一种高效率冷却的多芯片功率模块的制作方法

本发明涉及功率模块，具体而言，涉及一种高效率冷却的多芯片功率模块。

背景技术：

1、功率模块是功率电力电子器件按一定的功能组合再灌封成一个模块。

2、功率模块作为一个电子器件，其在运行工作中会产生一定的热量，对于多芯片的功率模块来说，其发热量尤其严重，为了保证功率模块的稳定运行，需要对功率模块进行散热；

3、目前的散热方式为风冷和液冷，而功率模块多采用液冷的方式进行冷却，如现有技术（公告号：cn116995048b）公开了一种铜带键合的车用功率模块，其设置有冷却板，冷却板中设置有主流道和多个微流道，冷却液进入到主流道后，可以平均分配给每个微流道，使得冷却板中每个区域可以尽可能地冷却均匀，避免冷却不均的情况。

4、对于多芯片功率模块来说，每个芯片并非同步工作，这就导致每个芯片发热量并不相同，而上述现有技术虽然可以实现液冷，但由于采用整体式冷却，不能根据芯片发热量不同来合理分配冷却介质的流量，进而导致冷却介质利用率大大下降； 过度散热会导致芯片温度降低到过低的水平，从而影响芯片的性能或稳定性。某些芯片可能需要在一定的温度范围内才能正常工作，因此过度降温可能会导致功能故障或不良性能。

5、同时采用多个微流道来提高热交换效率，但多个密集微流道的设计，无形中会增加冷却介质的流阻，从而就需要更大功率的泵体，进而导致泵体整体能耗增加。

6、综上所述，目前的现有技术还存在缺陷，需要对其进行改进。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、因此，本发明的目的在于提供了一种高效率冷却的多芯片功率模块，包括功率模块，和对功率模块散热的冷却模块，以及用于对冷却模块供液的供液模块。

3、功率模块，其包括基板，以及设置于基板上的多个芯片，所述基板和芯片封装于外壳内。

4、冷却模块，其包括与基板相贴合的散热底板，所述散热底板底面竖直向下延伸形成有多个凸块，所述凸块底面贴合有散热块，所述凸块和散热块相对的一面均开设有冷却槽。

5、供液模块，其包括固定于凸块两侧的进液盒和集液盒，所述进液盒内部设置有多组竖板，每组所述竖板之间设置有两个平行设置的横板，两个所述横板与两侧的竖板之间围合形成有调节腔，两个所述横板上均开设有等间距分布的通孔，所述调节腔内设置有密封块。

6、所述凸块上开设有贯穿自身的孔槽，所述孔槽内插入有固定筒，所述固定筒内设置有活塞块，所述活塞块与固定筒底端之间填充有气体介质，所述活塞块另一侧焊接连接有连接杆，所述连接杆一端伸入至调节腔内并与密封块连接。

7、所述连接杆上套有弹力弹簧，所述弹力弹簧的两端与进液盒外壁以及活塞块均焊接连接。

8、所述进液盒用于将冷却介质送入至冷却槽内，所述集液盒用于收集从冷却槽内排出的冷却介质。

9、作为优选的技术方案：

10、如上所述的一种高效率冷却的多芯片功率模块，所述芯片和凸块的个数一致，且芯片和凸块的位置上下一一对应。

11、通过上述技术方案，多个芯片使得基板上存在多个发热点，这样通过多个凸块和散热块可以对每个发热点进行分开散热，由于每个发热点的热量存在差异，进而通过调节进入至凸块和散热块内冷却介质的流量，以此来最大化提高冷却效率。

12、如上所述的一种高效率冷却的多芯片功率模块，所述外壳底端为敞口状，所述外壳底端与散热底板表面密封粘接，所述散热底板、凸块和散热块均为铝合金材质。

13、通过上述技术方案，芯片运行时会发出热量，热量通过基板可以传递至散热底板上，散热底板在将热量传递至凸块上，冷却介质在凸块和散热块内流动时，可以将热量带走，铝合金材质设计，可以提高热传导效率，有利于冷却效果。

14、如上所述的一种高效率冷却的多芯片功率模块，所述供液模块还包括有进液总管，以及与进液总管焊接连通的进液支管，所述竖板每组设置有两个，两个所述竖板之间的进液盒顶壁与进液支管焊接连通，两个所述竖板之间的进液盒底壁与连通管焊接连通。

15、通过上述技术方案，进液总管内的冷却介质可以分流至多个进液支管内，冷却介质在通过进液盒分流至多个连通管内，多个连通管与多个冷却槽内对应，这样确保冷却介质可以从多个冷却槽中流动，从而确保液冷效果。

