一种大功率直接油冷式功率模块的制作方法

本发明涉及散热模块，特别涉及一种大功率直接油冷式功率模块。

背景技术：

1、功率半导体模块在当今社会中应用愈加广泛，涉及众多领域，尤其在新能源领域中，占据着核心零部件的位置。三合一电驱动系统旨在将驱动电机、电机控制器以及变速箱集成于一体，使得整体小型化、轻量化，降低产品成本以及体积，系统可靠性也得到大幅度提升。因此，电机控制器中的功率模块体积在减小的同时，也需要提高功率模块的性能，这将导致功率模块中芯片的热流密度也越高，芯片的过温问题将会导致功率模块无法正常运行或者降低其工作寿命，这些都会对行车人员造成一定的安全隐患。功率模块的散热要求愈发苛刻，需要设计出散热能力更强的装置。

2、目前，功率模块的冷却方式主要有：空气冷却、循环水冷却、热管冷却、喷雾冷却、射流冷却以及微通道冷却技术等。由于成本或者加工难易度等因素，循环水冷却技术在功率模块领域应用更加广泛。尽管循环水冷却技术有着很多优势也相对成熟，但由于冷却水进出口温度存在差异，芯片内部温度不均匀性明显，降低了功率模块寿命。近年来功率模块的小型化、大功率化进程愈发加快，随着芯片热流密度的增加循环水冷却技术也逐渐无法满足迅速增长的散热需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种大功率直接油冷式功率模块，以解决上述技术问题。

2、一种大功率直接油冷式功率模块，其包括一个壳体组件，一个设置在所述壳体组件内的芯片组件，以及一个设置在所述壳体组件上的散热流道组件。所述壳体组件包括一个底座，一个设置在所述底座上的散热基板，一个设置在所述散热基板上的外壳，以及一个设置在所述外壳上的盖板。所述底座朝向所述散热基板的端面上设置有一个凹槽，所述散热基板位于所述底座和所述外壳之间并盖住所述凹槽，所述散热基板朝向所述底座的端面上阵列设置有多个针翅，所述针翅位于所述凹槽内。所述外壳的中心设置有通孔。所述盖板盖设在所述通孔上并密封通孔的一端开口，而所述散热基板密封所述通孔的另一端开口。所述盖板朝向所述外壳的端面上设置有多个间隔设置的凸台，多个所述凸台的排列方向平行于冷却油的流动方向，所述凸台的延伸方向垂直于冷却油的流动方向。所述散热流道组件包括两个分别设置在所述底座两端的进出口，两个设置在所述底座两端的第一分流孔，以及两个设置在所述散热基板两端的第二分流孔。所述进出口一端连通所述底座的侧壁，另一端与所述凹槽连通，所述第一分流孔与所述进出口连通，所述第二分流孔一端与所述第一分流孔连通，另一端与所述通孔连通。

3、进一步地，所述通孔的内侧壁上间隔设置有多个用于卡接所述盖板的卡槽，所述盖板朝向所述外壳的端面上设置有多个卡扣，所述卡扣与所述卡槽卡接。

4、进一步地，所述芯片组件包括多个设置在所述散热基板上的双面覆铜陶瓷板，多个设置在所述双面覆铜陶瓷板上的芯片，多个设置在所述双面覆铜陶瓷板上的二极管芯片，以及多个设置在所述双面覆铜陶瓷板上的ntc电阻。

5、进一步地，所述双面覆铜陶瓷板21包括连接铜层、陶瓷层和覆铜层，所述连接铜层设置于陶瓷层的上部，且连接铜层内设置有印刷电路，所述陶瓷层设置于中部，包括al2o3陶瓷层、al2o3掺杂氧化锆陶瓷层、aln陶瓷层、gan陶瓷层以及si3n4陶瓷层，所述覆铜层设置于陶瓷层的下部。

6、进一步地，两个所述进出口分别作为出油口和进油口，进油口的面积s1，出油口的面积s2，优选的满足10mm2＜s2＜s1＜500mm2。

7、进一步地，所述第一分流孔朝向所述散热基板的端面上设置有密封圈。

8、进一步地，所述凸台呈长条形结构且横截面呈半圆形。

9、进一步地，所述散热基板为镀镍铝板或镀镍铜板，即内部为铝层或铜层，外部为镀镍层，厚度为2～5mm之间，镀镍层的厚度为3～7μm。

10、与现有技术相比，本发明提供的大功率直接油冷式功率模块的所述底座朝向所述散热基板的端面上设置有一个凹槽，所述外壳的中心设置有通孔，所述散热基板位于所述底座和所述外壳之间，从而分隔所述外壳和所述凹槽之间的区域，使所述芯片组件上下两面都有形成冷却油流动的区域，进而充满所述芯片组件上下两个面并且直接接触，提高冷却效率。所述散热基板朝向所述底座的端面上阵列设置有多个针翅，所述针翅位于所述凹槽内，其用于沉浸在冷却油中，将芯片热量带走，阵列设置多个可以增加接触面积提高散热效果。多个所述凸台的排列方向平行于冷却油的流动方向，所述凸台的延伸方向垂直于冷却油的流动方向，从而在冷却油流动时能进行扰流产生紊乱，使得冷却油的温度分布均匀，能更好的带走芯片温度，提高冷却效率。

