[發(fā)明專利]功率器件的散熱系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114334870A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成年斌;袁毅凱;袁海龍;陳曉儀;李丹偉
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山市國星光電股份有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H01L23/373;H01L23/367
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王士強(qiáng)

本發(fā)明公開一種功率器件的散熱系統(tǒng)，包括散熱器和至少一個(gè)功率器件，散熱器的內(nèi)部為空腔，空腔內(nèi)填充有冷卻介質(zhì)，在散熱器相對的兩個(gè)表面上分別設(shè)置有與空腔連通的進(jìn)口和出口，冷卻介質(zhì)通過進(jìn)口和出口進(jìn)行循環(huán)散熱，散熱器的表面朝向空腔內(nèi)凹陷設(shè)置有至少一個(gè)凹槽，凹槽的槽底設(shè)置有至少一個(gè)第一通孔；功率器件包括器件本體和與器件本體連接的第一散熱件，器件本體嵌入在凹槽內(nèi)，第一散熱件與第一通孔的形狀和大小相匹配，第一散熱件通過第一通孔插入到空腔內(nèi)。通過設(shè)置插入空腔內(nèi)部的第一散熱件，可以使功率器件直接與冷卻介質(zhì)接觸，縮短功率器件熱量的傳遞路徑，提高散熱效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功率器件的散熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

分立器件作為功率器件中一種，因其體積小，使用靈活便利的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。但隨著半導(dǎo)體的發(fā)展，芯片的功率越來越大，對于分立器件而言，既要保持小體積的優(yōu)勢，又要提升功率密度，是一個(gè)困難的挑戰(zhàn)。受限于分立器件的體積，其功率密度上限是可預(yù)見的。為了突破分立器件功率密度問題，遂開展了大功率分立器件的研究。

以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體器件的應(yīng)用，使得分立器件，如TO-247\268等突破了大電壓650V，超大電壓1500V，大電流100A的電流密度，超大電流300A的功率上限存上可能性。

以多個(gè)大功率分立器件代替集成功率模塊的應(yīng)用，也將是未來分立器件的主要應(yīng)用形式之一，在大功率密度及超大功率密度的分立器件應(yīng)用中，高散熱系統(tǒng)的需求，由于大功率乃至超大功率的分立器件的功率密度大，多個(gè)器件的積聚使用時(shí)，工作期間產(chǎn)生的熱量巨大；當(dāng)熱量不能及時(shí)散失時(shí)，此時(shí)器件內(nèi)芯片的運(yùn)行速度下降，導(dǎo)致整個(gè)控制模塊的性能下降，溫度過高時(shí)還會燒壞芯片，導(dǎo)致器件報(bào)廢，嚴(yán)重影響正常使用。

因此，設(shè)計(jì)一款能夠滿足多個(gè)大功率分立器件乃至超大功率分立器件的散熱需求的散熱系統(tǒng)，是重要的研究方向之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于：提供一種功率器件的散熱系統(tǒng)，其性能穩(wěn)定。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

提供一種功率器件的散熱系統(tǒng)，包括散熱器和至少一個(gè)功率器件，所述散熱器的內(nèi)部為空腔，所述空腔內(nèi)填充有冷卻介質(zhì)，在所述散熱器相對的兩個(gè)表面上分別設(shè)置有與所述空腔連通的進(jìn)口和出口，所述冷卻介質(zhì)通過所述進(jìn)口和所述出口進(jìn)行循環(huán)散熱，所述散熱器的表面朝向所述空腔內(nèi)凹陷設(shè)置有至少一個(gè)凹槽，所述凹槽的槽底設(shè)置有至少一個(gè)第一通孔；

所述功率器件包括器件本體和與所述器件本體連接的第一散熱件，所述器件本體嵌入在所述凹槽內(nèi)，所述第一散熱件與所述第一通孔的形狀和大小相匹配，所述第一散熱件通過所述第一通孔插入到所述空腔內(nèi)。

作為散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述第一散熱件和所述第一通孔的孔壁之間設(shè)置有第一密封圈。

作為散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述器件本體或所述第一散熱件上凸出設(shè)置有安裝板，所述安裝板上設(shè)置有第二通孔，所述凹槽的槽底設(shè)置有螺紋孔，螺釘穿過所述第二通孔擰入所述螺紋孔內(nèi)。

作為散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述螺釘和所述第二通孔的孔壁之間設(shè)置有第二密封圈。

作為散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有圍繞所述器件本體的導(dǎo)熱膠層。

作為散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述空腔的腔壁上凸出設(shè)置有第二散熱件，所述第二散熱件位于相鄰兩個(gè)所述凹槽之間。

作為散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述凹槽的形狀為長條形，所述凹槽的長度沿所述冷卻介質(zhì)的輸送方向延伸，所述凹槽的槽底間隔設(shè)置有多個(gè)所述第一通孔，所述功率器件與所述第一通孔的數(shù)量相匹配。