16、如上所述的一种高效率冷却的多芯片功率模块，所述集液盒和进液盒均为中空密闭盒体，所述集液盒一侧焊接连通有多个出液支管，所述集液盒另一侧焊接连通有出液总管。

17、通过上述技术方案，供液模块还包括泵体和对冷却介质冷却的冷却装置，泵体的进液端与出液总管对接，出液端与进液总管对接，泵体可以驱动冷却介质在进液盒和集液盒内循环流动，从而实现连续冷却作业。

18、泵体和冷却装置的构造和功能已在申请人已经授权的前案cn116995048b中公开，在此不做赘述。

19、如上所述的一种高效率冷却的多芯片功率模块，所述凸块和散热块之间螺栓连接，所述凸块和散热块相对的一面开设有用于与冷却槽相连通的第一集液槽和第二集液槽，所述凸块和散热块相对的一面还开设有用于连通管和出液支管插入的第一密封槽和第二密封槽。

20、所述凸块和散热块上的第一集液槽和第二集液槽均组合成方形空腔，所述凸块和散热块上的第一密封槽和第二密封槽均组合成圆柱形通槽，所述圆柱形通槽与方形空腔相连通，所述连通管和出液支管与圆柱形通槽的槽壁之间密封贴合。

21、通过上述技术方案，当凸块和散热块固定连接后，连通管被第一密封槽密封包裹住，出液支管被第二密封槽包裹住，这样冷却介质可以通过连通管流入至第一集液槽内，最后分流至多个冷却槽内，实现液冷散热。

22、冷却槽内的冷却液最后会排入至第二密封槽中，在集中通过出液支管排出，第一集液槽和第二集液槽的设计，确保冷却介质可以顺畅的在冷却槽内进行流动。

23、如上所述的一种高效率冷却的多芯片功率模块，所述凸块和散热块上的冷却槽组合成特斯拉流道，所述凸块和散热块上的冷却槽设置有多个。

24、通过上述技术方案，所述凸块和散热块合并后，两者上的冷却槽可以组成特斯拉流道，并且该特斯拉流道分布有多个，以此来提高热交换效率，并且特斯拉流道的结构设计，利用自身物理结构来加速冷却介质流动，减少冷却介质的能量损耗，从而可以采用小功率的泵体，大大降低了泵体的能耗，有利于节能减排。

25、如上所述的一种高效率冷却的多芯片功率模块，所述固定筒外壁与孔槽的槽壁过盈贴合，所述固定筒为铜材质，所述固定筒内壁上开设有沟槽，所述沟槽内设置有橡胶管，所述橡胶管的顶端内壁与活塞块外圆壁密封粘接，所述橡胶管底端外壁与固定筒内壁密封粘接。

26、通过上述技术方案，橡胶管的设计，可以将活塞块与固定筒内壁之间的间隙密封住，从而避免固定筒内的气体介质溢出，以此来保证气体受热膨胀效果。

27、如上所述的一种高效率冷却的多芯片功率模块，所述密封块为矩形橡胶块，所述密封块的外部与竖板、横板均密封贴合，所述密封块与连接杆固定粘接。

28、通过上述技术方案，密封块在调节腔内的初始状态下，横板上仅有一个通孔漏出，其余的通孔会被密封块遮挡住，当密封块在调节腔内逐渐移动时，横板上的其余通孔会逐渐漏出，这样可以提高调节腔内的流道，结构合理。

29、通过本发明的一种高效率冷却的多芯片功率模块，其有益效果为：

30、本发明设置有散热底板，芯片产生的热量可以通过基板传递给散热底板，散热底板在将热量传递至凸块和散热块上，凸块和散热块之间形成有多个冷却槽，冷却介质从冷却槽内流动时，可以将热量带走，进而起到对基板散热的目的，并且凸块和散热块上的冷却槽为特斯拉流道，此设计，使得冷却介质在微流道内流动时，利用自身物理结构来加速冷却介质流动，减少冷却介质的能量损耗，从而可以采用小功率的泵体，大大降低了泵体的能耗，有利于节能减排。

31、本发明设置有多个凸块和散热块，每个凸块和散热块都对应有芯片，这样可以对每个芯片的发热位置进行分开冷却，并且凸块上设置有固定筒和活塞块，芯片运行产生的热量可以通过散热底板传递给凸块后，凸块上的热量会使得固定筒内的气体受热膨胀，进而推动活塞块移动，活塞块移动时可以推动密封块在调节腔内移动，进而可以改变调节腔内的流量，从而可以调节进入至冷却槽内的冷却介质的流量；

32、上述设计，使得冷却槽内的冷却介质流量可以根据对应芯片发热量来进行调节，进而来提高冷却介质的利用率，从而实现更高效的冷却。