本發(fā)明涉及大功率器件技術領域,尤其涉及一種功率模組及其制備方法。
背景技術:
隨著社會的發(fā)展,市場對更高功率的變流器需求不斷增加,高功率的功率模組應運而生,應用在中壓變頻器領域以及海上風力發(fā)電領域。
現(xiàn)有功率模組在散熱器和功率器件之間壓接有導電體,導電體增大了功率器件和散熱器之間的接觸熱阻,功率模組需要更大的輸出功率時,功率器件的散熱成為了瓶頸,功率串壓接時中間有導電體影響功率串的壓接效率。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供了一種功率模組及其裝配方法,通過取消散熱器和功率器件之間的銅排,降低功率器件和散熱器件之間的接觸熱阻,提高模塊的輸出功率,優(yōu)化功率串的裝配定位方法,提高了功率串的裝配效率,降低了功率串的壓接難度和維護難度。
為解決上述技術問題,本申請一種功率模組,包括結(jié)構件1和功率串組,其特征在于,所述的功率串組安裝于結(jié)構件1上,所述的功率串組包括至少一個功率串,所述的功率串包括兩端絕緣件52,設置于兩端絕緣件52之間的散熱器4,設置在所述散熱器的壓接面上的功率器件6,以及安裝在所述散熱器4的非壓接面的導電體。
所述的一種功率模組,其散熱器4非壓接面設有螺紋孔43,所述導電體通過螺栓鎖緊于散熱器4的螺紋孔43上。
所述的一種功率模組,其散熱器4的非壓接面設有第一定位孔41和第二定位孔42,所述的第一定位孔41為半圓形孔或半腰形孔,所述的第二定位孔42為多半圓形孔。
所述的一種功率模組,其結(jié)構件1之間設有第一定位桿101和第二定位桿102,所述的第一定位桿101與散熱器4的第一定位孔41相配合,所述的第二定位桿102與散熱器4的第二定位孔42相配合,所述的第一定位桿101和第二定位桿為102為暫時安裝件。
所述的一種功率模組,其散熱器4的壓接面設有定位凸起44,所述的功率器件6上設有與定位凸起44配合的孔。
所述的一種功率模組,其結(jié)構件1對應位置設有定位孔,所述的定位孔與定位銷9相配合,所述的定位銷9另一端與兩端絕緣件52配合,兩端絕緣件52表面上設有定位孔,通過定位銷9與散熱器4連接。
所述的一種功率模組,其散熱器4或功率器件6的數(shù)量為至少2個,交替設置在兩端絕緣件52之間;所述功率串還包括中部絕緣件51或/和中間導電體,所述中部絕緣件51設置于兩個散熱器4之間,所述中間導電體設置于所述端部絕緣件52與功率器件6之間。
所述的一種功率模組,其述功率器件為二極管、IGCT、IEGT或IGBT的壓接式功率器件;所述的導電體使用銅或鋁材料制成。
所述的一種功率模組,其結(jié)構件1和功率串組之間設有彈簧3,所述的彈簧3設于功率串組的任意一端。
一種功率模組的制備方法,包括:
安裝結(jié)構件1,借助外力在結(jié)構件1上安裝彈簧3;
將定位銷9安裝于結(jié)構件1的定位孔內(nèi),然后將兩端絕緣件的定位孔與定位銷9配合,實現(xiàn)兩端絕緣件的安裝;
在結(jié)構件1之間安裝第一定位桿101,在兩端絕緣件另一側(cè)通過定位銷順序安裝散熱器4和功率器件6,或者順序安裝中間導電體、功率器件6和散熱器4,其中,第一定位桿101與散熱器4上的第一定位孔41配合實現(xiàn)散熱器的初始定位,把彈簧3預壓的彈力加載到功率串,然后將第一定位桿101拆除;
在散熱器的非壓接面上安裝導電體完成功率模組的制備。
一種功率模組的制備方法,在初始定位后,把彈簧3預壓的彈力加載到功率串之前,所述方法還包括:在結(jié)構件1之間安裝第二定位桿102,通過第二定位桿102與散熱器4上的第二定位孔42配合實現(xiàn)散熱器4的精準定位,然后在將第一定位桿101拆除時,將第二定位桿102拆除。
本申請實施例中提供的一個或多個技術方案,至少具有如下技術效果或優(yōu)點:
通過將導電體設置在散熱器的非壓接面上,降低功率器件和散熱器件之間的接觸熱阻,提高模組的輸出功率,優(yōu)化功率串的裝配定位方法,提高了功率串的裝配效率,降低了功率串的壓接難度和維護難度。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術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是本發(fā)明的一些實施例, 對于本領域普通技術人員來講, 在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本申請實施例正面示意圖;
圖2是本申請實施例背面示意圖;
圖3是本申請實施例散熱器和導電體連接示意圖;
