本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體散熱，尤其涉及一種基于銀燒結(jié)連接工藝的雙面水冷散熱器。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源汽車的迅速發(fā)展，電機(jī)控制器正向效率更高、體積更小、功率密度更大、工作溫度范圍更高、成本更低等方面發(fā)展。功率模塊作為發(fā)熱源，如果不能及時(shí)將產(chǎn)生的熱量帶走，將會(huì)導(dǎo)致功率芯片工作溫度高，損耗進(jìn)一步增大，導(dǎo)致控制器整機(jī)效率低等正反饋連鎖反應(yīng)，直接影響功率單元的可靠性和使用壽命。與傳統(tǒng)的單面冷卻功率模塊封裝相比，雙面冷卻可以顯著提高散熱能力、功率芯片利用率，降低電氣寄生參數(shù)。因此，如何充分發(fā)揮雙面水冷功率模塊的散熱效果和可制造性，是半導(dǎo)體散熱技術(shù)領(lǐng)域面臨的新任務(wù)。

2、現(xiàn)有的雙面水冷散熱器是通過(guò)在功率模塊的兩側(cè)的基板上涂覆導(dǎo)熱硅脂，然后固定安裝在散熱器上，這種連接方式的散熱器在冷熱溫度長(zhǎng)期沖擊下存在著導(dǎo)熱硅脂會(huì)部分分解為油性原料和填充物，有損硅脂的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。同時(shí)在冷熱交變的環(huán)境中，原本導(dǎo)熱硅脂涂層存在的空隙大小也會(huì)隨溫度變化，從而產(chǎn)生抽氣效應(yīng)。抽氣效應(yīng)能夠把基板和散熱器之間的粘度較低的導(dǎo)熱硅脂輕而易舉的抽離出去。這些都將導(dǎo)致熱阻rth隨著時(shí)間的慢慢增加，致使散熱能力下降

3、為此，我們提出一種基于銀燒結(jié)連接工藝的雙面水冷散熱器來(lái)解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于銀燒結(jié)連接工藝的雙面水冷散熱器，克服了傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂作為導(dǎo)熱界面材料(tim)的缺陷，具有導(dǎo)熱性能好，冷卻效率高，功率循環(huán)壽命長(zhǎng)，確保半導(dǎo)體功率模塊可靠工作，提高產(chǎn)品使用壽命。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種基于銀燒結(jié)連接工藝的雙面水冷散熱器，包括第一散熱單元組、第二散熱單元組、第三散熱單元組，所述第一散熱單元組包括相連通的散熱體a一與散熱體a二，所述第二散熱單元組包括相連通的散熱體b一與散熱體b二，所述第三散熱單元組包括相連通的散熱體c一與散熱體c二，所述散熱體a一、散熱體a二、散熱體b一、散熱體b二、散熱體c一與散熱體c二內(nèi)部皆有冷卻內(nèi)腔，所述散熱體a一、散熱體a二、散熱體b一、散熱體b二、散熱體c一與散熱體c二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔相連通，所述散熱體a一與散熱體a二之間、散熱體b一與散熱體b二之間以及散熱體c一與散熱體c二之間皆設(shè)有雙面水冷功率模塊。

4、優(yōu)選的，所述散熱體a一底部連接有兩個(gè)插管一，兩個(gè)插管一皆連通散熱體a一內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔；

5、所述散熱體a二頂部連接有兩個(gè)套管一，兩個(gè)套管一皆連通散熱體a二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔；

6、兩個(gè)插管一分別與兩個(gè)套管一相對(duì)應(yīng)插配；

7、通過(guò)插管一與套管一插配連通，具體是插管一插在套管一中，能使得散熱體a一與散熱體a二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔相連通。

8、優(yōu)選的，所述散熱體a二底部連接有兩個(gè)插管二，兩個(gè)插管二皆連通散熱體a二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔；

9、所述散熱體b一頂部連接有兩個(gè)套管二，兩個(gè)套管二皆連通散熱體b一內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔；

10、兩個(gè)插管二分別與兩個(gè)套管二相對(duì)應(yīng)插配；

11、通過(guò)插管二與套管二插配連通，具體是插管二插在套管二中，能使得散熱體a二與散熱體b一內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔相連通。

12、優(yōu)選的，所述散熱體b一底部連接有兩個(gè)插管三，兩個(gè)插管三皆連通散熱體b一內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔；

13、所述散熱體b二頂部連接有兩個(gè)套管三，兩個(gè)套管三皆連通散熱體b二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔；

14、兩個(gè)插管三分別與兩個(gè)套管三相對(duì)應(yīng)插配；

15、通過(guò)將插管三插在套管三中并連通，能使得散熱體b一與散熱體b二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔相連通。

16、優(yōu)選的，所述散熱體b二底部連接有兩個(gè)插管四，兩個(gè)插管四皆連通散熱體b二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔；

17、所述散熱體c一頂部連接有兩個(gè)套管四，兩個(gè)套管四皆與散熱體c一內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔連通；

