[發明專利]一種利用水冷散熱器雙面散熱的模塊功率封裝結構

在審

• 申請號: 201410033978.8
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103779294A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 劉志宏
• 申請（專利權）人: 嘉興斯達微電子有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

技術領域

本發明涉及的是一種利用水冷散熱器雙面散熱的模塊功率封裝結構，屬于電動汽車功率模塊封裝技術領域。

背景技術

進入21世紀，汽車對于人類的影響越來越巨大，而其正反面的沖突也日益明顯。一方面，汽車帶來方便快捷、可靠穩定的使用性能，給人類生活帶來巨大的便利，也在改變著人類的生活方式。另一方面，傳統汽車的燃油驅動方式，對于大氣的污染嚴重性逐漸受到人類關注，而國際油價的浮動及持續走高，又使得汽車使用費用的攀升。因此，電動汽車的發展越來越受到人們的關注和思考。

電動汽車的核心控制器，便是功率器件的能力，包括功率密度、散熱、可靠性及封裝易用性等。一方面，汽車的發展，需要功率器件整體功率密度不斷提升，即功率體積比的提升。這對于控制器的小型化、集成化大有裨益。另一方面，電動汽車的高震動使用環境，又要求功率器件有著更可靠的抗震動能力。而且，汽車發動機艙的架構，也需要功率器件的封裝有著小型化的端子設計布局，否則，將大大占用額外的空間配置驅動、功率進線等，對于發動機艙的緊湊化和合理布局帶來難點。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種結構合理，使用安裝方便，充分應用水冷散熱器的散熱能力，得到最大化的功率密度的利用水冷散熱器雙面散熱的模塊功率封裝結構。

本發明的目的是通過如下技術方案來實現的，所述的利用水冷散熱器雙面散熱的模塊功率封裝結構，它包括一帶有進水口和出水口的扁平狀水冷散熱器，所述水冷散熱器的上下兩個表面上封裝有功率器件單元，位于外殼表面上的功率端子被制成方便螺母固定的形狀，同樣位于外殼表面上的信號端子被專門制成有良好焊接性能有利于PCB板固定和卡位功能的形狀。

所述水冷散熱器直接或通過一層緩沖材料層與功率器件單元的絕緣襯底固定連接，所述功率端子和信號端子以超聲波焊接方式直接焊接于絕緣襯底的表面金屬層上；所述外殼與散熱器固定連接，且所述信號端子和功率端子直接注塑固定于外殼上。

本發明充分應用水冷散熱器的散熱能力，利用其雙面進行功率器件的散熱，將其散熱能力最優化，從而得到最大化的功率密度。

本發明通過水冷散熱器雙面散熱封裝功率模塊，將功率器件的絕緣基材直接焊接于水冷散熱器表面；水冷散熱器表面材質與功率器件絕緣襯板的底層，通過處理而實現直接或間接的焊接連結，擁有相似的熱膨脹系數實現水冷散熱及功率模塊設計要求；在封裝上，本發明使用注塑外殼，直接將功率端子、信號端子超聲波焊接固定、扁平的外殼高度設計等，實現功率器件的功率密度最大化。

本發明根據電動汽車等對于高功率密度的功率模塊封裝要求，應用水冷散熱器的雙面進行功率模塊直接散熱，將水冷散熱器的散熱效率最大化，減小封裝額外器件，如散熱基板等，從而使本發明具有結構合理，使用安裝方便，充分應用水冷散熱器的散熱能力，得到最大化的功率密度等特點。

附圖說明

圖1是本發明所述水冷散熱器雙面散熱封裝結構的立體示意圖。

圖2是本發明所述水冷散熱器的結構示意圖。

圖3是本發明所述水冷散熱器表面與功率器件絕緣基材的結合示意圖。

圖4是本發明所述信號端子和功率端子的超聲波焊接示意圖。

圖5是本發明所述功率器件外殼與水冷散熱器的配合固定示意圖。

圖6是本發明所述模塊端子分布示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作詳細的介紹：圖1、2所示，本發明所述的利用水冷散熱器雙面散熱的模塊功率封裝結構，它包括一帶有進水口6和出水口7的扁平狀水冷散熱器5，所述水冷散熱器5的上下兩個表面上封裝有功率器件單元1、8，位于外殼1表面上的功率端子2、3被制成方便螺母固定的形狀，同樣位于外殼1表面上的信號端子4被專門制成有良好焊接性能有利于PCB板固定和卡位功能的形狀。

圖3、4、5所示，所述水冷散熱器5直接或通過一層緩沖材料層與功率器件單元1、8的絕緣襯底固定連接，所述功率端子和信號端子以超聲波焊接方式直接焊接于絕緣襯底的表面金屬層上；所述外殼與散熱器固定連接，且所述信號端子和功率端子直接注塑固定于外殼上。

實施例：

本發明對水冷散熱器雙面散熱的功率模塊一體式封裝進行了優化設計，實現了水冷散熱能力的最優化和功率密度的最大化封裝，對于高功率密度的應用場合，具有重大的意義。