一種集成水冷散熱器的功率模塊制造技術

一種集成水冷散熱器的功率模塊，包括集成水冷散熱器的散熱基板，通過回流焊接于散熱基板的絕緣基板DBC，焊接于絕緣基板DBC上的芯片，實現芯片與絕緣基板DBC表面銅層電氣連接的鋁線，保護芯片和鋁線的硅凝膠，包覆功率端子的塑料外殼，其特征在于所述的散熱基板正面與絕緣基板DBC粘結，散熱基板背面為水冷散熱器，散熱基板的底部設置有至少兩個進出水口連接外部水循環，構成模塊整體的散熱系統；所述至少兩個進出水口的位置設置在散熱基板的短邊側或者長邊側，所述進出水口數量在2個到10個之間；本發明專利技術直接將水冷系統集成于散熱基板上，有效的避免了由于模塊平整度、與散熱器密封不良所造成的漏水失效問題。

Power module for integrating water-cooling radiator

An integrated power module radiator cooling, heat dissipation substrate including integrated water-cooling radiator, an insulating substrate DBC by reflow soldering on heat radiating substrate, welded on the insulating substrate on the DBC chip, the chip and the insulating substrate DBC copper layer on the surface of the electrical connection wire, silicon chip and wire protection gel, plastic coated power terminal that is characterized in that the front of the substrate and the insulating substrate of DBC bond, the back of the substrate for heat radiator, heat radiating substrate bottom is provided with at least two inlet and outlet is connected with the external water circulation cooling system, constitute the whole module; the at least two positions of inlet and outlet is arranged in the short side of the radiating substrate long side or side of the inlet and outlet number between 2 to 10; the invention will be directly integrated in the cooling system on radiating substrate, effective The water leakage failure caused by the flatness of the module and the poor sealing of the radiator is avoided.

