CN220963320U - 电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体领域，具体地涉及一种电子设备，所述电子设备(1)包括基板(10)；至少一个半导体器件(20)，所述至少一个半导体器件(20)布置在所述基板(10)上并且在运行中产生热量；散热结构(30)，所述散热结构(30)配置为适于对所述基板(10)进行散热；布置在所述基板(10)中的传热结构(40)，所述传热结构(40)配置为适于将来自所述至少一个半导体器件(20)的热量传导至所述散热结构(30)。通过本实用新型的方案，能够避免复杂的机械设计、减少了最终装配步骤、确保了半导体器件的良好散热并且降低了电子设备的总体制造成本。此外，通过本实用新型的方案还能够实现特别简洁并且美观的外观结构。

Description

电子设备

技术领域

本实用新型涉及半导体领域，具体而言涉及一种电子设备，尤其是控制器。

背景技术

目前，随着电子设备向小型化、高性能、高度集成的方向发展，用于电子设备的半导体器件按照一定功能组合封装成一个整体并且提供电气和机械连接，以简化***集成。因此这种电子设备广泛应用于车辆、工业设备、家用电器等领域中。

半导体器件通常在预先设计的温度下最优地工作。在半导体器件运行期间导致温度升高，因而需要可靠地将半导体器件所产生的热量导走。

在现有技术中，需要将半导体器件装入塑料连接器中并利用粘接剂将其固定在连接器中并且将连接器连同半导体器件焊接到PCB板上。为了将半导体器件的热量导走，直接将半导体器件固定到热沉(英文：Heat Sink)上并且在它们之间填充绝缘垫/纸以及散热材料。然而这种构造复杂、装配成本高并且不美观。

因而，针对现有技术中的诸多不足之处，仍存在对上述电子设备的改进需求。

实用新型内容

为了克服上述缺点之一和/或本文未提及到的现有技术中可能的其它缺点，本实用新型的目的是提出一种改进的电子设备。

根据本实用新型的第一方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：

基板；

至少一个半导体器件，所述至少一个半导体器件布置在所述基板上并且在运行中产生热量；

散热结构，所述散热结构配置为适于对所述基板进行散热；和

布置在所述基板中的传热结构，所述传热结构配置为适于将来自所述至少一个半导体器件的热量传导至所述散热结构。

本实用新型的基本构思在于，通过电子设备的基板将布置在其上的半导体器件所产生的热量经由基板传导至散热结构上，从而有效地对半导体器件进行散热，确保电子设备的正常功能以及运行效率。此外，通过本实用新型能够简化制造过程，降低装配成本并实现简洁美观的外观结构。

本实用新型的技术方案的有利构型能够从以下可选的实施例中获得。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，所述传热结构沿所述基板的厚度方向嵌入所述基板中。这种实施例结构简单，易于加工。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，所述基板沿其厚度方向具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面相对置，其中，所述传热结构从所述第一表面延伸至所述第二表面。这种实施例能够实现传热结构的表面与基板的表面齐平，由此能够实现美观且简洁的外观，并且简化制造并实现高效的热传导。

