專利名稱：一種儲導(dǎo)散一體化的大功率電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及大功率的電子器件，尤其涉及儲、導(dǎo)、散一體化的大功率電子器件。
背景技術(shù)：
隨著大功率電子器件的大規(guī)模應(yīng)用，其散熱問題一直受到大家的關(guān)注。大功率電子器件是由多個開關(guān)管組成，受到金屬材料傳熱性能的限制，例如銅(390W/m · k)，大功率電子器件的殼溫與結(jié)溫仍存在較大的溫差。而冷端希望和環(huán)境溫度有較大的溫差，以提高散熱器的換熱性能；而大功率電子器件的結(jié)溫不可以太高，對于大多數(shù)大功率電子器件結(jié)溫限制在125°C。因此降低管芯到殼體的溫差是最為有效的辦法。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種儲、導(dǎo)、散一體化的大功率電子器件，使得電子器件散熱效率高。為實現(xiàn)本實用新型的上述目的，提供以下技術(shù)方案—種儲導(dǎo)散一體化的大功率電子器件，包括具有導(dǎo)熱與散熱功能的真空相變均溫板；具有儲熱導(dǎo)熱功能的金屬板，安裝在所述真空相變均溫板上；安裝在所述金屬板上的大功率電子器件芯片。優(yōu)選地，真空相變均溫板包括內(nèi)部具有空腔的封閉鋁殼體；燒結(jié)在鋁殼體內(nèi)壁表面上的泡沫鋁；填充在空腔內(nèi)的工作介質(zhì)；以及設(shè)置在鋁殼體外側(cè)上并與其一體成型的散熱翅片。優(yōu)選地，所述金屬板為具有高的體積比熱和高的導(dǎo)熱系數(shù)的金屬板。優(yōu)選地，大功率電子器件是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，所述金屬板安裝在所述封閉鋁殼體內(nèi)側(cè)。優(yōu)選地，大功率電子器件是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)，所述金屬板安裝在所述封閉鋁殼體內(nèi)側(cè)。此外，還包括所述鋁殼體內(nèi)壁上的支撐結(jié)構(gòu)，所述泡沫鋁上設(shè)置有供所述支撐結(jié)構(gòu)穿過的通孔。優(yōu)選地，鋁殼體包括下鋁殼體和封蓋在下鋁殼體上的上鋁殼體。優(yōu)選地，下鋁殼體包括基板和圍繞在基板緣上并由基板的一個側(cè)面向上延伸的側(cè)壁；其中，側(cè)壁頂部寬度小于底部寬度；基板的外側(cè)面一體成型有所述散熱翅片，基板的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有所述支撐結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，支撐結(jié)構(gòu)的頂部寬度小于底部寬度。優(yōu)選地，上鋁殼體為平板狀，封蓋在所述側(cè)壁的頂部，上鋁殼體設(shè)置有供所述支撐結(jié)構(gòu)頂部穿過的通孔，所述金屬板安裝在上鋁殼體上。優(yōu)選地，泡沫鋁包括下泡沫鋁，安裝在所述下鋁殼體的所述側(cè)壁的底部和基板上，下泡沫鋁上設(shè)置有供所述支撐結(jié)構(gòu)穿過的通孔；上泡沫鋁；安裝在所述上鋁殼體上，上泡沫鋁上設(shè)置有供所述支撐結(jié)構(gòu)穿過的通孔；其中，上泡沫鋁與下泡沫鋁連接成整體。本實用新型的有益效果體現(xiàn)在以下方面本實用新型將大功率電子器件芯片安裝儲熱金屬板上，然后將儲熱金屬板安裝在真空相變均溫板上，使得大功率電子器件的散熱效率增強(qiáng)，避免了電子器件的熱積聚，提高了電子器件的峰值工作性能；同時真空相變均溫板體積小、重量輕，易于與電子器件組合。

