CN220776315U - 散热组件及功率变换装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式提供一种散热组件、功率变换装置。所述散热组件包括：电路板，包括相对设置的第一表面与第二表面，所述电路板上设有贯通第一表面与所述第二表面的通孔；功率器件，设置在所述第一表面上并覆盖所述通孔；第一散热器，包括本体及凸设于所述本体上的凸台部，所述本***于所述电路板的第二表面所在一侧，所述凸台部收容于所述通孔内，所述凸台部背离所述本体的一面与所述功率器件连接。由于第一散热器的凸台部收容在通孔内，凸台部与功率器件连接，能够有效降低电路板的热阻，实现第一散热器与功率器件之间的低热阻连接，有效提高了散热组件的散热效率，以及第一散热器对功率器件的散热效果。

Description

散热组件及功率变换装置

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别涉及一种散热组件及功率变换装置。

背景技术

功率器件通常设置在电路板上。功率器件在运作时会产生大量热量，需要对功率器件进行有效散热，以使功率器件能够有效地、安全地运行。功率器件的散热方式主要有：第(1)种方式，在电路板背离功率器件的表面设置散热器及/热界面材料进行散热；第(2)种方式，在功率器件背离电路板一侧设置散热器及/热界面材料进行散热；第(3)种方式，第(1)种方式与第(2)种方式结合。然而，由于电路板热阻以及热界面材料的热阻均较大，影响散热器对功率器件的散热效率。

实用新型内容

本申请实施方式提供了一种能够提高散热效率的散热组件及功率变换装置。

第一方面，本申请实施方式提供一种散热组件，所述散热组件包括：电路板，包括相对设置的第一表面与第二表面，所述电路板上设有贯通第一表面与所述第二表面的通孔；功率器件，设置在所述第一表面上并覆盖所述通孔；第一散热器，包括本体及凸台部，所述本体与所述电路板层叠设置并与所述第二表面连接，所述凸台部凸设于所述本体朝向所述第二表面的一侧，所述凸台部收容于所述通孔内，所述凸台部背离所述本体的一面与所述功率器件连接。

由于第一散热器的凸台部收容在通孔内，凸台部与功率器件连接，缩短了功率器件的散热路径，实现第一散热器与功率器件之间的低热阻连接，有效提高了散热组件的散热效率，以及第一散热器对功率器件的散热效果。

根据第一方面，在本申请的一种可能的实现方式中，所述功率器件包括第一部分及设于所述第一部分上的第二部分，所述第二部分覆盖所述通孔，所述第二部分在一投影面上的投影面积为A，所述凸台部在所述投影面上的投影面积为B，所述A与所述B满足以下条件：A≥1.2B，所述功率器件与所述电路板的层叠方向与所述投影面相垂直。

A≥1.2B使第一散热器与第二部分的连接面积足够大，一方面，有利于增强功率器件与第一散热器之间的连接强度及连接稳定性，另一方面，也有利于提高第一散热器对功率器件的散热效果。

根据第一方面，在本申请的一种可能的实现方式中，所述散热组件还包括第一焊接物，所述第一焊接物设于所述凸台部上并收容于所述通孔内，所述第二部分及所述电路板中的至少一个与所述第一焊接物固定连接。

所述第二部分及所述电路板中的至少一个与所述第一焊接物固定连接，使得第一散热器有效固定在电路板与功率器件中的至少一个上。

根据第一方面，在本申请的一种可能的实现方式中，所述凸台部包括连接设置的顶面及侧面，所述顶面朝向所述第二部分设置，所述侧面朝向所述通孔的侧壁设置，所述第一焊接物包括第一焊接部与第二焊接部，所述第一焊接部与所述第二焊接部均收容于所述通孔内，所述顶面通过所述第一焊接部与所述第二部分固定连接，所述第二焊接部固定连接于所述侧面与所述电路板之间。