根据本实用新型的电子设备的一个替代实施例，所述基板沿其厚度方向具有第一表面和第二表面，所述传热结构从所述第一表面仅延伸至所述基板的内部，其中，所述半导体器件与所述传热结构在所述基板的厚度方向上错开地布置。这种实施例能够实现结构紧凑、美观且简洁的外观。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，在所述基板上涂覆有用于防止所述散热结构与所述基板电接触的电绝缘层，所述电绝缘层沿所述基板的厚度方向与所述传热结构至少部分地重叠。这种实施例能够有效防止传热结构与散热结构的电连通，由此提高电子设备运行时的安全性。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，所述至少一个半导体器件利用表面贴装法(SMT)借助焊料焊接在所述基板上，其中，所述焊料至少部分地接触并覆盖所述传热结构。这种实施例确保半导体器件所产生的热量能够可靠地经由焊料传导至传热结构并且简化半导体器件在基板上的安装。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，所述至少一个半导体器件具有多个引脚，在所述基板上构造有多个对应的过孔，所述多个引脚分别***对应的过孔并且利用过孔回流焊接法(THRS)焊接到所述基板上。这种实施例简单且易于制造。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，在所述电绝缘层与所述散热结构之间布置有用于增强热传导的热界面材料，所述热界面材料分别与所述电绝缘层和传热结构面式接触。这种实施例能够有效地提高热量传导，提高散热效率并确保电子设备的可靠运行。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，所述散热结构构造为壳体，所述基板借助螺钉紧固在所述壳体中。这种实施例简单且易于装配。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，所述散热结构包括冷却器，所述冷却器布置在所述散热结构上并且配置为适于与对所述散热结构进行冷却。这种实施例提高冷却效果，确保电子设备的可靠运行。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，所述传热结构构造为金属嵌体，例如是铜嵌体。这种实施例具有良好的热传导性并且易于制造。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，在所述冷却器上构造有多个翅片或翅针。这种实施例进一步提高冷却效果，确保电子设备的可靠运行。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，在所述冷却器中构造有液体管路。这种实施例进一步提高冷却效果，确保电子设备的可靠运行。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，所述冷却器包括风扇。这种实施例再次提高冷却效果，确保电子设备的可靠运行。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，设置有多个半导体器件，以形成集成电路。

根据本实用新型的电子设备的一个可选实施例，所述电子设备构造为控制器。例如，控制器可以为用于车辆的控制器、子控制器或者自控制器等。

本实用新型的更多的特征从权利要求、附图和附图的描述中变得显而易见的。在上述说明中提到的特征和特征组合以及在下文的附图描述中提到的和/或只在附图中示出的特征和特征组合不仅可以以相应指定的组合使用，而且可以在不脱离本实用新型的范围的情况下以其它组合使用。因此，下述内容也视作被本实用新型涵盖和公开：这些内容未在附图中明确示出并未被明确解释，而是源自由来自所解释的内容的分离的特征所组成的组合并由这些组合产生。下述内容和特征组合也被视作是被公开的：其不具有原始撰写的独立权利要求的所有特征。此外，下述内容和特征组合被视作尤其被上文内容所公开：其超出或偏离权利要求的引用关系中所限定的特征组合。

附图说明

由在下面对在附图中示意性示出的优选实施例的描述得到本实用新型的其它可选的细节和特征。

图1示出了本实用新型的电子设备的一个实施例的示意图；

图2示出了本实用新型的电子设备的另一实施例的示意图；和

图3示出了本实用新型的电子设备的又一实施例的示意图。

附图标记列表

1 电子设备

10 基板

11 第一表面

12 第二表面

13 过孔

14 连接凸台

20 半导体器件

21 引脚

30 散热结构

31 冷却器

32 桥接结构

40 传热结构

50 电绝缘层

60 焊料

70 热界面材料

80 螺钉。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而不用于限定本实用新型的保护范围。

在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互组合。在不同的附图中，相同的部件用相同的附图标记表示，且为了简要起见，省略了其它的部件，但这并不表明本实用新型的技术方案不能包括其它部件。应理解，附图中各部件的尺寸、比例关系以及部件的数目均不作为对本实用新型的限制。

下面，结合图1至图3详细描述本实用新型的实施例。

图1示出了本实用新型的电子设备1的一个实施例的示意图。根据该实施例，电子设备1构造为控制器，例如用于车辆的域控制器。

如图1所示，电子设备1包括基板10，基板10构造为PCB板并且在其上敷设有金属覆层，金属覆层例如是铜覆层或铝覆层。此外，电子设备1还包括半导体器件20。在图1中，为了简化，示例性地仅示出了一个半导体器件20。然而，在该电子设备1中包括多个半导体器件20，它们可以是二极管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、晶闸管等半导元件，并且间隔开地布置在基板10上，形成集成电路。

