CN212587490U - 一种具有良好散热性能的功率模块及电子产品 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，包括功率模块本体以及半导体制冷组件，所述功率模块本体采用陶瓷覆铜板作为基板，所述半导体制冷组件具有冷端以及热端，所述半导体制冷组件的冷端陶瓷板与所述功率模块本体的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板。本方案中通过半导体制冷组件的冷端陶瓷板与功率模块本体的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板，使得陶瓷覆铜板取代半导体制冷组件的原冷端陶瓷板使得芯片可以直接接触冷端不需要经过其他焊接材料的中间传导，热传递效率高、散热效果更好。

Description

一种具有良好散热性能的功率模块及电子产品
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种具有良好散热性能的功率模块及电子产品。
背景技术
半导体是一种导电能力介于导体与非导体之间的材料，半导体元件根据半导体材料的特性，属于固态元件，其体积可以缩小到很小的尺寸，因此耗电量少，集成度高，在电子技术领域获得了广泛的引用，而随着半导体元件运行功率的逐渐增加，由于频率提升带来的大发热量一直是众超频设备发烧友讨论的重点话题，从风冷、水冷，到压缩机、半导体制冷，再到疯狂的液氮、干冰，用尽降温方法。比较普遍的风冷散热器和水冷由于其低成本和易用性的特点已经成为入门级超频发烧友的标准配置，缺点在于:即使是最好的风冷或水冷，也只能把温度控制得接近或等于环境温度。为了把温度降得低于零度，发烧友们选择了压缩机和半导体制冷。VapoChill和Mach系列压缩机通过相变制冷可以使蒸发器温度达到-50℃，而国外发烧友自制的三级压缩机***甚至达到了-196℃，也就是相当于液氮的蒸发温度。但是由于压缩机***高昂的价格，只能被极少数发烧友接受，液氮和干冰也许是骨灰极发烧友才会用到的极限利器，且蒸发/升华速度非常快，只能带来短时间的极限效能，没有实用价值。
实用新型内容
本实用新型实施例的一个目的在于：提供一种具有良好散热性能的功率模块，其能够解决现有技术中存在的上述问题。
本实用新型实施例的另一个目的在于，提供一种电子产品其功率模块具有良好的散热性能。
为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一方面，提供一种具有良好散热性能的功率模块，包括功率模块本体以及半导体制冷组件，所述功率模块本体采用陶瓷覆铜板作为基板，所述半导体制冷组件具有冷端以及热端，所述半导体制冷组件的冷端陶瓷板与所述功率模块本体的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板。
作为所述的具有良好散热性能的功率模块的一种优选的技术方案，所述半导体制冷组件还包括用于电连接的金属导体，所述金属导体朝向所述功率模块本体方向翻折以形成导体固定部，所述导体固定部穿过所述功率模块本体，由所述功率模块本体非设置有所述半导体制冷组件的一侧伸出。
作为所述的具有良好散热性能的功率模块的一种优选的技术方案，所述功率模块本体包括外壳以及封装材料，所述导体固定部同时穿过所述外壳以及所述封装材料。
作为所述的具有良好散热性能的功率模块的一种优选的技术方案，所述功率模块本体包括外壳以及封装材料，所述导体固定部穿过所述外壳延伸至所述功率模块本体非设置有所述半导体制冷组件的一侧。
作为所述的具有良好散热性能的功率模块的一种优选的技术方案，所述外壳具有向外侧延伸的延伸部，所述导体固定部穿过所述延伸部延伸至所述功率模块本体非设置有所述半导体制冷组件的一侧。
作为所述的具有良好散热性能的功率模块的一种优选的技术方案，所述半导体制冷组件为两个，两个所述半导体制冷组件分别位于所述功率模块本体的两侧，两个所述半导体制冷组件的冷端均朝向功率模块本体设置。
作为所述的具有良好散热性能的功率模块的一种优选的技术方案，所述半导体制冷组件包括于冷端和热端之间均匀相间排布的P型半导体、N型半导体以及压合于所述半导体制冷组件的冷端和热端内表面导热连接并将P型半导体和N型半导体串联的金属导体，串联后的半导体链两端通电制冷。
