一种散热结构、功率变换模组及电机控制器的制作方法

1.本实用新型涉及电子元器件散热技术领域，更具体地说，涉及一种散热结构、功率变换模组及电机控制器。


背景技术：

2.随着逆变器技术的不断发展，人们对于逆变器的电子元器件的散热性能要求也越来越高。以半导体器件为例，为了提高半导体器件的散热能力，减小半导体器件至冷板的热阻系数。当前主要使用高导热焊料将半导体器件直接焊接至冷板上。该种散热结构形式，虽然能够有助于提升半导体器件的散热性能，但同时也会导致半导体器件容易损坏。大功率半导体器件在工作时，因损耗而产生的热量相对较多，这部分热量需要通过焊料和冷板进行散掉；然而散热过程中，在半导体器件、焊料以及冷板之间所产生的温升会存在一定差异，并且冷板、焊料和半导体器件本身材料的热膨胀系数也存在差异。因此，在半导体器件与冷板间的焊料会产生较大的热应力，该热应力如果不能很好的处理，半导体器件与焊料或者焊料与冷板间的焊接面可能存在断裂风险或使用寿命无法达到设计预期的风险。同理，除半导体器件以外的其他具有散热需求的电子元器件，也存在类似的问题。
3.综上所述，如何解决电子元器件与焊料之间的焊接面及焊料与冷板之间的焊接面存在断裂风险的问题已经成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种散热结构、功率变换模组及电机控制器，以解决电子元器件与焊料之间的焊接面及焊料与冷板之间的焊接面存在断裂风险的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种散热结构，包括散热器冷板，所述散热器冷板具有用于与发热电子元件焊接以实现热传导的焊接面，所述焊接面上形成有纹理槽。
7.可选地，所述焊接面的数量为多个且与所述发热电子元件的热传导端面一一对应布置。
8.可选地，所述散热器冷板上形成有凸台，所述焊接面位于所述凸台的台面上。
9.可选地，所述凸台的数量为多个，且每个所述凸台的台面上至少具有一个所述焊接面；或，所述凸台的数量为一个，各个所述焊接面均位于该凸台的台面上。
10.可选地，所述焊接面由多个所述凸台的台面对拼而成。
11.可选地，所述热传导端面与其对应的焊接面正对布置。
12.可选地，所述热传导端面与所述焊接面之间形成有导热层。
13.可选地，所述导热层为焊料层。
14.可选地，所述纹理槽为十字形凹槽、井字形凹槽、横向凹槽、纵向凹槽或密布的横纵交错凹槽。
15.相比于背景技术介绍内容，上述散热结构，包括散热器冷板，散热器冷板具有用于
与发热电子元件焊接以实现热传导的焊接面，焊接面上形成有纹理槽。该散热结构，在实际应用过程中，比如应用至功率变换模组时，由于散热器冷板的焊接面形成有纹理槽，尽管散热器冷板、焊料和发热电子元件之间存在热膨胀系数的差异，且温升存在一定差异，但是通过纹理槽能够缓冲吸收散热器冷板的热应力变形，继而减小散热器冷板与焊料之间的热应力，同时也有助于减小焊料与发热电子元件之间的热应力，大大降低了电子元器件与焊料之间的焊接面及焊料与冷板之间的焊接面出现断裂的风险。
16.另外，本实用新型还提供了一种功率变换模组，包括散热结构，且该散热结构为上述任一方案所描述的散热结构。由于该散热结构具有前述技术效果，因此具有该散热结构的功率变换模组也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
17.此外，本实用新型还提供了一种电机控制器，包括功率变换模组，且该功率变换模组为前述技术方案所描述的功率变换模组。由于该功率变换模组具有前述技术效果，因此具有该功率变换模组的电机控制器也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的焊接面位于散热器冷板的板面的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的焊接面位于凸台的台面上的结构示意图；
21.图3为本实用新型实施例提供的发热电子元件焊接至散热器冷板之前的结构示意图；
22.图4为散热器冷板的焊接面未设置纹理槽时锡钎焊料的热应力图；
23.图5为本实用新型实施例提供的散热器冷板的焊接面设置纹理槽后锡钎焊料的热应力图。
24.其中，图1-图5中：
25.发热电子元件1、散热器冷板2、纹理槽3、凸台4。
具体实施方式
26.本实用新型的核心在于提供一种散热结构、功率变换模组及电机控制器，以解决电子元器件与焊料之间的焊接面及焊料与冷板之间的焊接面存在断裂风险的问题。
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.请参阅图1-图5，本实用新型实施例提供一种散热结构，包括散热器冷板2，散热器冷板2具有用于与发热电子元件1焊接以实现热传导的焊接面，焊接面上形成有纹理槽3。
29.该散热结构，在实际应用过程中，比如应用至功率变换模组时，由于散热器冷板2的焊接面形成有纹理槽3，尽管散热器冷板2、焊料和发热电子元件1之间存在热膨胀系数的
差异，且温升存在一定差异，但是通过纹理槽3能够缓冲吸收散热器冷板2的热应力变形，继而减小散热器冷板2与焊料之间的热应力，同时也有助于减小焊料与发热电子元件1之间的热应力，大大降低了电子元器件与焊料之间的焊接面及焊料与冷板之间的焊接面出现断裂的风险。
30.需要说明的是，本实用新型所描述的散热器冷板2的“焊接面”是指散热器冷板2与发热电子元件的热传导端面相对的板面区域；而纹理槽3是指具有一定图案形状的凹槽的结构，比如，纹理槽3具体可以采用十字形凹槽的结构，也可以采用井字形凹槽的结构，还可以设计成横向凹槽或纵向凹槽的结构；甚至还可以设计成密布的横纵交错凹槽，此时，散热器冷板的焊接面即可演变为密布凸点的平面。需要说明的是，当纹理槽3的开置深度可以与纹理槽3的密集程度具有一定的相关联，当开置深度相对较浅时，可以将纹理槽3的密集程度做密一些，当开置深度相对较深时，可以将纹理槽3的密集程度稍微做稀疏一些，实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择布置，在此不做更具体的限定。