基板10沿其厚度方向具有第一表面11和第二表面12，第一表面11与第二表面12相对置。

根据一个实施例，半导体器件20利用表面贴装法SMT借助焊料60焊接在基板10的第一表面11上，其中，焊料60接触并覆盖传热结构40。

替代地，根据另一实施例，也可以将半导体器件20以粘接的方式固定在基板10上，在半导体器件20与基板10之间涂覆有粘接剂。

半导体器件20具有多个引脚21，在基板10上构造有多个对应的过孔13，多个引脚21分别***对应的过孔13并且利用过孔回流焊接法THRS焊接到基板10上。

根据一个实施例，多个引脚21被包覆以电绝缘涂层。这种电绝缘涂层能够在高压环境下保护半导体器件20免受爬电所引起的短路。

在电子设备1运行时，半导体器件20作为功率元件产生热量，这些热量需要被导走，从而确保电子设备1的可靠运行。

因此，根据该实施例，电子设备1还包括散热结构30，散热结构30能够将半导体器件20的热量导走。在基板10中布置有传热结构40，传热结构40用于将来自半导体器件20的热量传导至散热结构30。由此，半导体器件20的热量经由基板10或者说经由基板10中的传热结构40被传导至散热结构30，然后通过对流和/或辐射方式来冷却。

根据一个实施例，传热结构40沿基板10的厚度方向嵌入基板10中并且从基板10的第一表面11延伸至第二表面12。也就是说，在该实施例中，传热结构40以贯通的方式嵌入基板10中并且传热结构40的表面(在附图1中为上下表面)分别与第一表面11和第二表面12齐平。由此，形成齐整且简洁的外观。根据一个实施例，传热结构40构造为金属嵌体，例如铜嵌体，金属嵌体具有良好的热传导性并且因此确保可靠的热传导。

根据一个实施例，散热结构30构造为壳体。例如，在壳体内部的底部上构造有连接凸台14，连接凸台14中构造有与螺钉80配合的螺孔。在基板10的边缘中开设有通孔，螺钉80穿过通孔与连接凸台14螺纹连接，以将基板10紧固在壳体中或者说壳体底部上。

散热结构30由金属、例如铝材制成。为了防止散热结构30与传热结构40电接触，在基板10上涂覆有电绝缘层50。这种电绝缘层50在确保热传导的同时能够防止基板10以及传热结构40与散热结构30的电连接，从而确保电子设备1的运行可靠性。如图1所示，电绝缘层50沿基板10的厚度方向与传热结构40重叠。

在图1中，电绝缘层50涂覆在基板10的第二表面12上并且与散热结构30的底部面式地接触。由此，来自半导体器件20的热量经由基板10或者说经由基板10中的传热结构40以及电绝缘层50传导至构造为壳体的散热结构30，从而在整个壳体的表面与外界空气之间进行热交换，以实现对半导体器件20的散热。

图2示出了本实用新型的电子设备1的另一实施例的示意图。图2中的电子设备1与图1中的电子设备1类似地构造，因此，对相同的元件不再重复阐述。

图2的实施例与图1中的实施例的不同之处在于，在电绝缘层50与散热结构30之间还布置有用于增强热传导的热界面材料70，热界面材料70分别与电绝缘层50和散热结构30(在图2中是散热结构30的底部)面式、尤其整面地接触。

这种热界面材料70通常由具有高的热传导系数的材料或者说低的界面热阻的材料构成。由此，能够进一步提高热传导的效率以及散热效果。

进一步地，根据另一实施例，散热结构30包括冷却器31，冷却器31由金属制成。如图2所示，冷却器31布置在散热结构30的外表面上(在图2中布置散热结构30上部)并且用于主动地对散热结构30进行冷却。

示例性地，在冷却器31上构造有多个翅片或翅针(未详细示出)，这些翅片或翅针沿着冷却器31的纵长方向构造。由此进一步提高了冷却器31的散热面积。

进一步地，冷却器31包括风扇(未详细示出)，风扇加速冷却器31上的空气流动并且进一步提高散热效果。

替代地或附加地，在冷却器31中构造有流体通道(未详细示出)，冷却介质、例如冷却水在流体通道中流动。冷却器31与散热结构30接触并且进行热量交换，从而进一步确保电子设备1的散热效果。

图3示出了本实用新型的电子设备1的又一实施例的示意图。与图1和图2的实施例不同，在该实施例中，基板10沿其厚度方向具有第一表面11和第二表面12，传热结构40沿着基板10的厚度方向从第一表面11仅延伸至基板10的内部。也就是说，传热结构40的上表面与第一表面11齐平，而传热结构40的下表面位于基板10中。

