專(zhuān)利名稱(chēng)：散熱封裝結(jié)構(gòu)及其大功率器件管芯的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例涉及電子器件封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于大功率電子器件的散
熱封裝結(jié)構(gòu)及其大功率器件管芯的封裝方法。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大功率電子器件的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。而大功率電子器件具有散熱量大的缺點(diǎn)，大功率電子器件散熱效率的高低，直接影響了其是否能夠高可靠性地運(yùn)行，進(jìn)而關(guān)系到其所在裝置是否能安全作業(yè)問(wèn)題。 而在目前，對(duì)大功率電子器件進(jìn)行散熱，大多數(shù)都是采用其本身的封裝結(jié)構(gòu)再配合散熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)包括大功率電子器件管芯(圖1中未示出)，封裝外殼1和基板2，具體地，在銅制或鋁制的基板2上設(shè)置有大功率電子器件管芯，在外部采用絕緣的封裝外殼1進(jìn)行密閉處理并提高整個(gè)大功率電子器件的機(jī)械強(qiáng)度。在大功率電子器件出制造廠時(shí)，是以圖l所示的封裝結(jié)構(gòu)向市場(chǎng)提供并滿足實(shí)際使用要求的。進(jìn)一步地，如圖2為現(xiàn)有技術(shù)中大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)利用散熱器進(jìn)行散熱的結(jié)構(gòu)示意圖所示，并結(jié)合圖1所示，通過(guò)在大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)和散熱器4之間涂抹導(dǎo)熱脂5，以實(shí)現(xiàn)大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)的散熱，其中散熱器4中設(shè)置有進(jìn)液管和出液管的液體循環(huán)回路3，并利用溫度相對(duì)較低的液體帶走大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)通過(guò)導(dǎo)熱脂5傳遞給散熱器4的熱 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中由于大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)和散熱器4的連接，主要是通過(guò)其基板2和散熱器4利用螺栓實(shí)現(xiàn)的，因此至少存在如下問(wèn)題 由于現(xiàn)有技術(shù)中只能通過(guò)熱導(dǎo)脂5來(lái)加強(qiáng)封裝結(jié)構(gòu)和散熱器4的貼合效果，導(dǎo)致封裝結(jié)構(gòu)和散熱器4貼合的不夠緊密，從而使封裝結(jié)構(gòu)的散熱效率受到影響；加之封裝結(jié)構(gòu)和散熱器4中間所涂抹導(dǎo)熱脂5的熱傳導(dǎo)率不可能夠達(dá)到100%，從而進(jìn)一步影響了封裝結(jié)構(gòu)的散熱效率； 進(jìn)一步地，為了保障散熱效率，需對(duì)基板2所貼合的散熱器4的表面進(jìn)行成本較高的精加工，并且其工藝難度大；由于在通過(guò)基板2和散熱器4利用螺栓固定而實(shí)現(xiàn)封裝結(jié)構(gòu)和散熱器4結(jié)合時(shí)，為保證散熱效果，各個(gè)螺栓的安裝次序、力矩大小是有嚴(yán)格要求的，需采用專(zhuān)用工具進(jìn)行精確安裝，從而增加了勞動(dòng)成本，對(duì)后續(xù)維護(hù)也產(chǎn)生了較大的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種散熱封裝結(jié)構(gòu)及其大功率器件管芯的封裝方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)散熱效率低、安裝單獨(dú)散熱器成本費(fèi)用高的技術(shù)問(wèn)題。 本發(fā)明實(shí)施例的一方面，提供了一種散熱封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝外殼和大功率電子
3器件管芯，其中，還包括散熱基板， 所述大功率電子器件管芯設(shè)置于所述散熱基板的一表面上； 且所述封裝外殼套設(shè)于所述大功率電子器件管芯，并密封連接于所述散熱基板的一表面； 所述散熱基板內(nèi)設(shè)置有液體循環(huán)回路，所述液體循環(huán)回路用于利用高壓冷卻液對(duì)所述大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱。 進(jìn)一步地，所述液體循環(huán)回路包括進(jìn)液口 、回路管體和出液口 ，所述高壓冷卻液從所述進(jìn)液口進(jìn)入、經(jīng)過(guò)所述回路管體從所述出液口流出。
所述散熱基板的材料為銅或鋁。
所述封裝外殼的材料為工程塑料。
所述高壓冷卻液為具有高壓強(qiáng)的水。 本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，提供了一種大功率器件管芯的封裝方法，其中，包括
