一種igbt模塊散熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種IGBT模塊散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT 模塊(Insulated Gate Bipolar Transistor，中文譯為絕緣棚.雙極型晶體管)，將IGBT芯片、驅(qū)動電路、控制電路及保護(hù)電路封裝到一個模塊內(nèi)部，形成一個功能完整、具有一定通用性的電力電子集成模塊，具有控制方便、開關(guān)速度快、工作頻率高、安全工作區(qū)大等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于消費電子、醫(yī)療設(shè)備、智能電網(wǎng)及軌道交通等領(lǐng)域，在節(jié)能、提高能效等方面發(fā)揮重要作用。
[0003]隨著IGBT模塊應(yīng)用范圍的增大及應(yīng)用要求的提高，其必將朝著體積更小、集成度更高、性能及可靠性更強(qiáng)的方向發(fā)展，如果單從電力電子技術(shù)的角度來說，集成度還有很大的提升空間。然而集成度的不斷提高必然使得發(fā)熱量提高，溫度超過其工作允許的范圍后，很可能導(dǎo)致模塊失效甚至損壞，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。因此，IGBT模塊的散熱問題成為制約IGBT模塊朝更高集成度發(fā)展的障礙。在眾多電力電子設(shè)備散熱方式中，強(qiáng)制風(fēng)冷散熱方式由于具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低及可靠性高等優(yōu)點，是目前IGBT模塊的主要散熱方式。
[0004]目前IGBT模塊風(fēng)冷散熱器通常采用板翅式散熱器及針柱式散熱器。板翅式散熱器，其平行排列的翅片使得通過散熱器的氣流變的很均勻，即使來流是紊流，也可能在通過散熱器時變?yōu)閷恿鳌Ｈ欢鴱膹?qiáng)化換熱的角度來看，這種規(guī)則的結(jié)構(gòu)對增強(qiáng)流體與固體壁面的換熱是不利的；針柱式散熱器增強(qiáng)了流體的擾動，增大了流動過程中局部分離損失和漩渦損失，但散熱器的流動阻力遠(yuǎn)大于板翅式散熱器，同時加工方法較為困難。目前還有一種風(fēng)冷散熱器，如中國專利文獻(xiàn)CN2583935，如圖1所示，提出一種復(fù)合型的散熱裝置，其在翅片式散熱器的每一翅片之間的通道內(nèi)排列多個針柱，氣體在散熱器內(nèi)的流動阻力約比在矩形翅片式散熱器內(nèi)高10%，但比在相應(yīng)尺寸的針柱散熱器內(nèi)的流動阻力要低得多，由此降低散熱器的熱阻。然而，該專利存在的缺點是，當(dāng)氣流均勻的流過散熱器，進(jìn)風(fēng)口溫度較低，出風(fēng)口溫度較高，整個散熱器在工作過程中溫度分布不均勻，IGBT模塊底板各位置熱應(yīng)力不同，長期工作可靠性受到嚴(yán)重影響，圖2?圖3是采用有限元分析軟件ANSYS對該板翅散熱器的底板溫度及芯片溫度分布進(jìn)行的仿真圖，其最高溫度Tmax = 65.05371°C，溫度均勻性差。而在現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有針對溫度均勻性的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[0005]因此，我們亟需研究出一種可以提高IGBT模塊溫度均勻性的散熱裝置，以提高IGBT模塊的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提出在板翅式散熱器氣流通道內(nèi)設(shè)置不同密度的凸起，凸起的數(shù)量自板翅式散熱器進(jìn)風(fēng)口位置向板翅式散熱器出風(fēng)口位置依次增多，由此來增強(qiáng)氣體流出部分的氣體擾動，提高散熱器溫度均勻性，保證IGBT模塊安全穩(wěn)定工作。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種IGBT模塊散熱裝置，包括一板翅式散熱器，所述板翅式散熱器包括若干個翅片，在板翅式散熱器的翅片通道內(nèi)設(shè)有若干凸起，所述凸起的數(shù)量自板翅式散熱器進(jìn)風(fēng)口位置向板翅式散熱器出風(fēng)口位置依次增多。
