技术领域本实用新型涉及散热器技术领域，尤其涉及一种IGBT散热模组以及具有该IGBT散热模组的IGBT模组。
背景技术：
以液体作为冷却介质的散热器结构紧凑且构造为比较薄的板状或条状金属翅片或针型结构，散热器的内部布置液体通道，使得流体与水冷板之间产生对流换热，从而流体可以散去水冷板表面高功率电子元器件的热功耗。相关技术中，散热器底板的材料至关重要，直接关系到是否能够IGBT散热模组的散热要求。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种IGBT散热模组，该IGBT散热模组结构强度好，而且散热器底板散热性好。本实用新型进一步地提出了一种IGBT模组。根据本实用新型的IGBT散热模组，包括：散热器底板，所述散热器底板包括：底板本体和N个散热柱，所述底板本体包括本体部和分别设置在所述本体部的相对的两个表面上的第一表层和第二表层，所述本体部为铝碳化硅制成，所述N个散热柱间隔开设在所述第一表层上，且每个所述散热柱的一端与所述第一表层固定且另一端为自由端，所述第一表层和所述散热柱均适于与冷却液接触；覆铜板，所述覆铜板包括基板、第一铜层和第二铜层，所述第一铜层与所述第二铜层分别设置在所述基板上的相对设置的两个表面上，所述基板为氮化硅基板，所述第一铜层设在所述第二表层上。根据本实用新型的IGBT散热模组，采用铝碳化硅制成的本体部的导热性好，而且结构强度好，可以保证散热器底板的工作可靠性，可以使得IGBT散热模组散热效果好。另外，覆铜板可以起到支撑电器元件的作用，并且覆铜板和电器元件还可以产生相互衔接、相互绝缘的效果，从而可以保证电器元件和散热器底板的工作安全性。而且，采用氮化硅基板作为基板，可以保证基板在高温情况下不破碎，可以保证覆铜板的工作可靠性。根据本实用新型的IGBT模组，包括上述的IGBT散热模组和IGBT芯片，所述IGBT芯片设置在所述第二铜层上。其中，采用铝碳化硅制成的本体部的导热性好，而且结构强度好，可以保证散热器底板的工作可靠性，可以使得IGBT散热模组散热效果好。另外，覆铜板可以起到支撑电器元件的作用，并且覆铜板和电器元件还可以产生相互衔接、相互绝缘的效果，从而可以保证电器元件和散热器底板的工作安全性。而且，采用氮化硅基板作为基板，可以保证基板在高温情况下不破碎，可以保证覆铜板的工作可靠性。附图说明图1是根据本实用新型实施例的IGBT散热模组中的散热器底板的侧视图；图2是图1中区域A的放大图；图3是根据本实用新型第一个实施例的IGBT散热模组的仰视图；图4是图3中区域B的放大图；图5是放置在冷却槽内的散热器底板的剖视图；图6是图5中区域C的放大图；图7是根据本实用新型实施例IGBT散热模组的侧视图；图8是图7中区域D的放大图；图9是根据本实用新型第一个实施例的IGBT散热模组的示意图；图10是根据本实用新型第一个实施例的IGBT散热模组的立体图；图11是根据本实用新型第二个实施例的IGBT散热模组的仰视图；图12是根据本实用新型第二个实施例的IGBT散热模组的俯视图；图13是根据本实用新型实施例的IGBT散热模组的侧视图；图14是图13中区域E的放大图。附图标记：IGBT散热模组1000；散热器底板100；底板本体10；第一表层11；第二表层12；本体部13；散热柱20；自由端21；固定端22；冷却槽30；覆铜板200；基板210；第一铜层220；第二铜层230；IGBT芯片2000。具体实施方式下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。下面参考附图详细描述根据本实用新型实施例的IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor-绝缘栅双极型晶体管)散热模组1000。根据本实用新型实施例的IGBT散热模组1000可以包括：散热器底板100和覆铜板200。散热器底板100可以包括：底板本体10和N个散热柱20。如图1和图3所示，底板本体10可以包括本体部13和分别设置在本体部13的相对的两个表面上的第一表层11和第二表层12，即第一表层11和第二表层12相对设置在本体部13上，第二表层12上安装有覆铜板200，覆铜板200上安装有电器元件。