圖4是本申請實施例散熱器結(jié)構示意圖;
圖5是本申請實施例單串功率串裝配示意圖;
圖6是本申請實施例散熱器定位孔示意圖;
圖7是本申請實施例功率串裝配順序示意圖;
圖8是本申請實施例三維視圖;
圖1-圖8中,1、結(jié)構件,21、第一功率串,22、第二功率串,23、第三功率串,3、彈簧,4、散熱器,41、第一定位孔,42、第二定位孔,43、螺紋孔,44、定位凸起,51、中部絕緣件,52、53、兩端絕緣件,6、功率器件,71、中間導電體,72、73、導電體,8、螺栓,9、定位銷,101、第一定位桿,102、第二定位桿。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種功率模組及其制備方法,通過取消散熱器和功率器件之間的銅排,降低功率器件和散熱器件之間的接觸熱阻,提高模塊的輸出功率,優(yōu)化功率串的裝配定位方法,提高了功率串的裝配效率,降低了功率串的壓接難度和維護難度。
為了更好的理解上述技術方案,下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
如圖1-圖8所示,一種功率模組及其制備方法,包括結(jié)構件1和功率串組,所述的功率串組安裝于結(jié)構件1上,所述的功率串組包括第一功率串21、第二功率串22和第三功率串23,所述的三個功率串包括散熱器4、絕緣件、功率器件6和導電體72、73按一定順序組成。
所述的絕緣件根據(jù)位置設有兩端絕緣件52、53和中部絕緣件51兩種,其中,兩端絕緣件52、53的高度根據(jù)需要設置。
導電體72、73安裝在散熱器4的非壓接面,具體說,導電體72、73通過螺栓緊固的方式固定于散熱器4的側(cè)面上,導電體72、73的寬度根據(jù)需要可以相同或不同,本發(fā)明實施方式中,導電體72、73的寬度不同,其中,導電體72呈板狀,導電體73呈條狀。
散熱器4或功率器件6的數(shù)量為至少2個,交替設置在兩端絕緣件52、53之間。例如:1個散熱器4和2個功率器件6交替設置,或者1個功率器件6和2個散熱器4交替設置,或者3個散熱器和3個功率器件6交替設置等。參閱圖1,功率串還包括中部絕緣件51或/和中間導電體71,中部絕緣件51設置于兩個散熱器4之間,中間導電體71設置于兩端絕緣件52與功率器件6之間。
具體說,第一功率串21與第二功率串22結(jié)構相同,均包括兩端絕緣件53,設置于兩端絕緣件53之間的散熱器4,設置在散熱器4的壓接面上的功率器件6,以及安裝在散熱器4的非壓接面的導電體72、73,其中,多個散熱器4和功率器件6交替設置在兩端絕緣件53之間。
第三功率串23包括兩端絕緣件52,順序安裝在兩端絕緣件52之間的中間導電體71、功率器件6、散熱器4、中間絕緣件51、散熱器4、功率器件6。其中,多個散熱器4和功率器件6交替設置;導電體72、73安裝在散熱器4的非壓接面;第三功率串23的兩端絕緣件52的高度小于第一功率串21與第二功率串22的兩端絕緣件53的高度。
本發(fā)明其他實施方式中,功率串組也可以只包括一個功率串,如只有第一功率串21或者第三功率串23,當然,功率串組也可以包括兩個或三個以上的功率串。
其中,在實際應用中,所述的結(jié)構件1和功率串組之間設有彈簧3,所述的彈簧3為獨立部件,根據(jù)使用需求設于功率串組的任意一端。本發(fā)明實施方式中,彈簧3為蝶形彈簧,分別設置于第一功率串21、第二功率串22和第三功率串23的頂部。
其中,在實際應用中,所述的結(jié)構件1對應位置設有定位孔,所述的定位孔與定位銷9相配合,所述的定位銷9另一端與兩端絕緣件52配合,兩端絕緣件52表面上設有定位孔,通過定位銷9與散熱器4連接。
其中,在實際應用中,所述的散熱器4和功率器件6直接接觸,導電體72、73放置于散熱器4非壓接面上,所述的散熱器4和導電體72、73接觸表面設有螺紋孔43,導電體72、73通過螺栓鎖緊于散熱器4上,導電體使用銅或鋁材料制成。
參閱圖4,所述的散熱器4非壓接面(側(cè)面)設有螺紋孔43、第一定位孔41和第二定位孔42,所述的散熱器4一側(cè)設有定位凸起44,所述的功率器件6上設有與定位凸起44配合的孔。此外,在兩個功率器件6中間的散熱器4的壓接面的上下兩側(cè)可以設置定位凸起,散熱器4的一側(cè)或兩側(cè)自帶定位凸起44,使功率串壓接變得簡單,提高裝配效率,維護更加方便。
本發(fā)明其他實施方式中,散熱器4上的定位凸起44也可以與散熱器4分離,做成定位稍形式,同樣實現(xiàn)定位,這里不再贅述。
