功率管绝缘密封结构的制作方法

本发明涉及功率管安装及散热领域，尤其涉及一种功率管绝缘密封结构。

背景技术：

通常电气与电器类产品需要用一类典型的功率半管(简称IGBT)对电能进行功率变换或放大，由于能量变换过程中功率器件的固有特性(基于现有技术状态)会产生约1％-2％参与变换总功率的热损耗，此热损耗需要有合适的散热应对措施，否侧IGBT会因温度过高而失效，而考虑到成本和结构的可制造性，此类产品通常采用自然冷却或强迫风冷的散热方式。无论采用自然空气流动冷却或风扇强迫风冷都会带来灰尘积聚降低IGBT引脚间的绝缘能力(IGBT的三个引脚间电压峰值最高可达400-700V)，使其引脚间高电压击穿打火而损坏其功能，最终致使整机失效。这一问题一直困扰此类产品的可靠性保证，尤其在应用环境相对恶劣的环境中。

TO247封装型IGBT为当今使用最为广泛的一类功率管，对其散热与固定方式为业界重要的设计创新和关注点。源于此类半导体的设计、应用、发展与成本控制等过程中的固有特点，IGBT的散热铜基板为不绝缘结构，电压为其引脚间电压(IGBT的三个引脚间电压峰值最高一般达400-700V)，为确保产品系统安全以其常规的电气安全规则要求，常常需要对其散热铜基板进行绝缘处理，目前通常采用弹簧压紧其塑封壳体或用螺钉紧固的方式来固定此类IGBT，但是这些固定方式不能很好的解决散热铜基板的绝缘与固定等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种功率管绝缘密封结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种功率管绝缘密封结构，包括壳体、位于所述壳体内的散热器及用于将至少一个所述功率管固定在所述散热器上的压板，每一所述功率管密封在所述壳体、所述散热器及所述压板围成的容置空间内。

在本发明所述的功率管绝缘密封结构中，所述功率管包括绝缘部、固定在所述绝缘部的一端面上并贴合至所述散热器上的散热部，及至少一个固定在所述绝缘部上并延伸至所述壳体外的引脚，所述绝缘部上设置有用于与所述散热器连接的连接孔，所述散热部环绕所述连接孔分布。

在本发明所述的功率管绝缘密封结构中，所述压板包括压板主体及至少一个固定在所述压板主体上的连接部，所述压板主体上开设有至少一个与所述连接孔相对应的通孔，所述连接部包括与所述通孔相连通的绝缘管，所述绝缘管插设在所述连接孔内。

在本发明所述的功率管绝缘密封结构中，还包括用于连接所述压板与所述散热器的紧固件，所述紧固件从所述绝缘管中穿设并与所述散热器连接。

在本发明所述的功率管绝缘密封结构中，所述引脚包括三个，所述压板主体上固定有两个相互间隔并与所述连接部同侧设置的筋板，两个所述筋板分隔成三个独立的容纳槽，三个所述引脚分别从三个所述容纳槽中穿设。

在本发明所述的功率管绝缘密封结构中，所述连接部包括呈环形凸台状的连接部主体，所述连接部主体的一端沿所述通孔的周向侧缘固定连接，所述连接部主体的另一端与所述绝缘管相连接。

在本发明所述的功率管绝缘密封结构中，所述散热器包括散热器主体及至少一个可拆卸的连接在所述散热器主体上的散热器基板；所述散热器基板上开设有与所述连接孔相适配的安装孔，所述散热器主体上开设与所述安装孔相适配的固定孔。

在本发明所述的功率管绝缘密封结构中，每一所述功率管对应一个所述散热器基板。

在本发明所述的功率管绝缘密封结构中，所述壳体包括上盖及两个分别连接在所述上盖两侧的侧板，所述散热板、所述功率管及所述压板位于两个所述侧板之间。

在本发明所述的功率管绝缘密封结构中，所述壳体内固定有风机，所述风机位于所述散热器的一端。

综上所述，实施本发明的一种功率管绝缘密封结构，具有以下有益效果：首先，本申请的功率管密封在壳体、散热器及压板围成有容置空间内，由于该空间不受散热风流中灰尘等负面的影响，很好地隔离了灰尘、水汽粘连、累积，从而避免功率管的引脚间因引脚爬电距离受污染而引起的绝缘能力降低导致打火击穿失效。其次，通过绝缘管对功率管进行定位，不仅可以避免功率管松动、脱落，还能对功率管的散热部进行绝缘处理，有效的保证和加强了功率管同散热器与紧固件间的绝缘能力。最后，通过采用筋位定向固定可以把功率管压紧在连接部上，并形成装配子组件，以方便生产装配作业，从而提高生产效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一个实施例提供的功率管绝缘密封结构的立体图；

