散熱封裝結構及其大功率器件管芯的封裝方法
2023-07-27 22:04:21 2
專利名稱：散熱封裝結構及其大功率器件管芯的封裝方法
技術領域：
本發明實施例涉及電子器件封裝領域，尤其涉及一種應用於大功率電子器件的散
熱封裝結構及其大功率器件管芯的封裝方法。
背景技術：
隨著電力電子技術的飛速發展，大功率電子器件的應用也越來越廣泛。而大功率電子器件具有散熱量大的缺點，大功率電子器件散熱效率的高低，直接影響了其是否能夠高可靠性地運行，進而關係到其所在裝置是否能安全作業問題。 而在目前，對大功率電子器件進行散熱，大多數都是採用其本身的封裝結構再配合散熱器來實現的。圖1為現有技術中大功率電子器件的封裝結構的示意圖。如圖1所示，大功率電子器件的封裝結構包括大功率電子器件管芯(圖1中未示出)，封裝外殼1和基板2，具體地，在銅製或鋁製的基板2上設置有大功率電子器件管芯，在外部採用絕緣的封裝外殼1進行密閉處理並提高整個大功率電子器件的機械強度。在大功率電子器件出製造廠時，是以圖l所示的封裝結構向市場提供並滿足實際使用要求的。進一步地，如圖2為現有技術中大功率電子器件的封裝結構利用散熱器進行散熱的結構示意圖所示，並結合圖1所示，通過在大功率電子器件的封裝結構和散熱器4之間塗抹導熱脂5，以實現大功率電子器件的封裝結構的散熱，其中散熱器4中設置有進液管和出液管的液體循環迴路3，並利用溫度相對較低的液體帶走大功率電子器件的封裝結構通過導熱脂5傳遞給散熱器4的熱 在實現本發明過程中，發明人發現現有技術中由於大功率電子器件的封裝結構和散熱器4的連接，主要是通過其基板2和散熱器4利用螺栓實現的，因此至少存在如下問題 由於現有技術中只能通過熱導脂5來加強封裝結構和散熱器4的貼合效果，導致封裝結構和散熱器4貼合的不夠緊密，從而使封裝結構的散熱效率受到影響；加之封裝結構和散熱器4中間所塗抹導熱脂5的熱傳導率不可能夠達到100%，從而進一步影響了封裝結構的散熱效率； 進一步地，為了保障散熱效率，需對基板2所貼合的散熱器4的表面進行成本較高的精加工，並且其工藝難度大；由於在通過基板2和散熱器4利用螺栓固定而實現封裝結構和散熱器4結合時，為保證散熱效果，各個螺栓的安裝次序、力矩大小是有嚴格要求的，需採用專用工具進行精確安裝，從而增加了勞動成本，對後續維護也產生了較大的難題。
發明內容
本發明實施例提供一種散熱封裝結構及其大功率器件管芯的封裝方法，用以解決現有技術中大功率電子器件的封裝結構散熱效率低、安裝單獨散熱器成本費用高的技術問題。 本發明實施例的一方面，提供了一種散熱封裝結構，包括封裝外殼和大功率電子
3器件管芯，其中，還包括散熱基板， 所述大功率電子器件管芯設置於所述散熱基板的一表面上； 且所述封裝外殼套設於所述大功率電子器件管芯，並密封連接於所述散熱基板的一表面； 所述散熱基板內設置有液體循環迴路，所述液體循環迴路用於利用高壓冷卻液對所述大功率電子器件管芯所產生的熱量進行散熱。 進一步地，所述液體循環迴路包括進液口 、迴路管體和出液口 ，所述高壓冷卻液從所述進液口進入、經過所述迴路管體從所述出液口流出。
所述散熱基板的材料為銅或鋁。
所述封裝外殼的材料為工程塑料。
所述高壓冷卻液為具有高壓強的水。 本發明實施例的另一方面，提供了一種大功率器件管芯的封裝方法，其中，包括