其中,在實際應用中,所述的第一定位孔41為半圓形孔或半腰形孔;第二定位孔42為多半圓形孔。
其中,在實際應用中,所述的結(jié)構件1之間設有第一定位桿101和第二定位桿102,所述的第一定位桿101與散熱器4的第一定位孔41相配合,所述的第二定位桿102與散熱器4的第二定位孔42相配合,所述的第一定位桿101和第二定位桿為102暫時安裝件。
功率器件6為二極管、IGCT、IEGT或IGBT的壓接式功率器件。
本發(fā)明的功率模組,將導電體設置在散熱器的非壓接面上,使散熱器與功率器件直接接觸,降低功率器件和散熱器件之間的接觸熱阻,提高模組的輸出功率。此外,由于將導電體移除到散熱器的非壓接面上,可以使得功率器件、兩端絕緣件、中間絕緣件和散熱器之間的定位銷可以直接緊配在散熱器上兩端,使散熱器的壓接面的一端或兩端自帶定位凸起,功率串壓接變得簡單,提高裝配效率,維護更加方便。
以下以彈簧設置在功率串組頂部為例,其裝配方法的具體步驟包括:
步驟1:安裝結(jié)構件1,借助外力在結(jié)構件1上安裝彈簧3。本實施例中,彈簧為蝶形彈簧,借助外力在結(jié)構件1上安裝彈簧3具體為:彈簧3是借助外部工具,如:千斤頂?shù)?,把裝有彈簧的結(jié)構件頂入結(jié)構件1的卡槽完成彈簧3的裝配,安裝后移除外部工具。
步驟2:將定位銷9安裝于結(jié)構件1的定位孔內(nèi),然后將兩端絕緣件的定位孔與定位銷9配合,實現(xiàn)兩端絕緣件的安裝。
步驟3:在結(jié)構件1之間安裝第一定位桿101,在兩端絕緣件另一側(cè)通過定位銷9順序安裝散熱器4和功率器件6,或者順序安裝中間導電體、功率器件6和散熱器4,其中,第一定位桿101與散熱器4上的第一定位孔41配合實現(xiàn)散熱器4的初始定位,把彈簧3預壓的彈力加載到功率串,然后將第一定位桿101拆除。
具體說,對于第一功率串21與第二功率串22,是在兩端絕緣件另一側(cè)通過定位銷9順序安裝散熱器4和功率器件6,其中,散熱器4和功率器件6是通過散熱器的定位凸起44實現(xiàn)與功率組件6上凹陷的配合進行安裝和定位。
對于第三功率串23,是在兩端絕緣件另一側(cè)通過順序安裝中間導電體、功率器件6、散熱器4、中間絕緣件51、散熱器4、功率器件6等。
本實施例中,第一定位桿101用于給散熱器4安裝時提供初始定位,散熱器4安裝時,從水平方向移向第一定位桿101,散熱器上的第一定位孔41(半圓形孔或半腰形孔)插入定位桿101,下移散熱器4插入功率器件6的定位孔,提高裝配效率。
待功率串中所有的功率器件6和散熱器4均安裝好后,調(diào)節(jié)彈簧3,把預壓的彈力加載到功率串,使功率串更為緊密,然后拆除第一定位桿101,避免導電體無法安裝。
本實施例為了實現(xiàn)功率模組的精確安裝,在第一定位桿101與散熱器4上的第一定位孔41配合實現(xiàn)散熱器4的初始定位后,即所有的功率器件6和散熱器4均安裝好后,把彈簧3預壓的彈力加載到功率串之前:在結(jié)構件1之間安裝第二定位桿102,通過第二定位桿102與散熱器4上的第二定位孔42(多半圓形孔)配合實現(xiàn)散熱器4的精準定位,然后在將第一定位桿101拆除時,將第二定位桿102拆除。采用第二定位桿102,避免功率串在水平方向上的移動,給整個功率串提供更精準的定位。本實施例其他實施方式中,第二定位桿102也可以省略。
步驟4:在散熱器的非壓接面上安裝導電體完成功率模組的制備。具體說,通過螺栓8與散熱器4上的螺紋孔43的配合,安裝導電體72 、73,完成安裝。
本發(fā)明的制備方法,通過優(yōu)化功率串的裝配定位方法,提高了功率串的裝配效率,降低了功率串的壓接難度和維護難度。
以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例而已,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制,雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上,然而并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉本專業(yè)的技術人員,在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi),當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例,但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。