凸台部与第二部分通过第一焊接部紧密接触，第二部分、第一焊接部及第一散热器连接形成了低阻热通路，能够有效提高第一散热器对功率器件的散热效果。第二焊接部固定连接于侧面与电路板之间。电路板与第二焊接部连接形成了低阻热通路，进一步提高了散热组件的散热效率。

根据第一方面，在本申请的一种可能的实现方式中，所述散热组件还包括阻焊层，所述阻焊层位于所述第二表面与所述本体之间，所述阻焊层靠近所述第二焊接部设置，

所述阻焊层为镀覆在所述本体上的金属层，或者，所述阻焊层为阻燃剂，或者，所述阻焊层为粘合胶。

阻焊层用于在通过焊接工艺在凸台部形成第一焊接物的过程中，减小焊料从通孔外溢或流出至本体上，也能够减少气泡的产生，从而提高了凸台部的顶面与第二部分之间的焊接质量。

根据第一方面，在本申请的一种可能的实现方式中，所述散热组件还包括第一热界面层，所述第一热界面层收容于所述通孔内，所述第一热界面层位于所述凸台部远离所述本体的一面与所述功率器件之间。

根据第一方面，在本申请的一种可能的实现方式中，所述散热组件还包括第二焊接物，所述第二焊接物连接于所述本体朝向所述第二表面的一面与所述第二表面之间。

由于本体通过第二焊接物与电路板连接，能够使本体形成横向通流与散热通道，进一步有利于提高散热组件的散热效率。由于本体通过第二焊接物与电路板连接，能够有效避免凸台部与第二部分之间的接触面受力，降低功率器件受损的可能性，延长功率器件的使用寿命。本体通过第二焊接物与电路板连接，增大了第一散热器与电路板之间的接触面，有利于提高第一散热器与电路板之间的连接可靠性，降低第一散热器因外力碰撞或振动从电路板上脱离的可能性。

根据第一方面，在本申请的一种可能的实现方式中，所述第一散热器还包括辅助散热部，所述辅助散热部设于所述本体远离所述功率器件的一侧。

辅助散热部增加了第一散热器的导热面积，有利于增强散热组件的散热效率及散热效果。

根据第一方面，在本申请的一种可能的实现方式中，所述散热组件还包括第二热界面层与第二散热器，所述电路板、所述本体、所述第二热界面层及所述第二散热器依次层叠设置。

第二热界面层用于使第一散热器与第二散热器相互绝缘。散热器数量的增加，能够提高散热组件的散热效率。

第二方面，本申请实施方式提供一种功率变换装置，包括根据第一方面所述的散热组件。

第三方面，本申请实施方式提供一种电能转换设备，包括根据第二方面所述的功率变换装置。

附图说明

图1是本申请第一实施方式提供的一种电能转换设备的结构框图；

图2是本申请第一实施方式提供的一种散热组件的叠层结构示意图；

图3是本申请第二实施方式提供的一种散热组件的叠层结构示意图；

图4是本申请第三实施方式提供的一种散热组件的叠层结构示意图；

图5是本申请第四实施方式提供的一种散热组件的叠层结构示意图；

图6是本申请第五实施方式提供的一种散热组件的叠层结构示意图；

图7是本申请第六实施方式提供的一种散热组件的叠层结构示意图；

图8是本申请第七实施方式提供的一种散热组件的叠层结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本申请第一实施方式提供一种电能转换设备1000，电能转换设备1000设有功率变换装置1001，即功率变换装置1001搭载在电能转换设备1000上。功率变换装置1001设有散热组件100a。

请参阅图2，散热组件100a包括电路板10、功率器件20及第一散热器30。电路板10包括相对设置的第一表面12与第二表面14。电路板10设有贯通第一表面12与第二表面14的通孔16。通孔16用于收容部分第一散热器30。功率器件20设置在第一表面12上并覆盖通孔16。第一散热器30包括本体32及凸设于本体32上的凸台部34。本体32与电路板10层叠设置并与第二表面14连接。凸台部34凸设于本体32朝向第二表面14的一侧。凸台部34收容于通孔16内。凸台部34背离本体32的一面与功率器件20连接。