將所述大功率電子器件管芯設置於所述散熱基板的一表面上；所述散熱基板內設置有液體循環迴路，所述液體循環迴路用於利用高壓冷卻液對所述大功率電子器件管芯所產生的熱量進行散熱； 將所述封裝外殼套設在所述大功率電子器件管芯上，並將所述封裝外殼密封連接於所述散熱基板的一表面。 本發明實施例的散熱封裝結構及其大功率器件管芯的封裝方法，通過內部設置有液體循環迴路的散熱基板，實現了提高大功率電子器件管芯散熱效率的目的。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為現有技術中大功率電子器件的封裝結構的示意圖； 圖2為現有技術中大功率電子器件的封裝結構利用散熱器進行散熱的結構示意圖； 圖3為本發明散熱封裝結構的示意圖； 圖4為本發明大功率器件管芯的封裝方法流程圖。
具體實施例方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本實施例的散熱封裝結構主要是現有大功率電子器件的封裝，通過將大功率電子器件管芯封裝在該散熱封裝結構當中，實現了在大功率電子器件出製造廠時，以散熱封裝結構面向市場而滿足實際使用要求。具體地，這裡所涉及的大功率電子器件可以為IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型電晶體)。 圖3為本實用新型散熱封裝結構的示意圖。如圖3所示，本實用新型散熱封裝結構包括封裝外殼31、大功率電子器件管芯(圖3中未示出)和散熱基板32，其中，大功率電子器件管芯設置於散熱基板32的一表面上，且封裝外殼31套設該大功率電子器件管芯，並密封連接於散熱基板32的一表面上，進一步地，散熱基板32的內部設置有液體循環迴路33，該液體循環迴路33包括進液口 331、迴路管體333和出液口 332，可利用高壓冷卻液從進液口 331進入、經過迴路管體333從出液口 332流出的高速流動，而對大功率電子器件管芯所產生的熱量進行散熱，其中迴路管體333可為較複雜的管道結構，以增加高壓冷卻液在迴路管體333的停留時間，從而對大功率電子器件管芯所產生的熱量達到較好的散熱效果。進一步地，散熱基板32的材料可為銅或鋁，或者其他導熱性良好的金屬；封裝外殼31的材料可為工程塑料，或其他機械強度高的輕便材料。更進一步地，高壓冷卻液為具有高壓強的水，或者其它冷卻液體。 本實施例的散熱封裝結構，通過散熱基板內設有液體循環迴路，可對大功率電子器件管芯所產生的熱量直接散熱，具有散熱率高的特點；並且不需要安裝現有技術中的散熱器，避免了對散熱器表面進行成本較高的精加工的步驟，同時省去了需精確安裝該散熱器所帶來的勞動成本；再者，本發明的散熱封裝結構還具有對使用現場要求不高、布置更加靈活方便的特點。 圖4為本發明大功率器件管芯的封裝方法流程圖。如圖4所示，本實施例大功率器件管芯的封裝方法包括 步驟101、將大功率電子器件管芯設置於散熱基板的一表面上；散熱基板內設置有液體循環迴路，液體循環迴路用於利用高壓冷卻液對大功率電子器件管芯所產生的熱量進行散熱； 將大功率電子器件管芯通過粘貼或焊接等方式設置於散熱基板的一表面上；散熱基板內設置有液體循環迴路，該液體循環迴路進一步包括進液口 、迴路管體和出液口 ，可利用高壓冷卻液從進液口進入、經過迴路管體從出液口流出的高速流動，而對大功率電子器件管芯所產生的熱量進行散熱，其中迴路管體可為較複雜的管道結構，以增加高壓冷卻液在迴路管體的停留時間，從而對大功率電子器件管芯所產生的熱量達到較好的散熱效果。進一步地，散熱基板的材料可為銅或鋁，或者其他導熱性良好的金屬；封裝外殼的材料可為工程塑料，或其他機械強度高的輕便材料。更進一步地，高壓冷卻液為具有高壓強的水，或者其他冷卻液體。 