圖1是本實用新型的儲導(dǎo)散一體化的大功率電子器件的示意圖；圖2是本實用新型的下鋁殼體的結(jié)構(gòu)效果圖；圖3是本實用新型的上鋁殼體的結(jié)構(gòu)效果圖；圖4是本實用新型的泡沫鋁的結(jié)構(gòu)效果圖；圖5是本實用新型將泡沫鋁與上、下鋁殼體燒結(jié)在一起的結(jié)構(gòu)效果圖；圖6是本實用新型的真空相變均溫板的結(jié)構(gòu)效果圖；圖7是本實用新型的真空相變均溫板的剖視示意圖；附圖標(biāo)記說明1_下鋁殼體；2_上鋁殼體；3_下泡沫鋁；4_上泡沫鋁；5_支撐結(jié)構(gòu)；6_空腔；7_散熱翅片；8_真空相變均溫板；88_金屬板；9_大功率電子器件芯片；10_基板；11_側(cè)壁；20_通孔；21_安裝孔；30_底板；31_側(cè)板；32_通孔；40_通孔。
具體實施方式
圖1是本實用新型的儲導(dǎo)散一體化的大功率電子器件的示意圖；如圖1所示，本實用一種儲導(dǎo)散一體化的大功率電子器件，包括具有導(dǎo)熱與散熱功能的真空相變均溫板8 ;具有儲熱導(dǎo)熱功能的金屬板88，安裝在真空相變均溫板上；安裝在金屬板88上的大功率電子器件芯片9的。大功率電子器件芯片9與金屬板88、真空相變均溫板8成為一體，作為整體使用，使得大功率電子器件芯片9產(chǎn)生的熱量通過金屬板88緩沖，真空相變均溫板8散出，從而提高電子器件的散熱效率，提高電子器件的峰值工作性能。優(yōu)選地，真空相變均溫板8包括內(nèi)部具有空腔6的封閉鋁殼體；燒結(jié)在鋁殼體內(nèi)壁表面上的泡沫鋁；填充在空腔內(nèi)的工作介質(zhì)(圖中未示出)；以及設(shè)置在鋁殼體外側(cè)上并與其一體成型的散熱翅片。優(yōu)選地，金屬板88為具有高的體積比熱和高的導(dǎo)熱系數(shù)的實心平金屬板，如銅板、鑰板等。優(yōu)選地，大功率電子器件是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)，金屬板88安裝在封閉鋁殼體內(nèi)側(cè)。優(yōu)選地，大功率電子器件是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，金屬板88安裝在封閉鋁殼體內(nèi)側(cè)。本實用新型的鋁殼體內(nèi)壁上設(shè)置有支撐結(jié)構(gòu)5，泡沫鋁上設(shè)置有供支撐結(jié)構(gòu)5穿過的通孔。如圖6、7所示，本實用新型的鋁殼體包括下鋁殼體I和密封在下鋁殼體I上的上鋁殼體2。如圖2、5 (a)所示，下鋁 殼體I包括基板10和圍繞在基板10邊緣上并由基板10的一個側(cè)面向上延伸的側(cè)壁11，側(cè)壁11與基板10圍成ー個下沉槽；其中，側(cè)壁11的頂部形成臺階狀(如圖7所示)，也就是說側(cè)面11的頂部寬度小于底部寬度，使得該下沉槽的頂部開ロ寬度大于底部開ロ寬度；基板10的外側(cè)面設(shè)置有散熱翅片7，基板10的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有支撐結(jié)構(gòu)5，支撐結(jié)構(gòu)5的頂部也形成臺階狀，使得支撐結(jié)構(gòu)5的頂部寬度小于底部寬度。如圖3、5 (b)所示，本實用新型的上鋁殼體2為平板狀，上鋁殼體2上設(shè)置有供支撐結(jié)構(gòu)5的頂部穿過的通孔20和用來安裝エ藝管的安裝孔21。