用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组，包括印刷电路板、金属陶瓷板、壳层和多个热管，印刷电路板的上表面固定连接有大功率元件和芯片，印刷电路板的下表面、金属陶瓷板及壳层的上表面依次层叠且固定连接；壳层的下表面由前至后依次固定连接有均匀分布的多个散热片，每两个散热片之间形成传递热量的散热区，每个热管均依次贯穿多个散热片且与壳层的下表面固定连接。本实用新型的金属陶瓷板配合热管将大功率元件和芯片的热量迅速的传递到散热片，使得该模组的抗热冷温度循环变化冲击能力高，且抗高压击穿能力强；热管和散热片使得散热快、散热效果好，有效延长了大功率元件和芯片的使用寿命。
【专利说明】
用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组
技术领域
[0001]本实用新型涉及大功率电子、电力、通讯、雷达和医疗设备技术领域，尤其涉及一种用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组。
【背景技术】
[0002]集成电路技术飞速发展，大功率器件广泛应用于高铁、全电动汽车、大功率通讯基站、雷达和大型医疗设备等领域。这些元器件不断向高集成化、高模块化、超小型化、多功能集成化、高可靠性和低成本方向发展，在这些设备中，需要有效克服热阻，能迅速把大量的热能向外界传导出去，避免关键元件过热失效，那么，如何设计好散热模组将具有重大的意义。
[0003]传统的大功率设备的散热模组都是采用钨铜、铜、铝铜和合金外壳组成散热器结构，该散热模组重量大、散热效果具有局限性，不能满足更大功率的元器件的散热需求，元器件的温度上升容易引起工作失效。
【实用新型内容】
[0004]针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种热阻抗低、散热快、抗压能力强、重量轻、抗热冷循环冲击能力强且能提高元件使用寿命的用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型一种用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组，包括印刷电路板、金属陶瓷板、壳层和多个热管，所述印刷电路板的上表面固定连接有大功率元件和芯片，所述印刷电路板的下表面、金属陶瓷板及壳层的上表面依次层叠且固定连接;所述壳层的下表面由前至后依次固定连接有均匀分布的多个散热片，每两个散热片之间形成传递热量的散热区，每个热管均依次贯穿多个散热片且与壳层的下表面固定连接。
[0006]其中，所述多个热管呈一字型排列后形成的平面与壳层所在的平面平行，每个散热片的底端均向下延伸有与其一体成型的散热块。
[0007]其中，所述大功率元件和芯片分别与印刷电路板的固定方式均为焊料粘贴，所述金属陶瓷板与壳层的固定方式为高导热钎焊或高导热胶粘，且所述壳层与热管之间及热管与散热片之间的固定方式均为焊接。
[0008]其中，所述金属陶瓷板的热导率为200w/m-k，且所述金属陶瓷板的热膨胀系数为6_8ppm/k。
[0009]本实用新型的有益效果是:
[0010]与现有技术相比，本实用新型的用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组，通过金属陶瓷板、壳层、热管和散热片的配合，有效消除印刷电路板、金属陶瓷板、壳层及热管之间的热阻和热膨胀系数，实现大功率元件和芯片在印刷电路板上的散热；金属陶瓷板的热膨胀系数一般都与大功率元件和芯片之类的关键元件相匹配，热管具有自动制冷的特点，且可将大功率元件和芯片的热量迅速的传递到散热片，因此，该模组的抗热冷温度循环变化冲击能力高，且抗高压击穿能力强;配合热管和散热片，使得散热快、散热效果好，有效延长了大功率元件和芯片的使用寿命;该模组采用无源散热方式，使得大功率元件和芯片的故障率大大降低。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组的剖视图。
[0012]主要元件符号说明如下:
[0013]10、印刷电路板11、金属陶瓷板
[0014]12、壳层13、热管
[0015]14、散热片15、大功率元件
[0016]16、芯片。
【具体实施方式】