作为所述的具有良好散热性能的功率模块的一种优选的技术方案，所述功率模块本体包括有至少两个芯片，两个所述芯片通过并排排列的方式封装为一体，两个所述芯片相背离的一侧分别设置有所述半导体制冷组件。
作为所述的具有良好散热性能的功率模块的一种优选的技术方案，两个所述半导体制冷组件相互并联。
另一方面，提供一种电子产品，具有如上所述的具有良好散热性能的功率模块。
本实用新型的有益效果为：本方案中通过在功率模块中设置半导体制冷组件对功率模块本体进行散热，利用半导体制冷组件优良的散热性能能够大幅度降低功率模块的热量，其散热速度快、可持续性好、产品成本相对较低，在芯片功率密度增高时产品尺寸和结构可以不变，能够适用于批量生产并被广泛应用。
同时，本方案中通过半导体制冷组件的冷端陶瓷板与功率模块本体的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板，使得陶瓷覆铜板取代半导体制冷组件的原冷端陶瓷板使得芯片可以直接接触冷端不需要经过其他焊接材料的中间传导，热传递效率高、散热效果更好。
附图说明
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型实施例一所述具有良好散热性能的功率模块结构示意图。
图2为本实用新型实施例二所述具有良好散热性能的功率模块结构示意图。
图3为本实用新型实施例三所述具有良好散热性能的功率模块结构示意图。
图4为本实用新型实施例四所述具有良好散热性能的功率模块结构示意图。
图5为本实用新型实施例五所述具有良好散热性能的功率模块结构示意图。
图中：
100、功率模块本体；110、芯片；120、基板；130、封装树脂；140、外壳；200、半导体制冷组件；210、N型半导体；220、P型半导体；230、金属导体；231、导体固定部；240、陶瓷板。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供一种具有良好散热性能的功率模块，包括功率模块本体100以及半导体制冷组件200，所述功率模块本体100采用陶瓷覆铜板作为基板120，所述半导体制冷组件200具有冷端以及热端，所述半导体制冷组件200的冷端陶瓷板240与所述功率模块本体100的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板240。
本方案中通过在功率模块中设置半导体制冷组件200对功率模块本体100进行散热，利用半导体制冷组件200优良的散热性能能够大幅度降低功率模块的热量，其散热速度快、可持续性好、产品成本相对较低，在芯片110功率密度增高时产品尺寸和结构可以不变，能够适用于批量生产并被广泛应用。
同时，本方案中通过半导体制冷组件200的冷端陶瓷板240与功率模块本体的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板240，使得陶瓷覆铜板取代半导体制冷组件200的原冷端陶瓷板240使得芯片110可以直接接触冷端不需要经过其他焊接材料的中间传导，热传递效率高、散热效果更好。
本实施例中所述半导体制冷组件200包括相互平行设置的冷端陶瓷板240、热端陶瓷板240以及设于冷端和热端之间均匀相间排布的P型半导体220、N型半导体210以及压合于所述半导体制冷组件200的冷端和热端内表面导热连接并将P型半导体220和N型半导体210串联的金属导体230，串联后的半导体链两端通电制冷。
本方案中相邻的所述P型半导体220与所述N型半导体210通过所述金属导体230230共同组成一个电偶对，所述电偶对的数量为至少一个。
需要指出的是，本方案中平半导体与N型半导体210组成的PN节的数量并不受到实施例中附图的限制，在具体的产品中其可以根据芯片110的冷却需求进行数量上的调整。
同时，本方案中所述半导体本体中芯片110的数量不受限制，其可以为如图所示的两个也可以是一个芯片110单独封装的产品，也可以是两个以上芯片110封装的产品。本实施例中还提供一种电子产品，其包括如上所述的具有良好散热性能的功率模块。采用上述结构的电子产品其芯片温度更低，产品可靠性更高，使用寿命更长。
实施例二：
如图2所示，本实施例提供一种具有良好散热性能的功率模块，包括功率模块本体100以及半导体制冷组件200，所述功率模块本体100采用陶瓷覆铜板作为基板120，所述半导体制冷组件200具有冷端以及热端，所述半导体制冷组件200的冷端陶瓷板240与所述功率模块本体100的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板240。