由于第一散热器30的凸台部34收容在通孔16内，凸台部34与功率器件20连接，能够有效降低电路板10的热阻，实现第一散热器30与功率器件20之间的低热阻连接，有效提高了散热组件100a的散热效率，以及第一散热器30对功率器件20的散热效果。

本申请提供的散热组件100a可以应用在各种需要采用大功率器件的功率变换装置1001中，而功率变换装置1001又可以搭载在电能转换设备1000上以完成设备的各类电力功能。例如，本申请的散热组件100a可以应用在电动汽车动力***领域，即电能转换设备1000可以为电动车，其中，功率变换装置1001可以为电机控制器，功率器件20为装配在电机控制器中的动力转换单元；功率变换装置1001也可以为车载充电器(On-board Charger，OBC)，功率器件20为能量转换单元；功率变换装置1001还可以为低压控制电源，功率器件20为其中的DC-DC转换单元等等。除此之外，本申请的散热组件100a也不限于电动汽车领域，也可以广泛地应用在传统工业控制领域，例如，可以应用于数据中心的不间断电源(UPS，Uninterruptible Power Supply)、光伏发电设备的逆变器、服务器的电源、充电堆、整流模块、锂电池等等。

功率器件20包括第一部分22及设于第一部分22上的第二部分24。第一部分22可以环绕第二部分24设置，第二部分24部分露出第二部分24。第一部分22可以包括功率器件20上的封装体。第二部分24覆盖通孔16。第二部分24可以为功率器件20上的焊盘，用于与凸台部34连接。功率器件20可以为贴片器件，功率器件20也可以为插件器件。

本实施方式中，第一散热器30为金属散热器。凸台部34大致呈圆柱状。凸台部34包括连接设置的顶面342及侧面344。顶面342朝向第二部分24设置，用于与第二部分24连接。侧面344朝向通孔16的侧壁设置，用于与电路板10连接。顶面342为平面，顶面342上可以不设置任何镂空区域，以使顶面342与第二部分24的连接面积尽可能的大，以增大凸台部34与第二部分24的连接面积，从而提高第一散热器30与第二部分24的导热面积。顶面342大致为圆形。可以理解，本申请对凸台部34的形状不作限定，例如可以为方柱、圆台或者不规则柱体等等，本申请对顶面342的形状不作限定，顶面342可以为圆形、方形、六边形等等或不规则形状。

散热组件100a还包括第一焊接物40，第一焊接物40包括第一焊接部42与第二焊接部44。第一焊接部42与第二焊接部44均收容于通孔16内。顶面342通过第一焊接部42与功率器件20固定连接，实现凸台部34与功率器件20之间的连接。凸台部34与第二部分24通过第一焊接部42紧密接触，第二部分24、第一焊接部42及第一散热器30连接形成了低阻热通路，能够有效提高第一散热器30对功率器件20的散热效果。第二焊接部44固定连接于侧面344与电路板10之间。电路板10与第二焊接部44连接形成了低阻热通路，进一步提高了散热组件100a的散热效率。

散热组件100a还包括第二焊接物50，第二焊接物50连接于本体32朝向电路板10的一侧与第二表面14之间，第二焊接物50用于将本体32与电路板10固定连接。本实施方式中，第二焊接物50与第二焊接部44固定连接。由于本体32通过第二焊接物50与电路板10连接，能够使本体32形成横向通流与散热通道，进一步有利于提高散热组件100a的散热效率。由于本体32通过第二焊接物50与电路板10连接，能够有效避免凸台部34与第二部分24之间的接触面受力，降低功率器件20受损的可能性，延长功率器件20的使用寿命。本体32通过第二焊接物50与电路板10连接，增大了第一散热器30与电路板10之间的接触面，有利于提高第一散热器30与电路板10之间的连接可靠性，降低第一散热器30因外力碰撞或振动从电路板10上脱离的可能性。

