[发明专利]一种利用水冷散热器双面散热的模块功率封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种利用水冷散热器双面散热的模块功率封装结构，属于电动汽车功率模块封装技术领域。

背景技术

进入21世纪，汽车对于人类的影响越来越巨大，而其正反面的冲突也日益明显。一方面，汽车带来方便快捷、可靠稳定的使用性能，给人类生活带来巨大的便利，也在改变着人类的生活方式。另一方面，传统汽车的燃油驱动方式，对于大气的污染严重性逐渐受到人类关注，而国际油价的浮动及持续走高，又使得汽车使用费用的攀升。因此，电动汽车的发展越来越受到人们的关注和思考。

电动汽车的核心控制器，便是功率器件的能力，包括功率密度、散热、可靠性及封装易用性等。一方面，汽车的发展，需要功率器件整体功率密度不断提升，即功率体积比的提升。这对于控制器的小型化、集成化大有裨益。另一方面，电动汽车的高震动使用环境，又要求功率器件有着更可靠的抗震动能力。而且，汽车发动机舱的架构，也需要功率器件的封装有着小型化的端子设计布局，否则，将大大占用额外的空间配置驱动、功率进线等，对于发动机舱的紧凑化和合理布局带来难点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构合理，使用安装方便，充分应用水冷散热器的散热能力，得到最大化的功率密度的利用水冷散热器双面散热的模块功率封装结构。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的，所述的利用水冷散热器双面散热的模块功率封装结构，它包括一带有进水口和出水口的扁平状水冷散热器，所述水冷散热器的上下两个表面上封装有功率器件单元，位于外壳表面上的功率端子被制成方便螺母固定的形状，同样位于外壳表面上的信号端子被专门制成有良好焊接性能有利于PCB板固定和卡位功能的形状。

所述水冷散热器直接或通过一层缓冲材料层与功率器件单元的绝缘衬底固定连接，所述功率端子和信号端子以超声波焊接方式直接焊接于绝缘衬底的表面金属层上；所述外壳与散热器固定连接，且所述信号端子和功率端子直接注塑固定于外壳上。

本发明充分应用水冷散热器的散热能力，利用其双面进行功率器件的散热，将其散热能力最优化，从而得到最大化的功率密度。

本发明通过水冷散热器双面散热封装功率模块，将功率器件的绝缘基材直接焊接于水冷散热器表面；水冷散热器表面材质与功率器件绝缘衬板的底层，通过处理而实现直接或间接的焊接连结，拥有相似的热膨胀系数实现水冷散热及功率模块设计要求；在封装上，本发明使用注塑外壳，直接将功率端子、信号端子超声波焊接固定、扁平的外壳高度设计等，实现功率器件的功率密度最大化。

本发明根据电动汽车等对于高功率密度的功率模块封装要求，应用水冷散热器的双面进行功率模块直接散热，将水冷散热器的散热效率最大化，减小封装额外器件，如散热基板等，从而使本发明具有结构合理，使用安装方便，充分应用水冷散热器的散热能力，得到最大化的功率密度等特点。

附图说明

图1是本发明所述水冷散热器双面散热封装结构的立体示意图。

图2是本发明所述水冷散热器的结构示意图。

图3是本发明所述水冷散热器表面与功率器件绝缘基材的结合示意图。

图4是本发明所述信号端子和功率端子的超声波焊接示意图。

图5是本发明所述功率器件外壳与水冷散热器的配合固定示意图。

图6是本发明所述模块端子分布示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1、2所示，本发明所述的利用水冷散热器双面散热的模块功率封装结构，它包括一带有进水口6和出水口7的扁平状水冷散热器5，所述水冷散热器5的上下两个表面上封装有功率器件单元1、8，位于外壳1表面上的功率端子2、3被制成方便螺母固定的形状，同样位于外壳1表面上的信号端子4被专门制成有良好焊接性能有利于PCB板固定和卡位功能的形状。

图3、4、5所示，所述水冷散热器5直接或通过一层缓冲材料层与功率器件单元1、8的绝缘衬底固定连接，所述功率端子和信号端子以超声波焊接方式直接焊接于绝缘衬底的表面金属层上；所述外壳与散热器固定连接，且所述信号端子和功率端子直接注塑固定于外壳上。

实施例：

本发明对水冷散热器双面散热的功率模块一体式封装进行了优化设计，实现了水冷散热能力的最优化和功率密度的最大化封装，对于高功率密度的应用场合，具有重大的意义。