本发明专利技术公开了功率模块的一体化液冷散热装置及其使用的底板，连接在功率模块的功率芯片、覆铜基板和底板的底部，包括固连在底板底部的方形液冷散热体，散热体内设有从左至右贯通的液体流道，液体流道的顶部位置处设有连接切口；底板的底部设有叉排状若干扰流柱，底板的扰流柱部分穿过连接切口扣入液体流道内。本发明专利技术的一体化液冷散热装置，将传热较差的导热硅脂层去掉，将功率模块与散热器做一体化设计，散热器即是模块的底板，散热路径更短，进而提高了功率模块的散热效率，并且精简了其整体结构，降低了制造成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力设备使用的功率模块散热
，特别是涉及功率模块的一体 化液冷散热装置及其使用的散热底板。
技术介绍
在设计电力变换设备时，由于变换设备本身存在相当可观的功率损耗，常常需要 设计体积庞大的散热系统来使设备冷却下来，常用的散热方式有自然风冷，强迫风冷和液 冷三种方式，由于空气的体积比热容很小，风冷散热器一般需要很大的散热面积，虽然近年 来强化传热技术取得了很大进展，传热效率不断提高，使得风冷散热器越来越小，但散热介 质本身的特性限制了风冷散热器的进一步缩小。因此，有必要采用体积比热容更大的液体 来作为散热介质，进一步缩小散热器尺寸。 常见的液冷散热系统，功率模块带有很厚的底板，与散热器是分离的，安装在散热 器上时需要涂覆导热硅脂来填充接触面之间的空隙，由于导热硅脂的导热系数与金属相比 是很小的。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了功率模块的一体化液冷散热装置及 其使用的底板，将传热较差的导热硅脂层去掉，减小液冷散热系统的尺寸，并且将功率模块 与散热器做一体化设计，散热器即是模块的底板，散热路径更短。提高了功率模块的散热效 率，提升了功率模块的功率密度，缩小了电力变送系统的体积。 本专利技术所采用的技术方案是：功率模块的一体化液冷散热装置，连接在功率模块 的功率芯片、覆铜基板和底板的底部，包括固连在底板底部的方形液冷散热体，散热体内设 有从左至右贯通的液体流道，液体流道的顶部位置处设有连接切口；底板的底部设有叉排 状若干扰流柱，底板的扰流柱部分穿过连接切口扣入液体流道内。本专利技术的一体化液冷散 热装置，将传热较差的导热硅脂层去掉，将功率模块与散热器做一体化设计，散热器即是模 块的底板，散热路径更短，进而提高了功率模块的散热效率，并且精简了其整体结构，降低 了制造成本。 本专利技术的进一步改进在于，散热体的连接切口的形状和大小与功率模块上的功率 芯片相适应。 本专利技术的进一步改进在于，位于散热体的连接切口的顶部边缘上还设有一圈U型 缺口。 本专利技术的进一步改进在于，散热体的顶部位置还设有若干连接孔，从而连接功率 模块。 本专利技术的进一步改进在于，散热体由铝碳化硅复合材料或者铜材制成。 本专利技术的进一步改进在于，散热体的液体流道还包括设在其两端的流道入口和出 口，以及位于入口和出口之间的散热部，其中入口和出口为常开式，散热部内容纳底板的扰 流柱。 本专利技术的进一步改进在于，底板上的每一个扰流柱为椭圆形扰流柱，椭圆形扰流 柱的横截面为椭圆形，并且其从底板的底部往上延伸，椭圆形的长径和短径分别递减。冷却 液在流过椭圆扰流柱阵列时，与流过圆柱扰流柱阵列相比，由于偏折角度小，流动压力损失 小于圆柱扰流柱阵列的，产生的流动漩涡(漩涡无助于强化换热)更小，换热效率更高。 带椭圆扰流柱的功率模块底板，连接在功率模块的覆铜基板和散热体之间，底板 包括本体和设在其一侧的若干叉排状扰流柱;每一个扰流柱为椭圆形扰流柱，并且椭圆形 扰流柱的横截面为椭圆形，并且其从底板的底部往上延伸，椭圆形的长径和短径分别递减。 冷却液在流过椭圆扰流柱阵列时，与流过圆柱扰流柱阵列相比，由于偏折角度小，流动压力 损失小于圆柱扰流柱阵列的，产生的流动漩涡(漩涡无助于强化换热)更小，换热效率更高。 本专利技术的进一步改进在于，底板还包括设置在其周边的若干固定孔。 