电路单元和散热单元之间设置陶瓷垫片和导热凝胶进行绝缘导热，以保障功率组件的正常运作。可是，陶瓷垫片的材质硬度较大、韧性较低，在车载电源的运输或者使用过程中容易受外力作用而发生碎裂，而在功率组件安装过程中硬度较大的陶瓷垫片也容易压迫集成电路单元影响集成电路单元的正常运作，导致功率组件的实用性和结构可靠性较低。针对上述问题，本实用新型提出一种功率组件100。

参照图1至图5，在本实用新型实施例中，该功率组件100包括集成电路单元10、散热单元30以及绝缘导热件50，集成电路单元10上设有功率器件11；散热单元30设于集成电路单元10的一侧；绝缘导热件50设于散热单元30与集成电路单元10之间，并分别连接散热单元30和集成电路单元10，绝缘导热件50包括层叠设置的柔性绝缘层51和第一柔性导热层53，柔性绝缘层51的材质为聚酰亚胺。

可以理解的是，集成电路单元10可以包括有集成电路板和安装在集成电路板上的多个元器件，其中的一个元器件可以为功率器件11，而在集成电路板上可以嵌设布置有连接多个元器件的连接线，此时，可以通过将元器件紧凑排布在集成电路板的一表面上，并使连接线布置在集成电路板的另一相背对表面上，进而可以使散热单元30更好地靠近集成电路板设有连接线的一侧，达到更好的散热效果。其中，通过在散热单元30和集成电路单元10之间设置绝缘导热件50，可以利用绝缘导热件50的绝缘性能隔绝集成电路单元10排布有连接线的表面与散热单元30电性导通，并且可以使集成电路单元10产生的热量经过绝缘导热件50传导至散热单元30上进行散热，避免集成电路单元10处于高温状态下长时间运作，保障功率组件100的稳定可靠运作。而在本实施例中，绝缘导热件50可以包括有由聚酰亚胺材质制成的柔性绝缘层51和第一柔性导热层53，并使柔性绝缘层51和第一导热层层叠设置实现绝缘导热的功能。采用具有良好绝缘性能和导热性能的聚酰亚胺材质制作形成的柔性绝缘层51，可以更好地实现集成电路单元10和散热单元30之间的电性隔离，并更好地将集成电路单元10上的热量传递到散热单元30上，而利用聚酰亚胺具有一定柔韧性的特点，结合具有一定柔性的第一柔性导热层53，可以使绝缘导热件50整体具有一定的柔韧性，在功率组件100装配过程中，可以有效避免绝缘导热件50受到集成电路单元10和散热单元30的安装压力作用而发送碎裂，同时可以有效避免绝缘导热件50与集成电路单元10之间刚性接触而损坏集成电路单元10，提高了功率组件100的整体结构稳定性和可靠性，进一步提高了功率组件100的使用寿命，提高了功率组件100的实用性和可靠性。

绝缘导热件50可以通过在柔性绝缘层51上贴附导热凝胶、或者导热粘附剂等粘接在集成电路单元10上，而在第一柔性导热层53背对柔性绝缘层51的表面可以利用导热粘附剂粘接散热单元30，或者也可以使第一柔性导热层53采用具有一定粘附属性的导热材质制成，使第一柔性导热层53可以粘附绝缘导热件50和散热单元30。当然，在本实施例中，也可以使第一柔性导热层53连接到集成电路单元10上，使柔性绝缘层51利用导热凝胶、或者导热粘附剂等粘接在散热单元30上。

