一种双面散热封装结构

本技术涉及电子产品散热器件领域，具体地涉及一种双面散热封装结构。

背景技术：

1、功率模块作为电力电子变换器的核心部件，被广泛应用于各种新能源系统中，堪称电力系统的心脏。

2、随着科技的不断发展，为能满足更高的使用需求，模块的功率密度大幅上升，随之而来的是急剧增大的发热量而导致的显著升温，对功率模块的稳定性和寿命产生极大的影响，若最高结温超过芯片的耐受温度极限，功率模块将在短时间内烧毁而失效，导致整个电力系统的瘫痪，因此，功率模块的散热能力非常关键。

3、目前市面上应用的功率模块大多仍采用单面散热封装形式，已经很难满足现阶段1200v以上大电压或是将来要投入使用的1700v以上大电压的超大功率模块的散热要求，散热难始终是大功率模块不得不面对的棘手问题。

4、因此，设计一种散热能力更好、器件可靠性高、工艺简单、成本低的双面散热结构成为本领域的迫切需求。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种双面散热封装结构。

2、根据本实用新型的一个方面，提出一种双面散热封装结构，该封装结构包括：底部基板、双面覆铜陶瓷基板、芯片、灌封料、塑料外壳、顶部基板、引线、电极端子。

3、其中，双面覆铜陶瓷基板焊接在底部基板上，芯片焊接在双面覆铜陶瓷基板上；电极端子穿过塑料外壳横向引出；芯片、双面覆铜陶瓷基板、端子线通过引线互连；用塑料外壳进行四周封装；用灌封料进行顶部封装；顶部基板位于塑料壳顶部，二者用螺栓固连，完成整体结构封装。

4、进一步地，所述底部基板，厚度为1～10mm，底面可以是平坦的；底面也可以通过热界面材料连接翅片状或锥状的散热结构；还可以是其下侧铸有阵列状铜针的铜针板，阵列分布的铜针只布局在上顶面焊接有陶瓷基板的对应区域，铜针的长度一般为1～20mm，直径为0.5～5mm，彼此之间相隔1～5mm的间隙；可以实现自然对流散热、风冷散热、水冷散热中的一种或多种形式；

5、进一步地，在铜基板上用钎焊的方式焊接上双面覆铜陶瓷基板，再在双面覆铜陶瓷基板上用钎焊焊上芯片；

6、进一步地，所用双面覆铜陶瓷基板采用常规的叠层结构，最底下是一层厚度为0.3mm的底铜层，与厚度为0.32mm的氧化铝中心层相嵌，中心层上放嵌有同样厚度为0.3mm的顶铜层；

7、进一步地，每块双面覆铜陶瓷基板长度为50～60mm，宽度为30～40mm，在其上可布置多个芯片；

8、进一步地，在铜基板上，用塑料外壳形成包围结构；

9、进一步地，灌封芯片的填料为硅凝胶，硅凝胶灌封高度以超过芯片上引线最高点1～2mm为准，总灌封高度为4～5mm；

10、进一步地，在塑料外壳顶部固连顶部基板，其具体结构如下：

11、所述顶部基板，其厚度为1～10mm，长为20～400mm，宽度为10～400mm，在其底面，压铸有阵列式针状铜柱，每一根铜柱的直径为0.5～5mm，彼此间距为1～5mm，铜柱深入灌封料中至少1mm；

12、进一步地，所述顶部基板顶面可以是平坦的，也可以包括翅片状、锥状和针状结构的一种或者多种；

13、进一步地，所述顶部基板可以实现自然对流散热、风冷散热、水冷散热中的一种或多种形式。

14、本实用新型提出的双面散热封装结构，与现有技术相比具有以下优势：

15、(1)本实用新型的双面散热封装结构，采用双面散热方式，相比现阶段广泛使用的单面散热具有更高效的散热能力。

16、(2)本实用新型的双面散热封装结构，整体与现有封装形式差别不大，可以在几乎不改变当前所用模具的基础上进行加工和制造，工艺简单，成本相较于其它双面散热结构低，可实现性与实用性更强。

17、(3)本实用新型的双面散热封装结构，可通过改变底部和顶部基板实现多种散热方案，可用于自然对流散热，也可用于强制对流风冷散热和水冷散热，适用范围更全面，应用前景更广。

技术特征：

1.一种双面散热封装结构，其特征在于，主要包括：

2.根据权利要求1所述的双面散热封装结构，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的双面散热封装结构，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的双面散热封装结构，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的双面散热封装结构，其特征在于：

技术总结
本技术公开了一种双面散热封装结构。该结构的整体包括：底部基板、双面覆铜陶瓷基板、芯片、引线、电极端子、灌封料、顶部基板。特别是，顶部基板下侧有许多铜柱结构，该结构深入到灌封料中，能够把热量向上导出，最终实现双面散热。与现有的单面散热结构相比，该双面散热结构可以实现热量双向传递，大大降低芯片结温，提高模块的可靠性。

技术研发人员：王华涛,王郑涛,吕璐颖,姚海,王玮,蒲萌
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（威海）
技术研发日：20230419
技术公布日：2024/1/15