31.为了本领域技术人员更好的理解本实用新型技术方案所带来的技术效果，下面以发热电子元件与散热器冷板之间采用锡焊焊接为例进行简要说明：
32.结合图4和图5，图4显示的是散热器冷板2的焊接面未设置纹理槽时锡钎焊料的热应力图，从该图中可以看出，焊料的热应力最高点可达65mpa；而图5显示的是散热器冷板的焊接面设置纹理槽后锡钎焊料的热应力图，从该图中可以看出，焊料的热应力最高点为35mpa。通过上述对比可以明显看出，本新型采用纹理槽的结构，能够大大降低焊料的热应力最高点，继而有助于降低了电子元器件与焊料之间的焊接面及焊料与冷板之间的焊接面出现断裂的风险，同时也有助于提升电子元器件的使用寿命。
33.在一些具体的实施方案中，上述焊接面的数量具体可以为多个且与发热电子元件1的热传导端面一一对应布置，通过设计成该种形式，使得发热电子元件1焊接至焊接面时，位置更加容易确定，有助于提升焊接效率。当然可以理解的是，实际应用过程中，焊接面还可以是位于散热器冷板2上的一个整体的焊接面，各个发热电子元件1以预设的排布方式焊接在这个整体的焊接面上，实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择布置。
34.进一步的实施方案中，上述散热器冷板2上可以形成有凸台4，焊接面位于凸台(4)的台面上，通过设计凸台能够有效减小散热器冷板形变对发热电子元件的底面(也即热传导端面)所产生的张力效果。
35.需要说明的是，该凸台4的数量可以设计成多个，且每个所述凸台(4)的台面上至少具有一个焊接面，设计成多个的好处在于每个凸台上的焊接面受到散热器冷板形变的张力影响较小，并且焊接位置找寻更加方便，有助于提升焊接效率；当然可以理解的是，该凸台4的数量也可以设计成一个，各个焊接面均位于该凸台4的台面上，设计成一个的好处在于凸台的加工更加方便，实际应用过程中，可以根据具体需求进行选择。
36.在一些更具体的实施方案中，上述焊接面还可以设计成由多个凸台4的台面对拼而成，比如，一个焊接面可以对应四个凸台，每个凸台的台面分别构成焊接面的一部分。上述结构形式主要针对于焊接面相对较大一些的情况，四个凸台之间的间隙也能够起到缓冲吸收散热器冷板热应力变形的作用，同样有助于降低断裂的风险。
37.在一些具体的实施方案中，上述热传导端面与其对应的焊接面优选设计成正对布置的结构形式，通过设计成正对布置的方式，能够使得焊接面均匀吸收发热电子元件散发
的热量。当然可以理解的是，当有其他需求时，比如安装位置的需求，也可以设计成非正对布置的方式。
38.需要说明的是，一般来说，发热电子元件与散热器冷板的焊接面之间的焊接材料可以根据实际需求进行选择，比如，可以采用锡钎焊料来焊接，并且焊接形式可以采用周向边沿点焊，也可以采用周向边沿满焊，还可以采用整个焊接面满布焊料的焊接方式，实际应用过程中，可以根据实际需求选择布置。
39.在一些更具体的实施方案中，上述发热电子元件1的热传导端面与焊接面之间可以形成有导热层，其中，导热层具体可以为焊料层，此时热传导端面与焊接面之间采用的是满布焊料的焊接方式，该种方式主要针对于焊接面的面积相对较小的情况；导热层还可以采用本领域技术人员常用的其他导热层的材料，比如，导热层为导热硅脂层，此时热传导端面与焊接面之间采用的焊接方式为热传导端面与焊接面连接的周向边沿位置采用周向边沿点焊或周向边沿满焊的方式，该种方式主要针对于焊接面的面积相对较大的情况。实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择，在此不做更具体的限定。当然可以理解的是，实际应用过程中，还可以将发热电子元件1的热传导端面设计成与焊接面以面面直接接触的方式进行周边焊接固定，同样能够实现热传导散热的目的，但是相比于前述导热层的方式而言，导热效果相对差一些。实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择配置。
40.另外，本实用新型还提供了一种功率变换模组(比如，逆变器)，包括散热结构，且该散热结构为上述任一方案所描述的散热结构。由于该散热结构具有前述技术效果，因此具有该散热结构的功率变换模组也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
41.此外，本实用新型还提供了一种电机控制器，包括功率变换模组，且该功率变换模组为前述技术方案所描述的功率变换模组。由于该功率变换模组具有前述技术效果，因此具有该功率变换模组的电机控制器也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
42.以上对本实用新型所提供的散热结构、功率变换模组及电机控制器进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
43.应当理解，本技术中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。
44.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
45.其中，在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，在本技术实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
46.以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。
47.本技术中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
48.还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。