本实用新型技术方案通过在集成电路单元10和散热单元30之间设置绝缘导热件50，该绝缘导热件50可以包括有层叠设置的柔性绝缘层51和第一柔性导热层53，柔性绝缘层51可以采用具有一定绝缘和导热性能的聚酰亚胺材质制作形成，使得绝缘导热件50可以具有良好绝缘导热特性的同时还可以具有一定的柔性，进而可以更好地隔绝集成电路单元10与散热单元30之间的电性导通，使集成电路单元10上的功率器件11产生的热量可以更好地传导至散热单元30上进行散热，并且具有一定柔性的绝缘导热件50可以更好地避免在安装运输以及使用过程中发生碎裂，有效减少绝缘导热件50与集成电路单元10之间的相互刚性作用力，提高了功率组件100的结构稳定性和可靠性，进一步提高了功率组件100的实用性。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，第一柔性导热层53的材质为导热硅胶。

在本实施例中，第一柔性导热层53可以采用具有良好导热性能的导热硅胶制作形成，利用导热硅胶的柔性胶体属性还可以进一步提高第一柔性导热层53的柔韧性；还可以使第一柔性导热层53可以具有一定的弹性，使得在功率组件100装配或者使用过程中还可以利用第一柔性导热层53的弹性缓冲集成电路单元10和散热单元30施加的压力，进一步避免功率组件100在装配、使用以及运输过程中导致绝缘导热件50碎裂，提高了功率组件100的结构稳定性和可靠性。其次，由于导热硅胶自身具有一定的粘黏性，采用导热硅胶材质的第一柔性导热层53还可以使第一柔性导热层53具有一定的粘附性，使得第一柔性导热层53可以直接粘附柔性绝缘层51和散热单元30或者集成电路单元10，有利于更好地提高功率组件100的装配便捷性。

参照图2，在本实用新型的一个实施例中，柔性绝缘层51和第一柔性导热层53为一体复合结构。

在本实施例中，柔性绝缘层51和第一柔性导热层53可以在生产加工时利用特殊工艺结合形成一体复合结构，进而在功率组件100的生产装配过程中，可以有效简化绝缘导热件50与集成电路单元10和散热组件之间的连接装配，进一步提高功率组件100的生产加工效率，提高绝缘导热件50的实用性和可靠性。

参照图1至图3，在本实用新型的一个实施例中，绝缘导热件50还设有第二柔性导热层55，第一柔性导热层53、柔性绝缘层51和第二柔性导热层55依次层叠设置。第一柔性导热层53背对柔性绝缘层51的表面连接于散热单元30，第二柔性导热层55背对柔性绝缘层51的表面连接于集成电路单元10。

在本实施例中，通过设置第二柔性导热层55与柔性绝缘层51、第一柔性导热层53层叠组合形成绝缘导热件50，可以利用第二柔性导热层55进一步提高柔性绝缘层51与集成电路单元10或者散热单元30之间的导热效果，使得绝缘导热件50在实现电性绝缘隔断的同时能更好地将集成电路单元10上产生的热量传导至散热单元30中进行散热，进一步提高功率组件100的整体散热效果。其中，第一柔性导热层53和第二柔性导热层55均可以采用具有良好导热性能和柔韧性的材料制作形成，并通过在第一柔性导热层53和第二柔性导热层55的表面涂敷导热粘附剂粘接集成电路单元10和散热单元30；或者，可以是第一柔性导热层53和第二柔性导热层55采用导热凝胶或者导热硅胶等具有一定粘黏性、导热性和柔性的材料制作形成，进而使第一柔性导热层53和第二柔性导热层55可以利用自身粘黏的属性粘附柔性绝缘层51和集成电路单元10或者散热单元30，进一步提高功率组件100的装配便捷性。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，第二柔性导热层55的材质为固液相变材料。或者，第二柔性导热层55的材质为导热凝胶。

在本实施例中，第二柔性导热层55可以采用具有一定吸热和状态变化的固液相变材料制作形成，在室温下，固液相变材料可以保持具有一定柔性的固态，使得固液相变材料可以更便于装配连接柔性绝缘层51和集成电路单元10，而在集成电路单元10工作产生热量后，传导至第二柔性层的热量大于其相变温度，此时第二柔性层可以吸热并转化为具有一定黏稠性的液态，使得第二柔性层可以更好地填充粘附集成电路单元10上的缝隙实现更充分的导热效果，进而利用固液相变材料的第二柔性导热层55可以更好地提高绝缘导热件50的导热效果，进一步提高了功率组件100的实用性和可靠性。