當(dāng)將上鋁殼體2封蓋在下鋁殼體I上時，上鋁殼體2支撐在側(cè)壁11和支撐結(jié)構(gòu)5頂部形成的臺階上(如圖7所示)，從而增加真空相變均溫板整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本實用新型的支撐結(jié)構(gòu)5為設(shè)置在基板10的內(nèi)側(cè)面上的長條形凸起，支撐結(jié)構(gòu)5也可以為圓柱形或其它任意形狀。如圖4、7所示，本實用新型的泡沫鋁包括下泡沫鋁3和上泡沫鋁4。其中，如圖4Ca)所示，本實用新型的下泡沫鋁3具有底板30和圍繞在底板30邊緣上并由底板30的一個側(cè)面向上延伸的側(cè)板31，底板30上設(shè)置有供支撐結(jié)構(gòu)5穿過的通孔32，以便當(dāng)將下泡沫鋁3燒結(jié)在下鋁殼體I上吋，使得下泡沫鋁3的底板30避開支撐結(jié)構(gòu)5燒結(jié)在下鋁殼體I的基板10上，下泡沫鋁3的側(cè)板31燒結(jié)在下鋁殼體I的側(cè)壁11上(如圖7所示)。如圖4(b)所示，本實用新型的上泡沫鋁4為平板狀，其上設(shè)置有供支撐結(jié)構(gòu)5穿過的通孔40，當(dāng)將上泡沫鋁4燒結(jié)在上鋁殼體2上吋，上泡沫鋁4上的通孔40與上鋁殼體2上的通孔20相對應(yīng)。上泡沫鋁4的寬度與上述下沉槽底部的開ロ寬度相等，以便當(dāng)將上泡沫鋁4與上鋁殼體2形成的整體組裝在下鋁殼體I上時，如圖7所示，上鋁殼體2支撐在側(cè)壁11頂部形成的臺階上，而燒結(jié)在上鋁殼體2上的上泡沫鋁4向下伸入該下沉槽內(nèi)與下泡沫鋁3的側(cè)板31頂部對接。在該對接處對上、下泡沫鋁進(jìn)行局部加熱，使得上、下泡沫鋁連接成整體，上、下泡沫鋁便圍成空腔6，空腔6內(nèi)填充有工作介質(zhì)(圖中未示出)。本實用新型中的金屬板88安裝在上鋁殼體2上，大功率電子器件芯片9產(chǎn)生的熱量通過金屬板88緩沖，熱量被傳導(dǎo)至上鋁殼體2，空腔6內(nèi)的工作介質(zhì)吸收熱量后被蒸發(fā)為汽態(tài)，擴(kuò)散至整個空腔6。當(dāng)汽態(tài)工作介質(zhì)接觸到下鋁殼體I上半部吋，由于下鋁殼體I上半部溫度相對較低，汽態(tài)工作介質(zhì)釋放出熱量，下鋁殼體I上半部吸收的熱量由散熱翅片7發(fā)散到周邊的空氣中。汽態(tài)工作介質(zhì)釋放出熱量后重新被冷凝為液態(tài)的工作介質(zhì)，并因本身重力的影響直接往下滴落，或是沿著支撐結(jié)構(gòu)5流回至下半部，或是沿著泡沫鋁流回至下半部，以便重新進(jìn)行上述的吸熱-蒸發(fā)-冷凝-回流的熱交換的過程。盡管上述對本實用新型做了詳細(xì)說明，但本實用新型不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本實用新型的原理進(jìn)行修改，因此，凡按照本實用新型的原理進(jìn)行的各種修改都應(yīng)當(dāng)理解為落入本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種儲導(dǎo)散一體化的大功率電子器件，其特征在于包括 具有導(dǎo)熱與散熱功能的真空相變均溫板(8)； 具有儲熱導(dǎo)熱功能的金屬板(88)，安裝在真空相變均溫板上； 安裝在金屬板上的大功率電子器件芯片(9)。
2.權(quán)利要求1所述的大功率電子器件，其特種在于，所述金屬板為具有高的體積比熱和高的導(dǎo)熱系數(shù)的金屬板。
3.權(quán)利要求2所述的大功率電子器件，其特征在于，所述真空相變均溫板包括 內(nèi)部具有空腔(6)的封閉鋁殼體； 燒結(jié)在鋁殼體內(nèi)壁表面上的泡沫鋁； 填充在空腔(6)內(nèi)的工作介質(zhì)；以及 設(shè)置在鋁殼體外側(cè)上并與其一體成型的散熱翅片(7)。