需要说明的是，散热器底板100有多种选择，例如，虽然图11所示的散热器底板100上的散热柱20的数量明显多于图3所示的散热器底板100上的散热柱20的数量，但是两种散热器底板100均可以选取。通过将覆铜板200设置在散热器底板100和电器元件之间，覆铜板200可以起到支撑电器元件的作用，并且覆铜板200和电器元件还可以产生相互衔接、相互绝缘的效果，从而可以保证电器元件和散热器底板100的工作安全性。其中，可选地，第二表层12可以为铝层。N个散热柱20间隔开设在第一表层11上，而且每个散热柱20的一端与第一表层11固定，并且每个散热柱20的另一端为自由端21，第一表层11和散热柱20均适于与冷却液接触。如图2所示，散热柱20的一端即为散热柱20的固定端22，散热柱20的固定端22可以固定连接在第一表层11上。由此，冷却液可以与第一表层11接触，还可以与每个散热柱20的外露的表面接触，设置在第二表层12上的电器元件发出的热量可以通过覆铜板200、第二表层12和本体部13传递给第一表层11和N个散热柱20，从而第一表层11和N个散热柱20可以将电器元件的热量进一步地传递给冷却液，进而可以起到散发电器元件的热量的作用，保证电器元件工作稳定性。根据本实用新型的一个实施例，第一表层11上与冷却液接触部分的面积为S1，第一表层11上与每个散热柱20相接触部分的面积为S2，180≤S1/S2≤800。可以理解的是，满足上述关系式的散热器底板100可以使得第一表层11与冷却液接触部分的面积S1设计合理，还可以使得第一表层11与N个散热柱20接触部分的面积S2设计合理，从而可以使得第一表层11和N个散热柱20分别与冷却液热交换稳定且可靠，可以在保证足够大散热面积的同时，很好的降低冷却液流阻，提高散热效率。优选地，200≤S1/S2≤500。其中，散热柱20的数量满足关系式：300≤N＜650。满足上述关系式的散热柱20可以在保证散热柱20与冷却液热交换效果可靠的情况下，还可以使得散热器底板100有效减少散热柱20的数量，从而可以降低散热器底板100的加工工艺要求，还可以降低散热器底板100的脱模难度，提高散热器底板100的成品率，降低散热器底板100的生产难度，降低散热器底板100的生产成本。优选地，300≤N＜420。结合图7和图8所示，覆铜板200可以包括基板210、第一铜层220和第二铜层230，第一铜层220与第二铜层230可以分别设置在基板210上的相对设置的两个表面上，如图8所示，第一铜层220设置在基板210的下表面上，第二铜层230设置在基板210的上表面上，第一铜层220设置在第一表层11上，电器元件设置在第二铜层230上。其中，由于铝碳化硅具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻，以及高硬度和高抗弯强度的优点，本体部13可以为铝碳化硅制成，本体部13具有高导热性能，从而可以保证散热器底板100的工作可靠性。由于氮化硅是一种超硬物质，本身具有润滑性和耐磨性，并且氮化硅为原子晶体，在高温时还可以抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。基板210可以为氮化硅基板，从而可以保证覆铜板200的工作可靠性。进一步可选地，覆铜板可以为氮化硅DBC覆铜板或氮化硅AMB覆铜板，其中DBC(DIRECTBondingCopper)即直接覆铜法,AMB(Activemetalbrazing)即活性金属钎焊法。根据本实用新型的一个优选实施例，第一铜层220的厚度h1与第二铜层230的厚度h2可以相等，第一铜层220设在第二表层12上。通过合理设置第一铜层220和第二铜层230的厚度，可以进一步地提高覆铜板200对电器元件的支撑效果，还可以提高覆铜板200的结构强度，延长覆铜板200的使用寿命。而且覆铜板200制作工艺简单，制造成本低。根据本实用新型实施例的IGBT散热模组1000，采用铝碳化硅制成的本体部13的导热性好，而且结构强度好，可以保证散热器底板100的工作可靠性，可以使得IGBT散热模组1000散热效果好。另外，覆铜板200可以起到支撑电器元件的作用，并且覆铜板200和电器元件还可以产生相互衔接、相互绝缘的效果，从而可以保证电器元件和散热器底板100的工作安全性。