其次，第二柔性导热层55还可以采用导热凝胶的材质制作形成，利用导热凝胶良好的粘稠性能可以更好地保持粘接柔性绝缘层51和集成电路单元10，有利于进一步提高绝缘导热件50与集成电路单元10之间的连接稳定性和可靠性，进一步提高了功率组件100的结构稳定性和可靠性。

参照图1、图3、图4和图5，在本实用新型的一个实施例中，集成电路单元10连接于散热单元30，并与散热单元30夹持绝缘导热件50。

在本实施例中，通过将集成电路单元10和散热单元30相互连接，并夹持绝缘导热件50，可以使集成电路单元10、绝缘导热件50和散热单元30更好地组合形成一个整体，便于功率组件100在车载电源中的整体拆装和维护，有利于更好地提高功率组件100和车载电源的加工装配便捷性，进一步提高车载电源的生产效率。其中，可以在集成电路单元10的边缘绝缘区域与散热单元30连接固定，又或者可以在集成电路单元10与散热单元30的连接处设置绝缘结构，进一步避免集成电路单元10与散热单元30之间的电性导通。

进一步地，参照图1至图3，在本实用新型的一个实施例中，散热单元30包括散热台31和连接柱33，连接柱33连接于散热台31的相背对两侧，连接柱33设有螺纹孔331。集成电路单元10设有安装孔13，功率组件100还包括固定螺栓70，固定螺栓70穿设于安装孔13，并插设于螺纹孔331与螺纹孔331螺纹连接，绝缘导热件50设于集成电路单元10与散热台31之间。

在本实施例中，集成电路单元10可以在边缘的绝缘区域设置安装孔13，并使散热单元30在散热台31的相背对两侧设置相对于安装孔13的连接柱33，通过在连接柱33上对应设置螺纹孔331，可以利用固定螺栓70穿过安装孔13与插入螺纹孔331与螺纹孔331螺纹连接，使固定螺栓70的螺帽抵接固定集成电路单元10，进而在固定螺栓70的作用下可以更好地实现集成电路单元10和散热单元30的连接固定，进一步提高了功率组件100的装配便捷性。其中，固定螺栓70可以采用具有一定导热性能的材质制作形成，可以使固定螺栓70进一步将集成电路单元10上的热量传递到散热单元30中进行散热，进一步提高功率组件100的散热效果。当然，本申请并不仅限于螺栓连接的固定方式，在其他实施例中，集成电路单元10和散热单元30之间也可以采用卡扣连接或者粘接等连接方式。

参照图3，在本实用新型的一个实施例中，散热台31设有容置槽311，集成电路单元10覆盖容置槽311的槽口，绝缘导热件50设于容置槽311内。

在本实施例中，通过在散热台31上设置容置槽311，可以通过利用容置槽311容纳绝缘导热件50实现集成电路单元10、散热单元30和绝缘导热件50之间的紧密连接配合。此时，容置槽311的槽深可以略小于绝缘导热件50的厚度，使得在装配过程中，可以利用绝缘导热件50自身的柔韧性收缩夹紧在集成电路单元10和散热单元30之间，以使绝缘导热件50可以更充分地接触集成电路单元10和散热单元30实现更好的导热散热效果，进一步提高了功率组件100的实用性和可靠性。其中，散热台31可以通过在表面上凹陷形成容置槽311，或者可以使连接柱33的表面高度大于散热台31的表面高度形成容置槽311。而在容置槽311的槽内壁还可以设置有连接固定绝缘导热件50的卡扣结构或者粘附结构等，进一步提高功率组件100的结构稳定性和可靠性。