图2是图1所示功率管绝缘密封结构的功率管的结构示意图；

图3是图1所示功率管绝缘密封结构的爆炸图；

图4是图1所示功率管绝缘密封结构的散热器、压板与功率管相连接的结构示意图；

图5是图1所示功率管绝缘密封结构的散热器与功率管相连接的结构示意图；

图6是图1所示功率管绝缘密封结构的压板的结构示意图；

图7是图1所示功率管绝缘密封结构的功率管与压板相连接的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1～图7示出了本发明较佳实施例之一提供的一种功率管绝缘密封结构。如图1和图3所示，密封结构包括壳体1、散热器2及压板3，至少一个功率管4通过压板3固定在散热器2上，并密封在壳体1、散热器2及压板3围成有容置空间100内。由于功率管4密闭在容置空间100内，该空间不受散热风流中灰尘等负面的影响，很好地隔离了灰尘、水汽粘连、累积，从而避免功率管4的引脚间因引脚爬电距离受污染而引起的绝缘能力降低导致打火击穿失效。

如图3所示，壳体1主要包括上盖11及分别连接在上盖11两侧的侧板12，散热器2、压板3和功率管4位于两个侧板12之间。上盖11上分别开设有至少一个用于供功率管4的引脚43(结合图2所示)穿设的第一穿孔13，及供散热板2上的其它电子部件(如电阻、电容、电感、电位器、变压器等)穿设的第二穿孔14。上盖11背离散热板2的一端面上盖设有PCB板5，位于壳体1内的功率管4的引脚43及上述其它电子部件分别从第一穿孔13及第二穿孔14中穿设并与PCB板5电连接。进一步的，PCB板5也上分别开设有供每一引脚43穿设的第一电连接孔51，及供其它电子部件穿设的第二电连接孔52，每一引脚43及其它电子部件分别延伸至第一电连接孔51及第二电连接孔52内，以实现与PCB板5的电连接。

本申请中，第一穿孔13的数量与功率管4的个数相适配，且相邻两第一穿孔13相互间隔的开设的上盖11上，以使相邻两功率管4的引脚电性隔离，避免相互干扰。本实施例中，功率管4包括七个，第一穿孔13也包括七个，但是本实施例并不限定第一穿孔13的具体个数，其可以为一个、两个或多个，只要其与功率管4的个数相适配即可。

如图3所示，散热器2包括散热器主体21和散热器基板22，散热器基板22位于散热器主体21与功率管4之间。本实施例中，每一功率管4均对应一个散热器基板22，故散热器基板22也包括七个，散热器基板22为与功率管4的形状相适配的板状结构，每一散热器基板22上开设有至少一个用于固定功率管4的安装孔23，散热器主体21上开设有与安装孔23相适配的固定孔24，散热器基板22通过安装孔23及固定孔24固定在散热器主体21上。优选的，散热器基板22为陶瓷片，其不仅能够传导热量，还能将散热器主体21与功率管4隔离，起到电隔离的作用。

本实施例通过将散热器基板22的个数设置为与功率管4相同的个数，使得每一功率管4对应一个散热器基板22，以形成装配子组件，这样不仅可以方便组装，还能节省材料。可以理解是，本实施例并不限定散热器基板22的具体个数，散热器基板22还可以为一个、两个或其它数量，此时一个、两个或多个功率管4固定在一个散热器基板22上，只要散热器基板22能够电隔离并传导热量即可。

如图5所示，功率管4固定在散热器2上，结合图2所示，功率管4包括绝缘部41、散热部42和引脚43。其中，绝缘部41大致为方形结构，绝缘部41上开设有连接孔411，该连接孔411与散热器基板22上的安装孔23相适配。散热部42设置在绝缘部41的一端面上，并用于与散热器基板22相贴合，以将功率管4产生的热量通过散热器2排出。散热部42可以呈异形结构，其环绕连接孔411并与连接孔411间隔设置。本实施例中，散热部42可以为由金属导电材料制成的基板，优选的，散热部42为散热铜基板，但是本实施例并不限定散热部42的具体材质和形状，只要其能传导热量即可。