本实施方式中，第一焊接物40、第二焊接物50可以为焊锡。

本实施方式中，第二部分24在一投影面上的投影面积为A，凸台部34在投影面上的投影面积为B，A与B满足以下条件：A≥1.2B，功率器件20与电路板10的层叠方向与投影面相垂直。A≥1.2B，使得第一散热器30与第二部分24的连接面积足够大，一方面，有利于增强功率器件20与第一散热器30之间的连接强度及连接稳定性，另一方面，也有利于提高第一散热器30对功率器件20的散热效果。

本申请的一些实施方式中，第一散热器30可以通过其他方式与功率器件20或电路板10连接，例如，第一散热器30可以通过紧固件固定在电路板10上。

请参阅图3，本申请第二实施方式提供一种散热组件100b，第二实施方式提供的散热组件100b与第一实施方式提供的散热组件100a的区别在于，散热组件100b中的第一散热器30还包括辅助散热部36，辅助散热部36设于本体32远离功率器件20的一侧。

辅助散热部36的材质与本体32的材质可以不同，也可以相同。辅助散热部36可以呈齿柱状，也可以为针柱状。辅助散热部36增加了第一散热器30的导热面积，有利于增强散热组件100b的散热效率及散热效果。

请参阅图4，本申请第三实施方式提供一种散热组件100c，第三实施方式提供的散热组件100c与第一实施方式提供的散热组件100a的区别在于，散热组件100c还包括阻焊层60，阻焊层60位于第二表面14与本体32之间，阻焊层60靠近第二焊接部44设置。阻焊层60用于在通过焊接工艺在凸台部34形成第一焊接物40的过程中，减小焊料从通孔16外溢或流出至本体32上，也能够减少气泡的产生，从而提高了凸台部34的顶面342与第二部分24之间的焊接质量。本实施方式中，阻焊层60为阻焊剂。阻焊剂是一种耐高温涂料，可使焊接只在需要焊接的焊点进行，而将不需要焊接的焊点保护起来。应用阻焊剂可以防止桥连、短路的发生。

在第三实施方式中，阻焊层60连接于第二焊接部44与第二焊接物50之间。

请参阅图5，本申请第四实施方式提供一种散热组件100d，第三实施方式提供的散热组件100c与第三实施方式提供的散热组件100c的区别至少在于，阻焊层60的部分收容于通孔16内，阻焊层60为镀覆在本体32上的金属层，金属层的材质可以但不限定为镍、铜。

第二焊接物50连接于本体32朝向第二表面14的一面与第二表面14之间，第二焊接物50可以与阻焊层60相连接，第二焊接物50也可以不与阻焊层60相连接。

请参阅图6，本申请第五实施方式提供一种散热组件100e，第五实施方式提供的散热组件100e与第一实施方式提供的散热组件100a的区别至少在于，散热组件100e省略了第二表面14与本体32之间的第二焊接物，阻焊层60为粘合胶体，粘合胶体可以为热固化胶等。阻焊层60连接于第二表面14与本体32之间。

请参阅图7，本申请第六实施方式提供一种散热组件100f，第六实施方式提供的散热组件100f与第一实施方式提供的散热组件100a的区别至少在于，散热组件100f还包括第一热界面层70，第一热界面层70连接在顶面342与第二部分24之间，用于使功率器件20与第一散热器30之间相互绝缘，提高散热组件100f的可靠性。第一热界面层70的材质为热界面材料(thermal interface materials,TIM)。

请参阅图8，本申请第七实施方式提供一种散热组件100g，第七实施方式提供的散热组件100g与第一实施方式提供的散热组件100a的区别至少在于，散热组件100f还包括第二热界面层80及第二散热器90，本体32、第二热界面层80及第二散热器90依次层叠设置。第二热界面层80用于使第一散热器30与第二散热器90相互绝缘。散热器数量的增加，能够提高散热组件100g的散热效率。第一散热器30与第二散热器90的材质可以相同也可以不相同。