[0017]为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
[0018]参阅图1，本实用新型的用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组，包括印刷电路板10、金属陶瓷板11、壳层12和多个热管13，印刷电路板10的上表面固定连接有大功率元件15和芯片16，印刷电路板15的下表面、金属陶瓷板11及壳层12的上表面依次层叠且固定连接;壳层12的下表面由前至后依次固定连接有均匀分布的多个散热片14，每两个散热片14之间形成传递热量的散热区，每个热管13均依次贯穿多个散热片14且与壳层12的下表面固定连接。
[0019]与现有技术相比，本实用新型的用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组，通过金属陶瓷板U、壳层12、热管13和散热片14的配合，有效消除印刷电路板10、金属陶瓷板U、壳层12及热管13之间的热阻和热膨胀系数，实现大功率元件15和芯片16在印刷电路板10上的散热;金属陶瓷板11的热膨胀系数一般都与大功率元件15和芯片16之类的关键元件相匹配，热管13具有自动制冷的特点，且可将大功率元件15和芯片16的热量迅速的传递到散热片14，因此，该模组的抗热冷温度循环变化冲击能力高，且抗高压击穿能力强;配合热管13和散热片14，使得散热快、散热效果好，有效延长了大功率元件15和芯片16的使用寿命;该模组采用无源散热方式，使得大功率元件15和芯片16的故障率大大降低。
[0020]本实施例中，多个热管13呈一字型排列后形成的平面与壳层12所在的平面平行，每个散热片13的底端均向下延伸有与其一体成型的散热块。
[0021]本实施例中，大功率元件15和芯片16分别与印刷电路板1的固定方式均为焊料粘贝占，金属陶瓷板11与壳层12的固定方式为高导热钎焊或高导热胶粘，且壳层12与热管13之间及热管13与散热片14之间的固定方式均为焊接。
[0022]本实施例中，金属陶瓷板11的热导率为200w/m-k，且金属陶瓷板11的热膨胀系数为6-8ppm/k。金属陶瓷板11与大功率元件15和芯片16的热膨胀系数匹配，大大提高了大功率元件15和芯片16的使用寿命。
[0023]本实用新型的优势在于:
[0024]I)该散热模组整体重量轻，散热效果好，可满足大功率兀件15和芯片16的散热需求；
[0025]2)良好的散热效果避免大功率元件15和芯片16因为温度过高而工作实效，且使得大功率元件15和芯片16的使用寿命延长了2倍；
[0026]3)该模组的抗热冷温度循环变化冲击能力高，且抗高压击穿能力强；
[0027]4)该模组有效消除印刷电路板10、金属陶瓷板11和壳层12之间的热阻和热膨胀系数。
[0028]以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组，其特征在于，包括印刷电路板、金属陶瓷板、壳层和多个热管，所述印刷电路板的上表面固定连接有大功率元件和芯片，所述印刷电路板的下表面、金属陶瓷板及壳层的上表面依次层叠且固定连接;所述壳层的下表面由前至后依次固定连接有均匀分布的多个散热片，每两个散热片之间形成传递热量的散热区，每个热管均依次贯穿多个散热片且与壳层的下表面固定连接。2.根据权利要求1所述的用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组，所述多个热管呈一字型排列后形成的平面与壳层所在的平面平行，且每个散热片的底端均向下延伸有与其一体成型的散热块。3.根据权利要求1所述的用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组，其特征在于，所述大功率元件和芯片分别与印刷电路板的固定方式均为焊料粘贴，所述金属陶瓷板与壳层的固定方式为高导热钎焊或高导热胶粘，且所述壳层与热管之间及热管与散热片之间的固定方式均为焊接。4.根据权利要求1所述的用于大功率设备的高导热低膨胀金属陶瓷模组，其特征在于，所述金属陶瓷板的热导率为200w/m-k，且所述金属陶瓷板的热膨胀系数为6-8ppm/k。
【文档编号】H05K7/20GK205648313SQ201620391895
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】郭干
【申请人】深圳市国新晶材科技有限公司