一种用于单管IGBT的散热绝缘装置的制作方法

本实用新型涉及散热绝缘领域，特别是涉及一种用于单管IGBT的散热绝缘装置。

背景技术：

单管IGBT相对智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)具有结构简单，价格低廉的优点，因此在逆变焊机、UPS、微波炉、电磁炉、逆变电源等领域还存在广泛的应用。而单管IGBT的散热性和绝缘安全性是影响单管IGBT性能的关键因素。现有技术中，单管IGBT散热绝缘方式是在散热器上加贴一张导热绝缘纸，通过绝缘纸将热量传递到散热器进行散热，同时通过绝缘纸进行电绝缘。

爬电距离的定义为：沿绝缘表面测得的两个零部件之间，在不同的使用情况下，由于导体周围的绝缘材料被电极化，导致绝缘材料呈带电现象，此带电区的半径即为爬电距离。但是在现有的单管IGBT散热绝缘装置中，由于单管IGBT的安全塑壳部分较小，带强电部分(单管IGBT的散热面)离安装孔的距离较小，因此单管IGBT带强电部分与散热器表面之间的爬电距离较短，容易在绝缘纸的边缘出现打火现象，而且绝缘纸容易遭螺钉的损坏，也容易打火，安全性很难保证。因此，如何提供一种用于单管IGBT的散热绝缘装置，以增大单管IGBT的散热面与散热器表面之间的爬电距离，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于单管IGBT的散热绝缘装置，能增加单管IGBT散热面与散热器表面之间的爬电距离。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种用于单管IGBT的散热绝缘装置，所述散热绝缘装置与单管IGBT连接，所述散热绝缘装置包括：绝缘层、散热器和安装螺钉，其中，

所述绝缘层上设置有与所述单管IGBT的安装孔相匹配的贯穿通孔；

在所述散热器上设置有凹槽，且所述散热器上设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述凹槽的底部连通，所述凹槽的底部截面大于所述螺纹孔的顶部截面；

所述单管IGBT位于所述绝缘层上，且所述单管IGBT的散热面与所述绝缘层接触；所述绝缘层与所述散热器接触；所述安装螺钉依次通过所述单管IGBT的安装孔、所述绝缘层上的贯穿通孔及所述散热器上的螺纹孔将所述单管IGBT、所述绝缘层和所述散热器固定。

可选的，所述散热器上的螺纹孔的中心与所述凹槽的中心重合。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型在原有散热器固定单管IGBT的螺纹孔位置，增加一尺寸大于螺纹孔的凹槽，绝缘层在单管IGBT和散热器之间形成了墙效应，增大了单管IGBT的散热面与散热器表面之间的爬电距离。同时，在散热器上增设凹槽后，绝缘层安装孔的边缘部分不存在IGBT和散热器之间的夹紧压力，因此可有效避免由于绝缘层在孔边缘脆弱处受强力开裂，造成绝缘失效而出现高压打火等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为传统的散热绝缘装置的结构图；

图2为单管IGBT散热面的结构图；

图3为本申请实施例1散热绝缘装置的爆炸图；

图4为本申请实施例1散热器的凹槽位置的示意图；

图5为本申请实施例1散热绝缘装置的结构图；

图6(a)-图6(b)为爬电距离的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种用于单管IGBT的散热绝缘装置，能增加单管IGBT的散热面与散热器表面之间的爬电距离。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和如2所示，传统的单管IGBT散热绝缘装置，在散热器3上设置有用于导热和电气绝缘的绝缘层2，单管IGBT1的散热面13与绝缘层2接触，通过绝缘层2进行电气绝缘的同时将单管IGBT1产生的热量传递到散热器3进行散热。但是由于单管IGBT1的安全塑壳11的环宽较小，工作时带强电的散热面13离安装孔的距离较小，散热面13与散热器3表面之间的爬电距离较短。

实施例1：如图3-图5所示，本实用新型提供的用于单管IGBT的散热绝缘装置包括：绝缘层2、散热器3和安装螺钉4，其中，

绝缘层2上设置有与单管IGBT1的安装孔12相匹配的贯穿通孔21；

在散热器3上设置有凹槽32，且散热器3上设有螺纹孔31，螺纹孔31与凹槽32的底部连通，凹槽32的底部截面大于螺纹孔31的顶部截面(即，所述凹槽32的尺寸大于所述螺纹孔31)，且螺纹孔31的圆心与凹槽32的中心重合。

单管IGBT1位于绝缘层2上，且单管IGBT1的散热面13与绝缘层2接触；绝缘层2与散热器3接触；安装螺钉4依次通过单管IGBT的安装孔12、绝缘层2上的贯穿通孔21及散热器3上的螺纹孔31将单管IGBT1、绝缘层2和散热器3固定。

由图6(a)可见，传统的散热绝缘装置中爬电距离为a+b。由图6(b)可见，本申请提供的散热绝缘装置中，爬电距离为a+b+c，其中a为安全塑壳与绝缘层接触部分的环宽，b为绝缘层的厚度，c为凹槽半径与绝缘层上贯穿通孔的半径的差值。

进一步地，本实施例中凹槽的直径可设置为小于等于单管IGBT底面安全塑壳的绝缘环的外径，增设的凹槽不会影响到IGBT的散热面与散热器的有效散热面的接触面积，在保证散热性能不下降的基础上，还能明显增加IGBT导电的金属散热面部分与安装的散热器金属之间的爬电距离。当凹槽的直径尺寸等于绝缘环直径时，本申请的爬电距离可达到2a+b，与现有技术方案相比，爬电距离增加了一个a的距离，这个增加的爬电距离可极大地提升单管IGBT的安全性能。

本申请保留了原有散热绝缘装置的整体结构，仅在散热器的螺纹孔位置增加了一个浅凹槽，即可增大单管IGBT的散热面与散热器表面之间的爬电距离，从而使单管IGBT更加安全。浅凹槽采用普通的铣床加工即可，平面度要求也不高，工艺简单，加工成本低廉。由于本申请的方案不改变散热绝缘装置原有的整体结构，绝缘层的开孔尺寸不变，便于对现有的散热绝缘装置进行直接改造。

现有技术中散热器的螺纹孔处没有设置凹槽，因为绝缘层开孔的外圆周边缘比较脆弱，在IGBT和散热器之间的夹紧压力下，外圆周边缘的绝缘层受力后，各处延展变形度不匀，容易被挤裂。一旦裂开，在裂口处原来存在的较小的爬电由于没有绝缘层的隔离。一定湿度环境下，单管IGBT散热面与散热器直接接触引起打火现象，存在高压击穿IGBT的风险。本实用新型在散热器上增设凹槽后，绝缘层上的开孔处，孔的边缘部分不存在IGBT和散热器之间的夹紧压力，没有这个夹紧压力就可效避免绝缘层开孔的外圆周边缘出现开裂的风险，使其不容易遭到破损。

本申请的单管IGBT安装时依然采用安装螺钉依次穿过单管IGBT、绝缘层到散热器进行固定安装。绝缘层在单管IGBT和散热器之间形成了墙效应，增大了单管IGBT的散热面与散热器表面之间的爬电距离，有效地解决了单管IGBT的安全性问题。装配时螺钉在穿过绝缘层的贯穿通孔更加方便，绝缘层不容易遭到破损。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。