[0008]優(yōu)選的，所述凸起位于所述翅片通道的兩個翅片壁面處，相鄰?fù)蛊痖g呈等距離交叉排列。
[0009]優(yōu)選的，所述凸起呈圓柱形、半圓柱型、方柱形或多角柱形。
[0010]優(yōu)選的，所述凸起采用嵌入的方式安插到所述翅片通道內(nèi)。
[0011]優(yōu)選的，所述凸起與翅片通道一體成型。
[0012]優(yōu)選的，所述IGBT模塊散熱裝置在工作時，所述凸起的長度與所述翅片的高度相同。
[0013]優(yōu)選的，所述翅片的縱截面設(shè)計為波浪型、鋸齒形或波紋型。
[0014]優(yōu)選的，所述IGBT模塊散熱裝置為鋁材質(zhì)。
[0015]優(yōu)選的，在所述IGBT模塊散熱裝置的基板底部嵌入銅板。
[0016]優(yōu)選的，在所述IGBT模塊散熱裝置的基板底部嵌入不同圖形高熱導(dǎo)率材料。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的技術(shù)優(yōu)勢:
[0018]在板翅式散熱器翅片通道內(nèi)設(shè)置不同密度的凸起，可以增強(qiáng)氣體流出部分的氣體擾動，提高出風(fēng)口位置的風(fēng)速，解決風(fēng)冷散熱器進(jìn)風(fēng)口溫度低、出風(fēng)口溫度高的問題，提高散熱器溫度均勻性，保證IGBT模塊可以安全穩(wěn)定地工作。
[0019]散熱效果好，不但保留了板翅式散熱器面積大的優(yōu)點，而且翅片通道內(nèi)凸起的作用在于擾流，其排列松散，流動阻力較針柱式散熱器小很多。流動限制在翅片之間的通道內(nèi)，使得模塊內(nèi)部熱量可有效散出，IGBT模塊可靠性高。
[0020]相鄰?fù)蛊痖g呈等距離交叉排列，凸起的排列不會過于密集，使得氣流在翅片間的彎曲通道內(nèi)流動，增大了換熱面積。
[0021]凸起位于翅片通道的兩個翅片壁面處，并可與翅片一體成型，制程工藝簡單，且換熱面積大，湍流強(qiáng)化。
[0022]翅片的縱截面設(shè)計為波浪型、鋸齒形或波紋型，增大了換熱面積并強(qiáng)化了湍流。
[0023]在IGBT模塊散熱裝置的基板底部嵌入銅板，由此增強(qiáng)了翅片基底的導(dǎo)熱能力，并可在基板內(nèi)嵌入不同圖形高導(dǎo)熱率材料，用以調(diào)整底板不同位置的熱阻，保證溫度的均勻性。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中IGBT模塊復(fù)合型散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖2?圖3是傳統(tǒng)板翅散熱器的底板溫度及芯片溫度仿真圖
[0027]圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例中IGBT模塊散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0028]圖5?圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例中IGBT模塊散熱裝置的底板溫度及芯片溫度仿真圖
[0029]附圖中涉及的附圖標(biāo)記和組成部分說明:1.1GBT模塊散熱裝置；2.翅片通道；
3.凸起。
【具體實施方式】
[0030]正如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有IGBT模塊散熱裝置，當(dāng)氣流均勻的流過散熱裝置，進(jìn)風(fēng)口溫度較低，出風(fēng)口溫度較高，因此整個散熱器在工作過程中溫度分布不均勻，IGBT模塊底板各位置熱應(yīng)力不同，長期工作，可靠性受到嚴(yán)重影響。
[0031 ] 下面，將對本發(fā)明的具體技術(shù)方案做詳細(xì)介紹。
[0032]—種IGBT模塊散熱裝置I，所述散熱裝置I需強(qiáng)制冷卻，在散熱裝置I的一側(cè)設(shè)有風(fēng)扇，風(fēng)冷散熱器的熱阻和流動阻力是衡量散熱器性能的主要參數(shù)，在散熱裝置體積和散熱條件相同的情況下，熱阻小、流動阻力低的散熱裝置是首選。
[0033]請參見圖4，本發(fā)明中的IGBT模塊散熱裝置I包括一傳統(tǒng)的板翅式散熱器，板翅式散熱器包括若干個翅片，在翅片通道2內(nèi)設(shè)有若干凸起3，設(shè)置凸起3