【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率模块散热，尤其涉及一种集成热管的功率模块散热结构。
技术介绍
1、碳化硅功率模块因具有耐高温、高温环境下保持稳定等优点，被广泛用于控制和转换电力信号。随着碳化硅功率模块功耗的增加，产生的热量也随之增加，散热成为了影响碳化硅功率模块长期稳定运行的重要因素。此外，在电网运行过程中碳化硅功率模块还存在电涌问题，即功率模块在短时间内瞬时电流会提高2~3倍，瞬间产生的大量热量对散热提出了更高的要求。
2、目前针对上述电网系统重高压、大电流的高压碳化硅功率模块通常采用液冷散热方式。然而当前液冷散热方式大都是在功率模块的覆铜陶瓷基板下方焊接或贴合水冷板（界面材料），对芯片进行单面冷却，散热效果不够好，且由于瞬时电流的升高往往在毫秒级的范围内，这样的液冷散热无法做到瞬时的热量消散。此外，现有技术还有采用在芯片上方烧结热管金属框架，通过金属框架中的相变材料加强散热能力，但是金属的导热仍不足以对功率模块瞬间产生的毫秒级热冲击进行快速散热。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种功率模块散热结构，通过热管骨架替代散热金属框架，结合相变材料，提高散热效率。
2、本专利技术采用如下技术方案实现：一种功率模块散热结构，包括：功率模块，所述功率模块包括芯片及芯片下方的基板，所述功率模块还包括：位于所述芯片源极区域上方的上散热部；所述上散热部的封闭内腔中设置相变材料，所述上散热部设置热管骨架，所述热管骨架用于功率模块的散热并用于向所述相变材料传递热量
4、为了进一步提高散热效率，所述上散热部内腔中设置热管骨架，内腔中的所述热管骨架交叉设置。
5、所述上散热部底面与芯片源极连接，顶面设置液冷板。液冷板可以实现热管的“蒸发-冷凝”循环，散热时的响应速度更快，散热效果更好。
6、为了保证液冷板的安全连接并保证热量的传递，所述上散热部顶面设置绝缘层，所述绝缘层上方覆盖金属层，所述液冷板安装在所述金属层上。
7、进一步地，所述液冷板底面与所述上散热部顶面连接，所述液冷板两个相对的侧壁设置若干供冷媒流入及流出的通孔。
8、所述基板为覆铜陶瓷板，覆铜陶瓷板包括铜层及陶瓷层，设置于陶瓷层顶面的铜层用于和所述芯片连接，所述基板底面开设若干凹槽，形成供冷媒流通的微通道，使所述基板成为下散热部。设置微通道的下散热部可以进一步增强功率模块的散热效果，且无需额外焊接水冷板。
9、进一步地，所述基板背离所述芯片的底面还设置一与基板形状适配的分流板，所述分流板内部底壁设置若干歧管，歧管与分流板内壁之间形成冷媒流动的通道，所述分流板与所述基板连接后，所述歧管和所述微通道形成歧管式微通道，所述分流板相对的两侧壁设置若干供冷媒流入及流出的通孔。歧管式微通道可以进一步增加下散热部的散热能力。
10、所述热管骨架与所述芯片源极电连接，所述基板为覆铜陶瓷板，所述基板的铜层与所述芯片的各电极及所述热管骨架电连接。热管骨架与铜层连接可以起到散热作用。
11、为了防止挤压、震荡等的影响，一封装外壳与所述基板固接，将所述功率模块封闭，所述封装外壳外壁粘接接线端子。
12、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
13、本专利技术通过将热管和相变材料结合，提高了功率模块的散热效果，本专利技术的散热结构利用热管的高导热性，可以及时将过流过载时的热量传导至相变材料处，同时相变材料吸收传导的热量，利用相变潜热吸收过流过载的瞬时热量，从而保持芯片的温度在正常范围；
14、进一步地，本专利技术在芯片增加微通道的嵌入式冷却，省去了热界面层，有效降低传热组，提高传热效率，保证大功率芯片能够长时间正常运行；
15、进一步地，本专利技术还在热管骨架上增加液冷板，保证了相变材料、热管的高效长久运行。
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1.一种功率模块散热结构，包括：功率模块，所述功率模块包括芯片及芯片下方的基板，其特征在于，所述功率模块还包括：位于所述芯片源极区域上方的上散热部；所述上散热部的封闭内腔中设置相变材料，所述上散热部设置热管骨架，所述热管骨架用于功率模块的散热并用于向所述相变材料传递热量。
2.根据权利要求1所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述上散热部与所述芯片源极尺寸适配；所述热管骨架内腔设置冷却介质，所述上散热部的底面及周壁为热管骨架，上散热部底面与芯片源极连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述上散热部内腔中设置热管骨架，内腔中的所述热管骨架交叉设置。
4.根据权利要求1或2所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述上散热部底面与芯片源极连接，顶面设置液冷板。
5.根据权利要求4所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述上散热部顶面设置绝缘层，所述绝缘层上方覆盖金属层，所述液冷板安装在所述金属层上。
6.根据权利要求4所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述液冷板底面与所述上散热部顶
7.根据权利要求1所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述基板为覆铜陶瓷板，覆铜陶瓷板包括铜层及陶瓷层，设置于陶瓷层顶面的铜层用于和所述芯片连接，所述基板底面开设若干凹槽，形成供冷媒流通的微通道，使所述基板成为下散热部。
8.根据权利要求7所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述基板背离所述芯片的底面还设置一与基板形状适配的分流板，所述分流板内部底壁设置若干歧管，歧管与分流板内壁之间形成冷媒流动的通道，所述分流板与所述基板连接后，所述歧管和所述微通道形成歧管式微通道，所述分流板相对的两侧壁设置若干供冷媒流入及流出的通孔。
9.根据权利要求1所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述热管骨架与所述芯片源极电连接，所述基板为覆铜陶瓷板，所述基板的铜层与所述芯片的各电极及所述热管骨架电连接。
10.根据权利要求1所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：一封装外壳与所述基板固接，将所述功率模块封闭，所述封装外壳外壁粘接接线端子。
...【技术特征摘要】
1.一种功率模块散热结构，包括：功率模块，所述功率模块包括芯片及芯片下方的基板，其特征在于，所述功率模块还包括：位于所述芯片源极区域上方的上散热部；所述上散热部的封闭内腔中设置相变材料，所述上散热部设置热管骨架，所述热管骨架用于功率模块的散热并用于向所述相变材料传递热量。
2.根据权利要求1所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述上散热部与所述芯片源极尺寸适配；所述热管骨架内腔设置冷却介质，所述上散热部的底面及周壁为热管骨架，上散热部底面与芯片源极连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述上散热部内腔中设置热管骨架，内腔中的所述热管骨架交叉设置。
4.根据权利要求1或2所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述上散热部底面与芯片源极连接，顶面设置液冷板。
5.根据权利要求4所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述上散热部顶面设置绝缘层，所述绝缘层上方覆盖金属层，所述液冷板安装在所述金属层上。
6.根据权利要求4所述的一种功率模块散热结构，其特征在于：所述液冷板底...
【专利技术属性】
技术研发人员：王异凡，骆丽，吴赞，辛志诚，曾明全，曹璧麒，王一帆，孙明，龚金龙，王尊，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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