本实施例中所述半导体制冷组件200还包括用于电连接的金属导体230，本实施例与实施例一的区别在于，所述金属导体230朝向所述功率模块本体100方向翻折以形成导体固定部231，所述导体固定部231穿过所述功率模块本体100，由所述功率模块本体100非设置有所述半导体制冷组件200的一侧伸出。
通过将金属导体230翻折后从功率模块本体100方向翻折以形成导体固定部231，并使所述导体固定部231穿过所述功率模块本体100一方面能够更好的将半导体制冷组件200固定在功率模块本体100上，另一方面可以是导体固定部231穿过功率模块本体100后于功率模块本体100从同一个方向实现插接安装。
具体的，所述功率模块本体100包括外壳140以及封装材料，所述导体固定部231同时穿过所述外壳140以及所述封装材料。
需要注意的是，本方案在实施的过程中需要让导体固定部231避开基板120设置。
本实施例中还提供一种电子产品，其包括如上所述的具有良好散热性能的功率模块。采用上述结构的电子产品其芯片温度更低，产品可靠性更高，使用寿命更长。
实施例三：
如图3所示，本实施例提供一种具有良好散热性能的功率模块，包括功率模块本体100以及半导体制冷组件200，所述功率模块本体100采用陶瓷覆铜板作为基板120，所述半导体制冷组件200具有冷端以及热端，所述半导体制冷组件200的冷端陶瓷板240与所述功率模块本体100的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板240。
本实施例中所述半导体制冷组件200还包括用于电连接的金属导体230，本实施例与实施例一的方案基本相同，其主要区别在于，所述金属导体230朝向所述功率模块本体100方向翻折以形成导体固定部231，所述导体固定部231穿过所述功率模块本体100，由所述功率模块本体100非设置有所述半导体制冷组件200的一侧伸出。
具体的，所述功率模块本体100包括外壳140以及封装材料，所述导体固定部231穿过所述外壳140延伸至所述功率模块本体100非设置有所述半导体制冷组件200的一侧。所述外壳140具有向外侧延伸的延伸部，所述导体固定部231穿过所述延伸部延伸至所述功率模块本体100非设置有所述半导体制冷组件200的一侧。
本实施例中还提供一种电子产品，其包括如上所述的具有良好散热性能的功率模块。采用上述结构的电子产品其芯片温度更低，产品可靠性更高，使用寿命更长。
实施例四：
如图4所示，本实施例提供一种具有良好散热性能的功率模块，包括功率模块本体100以及半导体制冷组件200，所述功率模块本体100采用陶瓷覆铜板作为基板120，所述半导体制冷组件200具有冷端以及热端，所述半导体制冷组件200的冷端陶瓷板240与所述功率模块本体100的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板240。
具体的，在本实施例中所述半导体制冷组件200为两个，两个所述半导体制冷组件200分别位于所述功率模块本体100的两侧，两个所述半导体制冷组件200的冷端均朝向功率模块本体100设置。
通过在两侧设置半导体制冷组件200可以进一步提高对功率模块本体100的散热效果。
本实施例中还提供一种电子产品，其包括如上所述的具有良好散热性能的功率模块。采用上述结构的电子产品其芯片温度更低，产品可靠性更高，使用寿命更长。
实施例五：
如图5所示，本实施例提供一种具有良好散热性能的功率模块，包括功率模块本体100以及半导体制冷组件200，所述功率模块本体100采用陶瓷覆铜板作为基板120，所述半导体制冷组件200具有冷端以及热端，所述半导体制冷组件200的冷端陶瓷板240与所述功率模块本体100的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板240。
本实施例与实施例四结构基本相同，其主要区别在于本实施例中在所述功率模块本体100的周部设置有封装树脂130，位于两侧的所述半导体制冷组件200的冷端分别嵌入所述封装树脂130中。
本实施例中还提供一种电子产品，其包括如上所述的具有良好散热性能的功率模块。采用上述结构的电子产品其芯片温度更低，产品可靠性更高，使用寿命更长。
实施例六：