將所述大功率電子器件管芯設(shè)置于所述散熱基板的一表面上；所述散熱基板內(nèi)設(shè)置有液體循環(huán)回路，所述液體循環(huán)回路用于利用高壓冷卻液對(duì)所述大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱； 將所述封裝外殼套設(shè)在所述大功率電子器件管芯上，并將所述封裝外殼密封連接于所述散熱基板的一表面。 本發(fā)明實(shí)施例的散熱封裝結(jié)構(gòu)及其大功率器件管芯的封裝方法，通過(guò)內(nèi)部設(shè)置有液體循環(huán)回路的散熱基板，實(shí)現(xiàn)了提高大功率電子器件管芯散熱效率的目的。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中大功率電子器件的封裝結(jié)構(gòu)利用散熱器進(jìn)行散熱的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明散熱封裝結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖4為本發(fā)明大功率器件管芯的封裝方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本實(shí)施例的散熱封裝結(jié)構(gòu)主要是現(xiàn)有大功率電子器件的封裝，通過(guò)將大功率電子器件管芯封裝在該散熱封裝結(jié)構(gòu)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了在大功率電子器件出制造廠時(shí)，以散熱封裝結(jié)構(gòu)面向市場(chǎng)而滿足實(shí)際使用要求。具體地，這里所涉及的大功率電子器件可以為IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)。 圖3為本實(shí)用新型散熱封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖3所示，本實(shí)用新型散熱封裝結(jié)構(gòu)包括封裝外殼31、大功率電子器件管芯(圖3中未示出)和散熱基板32，其中，大功率電子器件管芯設(shè)置于散熱基板32的一表面上，且封裝外殼31套設(shè)該大功率電子器件管芯，并密封連接于散熱基板32的一表面上，進(jìn)一步地，散熱基板32的內(nèi)部設(shè)置有液體循環(huán)回路33，該液體循環(huán)回路33包括進(jìn)液口 331、回路管體333和出液口 332，可利用高壓冷卻液從進(jìn)液口 331進(jìn)入、經(jīng)過(guò)回路管體333從出液口 332流出的高速流動(dòng)，而對(duì)大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱，其中回路管體333可為較復(fù)雜的管道結(jié)構(gòu)，以增加高壓冷卻液在回路管體333的停留時(shí)間，從而對(duì)大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量達(dá)到較好的散熱效果。進(jìn)一步地，散熱基板32的材料可為銅或鋁，或者其他導(dǎo)熱性良好的金屬；封裝外殼31的材料可為工程塑料，或其他機(jī)械強(qiáng)度高的輕便材料。更進(jìn)一步地，高壓冷卻液為具有高壓強(qiáng)的水，或者其它冷卻液體。 本實(shí)施例的散熱封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)散熱基板內(nèi)設(shè)有液體循環(huán)回路，可對(duì)大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量直接散熱，具有散熱率高的特點(diǎn)；并且不需要安裝現(xiàn)有技術(shù)中的散熱器，避免了對(duì)散熱器表面進(jìn)行成本較高的精加工的步驟，同時(shí)省去了需精確安裝該散熱器所帶來(lái)的勞動(dòng)成本；再者，本發(fā)明的散熱封裝結(jié)構(gòu)還具有對(duì)使用現(xiàn)場(chǎng)要求不高、布置更加靈活方便的特點(diǎn)。 圖4為本發(fā)明大功率器件管芯的封裝方法流程圖。如圖4所示，本實(shí)施例大功率器件管芯的封裝方法包括 步驟101、將大功率電子器件管芯設(shè)置于散熱基板的一表面上；散熱基板內(nèi)設(shè)置有液體循環(huán)回路，液體循環(huán)回路用于利用高壓冷卻液對(duì)大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱； 將大功率電子器件管芯通過(guò)粘貼或焊接等方式設(shè)置于散熱基板的一表面上；散熱基板內(nèi)設(shè)置有液體循環(huán)回路，該液體循環(huán)回路進(jìn)一步包括進(jìn)液口 、回路管體和出液口 ，可利用高壓冷卻液從進(jìn)液口進(jìn)入、經(jīng)過(guò)回路管體從出液口流出的高速流動(dòng)，而對(duì)大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱，其中回路管體可為較復(fù)雜的管道結(jié)構(gòu)，以增加高壓冷卻液在回路管體的停留時(shí)間，從而對(duì)大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量達(dá)到較好的散熱效果。