如图3所示，半导体器件20与传热结构40在基板10的厚度方向上错开地布置。在基板10的第一表面11处，在半导体器件20与传热结构40的错开位置上涂覆有用于防止散热结构30与基板10电接触的电绝缘层50，电绝缘层50沿基板10的厚度方向与传热结构40重叠。

根据一个实施例，散热结构30构造为壳体并且还包括桥接结构32，桥接结构32用于将热量从基板10经由电绝缘层50传导至壳体。在该实施例中，桥接结构32具有与壳体相同的材料。

类似于图2的实施例，在电绝缘层50与桥接结构32之间布置有用于增强热传导的热界面材料70，热界面材料70分别与电绝缘层50和桥接结构32面式、尤其整面地接触，从而提高热传导的效率。

相比图1和图2的实施例，在图3的实施例中，传热结构40并不是沿着基板10的厚度方向贯通地嵌入。因此，电绝缘层50和热界面材料70布置在基板10的第一表面11处并且与半导体器件20处于基板10的相同一侧。由此，能够实现电子设备1的更紧凑(更薄)的结构和更简洁的外观。此外，由于电绝缘层50和热界面材料70都设置在与半导体器件20相同的一侧，由此可以进一步简化制造过程，降低成本。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“布置”、“连接”、“联接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。表述“第一”、“第二”等仅用于描述性目的，而不应理解为指示或暗示相对重要性，也不应理解为隐含指明所指示的技术特征的数量。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地表示包括至少一个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据情况理解上述术语在本实用新型中的含义。

Claims (10)

1.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备(1)包括：

基板(10)；

至少一个半导体器件(20)，所述至少一个半导体器件(20)布置在所述基板(10)上并且在运行中产生热量；

散热结构(30)，所述散热结构(30)配置为适于对所述基板(10)进行散热；和

布置在所述基板(10)中的传热结构(40)，所述传热结构(40)配置为适于将来自所述至少一个半导体器件(20)的热量传导至所述散热结构(30)。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述传热结构(40)沿所述基板(10)的厚度方向嵌入所述基板(10)中。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述基板(10)沿其厚度方向具有第一表面(11)和第二表面(12)，所述第一表面(11)与所述第二表面(12)相对置，其中，所述传热结构(40)从所述第一表面(11)延伸至所述第二表面(12)。

4.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述基板(10)沿其厚度方向具有第一表面(11)和第二表面(12)，所述传热结构(40)从所述第一表面(11)仅延伸至所述基板(10)的内部，其中，所述半导体器件(20)与所述传热结构(40)在所述基板(10)的厚度方向上错开地布置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子设备，其特征在于，

在所述基板(10)上涂覆有用于防止所述散热结构(30)与所述基板(10)电接触的电绝缘层(50)，所述电绝缘层(50)沿所述基板(10)的厚度方向与所述传热结构(40)至少部分地重叠；和/或

所述至少一个半导体器件(20)利用表面贴装法借助焊料(60)焊接在所述基板(10)上，其中，所述焊料(60)至少部分地接触并覆盖所述传热结构(40)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个半导体器件(20)具有多个引脚(21)，在所述基板(10)上构造有多个对应的过孔(13)，所述多个引脚(21)分别***对应的过孔(13)并且利用过孔回流焊接法焊接到所述基板(10)上。

7.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，在所述电绝缘层(50)与所述散热结构(30)之间布置有用于增强热传导的热界面材料(70)，所述热界面材料(70)分别与所述电绝缘层(50)和传热结构(40)面式接触。

8.根据权利要求1至4和7中任一项所述的电子设备，其特征在于，

所述散热结构(30)构造为壳体，所述基板(10)借助螺钉(80)紧固在所述壳体中；和/或

所述散热结构(30)包括冷却器(31)，所述冷却器(31)布置在所述散热结构(30)上并且配置为适于与对所述散热结构(30)进行冷却。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，

所述传热结构(40)构造为金属嵌体；和/或

在所述冷却器(31)上构造有多个翅片或翅针；和/或

在所述冷却器(31)中构造有液体管路；和/或

所述冷却器(31)包括风扇；和/或

设置有多个半导体器件(20)，以形成集成电路。

10.根据权利要求1至4、7和9中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备(1)构造为控制器。