技术特征：

1.一种大功率直接油冷式功率模块，其特征在于：所述大功率直接油冷式功率模块包括一个壳体组件，一个设置在所述壳体组件内的芯片组件，以及一个设置在所述壳体组件上的散热流道组件，所述壳体组件包括一个底座，一个设置在所述底座上的散热基板，一个设置在所述散热基板上的外壳，以及一个设置在所述外壳上的盖板，所述底座朝向所述散热基板的端面上设置有一个凹槽，所述散热基板位于所述底座和所述外壳之间并盖住所述凹槽，所述散热基板朝向所述底座的端面上阵列设置有多个针翅，所述针翅位于所述凹槽内，所述外壳的中心设置有通孔，所述盖板盖设在所述通孔上并密封通孔的一端开口，而所述散热基板密封所述通孔的另一端开口，所述盖板朝向所述外壳的端面上设置有多个间隔设置的凸台，多个所述凸台的排列方向平行于冷却油的流动方向，所述凸台的延伸方向垂直于冷却油的流动方向，所述散热流道组件包括两个分别设置在所述底座两端的进出口，两个设置在所述底座两端的第一分流孔，以及两个设置在所述散热基板两端的第二分流孔，所述进出口一端连通所述底座的侧壁，另一端与所述凹槽连通，所述第一分流孔与所述进出口连通，所述第二分流孔一端与所述第一分流孔连通，另一端与所述通孔连通。

2.如权利要求1所述的大功率直接油冷式功率模块，其特征在于：所述通孔的内侧壁上间隔设置有多个用于卡接所述盖板的卡槽，所述盖板朝向所述外壳的端面上设置有多个卡扣，所述卡扣与所述卡槽卡接。

3.如权利要求1所述的大功率直接油冷式功率模块，其特征在于：所述芯片组件包括多个设置在所述散热基板上的双面覆铜陶瓷板，多个设置在所述双面覆铜陶瓷板上的芯片，多个设置在所述双面覆铜陶瓷板上的二极管芯片，以及多个设置在所述双面覆铜陶瓷板上的ntc电阻。

4.如权利要求3所述的大功率直接油冷式功率模块，其特征在于：所述双面覆铜陶瓷板包括连接铜层、陶瓷层和覆铜层，所述连接铜层设置于陶瓷层的上部，且连接铜层内设置有印刷电路，所述陶瓷层设置于中部，包括al2o3陶瓷层、al2o3掺杂氧化锆陶瓷层、aln陶瓷层、gan陶瓷层以及si3n4陶瓷层，所述覆铜层设置于陶瓷层的下部。

5.如权利要求1所述的大功率直接油冷式功率模块，其特征在于：两个所述进出口分别作为出油口和进油口，进油口的面积s1，出油口的面积s2，满足10mm2＜s2＜s1＜500mm2。

6.如权利要求1所述的大功率直接油冷式功率模块，其特征在于：所述第一分流孔朝向所述散热基板的端面上设置有密封圈。

7.如权利要求1所述的大功率直接油冷式功率模块，其特征在于：所述凸台呈长条形结构且横截面呈半圆形。

8.如权利要求1所述的大功率直接油冷式功率模块，其特征在于：所述散热基板为镀镍铝板或镀镍铜板，即内部为铝层或铜层，外部为镀镍层，厚度为2～5mm之间，镀镍层的厚度为3～7μm。

技术总结一种大功率直接油冷式功率模块。所述大功率直接油冷式功率模块包括壳体组件，芯片组件，以及散热流道组件。所述壳体组件包括底座，散热基板，外壳，以及盖板。所述底座设置有凹槽，所述散热基板位于所述底座和所述外壳之间，所述散热基板设置有针翅，所述针翅位于所述凹槽内，其用于沉浸在冷却油中，将芯片热量带走，增加接触面积提高散热效果。所述外壳的中心设置有通孔，所述盖板朝设置有多个间隔设置的凸台，多个所述凸台的排列方向平行于冷却油的流动方向，从而在冷却油流动时能进行扰流产生紊乱，使得冷却油的温度分布均匀，能更好的带走芯片温度，提高冷却效率。同时所述芯片组件上下两面都有形成冷却油流动的区域，进而充满所述芯片组件上下两个面并且直接接触，提高冷却效率。技术研发人员：徐加辉,陈文超,王泓潇,李志峰,欧东赢,吴瑞受保护的技术使用者：浙江翠展微电子有限公司技术研发日：20231124技术公布日：2024/9/19