而且，采用氮化硅基板作为基板210，可以保证基板210在高温情况下不破碎，可以保证覆铜板200的工作可靠性。下面详细描述覆铜板200的可选的布置方式。可选地，第一铜层220的厚度h1和第二铜层230的厚度h2均为0.2毫米-0.6毫米。厚度采用上述数值范围内的第一铜层220和第二铜层230可以进一步地提升覆铜板200的结构强度，延长覆铜板200的使用寿命。可选地，如图8所示，基板210的厚度h3可以为0.25毫米-1毫米。通过合理设置基板210的厚度h3，可以提升覆铜板200支撑电器元件的效果，而且还可以保证覆铜板200的结构强度，延长覆铜板200的使用寿命。可选地，如图9、图10和图12所示，覆铜板200可以为多个，多个覆铜板200沿散热器底板100的长度方向间隔开设置。优选地，相邻两个覆铜板200之间的距离L3为3毫米-10毫米。通过合理设置相邻两个覆铜板200之间的距离L3，可以使得多个覆铜板200支撑多个电器元件。下面详细描述散热器底板100的可选的布置方式。根据本实用新型的一个实施例，IGBT散热模组1000的散热面积为S，N个散热柱20的周壁的外表面的面积之和为S3，N个散热柱20的自由端21的端面的面积之和为S4，S＝S1+S3+S4，而且40000mm2≤S≤50000mm2。由此，通过合理设置IGBT散热模组1000的散热面积S，可以使得IGBT散热模组1000的体积设置合理，而且可以保证第一表层11和N个散热柱20分别与冷却液的热交换效果，从而可以使得散热器底板100散热能力好且面积设计合理，有效保证了散热器的散热效果。在本实用新型的一些示例中，如图2所示，从散热柱20的一端向自由端21，散热柱20的横截面的面积可以从散热柱20的一端向自由端21减小。通过合理设计每个散热柱20的固定端22的尺寸和自由端21的尺寸，可以使得每个散热柱20均与第一表层11连接稳定，而且还可以使得散热柱20结构可靠，并且有利于散热柱20与冷却液的热交换。可选地，如图6所示，散热柱20的高度为h，其中，7.5mm≤h＜8.2mm。优选地，h＝8mm。通过合理设置散热柱20的高度h，可以便于散热柱20在冷却槽30内布置，可以保证散热柱20的散热效果。优选地，每个散热柱20的散热面积为(S3+S4)/N,80≤(S3+S4)/N≤120。其中，对散热柱20的具体结构不做限定。根据本实用新型的一个实施例，散热柱20可以构造为锥形结构，散热柱20的横截面可以为圆形，散热柱20的一端的半径与自由端21的半径之比为α，1.2≤α≤1.8。如图2所示，散热柱20的自由端21的半径为r1，散热柱20的固定端22的半径为r2，α＝r2/r1。满足上述关系式的散热柱20结构可靠，而且与冷却液接触部分的面积较大，可以便于散热柱20与冷却液之间的热交换，充分保证散热器的散热效果。优选地，α＝1.69。在本实用新型的一些示例中，如图5和图6所示，冷却液适于盛放在冷却槽30中，冷却槽30适于与第一表层11相连，而且散热柱20的自由端21距离冷却槽30的底壁的最小距离为L1，0.2毫米≤L1≤2毫米。可以理解的是，散热柱20的长度受到冷却槽30的深度限制，从而可以合理设置冷却槽30的深度，使得散热柱20的长度合理。满足上述关系式的冷却槽30和散热柱20可以降低冷却槽30对散热柱20的干涉，而且可以保证散热柱20的正常工作。在本实用新型的一个可选的实施方式中，如图4所示，相邻两个散热柱20的距离可以为L2，0.4毫米≤L2≤1.1毫米。满足上述关系式的相邻两个散热柱20的距离L2可以使得N个散热柱20在第一表层11上设置合理，而且至少一定程度上可以降低相邻两个散热柱20之间的互相干涉，从而可以保证每个散热柱20与冷却液的正常热交换，进而可以保证散热器底板100的正常工作。可选地，任意相邻两个散热柱20可以构成一组，其中一组的L2与其余组中的一组的L2可以不相等。由此，可以理解的是，相邻两个散热柱20的距离L2可以根据实际生产情况进行调节，从而至少一定程度上可以降低散热器底板100的生产难度。例如，邻近第一表层11的边角设置的两个相邻散热柱20之间的距离L2可以根据具体情况调节。下面给出一种散热器底板100的N个散热柱20的具体布置形式，但不限于此，其中，N个散热柱20的数量N＝368，第一组的L2＝0.62毫米，第二组的L2＝1.038毫米，其余组的L2满足如下条件：0.62毫米≤L2≤1.04毫米。