進(jìn)一步地，散熱基板的材料可為銅或鋁，或者其他導(dǎo)熱性良好的金屬；封裝外殼的材料可為工程塑料，或其他機(jī)械強(qiáng)度高的輕便材料。更進(jìn)一步地，高壓冷卻液為具有高壓強(qiáng)的水，或者其他冷卻液體。 步驟102、將封裝外殼套設(shè)在大功率電子器件管芯上，并將封裝外殼密封連接于散熱基板的一表面。 將封裝外殼套設(shè)在大功率電子器件管芯上，并將封裝外殼密封連接于散熱基板的一表面，由于封裝外殼較高的機(jī)械強(qiáng)度，因此使整個(gè)散熱封裝結(jié)構(gòu)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，而且對(duì)大功率電子器件管芯起到了防塵防水的作用。 本實(shí)施例的大功率器件管芯的封裝方法，通過(guò)將大功率電子器件管芯設(shè)置于散熱基板的一表面上，將封裝外殼套設(shè)在大功率電子器件管芯上，并將封裝外殼密封連接于散熱基板的一表面的技術(shù)方案，而形成了一種散熱封裝結(jié)構(gòu)，且由于散熱基板內(nèi)設(shè)有液體循環(huán)回路，可對(duì)大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量直接散熱，具有散熱率高的特點(diǎn)；并且不需
5要安裝現(xiàn)有技術(shù)中單獨(dú)的散熱器，避免了對(duì)散熱器表面進(jìn)行成本較高的精加工的步驟，同時(shí)省去了需精確安裝該散熱器所帶來(lái)的勞動(dòng)成本。 最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種散熱封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝外殼和大功率電子器件管芯，其特征在于，還包括散熱基板，所述大功率電子器件管芯設(shè)置于所述散熱基板的一表面上；且所述封裝外殼套設(shè)所述大功率電子器件管芯，并密封連接于所述所述散熱基板的一表面；所述散熱基板內(nèi)設(shè)置有液體循環(huán)回路，所述液體循環(huán)回路用于利用高壓冷卻液對(duì)所述大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述液體循環(huán)回路包括進(jìn)液口、 回路管體和出液口，所述高壓冷卻液從所述進(jìn)液口進(jìn)入、經(jīng)過(guò)所述回路管體從所述出液口 流出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱基板的材料為銅或鋁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封裝外殼的材料為工程塑料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述高壓冷卻液為具有高壓強(qiáng) 的水。
6. —種基于權(quán)利要求1至5任一所述散熱封裝結(jié)構(gòu)的大功率器件管芯的封裝方法，其 特征在于，包括將所述大功率電子器件管芯設(shè)置于所述散熱基板的一表面上；所述散熱基板內(nèi)設(shè)置有 液體循環(huán)回路，所述液體循環(huán)回路用于利用高壓冷卻液對(duì)所述大功率電子器件管芯所產(chǎn)生 的熱量進(jìn)行散熱；將所述封裝外殼套設(shè)在所述大功率電子器件管芯上，并將所述封裝外殼密封連接于所 述散熱基板的一表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述大功率器件管芯的封裝方法，其特征在于，所述液體循環(huán)回路 包括進(jìn)液口 、回路管體和出液口 ，所述高壓冷卻液從所述進(jìn)液口進(jìn)入、經(jīng)過(guò)所述回路管體從 所述出液口流出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種散熱封裝結(jié)構(gòu)及其大功率器件管芯的封裝方法，該散熱封裝結(jié)構(gòu)包括封裝外殼和大功率電子器件管芯，其中，還包括散熱基板，所述大功率電子器件管芯設(shè)置于所述散熱基板的一表面上；且所述封裝外殼套設(shè)所述大功率電子器件管芯，并密封連接于所述所述散熱基板的一表面；所述散熱基板內(nèi)設(shè)置有液體循環(huán)回路，所述液體循環(huán)回路用于利用高壓冷卻液對(duì)所述大功率電子器件管芯所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱。本發(fā)明實(shí)施例的散熱封裝結(jié)構(gòu)及其大功率器件管芯的封裝方法，通過(guò)內(nèi)部設(shè)置有液體循環(huán)回路的散熱基板，實(shí)現(xiàn)了提高大功率電子器件管芯散熱效率的目的。
文檔編號(hào)H01L23/473GK101707192SQ20091020873
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者蔡景榮, 贠引院, 車(chē)向中 申請(qǐng)人:中國(guó)北車(chē)股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心