一种基于TO封装的碳化硅器件高效散热结构的制作方法

文档序号:26041448发布日期:2021-07-27 13:52阅读:92来源:国知局
一种基于TO封装的碳化硅器件高效散热结构的制作方法

本实用新型涉及碳化硅器件散热结构技术领域,尤其涉及一种基于to封装的碳化硅器件高效散热结构。



背景技术:

随着微电子技术的发展,传统的硅半导体材料出于本身结构和特性的原因,在高温、大功率及抗辐射等方面越来越显示出其不足和局限性,而硅器件难以在高于200℃的高温下工作,特别是当高的工作温度、大功率、高频、及强辐射环境条件下并存时,硅器件就无法“胜任”,而碳化硅具有禁带宽度大,击穿电场高,电子饱和漂移速度高,热导率大等良好特性,这就决定了它具有在高温、高电压、高频等条件下工作的良好性质。

传统to封装形式的半导体器件主要采用的是塑封的方式,且散热基板为铝制平面结构,应用当中安装固定在pcb板或者小型散热器表面,采用自然对流或者风冷方式进行散热,该种结构存在一定的局限性:由于本身塑封材料并不耐高温,无法工作在高温环境下,同时由于其平面的散热底板结构,散热效率不高,使得传统的to封装塑封器件无法工作在高温环境以及较大的功率系统中。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处,提供一种基于to封装的碳化硅器件高效散热结构,从而有效解决现有技术中存在的不足之处。

为实现上述目的,本实用新型采取的技术方案为:一种基于to封装的碳化硅器件高效散热结构,包括壳体、顶盖与芯片组件,所述顶盖设置在壳体的顶部,壳体与顶盖之间围合成用于容纳芯片组件的密封空间,所述壳体的底部设置有壳座,壳座上设置有与密封空间的轮廓相对应的冷却水通过槽,壳座的两侧分别设置有与冷却水通过槽相连通的进水管与出水管,所述壳体的底部设置有散热柱,散热柱延伸至冷却水通过槽中并且散热柱的底端与冷却水通过槽的底面贴合设置。

进一步,所述冷却水通过槽为方形结构,所述进水管与出水管分别位于冷却水通过槽两侧的中部。

进一步,所述散热柱以阵列的方式填充在冷却水通过槽中。

进一步,所述散热柱之间的间隙为散热柱直径的2/5-4/5。

进一步,所述进水管与出水管之间设置有导流板,导流板设置在壳座上。

进一步,所述导流板的高度与冷却水通过槽的高度一致,导流板的两侧设置有可供冷却水通过的通道,导流板为弧形结构,其凸起的一侧朝向出水管,凹陷的一侧朝向进水管。

进一步,所述散热柱之间设置有用于容纳导流板的空开结构。

本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果:本实用新型通过采用水冷加散热柱的冷却结构,较现有的直片式散热结构来说,大大的提高了散热效率,使得相应的碳化硅器件能够工作在高温环境下以及应用在较大功率的系统中。

附图说明

图1为本实用新型实施例立体结构示意图一;

图2为本实用新型实施例立体结构示意图二;

图3为本实用新型实施例俯视图;

图4图3中a-a向剖视图;

图5为图4中b-b向剖视图;

图6为本实用新型实施例壳体与壳座的分解图;

图7为图6的另一视角图;

图8为本实用新型实施例壳体的仰视图;

图9为本实用新型实施例隐藏了顶盖的结构示意图;

图10为图9中c处的局部放大图;

图11为本实用新型实施例芯片组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-11所示,本实施例所述的一种基于to封装的碳化硅器件高效散热结构,包括壳体100、顶盖200与芯片组件300,顶盖200设置在壳体100的顶部,壳体100与顶盖200之间围合成用于容纳芯片组件300的密封空间400,具体的,顶盖200通过耐高温胶与壳体100固定连接,壳体100采用为金属材料,优选的,金属材料用铜,提高整体的散热效率高。

壳体100的底部设置有壳座500,壳座500采用铜材,壳座500通过耐高温胶与壳体100固定连接,壳座500上设置有与密封空间400的轮廓相对应的冷却水通过槽501,壳座500的两侧分别设置有与冷却水通过槽501相连通的进水管502与出水管503,壳体100与壳座500固定连接后,冷却水通过槽501整体为密闭的结构,只有进水管502与出水管503的位置与外界进行连通,壳体100的底部设置有散热柱101,散热柱101延伸至冷却水通过槽501中并且散热柱101的底端与冷却水通过槽501的底面贴合设置,散热柱101采用铜材料制成,其与壳体100为一体式结构。

本实用新型通过采用水冷加散热柱的冷却结构,较现有的直片式散热结构来说,大大的提高了散热效率,使得相应的碳化硅器件能够工作在高温环境下以及应用在较大功率的系统中。

冷却水通过槽501为方形结构,进水管502与出水管503分别位于冷却水通过槽501两侧的中部,散热柱101以阵列的方式填充在冷却水通过槽501中,散热柱101之间的间隙为散热柱101直径的2/5-4/5,进水管502与出水管503之间设置有导流板504,导流板504设置在壳座500上,导流板504的高度与冷却水通过槽501的高度一致,导流板504的两侧设置有可供冷却水通过的通道,导流板504为弧形结构,其凸起的一侧朝向出水管503,凹陷的一侧朝向进水管502,散热柱101之间设置有用于容纳导流板504的空开结构102,通过设置导流板504,如果没有导流板504的话,由于冷却水通过槽501内采用密集的散热柱101结构,所以会出现冷却水无法与位于两侧的散热柱101实现很好的热交换的情况,所以设置导流板504之后,进入的水会在导流板504的作用下,流动到两侧,导流板504弧形的设计,保证导流板504的背侧也会有正常的冷却水通过,这样冷却水便能够将冷却水通过槽501内的全部区域进行覆盖,实现了散热柱101的均匀降温,保证了芯片组件300的散热效率。

参见图4以及图9-11,下面对芯片组件300的结构进行简单说明,芯片组件300包括两个并列设置的第一芯片301与第二芯片302,第一芯片301与第二芯片302的底部均依次设置有焊片303、上铜板304、陶瓷板305与下铜板306,下铜板306通过焊料307与壳体100固定连接,两侧的上铜板304通过第一金属焊线308进行连接,第一芯片301通过第二焊线309连接有第一接线端子310,第二芯片302通过第三焊线311连接有第二接线端子312,第二芯片302下侧的上筒板306通过第四焊线313连接有第三接线端子314,第一接线端子310、第二接线端子312以及第三接线端子314均延伸至壳体100的外侧,芯片组件300的结构为现有技术,为了方便对整个案子的理解做上述简单描述,不再赘述。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

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