可以理解的是，相邻两个散热柱20之间的距离L2最小可以为0.62毫米,而且最大可以为1.04毫米。由此，散热柱20的布置合理，脱模容易，成品率高。可选地，每个散热柱20的拔模角β可以为2度-4度。其中，一个散热柱20的拔模角β与另一个散热柱20的拔模角β可以不同，也可以相同。拔模角β满足上述角度范围的散热柱20至少一定程度上可以降低散热器底板100的脱模难度，提高散热器底板100的生产成品率。优选地，拔模角β为2度的散热柱20的散热效果要稍稍优于拔模角β为4度的散热柱20的散热效果，但是并无明显提升，由于增大拔模角β可以更利于拔模，而且能够保证进出口压差最小，散热柱20的拔模角β使用时可根据工艺难度及实际需求来定。优选地，本体部13、第一表层11、第二表层12可以和散热柱20通过气压渗流法压铸一体成型。由此，一体成型的散热器底板100结构强度高，使用寿命长，而且制造工艺简单。根据本实用新型的一个优选实施例，本体部13可以为体积分数为60％-70％的铝碳化硅板。其中，体积分数指的是碳化硅的体积与Al+碳化硅体积的比值。可以理解的是，采用上述比例制成的本体部13结构可靠，而且热交换能力好，且保散热效率的同时，制造成本低。可选地，散热柱20可以为铝柱或者铝合金柱，第一表层11和第二表层12可以均为铝层或者铝合金层。由此，可以便于电器元件和第二表层12之间的热交换，可以便于冷却液分别与第一表层11和散热柱20的热交换，且制造成本降低。优选地，本体部13可以为体积分数为65％的铝碳化硅制成。下面给出一组根据本实用新型实施例的IGBT散热模组1000的数值设定，但本实用新型并不限于此。40000平方毫米≤S≤50000平方毫米，N＝368，S1/S2＝229.284，散热柱20的高度h＝8mm，α＝1.69，L1＝0.4mm。其中，设置在第一表层11上的N个散热柱20的布置方式有多种，下面提供一种N个散热柱20的布置方式。N个散热柱20可以分为多组，多组沿散热器底板100的长度方向(即图3所示的前后方向)间隔设置，多组包括沿散热器底板100的长度方向交替设置的第一子组d1和第二子组d2，第一子组d1和第二子组d2中均包括沿散热器底板100的宽度方向(即图3所示的左右方向)间隔设置的多个散热柱20。可以理解的是，交替设置的第一子组d1和第二子组d2可以使得N个散热柱20在第一表层11上分布合理，可以保证散热柱20与冷却液的热交换能力。其中，第一子组d1和第二子组d2中的散热柱20的数量可以根据实际情况调整。根据本实用新型的IGBT模组，包括上述的IGBT散热模组1000和IGBT芯片2000，IGBT芯片2000设置在第二铜层230上。采用铝碳化硅制成的本体部13的导热性好，而且结构强度好，可以保证散热器底板100的工作可靠性，可以使得IGBT散热模组1000散热效果好。另外，覆铜板200可以起到支撑IGBT芯片2000的作用，并且覆铜板200和IGBT芯片2000还可以产生相互衔接、相互绝缘的效果，从而可以保证电器元件和散热器底板100的工作安全性。而且，采用氮化硅基板作为基板210，可以保证基板210在高温情况下不破碎，可以保证覆铜板200的工作可靠性。下面详细说明对根据实用新型实施例的IGBT模组的试验。首先详细介绍一下IGBT模组的试验条件，覆铜板200的选用尺寸为61×67×0.92mm，散热器底板100的底板本体10的本体部13为铝碳化硅成分的复合材料制成，电压为480V，电流0-150A，从0逐步增加输出相电流至150A，测试IGBT模组的最高温度，以及用热阻测试仪测量IGBT芯片2000配氮化硅基板的覆铜板200的稳态热阻。其中，需要说明的是，IGBT芯片2000采用的型号为IGC193T120T8RMA，而且IGBT芯片2000为1200v/200A，IGBT芯片2000的生产公司为英飞凌公司。最后介绍一下IGBT模组的试验结果，通过热阻测试仪测得覆铜板200的温度热阻为0.08712k/w，IGBT模组最高温度为82℃，从而可以得知：IGBT模组可以满足散热要求，而且IGBT模组的散热效果好。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。