本实施例提供一种具有良好散热性能的功率模块，包括功率模块本体以及半导体制冷组件，所述功率模块本体采用陶瓷覆铜板作为基板，所述半导体制冷组件具有冷端以及热端，所述半导体制冷组件的冷端陶瓷板与所述功率模块本体的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板。
本实施例中所述功率模块本体包括有至少两个半导体芯片模块，两个所述芯片通过并排的方式封装为一体，两个所述芯片分别设置有所述半导体制冷组件。两个所述半导体制冷组件相互并联。
本实施例中还提供一种电子产品，其包括如上所述的具有良好散热性能的功率模块。采用上述结构的电子产品其芯片温度更低，产品可靠性更高，使用寿命更长。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，包括功率模块本体(100)以及半导体制冷组件(200)，所述功率模块本体(100)采用陶瓷覆铜板作为基板(120)，所述半导体制冷组件(200)具有冷端以及热端，所述半导体制冷组件(200)的冷端陶瓷板(240)与所述功率模块本体(100)的陶瓷覆铜板采用同一块陶瓷板(240)。
2.根据权利要求1所述的具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，所述半导体制冷组件(200)还包括用于电连接的金属导体(230)，所述金属导体(230)朝向所述功率模块本体(100)方向翻折以形成导体固定部(231)，所述导体固定部(231)穿过所述功率模块本体(100)，由所述功率模块本体(100)非设置有所述半导体制冷组件(200)的一侧伸出。
3.根据权利要求2所述的具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，所述功率模块本体(100)包括外壳(140)以及封装材料，所述导体固定部(231)同时穿过所述外壳(140)以及所述封装材料。
4.根据权利要求2所述的具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，所述功率模块本体(100)包括外壳(140)以及封装材料，所述导体固定部(231)穿过所述外壳(140)延伸至所述功率模块本体(100)非设置有所述半导体制冷组件(200)的一侧。
5.根据权利要求4所述的具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，所述外壳(140)具有向外侧延伸的延伸部，所述导体固定部(231)穿过所述延伸部延伸至所述功率模块本体(100)非设置有所述半导体制冷组件(200)的一侧。
6.根据权利要求1所述的具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，所述半导体制冷组件(200)为两个，两个所述半导体制冷组件(200)分别位于所述功率模块本体(100)的两侧，两个所述半导体制冷组件(200)的冷端均朝向功率模块本体(100)设置。
7.根据权利要求1所述的具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，所述半导体制冷组件(200)包括于冷端和热端之间均匀相间排布的P型半导体(220)、N型半导体(210)以及压合于所述半导体制冷组件(200)的冷端和热端内表面导热连接并将P型半导体(220)和N型半导体(210)串联的金属导体(230)，串联后的半导体链两端通电制冷。
8.根据权利要求1所述的具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，所述功率模块本体(100)包括有至少两个芯片(110)，两个所述芯片(110)通过并排排列的方式封装为一体。
9.根据权利要求8所述的具有良好散热性能的功率模块，其特征在于，两个所述半导体制冷组件(200)相互并联。
10.一种电子产品，其特征在于，具有权利要求1-9中任一项所述的具有良好散热性能的功率模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115132907A (zh) * 2022-07-07 2022-09-30 河南华辰智控技术有限公司 用于集成电路的芯片封装装置

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