18、兩個(gè)插管四分別與兩個(gè)套管四相對(duì)應(yīng)插配并連通；

19、通過(guò)將插管四插在套管四中，能使得散熱體b二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔與散熱體c一內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔相連通。

20、優(yōu)選的，所述散熱體c一底部連接有兩個(gè)插管五，且兩個(gè)插管五皆連通散熱體c一內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔；

21、所述散熱體c二頂部連接有兩個(gè)套管五，且兩個(gè)套管五皆連通散熱體c二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔；

22、兩個(gè)插管五分別與兩個(gè)套管五相對(duì)應(yīng)插配并連通；

23、通過(guò)將插管五插在套管五中，能使得散熱體c一內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔與散熱體c二內(nèi)部的冷卻內(nèi)腔連通。

24、優(yōu)選的，所述散熱體c二底部連接有兩個(gè)插管六，兩個(gè)插管六皆與散熱體c二內(nèi)部連通。

25、優(yōu)選的，所述散熱體a一、散熱體a二、散熱體b一、散熱體b二、散熱體c一與散熱體c二的冷卻內(nèi)腔中皆設(shè)有pin-fin散熱體，采用pin針散熱的模式，能增加散熱面積，另外pin散熱針體將冷卻內(nèi)腔分成兩個(gè)部分，以形成兩個(gè)流通空腔。

26、優(yōu)選的，所述散熱體a一上設(shè)有凸臺(tái)一，所述散熱體a二上設(shè)有凸臺(tái)二，所述散熱體a一與散熱體a二之間的雙面水冷功率模塊連接在凸臺(tái)一與凸臺(tái)二的相對(duì)面之間；

27、所述散熱體b一上設(shè)有凸臺(tái)三，所述散熱體b二上設(shè)有凸臺(tái)四，所述散熱體b一與散熱體b二之間的雙面水冷功率模塊連接在凸臺(tái)三與凸臺(tái)四的相對(duì)面之間；

28、所述散熱體c一上設(shè)有凸臺(tái)五，所述散熱體c二上設(shè)有凸臺(tái)六，所述散熱體c一與散熱體c二之間的雙面水冷功率模塊連接在凸臺(tái)五與凸臺(tái)六的相對(duì)面之間。

29、上述中雙面水冷功率模塊4的基板上印刷納米銀焊膏。

30、所述散熱體a一11、散熱體a二12、散熱體b一21、散熱體b二22、散熱體c一31與散熱體c二32的冷卻內(nèi)腔中均設(shè)有pin-fin散熱體5。

31、所述pin-fin散熱體5為圓柱形或橢圓柱形。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂作為tim的缺點(diǎn)，采用銀燒結(jié)工藝連接功率模塊基本和散熱器，減小了tim的厚度，降低了熱阻，同時(shí)增強(qiáng)了功率模塊單元的整體功率循環(huán)能力，提高了系統(tǒng)的可靠性，也是未來(lái)雙面水冷模塊散熱的技術(shù)趨勢(shì)，利用可以限位連接的管件，采用回流焊的工藝將模塊間的進(jìn)出水道進(jìn)行連接，克服了傳統(tǒng)工藝中采用密封圈的復(fù)雜工藝流程，具有自動(dòng)化生產(chǎn)程度高，產(chǎn)品一致性好的特點(diǎn)。

33、另外發(fā)明需要強(qiáng)調(diào)以下優(yōu)點(diǎn)：1、比較靈活，可以自由組合堆疊，就是并聯(lián)；2.銀燒結(jié)工藝；

34、其中銀燒結(jié)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錫焊技術(shù)，具有如下特點(diǎn)：

35、1)優(yōu)良的導(dǎo)熱特性。銀本身具有高導(dǎo)熱的性能，有助于熱量的快速傳遞，降低功率器件的熱量積累，提高設(shè)備可靠性和運(yùn)行壽命；

36、2)優(yōu)良的導(dǎo)電性能。銀作為導(dǎo)電連接層，能夠有效降低電阻，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，減少發(fā)熱量同時(shí)也提高運(yùn)行可靠性；

37、3)提高功率器件的可靠性。銀的熔點(diǎn)高達(dá)961℃，相較于其他低熔點(diǎn)的軟釬焊連接層，具有典型的抗疲勞特性，特別是在高溫功率電子領(lǐng)域，銀燒結(jié)技術(shù)表現(xiàn)得尤為優(yōu)良；

38、4)具備環(huán)境友好的特點(diǎn)。燒結(jié)材料不含鉛，屬于環(huán)保友好型材料，符合現(xiàn)代環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和可持續(xù)發(fā)展理念，減少生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響；

39、5)降低系統(tǒng)整體成本。銀燒結(jié)工藝具備的良好導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，可減小回路電阻提高效率，降低器件的發(fā)熱量，可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；同時(shí)具有的高耐溫可靠性，進(jìn)一步發(fā)揮功率半導(dǎo)體特別是第三代寬禁帶半導(dǎo)體的耐高溫的潛能，從而提高功率器件出流能力，減小選型中的降額裕量，從而降低系統(tǒng)成本：