步驟102、將封裝外殼套設在大功率電子器件管芯上，並將封裝外殼密封連接於散熱基板的一表面。 將封裝外殼套設在大功率電子器件管芯上，並將封裝外殼密封連接於散熱基板的一表面，由於封裝外殼較高的機械強度，因此使整個散熱封裝結構具有較高的機械強度，而且對大功率電子器件管芯起到了防塵防水的作用。 本實施例的大功率器件管芯的封裝方法，通過將大功率電子器件管芯設置於散熱基板的一表面上，將封裝外殼套設在大功率電子器件管芯上，並將封裝外殼密封連接於散熱基板的一表面的技術方案，而形成了一種散熱封裝結構，且由於散熱基板內設有液體循環迴路，可對大功率電子器件管芯所產生的熱量直接散熱，具有散熱率高的特點；並且不需
5要安裝現有技術中單獨的散熱器，避免了對散熱器表面進行成本較高的精加工的步驟，同時省去了需精確安裝該散熱器所帶來的勞動成本。 最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求
一種散熱封裝結構，包括封裝外殼和大功率電子器件管芯，其特徵在於，還包括散熱基板，所述大功率電子器件管芯設置於所述散熱基板的一表面上；且所述封裝外殼套設所述大功率電子器件管芯，並密封連接於所述所述散熱基板的一表面；所述散熱基板內設置有液體循環迴路，所述液體循環迴路用於利用高壓冷卻液對所述大功率電子器件管芯所產生的熱量進行散熱。
2. 根據權利要求1所述的散熱封裝結構，其特徵在於，所述液體循環迴路包括進液口、 迴路管體和出液口，所述高壓冷卻液從所述進液口進入、經過所述迴路管體從所述出液口 流出。
3. 根據權利要求1所述的散熱封裝結構，其特徵在於，所述散熱基板的材料為銅或鋁。
4. 根據權利要求1所述的散熱封裝結構，其特徵在於，所述封裝外殼的材料為工程塑料。
5. 根據權利要求1所述的散熱封裝結構，其特徵在於，所述高壓冷卻液為具有高壓強 的水。
6. —種基於權利要求1至5任一所述散熱封裝結構的大功率器件管芯的封裝方法，其 特徵在於，包括將所述大功率電子器件管芯設置於所述散熱基板的一表面上；所述散熱基板內設置有 液體循環迴路，所述液體循環迴路用於利用高壓冷卻液對所述大功率電子器件管芯所產生 的熱量進行散熱；將所述封裝外殼套設在所述大功率電子器件管芯上，並將所述封裝外殼密封連接於所 述散熱基板的一表面。
7. 根據權利要求6所述大功率器件管芯的封裝方法，其特徵在於，所述液體循環迴路 包括進液口 、迴路管體和出液口 ，所述高壓冷卻液從所述進液口進入、經過所述迴路管體從 所述出液口流出。
全文摘要
本發明提供一種散熱封裝結構及其大功率器件管芯的封裝方法，該散熱封裝結構包括封裝外殼和大功率電子器件管芯，其中，還包括散熱基板，所述大功率電子器件管芯設置於所述散熱基板的一表面上；且所述封裝外殼套設所述大功率電子器件管芯，並密封連接於所述所述散熱基板的一表面；所述散熱基板內設置有液體循環迴路，所述液體循環迴路用於利用高壓冷卻液對所述大功率電子器件管芯所產生的熱量進行散熱。本發明實施例的散熱封裝結構及其大功率器件管芯的封裝方法，通過內部設置有液體循環迴路的散熱基板，實現了提高大功率電子器件管芯散熱效率的目的。
文檔編號H01L23/473GK101707192SQ20091020873
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月5日 優先權日2009年11月5日
發明者蔡景榮, 貟引院, 車向中 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心