本专利技术的进一步改进在于，每一个扰流柱与其相邻的扰流柱之间的列间距为3.5 ~6 · 0mm，行间距为3 · 0~10 · 0mm，扰流柱长轴3 · 0~8 · 0mm，短轴为2 · 0~6 · 0mm。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:功率模块的一体化液冷散热装置，将传热 较差的导热硅脂层去掉，将功率模块与散热器做一体化设计，散热器即是模块的底板，散 热路径更短。冷却液在流过椭圆扰流柱阵列时，与流过圆柱扰流柱阵列相比，由于偏折角度 小，流动压力损失小于圆柱扰流柱阵列的，产生的流动漩涡(漩涡无助于强化换热)更小，换 热效率更高。 散热器采用铝碳化硅复合材料（热膨胀系数与芯片接近，热适配性好）或者铜材 (导热系数高，散热效率高）。散热器背面有扰流柱，扰流柱形状为椭圆（常规设计扰流柱形 状为圆柱），扰流柱排列方式为叉排。 与分体式散热器相比，该结构紧凑，换热效率高，流动阻力小，与相同密度排列的 圆柱扰流柱相比，椭圆扰流柱散热底板在相同流动阻力损失的情况下，散热底板的温升比 圆柱扰流柱底板低12.5 %。提高了功率模块的散热效率，提升了功率模块的功率密度，缩小 了电力变送系统的体积。【附图说明】 图1为功率模块的一体化液冷散热装置的一个实施例的结构示意图； 图2为带椭圆扰流柱的功率模块底板的一个实施例的结构示意图； 图3为图2的实施例改进如的结构不意图； 图4为图1的实施例的散热体的一个实施例的三维结构示意图； 图5为图4的实施例的俯视图；图6为图4的实施例的主视图；图7为图4的实施例的左视图； 图8为功率模块的详细连接结构示意图； 其中： 1-功率模块，11-引线端子，12-功率芯片，13-壳体，14-覆铜基板，15-底板，151-扰 流柱，152-本体，153-固定孔;2-散热体，21-入口，22-出口，23-散热部，24-液体流道，25-连 接切口，26-U型缺口，27-连接孔。【具体实施方式】为了加深对本专利技术的理解，下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，该实施 例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。如图8所示，功率模块1 一般由引线端子11、功率芯片12、壳体13、覆铜基板(DBC基 板)14和底板15组成。 如图1和图4、5、6和7所示，功率模块的一体化液冷散热装置，连接在功率模块1的 功率芯片12、覆铜基板14和底板15的底部，包括固连在底板15底部的方形液冷散热体2,散 热体2内设有从左至右贯通的液体流道24，液体流道24的顶部位置处设有连接切口 25;底板 15的底部设有叉排状若干扰流柱151，底板15的扰流柱部分穿过连接切口 25扣入液体流道 24内。本专利技术的一体化液冷散热装置，将传热较差的导热硅脂层去掉，将功率模块与散热器 做一体化设计，散热器即是模块的底板，散热路径更短。其中底板15-般由铜制成，为铜底 板。 在上述实施例中，散热体2的连接切口 25的形状当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
功率模块的一体化液冷散热装置，连接在功率模块(1)的功率芯片(12)、覆铜基板(14)和底板(15)的底部，其特征在于：包括固连在底板(15)底部的方形液冷散热体(2)，所述散热体(2)内设有从左至右贯通的液体流道(24)，所述液体流道(24)的顶部位置处设有连接切口(25)；所述底板(15)的底部设有叉排状若干扰流柱(151)，所述底板(15)的扰流柱部分穿过连接切口(25)扣入液体流道(24)内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：庄伟东，姚二现，
申请(专利权)人：南京银茂微电子制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。