【技術實現步驟摘要】
一種集成水冷散熱器的功率模塊
本專利技術涉及一種集成水冷散熱器的高可靠性功率模塊，屬于電力電子學的功率模塊設計、制造和應用

技術介紹
傳統的功率模塊采用密封圈密封的方式將其安裝于水冷散熱器上進行散熱，但是實際應用中由于模塊底面的平整度差異，以及多個部件之間配合不良等的原因，造成水冷散熱器漏水而導致功率模塊失效。采用在原來散熱基板下面直接集成水冷散熱器，根絕了目前散熱系統密封不嚴的問題，提高了模塊應用的可靠性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種結構組成合理，使用方便，采用集成水冷散熱器的方式，既提高了水冷系統的高密封性，又增強了功率模塊應用可靠性的集成水冷散熱器的功率模塊。本專利技術的目的是通過如下技術方案來完成的，一種集成水冷散熱器的功率模塊，包括集成水冷散熱器的散熱基板，通過回流焊接于散熱基板的絕緣基板DBC，焊接于絕緣基板DBC上的芯片，實現芯片與絕緣基板DBC表面銅層電氣連接的鋁線，保護芯片和鋁線的硅凝膠，包覆功率端子的塑料外殼，所述的散熱基板正面與絕緣基板DBC粘結，散熱基板背面為水冷散熱器，散熱基板的底部設置有至少兩個進出水口連接外部水循環，構成模塊整體的散熱系統。作為優選：所述至少兩個進出水口的位置設置在散熱基板的短邊側或者長邊側，所述進出水口數量在2個到10個之間。作為優選：所述散熱基板背面設置有過水的型腔，并有序地布滿大小相同的、增大接觸面積以提高散熱效果的散熱針。作為優選：所述散熱針形狀是圓柱形、圓錐形、方形或棱錐形。作為優選：所述芯片與絕緣基板DBC之間、絕緣基板DBC與散熱基板之間通過回流焊接的方式粘結在一起，回流焊接采用SnAg、SnAgCu、PbSnAg等含Sn材料之一。作為優選：所述鋁線通過超聲波方式被鍵合連接于芯片與絕緣基板的銅層上，并實現相應的電路拓撲。作為優選：所述包覆功率端子的塑料外殼，其材料是PPA，PPS，PBT等耐高溫絕緣性能良好的塑料；所述被塑料外殼包覆的功率端子，其材料是銅或者銅合金，表面鍍有鎳、金等可焊接金屬材料之一。作為優選：所述外殼內灌封一層用于保護芯片和鋁線鍵合點的硅凝膠，其高度覆蓋絕緣基板、芯片、鍵合鋁線。本專利技術通過焊接工藝將水冷散熱器的過水型腔粘結在模塊散熱器底部，形成可靠的高密封性配合，型腔底部兩側設置有進出水口，用于連接外部水循環，以達到散熱的作用。這種功率模塊采用與水冷散熱器一體的結構，避免了傳統安裝方式由于模塊安裝面平整度差異以及密封圈密封不嚴等問題造成的漏水現象，增強了水冷系統的密封性，提高了模塊應用的可靠性。本專利技術設計的功率模塊結構合理，使用方便，采用集成水冷散熱器的方式，既提高了水冷系統的高密封性，又增強了功率模塊應用的可靠性。附圖說明圖1是集成水冷散熱器的功率模塊結構示意圖。圖2是圖1中的A-A剖視結構示意圖。圖3是圖2中的B處局部放大示意圖。附圖中各部件的標記如下：1、集成水冷散熱器的散熱基板；2、絕緣基板DBC；3、芯片；4、硅凝膠；5、信號端子；6、功率端子；7、塑料外殼。具體實施方式下面將結合附圖對本專利技術作進一步說明。圖1-3所示，一種集成水冷散熱器的功率模塊，包括集成水冷散熱器的散熱基板1，通過回流焊接于散熱基板的絕緣基板2，焊接于絕緣基板2上的芯片3，實現芯片3與絕緣基板2表面銅層電氣連接的鋁線，保護芯片3和鋁線的硅凝膠4，包覆功率端子6的塑料外殼7，所述的散熱基板1正面與絕緣基板2粘結，散熱基板1背面為水冷散熱器，散熱基板1的底部設置有至少兩個進出水口連接外部水循環，構成模塊整體的散熱系統。本專利技術所述至少兩個進出水口的位置設置在散熱基板1的短邊側或者長邊側，所述進出水口數量在2個到10個之間。所述散熱基板1背面設置有過水的型腔，并有序地布滿大小相同的、增大接觸面積以提高散熱效果的散熱針；所述散熱針形狀是圓柱形、圓錐形、方形或棱錐形。所述芯片3與絕緣基板2之間、絕緣基板2與散熱基板1之間通過回流焊接的方式粘結在一起，回流焊接采用SnAg、SnAgCu、PbSnAg等含Sn材料之一。所述鋁線通過超聲波方式被鍵合連接于芯片3與絕緣基板1的銅層上，并實現相應的電路拓撲。所述包覆功率端子6的塑料外殼7，其材料是PPA，PPS，PBT等耐高溫絕緣性能良好的塑料；所述被塑料外殼7包覆的功率端子6，其材料是銅或者銅合金，表面鍍有鎳、金等可焊接金屬材料之一。所述外殼7內灌封一層用于保護芯片3和鋁線鍵合點的硅凝膠4，其高度覆蓋絕緣基板1、芯片3、鍵合鋁線。本專利技術通過如下步驟制作完成：a）將所需要的芯片3通過回流焊接的方式粘接到絕緣基板2上；b）將絕緣基板2焊接到集成水冷散熱器的基板1上，使芯片3工作時產生的熱量傳遞到散熱系統；c）將包覆功率端子6和信號端子5的塑料外殼7固定在散熱基板1上，兩者配合面涂覆一層密封膠，確保后期灌封的硅凝膠4不溢漏。d）各個芯片3之間、芯片3與絕緣基板2上相應銅層之間以及銅層與塑料外殼包覆的端子5、6之間，通過鋁線鍵合實現可靠的電氣連接；e）對封殼鍵合后的模塊灌入硅凝膠4，其高度覆蓋芯片3、絕緣基板2、鍵合鋁線，然后將硅凝膠4固化；f）最后蓋上外殼上蓋。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成水冷散熱器的功率模塊，包括集成水冷散熱器的散熱基板，通過回流焊接于散熱基板的絕緣基板DBC，焊接于絕緣基板DBC上的芯片，實現芯片與絕緣基板DBC表面銅層電氣連接的鋁線，保護芯片和鋁線的硅凝膠，包覆功率端子的塑料外殼，其特征在于所述的散熱基板正面與絕緣基板DBC粘結，散熱基板背面為水冷散熱器，散熱基板的底部設置有至少兩個進出水口連接外部水循環，構成模塊整體的散熱系統。

【技術特征摘要】
1.一種集成水冷散熱器的功率模塊，包括集成水冷散熱器的散熱基板，通過回流焊接于散熱基板的絕緣基板DBC，焊接于絕緣基板DBC上的芯片，實現芯片與絕緣基板DBC表面銅層電氣連接的鋁線，保護芯片和鋁線的硅凝膠，包覆功率端子的塑料外殼，其特征在于所述的散熱基板正面與絕緣基板DBC粘結，散熱基板背面為水冷散熱器，散熱基板的底部設置有至少兩個進出水口連接外部水循環，構成模塊整體的散熱系統。2.根據權利要求1所述的集成水冷散熱器的功率模塊，其特征在于所述至少兩個進出水口的位置設置在散熱基板的短邊側或者長邊側，所述進出水口數量在2個到10個之間。3.根據權利要求1或2所述的集成水冷散熱器的功率模塊，其特征在于所述散熱基板背面設置有過水的型腔，并有序地布滿大小相同的、增大接觸面積以提高散熱效果的散熱針。4.根據權利要求3所述的集成水冷散熱器的功率模塊，其特征在于所述散熱針形狀...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鉏晨濤，姚禮軍，
申請(專利權)人：上海道之科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31