进一步的，引脚43包括三个，每一引脚43的一端连接在绝缘部41上，另一端朝远离绝缘部41的一侧延伸，并穿过壳体1上的第一穿孔13延伸至PCB板5的第一电连接孔51内。本实施例中，功率管4的型号为TO247，可以理解的是，本申请并不限定功率管4的具体型号，任意型号的功率管4都可以密封在壳体1、散热器2及压板3围成有容置空间100内进行散热。

如图6所示，压板3包括压板主体31、连接部32和筋板33，连接部32与筋板33均固定在压板主体31朝向功率管4的一端面上。结合图3所示，压板主体31上开设有与每一功率管4的连接孔411相对应的通孔311。组装时，紧固件6(如螺钉或螺栓等螺纹连接结构)依次穿过压板主体31上的通孔311、功率管4上的连接孔411、散热器基板22上的安装孔23及散热器主体21上的固定孔24，从而将压板3及功率管4固定到散热器2上。

优选的，为了避免紧固件6在旋紧的过程中，损坏压板3的表面，可以在紧固件6上套设弹性垫片61，该弹性垫片61位于紧固件6与压板3之间。此外，弹性垫片61还可以实现紧固件6与压板3之间的机械密封，很好的隔离了灰尘等负面影响。本实施例中，弹性垫片61可以由硅橡胶或软木等弹性材料制成。

如图6所示，连接部32固定在压板主体31朝向功率管4的一侧，其包括连接部主体321及绝缘管322。其中，连接部主体321大致呈环形凸台结构，并固定在压板主体31上，连接部主体321上开设有与通孔311(结合图3所示)相连通的中心孔(未示出)，绝缘管322的一端固定在该中心孔的周向侧缘并与通孔311相连通，另一端朝功率管4的一侧延伸。优选的，当绝缘管322完全与散热器2连接时，连接部主体321抵接至功率管4，以更好的定位功率管4。本实施例中，连接部主体321及绝缘管322均由绝缘材料制成，且连接部主体321与绝缘管322为一体成型结构，但是本申请并不限定连接部主体321与绝缘管322的具体连接方式，其还能采用粘接等方式固定连接。

组装时，将绝缘管322插入功率管4的连接孔411内，以使紧固件6从绝缘管322中穿设并与散热器基板22固定连接。由于绝缘管322由绝缘材料制成，绝缘管322不仅能更好的定位功率管4，避免功率管4松动、脱落，还能够对功率管4的散热部42进行绝缘处理，有效的保证和加强了功率管4同散热器2与紧固件6间的绝缘能力。

如图6所示，筋板33连接在压板主体31上，并与绝缘管4同侧，筋板33的一端固定在压板主体31上，另一端朝功率管4的一侧延伸。本实施例中，每一功率管4对应两个筋板33，两个筋板33相对间隔的设置并分成三个独立的容纳槽(未标号)，结合图7所示，三个引脚43分别从上述三个独立的容纳槽中穿出，以对功率管4更好的定位。本申请通过采用这种筋位定向固定可以把功率管4压紧在连接部32上，并形成装配子组件，以方便生产装配作业，从而提高生产效率。

本实施例中，压板主体31、连接部32和筋板33均为一体成型的结构，但是本申请不限定压板主体31、连接部32和筋板33之间的具体连接方式，还可以通过粘接等固定连接。

组装时，通过紧固件6将压板3和功率管4固定在散热器2上，再将壳体1套设在散热器2外，功率管4的引脚43从壳体1上的第一穿孔13中穿设，从而使得功率管4密封在压板3、散热器2及壳体1围成的容置空间100内。如图3所示，壳体1内还固定有风机7，风机7位于散热器2的一端，并用于带走散热器2上的热量。

综上所述，实施本发明的一种功率管绝缘密封结构，具有以下有益效果：首先，本申请的功率管4密封在壳体1、散热器2及压板3围成有容置空间100内，由于该空间不受散热风流中灰尘等负面的影响，很好地隔离了灰尘、水汽粘连、累积，从而避免功率管4的引脚间因引脚爬电距离受污染而引起的绝缘能力降低导致打火击穿失效。其次，通过绝缘管322对功率管4进行定位，不仅可以避免功率管4松动、脱落，还能对功率管4的散热部42进行绝缘处理，有效的保证和加强了功率管4同散热器2与紧固件6间的绝缘能力。最后，通过采用筋位定向固定可以把功率管4压紧在连接部32上，并形成装配子组件，以方便生产装配作业，从而提高生产效率。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。