本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體涉及一種基于散熱設(shè)計的功率半導(dǎo)體器件模塊。

背景技術(shù)：

功率半導(dǎo)體器件又稱為電力電子器件，主要用于電力電子電路的電能變換。在電力電子器件工作時，會因功率損耗引起器件發(fā)熱、升溫。器件溫度過高將縮短器件壽命，甚至燒毀器件，這也是限制電力電子器件電流、容量的重要原因。

為此，必須考慮功率半導(dǎo)體器件的散熱冷卻問題，功率半導(dǎo)體器件的散熱是電力電子裝置設(shè)計工作中的重點和難點。鋁基板PCB是解決功率半導(dǎo)體器件散熱安裝問題的常規(guī)手段。這種方案需要將功率半導(dǎo)體器件焊接在鋁基板上，將控制電路部分焊接在普通PCB上，這樣造成兩塊電路板之間還需使用導(dǎo)線連接才能工作。而且由于鋁基板PCB價格的原因，采用這種方式成本很高，而且結(jié)構(gòu)也很繁瑣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于散熱設(shè)計的功率半導(dǎo)體器件模塊，實現(xiàn)普通PCB基板和金屬散熱器一體設(shè)計并提高散熱效果。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于散熱設(shè)計的功率半導(dǎo)體器件模塊，包括功率半導(dǎo)體器件、金屬散熱器和PCB基板，所述PCB基板上設(shè)有開口，所述PCB基板正面設(shè)有所述功率半導(dǎo)體器件的電路，所述PCB基板背面固定在所述金屬散熱器上，所述功率半導(dǎo)體器件固定在所述開口中的所述金屬散熱器上，所述功率半導(dǎo)體器件管腳焊接在所述電路上。

進一步地，所述金屬散熱器為銅排。

進一步地，所述功率半導(dǎo)體器件與所述開口互相匹配。

進一步地，所述功率半導(dǎo)體器件與所述開口之間具有間隙。

進一步地，所述金屬散熱器由銅排和銅塊構(gòu)成，所述PCB基板背面固定在所述銅排上，所述銅塊固定在所述開口中的所述銅排上，所述功率半導(dǎo)體器件固定在所述銅塊上。

進一步地，所述銅塊與所述開口互相匹配。

進一步地，所述銅塊與所述開口之間具有間隙。

進一步地，所述PCB基板與所述金屬散熱器之間，以及所述功率半導(dǎo)體器件與所述金屬散熱器之間分別通過焊錫固定。

進一步地，所述銅排與所述銅塊之間通過焊錫固定。

進一步地，所述銅排與所述銅塊為一體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，至少具備以下有益效果：

本發(fā)明通過PCB基板設(shè)有開口，PCB基板背面固定在金屬散熱器上，功率半導(dǎo)體器件固定在PCB基板開口中的金屬散熱器上，實現(xiàn)PCB基板和金屬散熱器一體設(shè)計并提高散熱效果，通過本發(fā)明可用普通的PCB基板代替鋁基板，以降低成本；此外，本發(fā)明選用銅排作為散熱器，在實現(xiàn)散熱效果的同時還可以作為電源線起到載流作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于散熱設(shè)計的功率半導(dǎo)體器件模塊實施方式一的剖面圖；

圖2為本發(fā)明一種基于散熱設(shè)計的功率半導(dǎo)體器件模塊實施方式二的剖面圖；

圖3為本發(fā)明一種基于散熱設(shè)計的功率半導(dǎo)體器件模塊實施方式三的剖面圖；

圖4為本發(fā)明一種基于散熱設(shè)計的功率半導(dǎo)體器件模塊實施方式三的剖面圖。

圖中：1、功率半導(dǎo)體器件；101、管腳；2、金屬散熱器；201、銅排；202、銅塊；3、金屬散熱器；4、焊錫。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種基于散熱設(shè)計的功率半導(dǎo)體器件模塊，包括功率半導(dǎo)體器件1、金屬散熱器2和金屬散熱器3，所述PCB基板3上設(shè)有開口，所述PCB基板3正面設(shè)有所述功率半導(dǎo)體器件1的電路，所述PCB基板3背面固定在所述金屬散熱器2上，所述功率半導(dǎo)體器件1固定在所述開口中的所述金屬散熱器2上，所述功率半導(dǎo)體器件1的管腳101焊接在所述電路上。