4.如權(quán)利要求3所述的大功率電子器件，其特征在于，所述的大功率電子器件是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，所述金屬板安裝在所述封閉鋁殼體內(nèi)側(cè)。
5.如權(quán)利要求3所述的大功率電子器件，其特征在于，所述的大功率電子器件是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)，所述金屬板安裝在所述封閉鋁殼體內(nèi)側(cè)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的大功率電子器件，其特征在于，還包括所述鋁殼體內(nèi)壁上的支撐結(jié)構(gòu)(5 )，所述泡沫鋁上設(shè)置有供所述支撐結(jié)構(gòu)(5 )穿過的通孔。
7.如權(quán)利要求6所述的大功率電子器件，其特征在于，所述鋁殼體包括下鋁殼體(I)和封蓋在下鋁殼體(I)上的上鋁殼體(2 )。
8.如權(quán)利要求7所述的大功率電子器件，其特征在于，所述下鋁殼體(I)包括基板(10)和圍繞在基板(IO )邊緣上并由基板(10)的一個側(cè)面向上延伸的側(cè)壁(11);其中， 側(cè)壁(11)頂部寬度小于底部寬度； 基板(10 )的外側(cè)面一體成型有所述散熱翅片(7 )，基板(10 )的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有所述支撐結(jié)構(gòu)(5)。
9.如權(quán)利要求8所述的大功率電子器件，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)(5)的頂部寬度小于底部覽度。
10.如權(quán)利要求9所述的大功率電子器件，其特征在于，所述上鋁殼體(2)為平板狀，封蓋在所述側(cè)壁(11)的頂部，上鋁殼體(2)設(shè)置有供所述支撐結(jié)構(gòu)(5)頂部穿過的通孔(20)，所述金屬板安裝在上鋁殼體上。
11.如權(quán)利要求10所述的大功率電子器件，其特征在于，所述泡沫鋁包括 下泡沫鋁(3 )，安裝在所述下鋁殼體(I)的所述側(cè)壁(11)的底部和基板(10 )上，下泡沫鋁(3)上設(shè)置有供所述支撐結(jié)構(gòu)(5)穿過的通孔(32)； 上泡沫鋁(4);安裝在所述上鋁殼體(2)上，上泡沫鋁(4)上設(shè)置有供所述支撐結(jié)構(gòu)(5)穿過的通孔(40)； 其中，上泡沫鋁(4 )與下泡沫鋁(3 )連接成整體。
專利摘要本實用新型公開了一種儲導(dǎo)散一體化的大功率電子器件，其特征在于包括具有導(dǎo)熱與散熱功能的真空相變均溫板(8)；具有儲熱導(dǎo)熱功能的金屬板(88)，安裝在真空相變均溫板上；安裝在所述金屬板上的大功率電子器件芯片(9)；真空相變均溫板包括內(nèi)部具有空腔(6)的封閉鋁殼體；燒結(jié)在鋁殼體內(nèi)壁表面上的泡沫鋁；填充在空腔(6)內(nèi)的工作介質(zhì)；以及設(shè)置在鋁殼體外側(cè)上并與其一體成型的散熱翅片(7)。使得大功率電子器件的散熱效率增強(qiáng)，避免了電子器件的熱積聚，提高了電子器件的峰值工作性能；同時真空相變均溫板體積小、重量輕，易于與電子器件組合。
文檔編號H01L23/427GK202871774SQ201220595580
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者劉曉東 申請人:國研高能(北京)穩(wěn)態(tài)傳熱傳質(zhì)技術(shù)研究院有限公司