参照图4和图5，在本实用新型的一个实施例中，柔性绝缘层51设有绝缘围边511，绝缘围边511弯折连接于柔性绝缘层51，并显露于散热单元30的外周侧设置。

在本实施例中，功率器件11的尺寸大多大于散热单元30的尺寸，因此绝缘导热件50的柔性绝缘层51的边缘大多显露于散热单元30的两侧，以使绝缘导热件50更充分地隔绝集成电路单元10与散热单元30之间的电性导通，进一步保障了功率组件100的正常运作。

而在集成电路单元10上还可以设置有并排设于散热单元30一侧的磁性器件15或者其他元器件，需要使散热单元30与集成电路单元10上的该元器件之间保持一定的间距避免干涉，而为了使功率组件100的整体结构更加紧凑，还需要尽量缩小散热单元30与集成电路单元10上的该元器件之间的间距。此时，利用柔性绝缘层51自身的柔韧性能，可以将柔性绝缘层51的绝缘围边511折弯连接柔性绝缘层51，使绝缘围边511弯折设于散热单元30的一侧相对散热单元30的外周侧设置，进而有利于避免绝缘导热件50的尺寸太大使得散热单元30与集成电路单元10上的磁性器件15之间的间隔较大，使得功率组件100的整体结构更加紧凑，便于功率组件100的轻小化设计，进一步提高了功率组件100的实用性和结构可靠性。

本实用新型还提出一种车载电源，该车载电源包括电源本体和功率组件100，功率组件100与电源本体电性连接，该功率组件100的具体结构参照上述实施例，由于本车载电源采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种功率组件，其特征在于，包括：

集成电路单元，所述集成电路单元上设有功率器件；

散热单元，所述散热单元设于所述集成电路单元的一侧；以及

绝缘导热件，所述绝缘导热件设于所述散热单元与所述集成电路单元之间，并分别连接所述散热单元和所述集成电路单元，所述绝缘导热件包括层叠设置的柔性绝缘层和第一柔性导热层，所述柔性绝缘层的材质为聚酰亚胺。

2.如权利要求1所述的功率组件，其特征在于，所述第一柔性导热层的材质为导热硅胶。

3.如权利要求1所述的功率组件，其特征在于，所述柔性绝缘层和所述第一柔性导热层为一体复合结构。

4.如权利要求1所述的功率组件，其特征在于，所述绝缘导热件还设有第二柔性导热层，所述第一柔性导热层、所述柔性绝缘层和所述第二柔性导热层依次层叠设置；

所述第一柔性导热层背对所述柔性绝缘层的表面连接于所述散热单元，所述第二柔性导热层背对所述柔性绝缘层的表面连接于所述集成电路单元。

5.如权利要求4所述的功率组件，其特征在于，所述第二柔性导热层的材质为固液相变材料；

或者，所述第二柔性导热层的材质为导热凝胶。

6.如权利要求1至5中任一所述的功率组件，其特征在于，所述集成电路单元连接于所述散热单元，并与所述散热单元夹持所述绝缘导热件。

7.如权利要求6所述的功率组件，其特征在于，所述散热单元包括散热台和连接柱，所述连接柱连接于所述散热台的相背对两侧，所述连接柱设有螺纹孔；

所述集成电路单元设有安装孔，所述功率组件还包括固定螺栓，所述固定螺栓穿设于所述安装孔，并插设于所述螺纹孔与所述螺纹孔螺纹连接，所述绝缘导热件设于所述集成电路单元与所述散热台之间。

8.如权利要求7所述的功率组件，其特征在于，所述散热台设有容置槽，所述集成电路单元覆盖所述容置槽的槽口，所述绝缘导热件设于所述容置槽内。

9.如权利要求1至5中任一所述的功率组件，其特征在于，所述柔性绝缘层设有绝缘围边，所述绝缘围边弯折连接于所述柔性绝缘层，并显露于所述散热单元的外周侧设置。

10.一种车载电源，其特征在于，所述车载电源包括电源本体和功率组件，所述功率组件为权利要求1至9中任一所述的功率组件，所述功率组件与所述电源本体电性连接。