可知，本發(fā)明通過所述PCB基板設(shè)有開口，PCB基板背面固定在金屬散熱器上，功率半導(dǎo)體器件固定在PCB基板開口中的金屬散熱器上，實現(xiàn)PCB基板和金屬散熱器一體設(shè)計并提高散熱效果。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述金屬散熱器2為銅排101。

可以理解的是，本發(fā)明選用銅排作為散熱器，在實現(xiàn)散熱效果的同時還可以作為電源線起到載流作用。

進一步地，如圖1所示，所述功率半導(dǎo)體器件1與所述開口互相匹配；優(yōu)選地，如圖2所示，所述功率半導(dǎo)體器件1與所述開口之間具有間隙。

可以理解的是，因各個功率半導(dǎo)體器件形狀不一樣，將所述功率半導(dǎo)體器件1與所述開口設(shè)計為互相匹配，如圖1所示，這樣裝配時便于配對，從而加快組裝時間，也能夠減少組裝出錯的幾率；而從散熱方面考慮，盡量增大散熱空間能有效提高散熱效果，所以所述功率半導(dǎo)體器件1與所述開口之間具有間隙，如圖2所示，以增大散熱空間。

如圖3和圖4所示，作為本發(fā)明散熱的進一步改進，所述金屬散熱器2由銅排201和銅塊202構(gòu)成，所述PCB基板3背面固定在所述銅排201上，所述銅塊202固定在所述開口中的所述銅排201上，所述功率半導(dǎo)體器件1固定在所述銅塊202上，通過加入所述銅塊202增大散熱面積，同時也將所述功率半導(dǎo)體器件1突出于所述PCB基板3，使本發(fā)明實現(xiàn)立體的散熱結(jié)構(gòu)，進一步改進散熱效果。

進一步地，如圖3所示，所述銅塊202與所述開口互相匹配，這樣所述銅塊202與所述開口之間不會有導(dǎo)致晃動的間隙，便于固定組裝，且不需要額外的定位設(shè)備，保證組裝的一致性。

進一步地，如圖4所示，所述銅塊202與所述開口之間具有間隙，這樣從散熱方面考慮，盡量增大散熱空間能有效提高散熱效果。

上述提供兩種所述銅塊202與所述開口設(shè)計的方案，具體情況可結(jié)合所述功率半導(dǎo)體器件1的發(fā)熱效果做出符合需要的方案選擇。

進一步地，所述PCB基板3與所述金屬散熱器2之間，以及所述功率半導(dǎo)體器件1與所述金屬散熱器2之間分別通過焊錫4固定。實際操作中，可采用注入焊錫的方式注入到需要固定的兩個面之間，這樣可以保證散熱面積的最大化，提高散熱效果。

所述銅排201與所述銅塊202之間通過焊錫4固定，也可采用注入焊錫的方式注入到需要固定的兩個面之間，這樣可以保證散熱面積的最大化，提高散熱效果。優(yōu)選地，為了提高散熱效果，減少焊接步驟，所述銅排201與所述銅塊202為一體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中的PCB基板選用普通的PCB基板，如FR4材質(zhì)的PCB基板，將銅排、器件和普通的PCB基板設(shè)計為一體結(jié)構(gòu)，首先將銅排焊接在PCB上，然后將功率半導(dǎo)體器件的散熱面焊接在銅排上，同時它的引腳焊接在PCB上。這樣在有效實現(xiàn)散熱的前提下，可以替代使用鋁PCB基板，以降低成本，而且還可以在一塊普通PCB上安裝包括功率半導(dǎo)體器件和控制電路元件在內(nèi)的所有器件。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。