[發明專利]一種高功率蒸發冷卻SiC功率器件

在審

• 申請號: 202310448138.7
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116387255A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 史一濤;張愛麗;姬鵬;赫明月;潘越
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: H01L23/427
• 分類號: H01L23/427;H01L23/473
• 代理公司: 鄭州意創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41138
• 代理人: 張江森

本發明涉及SiC功率器件熱管理技術領域，具體涉及一種高功率蒸發冷卻SiC功率器件，包括集液組件、集氣組件和殼體組件；集液組件底部和集氣組件底部分別固定設置于殼體組件上表面兩側，集液組件與集氣組件平行，SiC功率模塊固定設置于殼體組件內部，集液組件、集氣組件均和殼體組件連通；本發明通過一體化設計，實現一種高功率蒸發冷卻SiC功率器件小型化，低沸點冷卻液體可垂直沖擊、零距離接觸SiC功率模塊，減少中間傳熱環節，瞬態熱量能快速排散，實現高效控溫，保證SiC功率模塊平穩運行。

技術領域

本發明涉及SiC功率器件熱管理技術領域，具體涉及一種高功率蒸發冷卻SiC功率器件。

背景技術

SiC學名碳化硅，是一種化合物半導體，化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好，常用于電子行業。目前，SiC功率器件作為電力電子器件的核心，因其有較高的開關頻率和較高的耐壓能力，成為了市場上的主流功率器件，近年來，SiC功率器件逐漸朝著高功率、小型化、集成化方向發展，單位面積功耗越來越大。

現有的SiC功率器件散熱設計中，尤其是具有高功率的SiC功率器件，采用在底層或上層貼殼體組件，傳熱路徑較長，瞬態熱量不能快速排散，SiC功率器件承受較大的結溫波動，引發了一系列的熱應力問題，嚴重時甚至會造成器件損壞。因此需要SiC功率器件在實際使用時采用殼體組件結構對其進行散熱處理。

蒸發冷卻利用低沸點液體相變帶走熱量，均溫性好，換熱效率高，然而現有的SiC功率器件散熱采用蒸發冷卻的技術并不能真正實現高效冷卻的目的。

因此，急需提供一種高功率蒸發冷卻SiC功率器件，用以解決上述問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種高功率蒸發冷卻SiC功率器件，使低沸點冷卻液體零距離接觸芯片，減少中間傳熱環節，實現高效控溫，保證SiC功率器件平穩運行。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案：一種高功率蒸發冷卻SiC功率器件，包括集液組件、集氣組件和殼體組件；所述集液組件底部和集氣組件底部分別固定連接在殼體組件上部兩側，集液組件與集氣組件平行設置，SiC功率模塊位于殼體組件內部，與殼體組件固定連接；所述集液組件、集氣組件均和殼體組件連通。

在一種可選的實施例中，所述集液組件包括第一集液管和第二集液管，所述集氣組件包括第一集氣管和第二集氣管，第二集液管和所述第二集氣管均設置多個，多個第二集液管沿第一集液管軸向間隔設置，多個第二集氣管沿第一集氣管軸向間隔設置；所述第一集液管與第二集液管垂直連通設置，所述第一集氣管與第二集氣管垂直連通設置。

在一種可選的實施例中，所述殼體組件包括蓋板和殼體，所述蓋板與殼體固定連接，所述殼體上端開設容納槽，容納槽底部固定設置SiC功率模塊。

在一種可選的實施例中，所述第一集液管其中一端為進口，所述第一集氣管其中一端為出口，第一集液管進口與第一集氣管出口同向設置，第二集液管上端與第一集液管下側固定連接，第二集液管與蓋板固定連接，第二集液管下端穿過蓋板延伸至殼體內部，靠近SiC功率模塊上表面；第二集氣管上端與第一集氣管下側固定連接，第二集氣管下端與蓋板固定連接。

在一種可選的實施例中，所述SiC功率模塊包括芯片、鍵合線和基板，芯片底部與基板上表面固定連接，基板與殼體容納槽底部固定連接，基板與連接件電連接；所述鍵合線其中一端固定在基板上，另一端固定在芯片上。

在一種可選的實施例中，所述芯片設置多組，多組所述芯片沿殼體兩側間隔設置，布置成兩組，位于殼體其中一側的多組芯片與多個第二集液管下端一一對應，位于殼體另一側的多組芯片與多個第二集氣管下端一一對應。

在一種可選的實施例中，所述殼體組件還包括連接件，所述連接件設置四個，兩個位于殼體同一側的連接件為一組，兩組沿殼體中心線對稱，連接件上表面其中一端自上而下開設圓形通孔，另一端與殼體外側固定連接。