在不相冲突或矛盾的情况下，本申请第一实施方式至第七实施方式可以相互结合。

应当理解的是，可以在本申请中使用的诸如“包括”以及“可以包括”之类的表述表示所公开的功能、操作或构成要素的存在性，并且并不限制一个或多个附加功能、操作和构成要素。在本申请中，诸如“包括”和/或“具有”之类的术语可解释为表示特定特性、数目、操作、构成要素、组件或它们的组合，但是不可解释为将一个或多个其它特性、数目、操作、构成要素、组件或它们的组合的存在性或添加可能性排除在外。

此外，在本申请中，表述“和/或”包括关联列出的词语中的任意和所有组合。例如，表述“A和/或B”可以包括A，可以包括B，或者可以包括A和B这二者。

在本申请中，包含诸如“第一”和“第二”等的序数在内的表述可以修饰各要素。然而，这种要素不被上述表述限制。例如，上述表述并不限制要素的顺序和/或重要性。上述表述仅用于将一个要素与其它要素进行区分。例如，第一用户设备和第二用户设备指示不同的用户设备，尽管第一用户设备和第二用户设备都是用户设备。类似地，在不脱离本申请的范围的情况下，第一要素可以被称为第二要素，类似地，第二要素也可以被称为第一要素。

当组件被称作“连接”或“接入”其他组件时，应当理解的是：该组件不仅直接连接到或接入到其他组件，而且在该组件和其它组件之间还可以存在另一组件。另一方面，当组件被称作“直接连接”或“直接接入”其他组件的情况下，应该理解它们之间不存在组件。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种散热组件，其特征在于，所述散热组件包括：

电路板，包括相对设置的第一表面与第二表面，所述电路板上设有贯通第一表面与所述第二表面的通孔；

功率器件，设置在所述第一表面上并覆盖所述通孔；

第一散热器，包括本体及凸台部，所述本体与所述电路板层叠设置并与所述第二表面连接，所述凸台部凸设于所述本体朝向所述第二表面的一侧，所述凸台部收容于所述通孔内，所述凸台部背离所述本体的一面与所述功率器件连接。

2.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述功率器件包括第一部分及设于所述第一部分上的第二部分，所述第二部分覆盖所述通孔，所述第二部分在一投影面上的投影面积为A，所述凸台部在所述投影面上的投影面积为B，所述A与所述B满足以下条件：A≥1.2B，所述功率器件与所述电路板的层叠方向与所述投影面相垂直。

3.根据权利要求2所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件还包括第一焊接物，所述第一焊接物设于所述凸台部上并收容于所述通孔内，所述第二部分及所述电路板中的至少一个与所述第一焊接物固定连接。

4.根据权利要求3所述的散热组件，其特征在于，所述凸台部包括连接设置的顶面及侧面，所述顶面朝向所述第二部分设置，所述侧面朝向所述通孔的侧壁设置，

所述第一焊接物包括第一焊接部与第二焊接部，所述第一焊接部与所述第二焊接部均收容于所述通孔内，所述顶面通过所述第一焊接部与所述第二部分固定连接，所述第二焊接部固定连接于所述侧面与所述电路板之间。

5.根据权利要求4所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件还包括阻焊层，所述阻焊层位于所述第二表面与所述本体之间，所述阻焊层靠近所述第二焊接部设置，

所述阻焊层为镀覆在所述本体上的金属层，或者，所述阻焊层为阻燃剂，或者，所述阻焊层为粘合胶。

6.根据权利要求3所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件还包括第一热界面层，所述第一热界面层收容于所述通孔内，所述第一热界面层位于所述凸台部远离所述本体的一面与所述功率器件之间。

7.根据权利要求3所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件还包括第二焊接物，所述第二焊接物连接于所述本体朝向所述第二表面的一面与所述第二表面之间。

8.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述第一散热器还包括辅助散热部，所述辅助散热部设于所述本体远离所述功率器件的一侧。

9.根据权利要求1-8任一项所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件还包括第二热界面层与第二散热器，所述电路板、所述本体、所述第二热界面层及所述第二散热器依次层叠设置。

10.一种功率变换装置，其特征在于，包括根据权利要求1-9任一项所述的散热组件。