功率模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种功率模块，包括功率单元以及用于保护功率单元的塑胶防护壳，所述功率单元与所述塑胶防护壳通过固定连接件固定连接，所述塑胶防护壳外部安装一金属防护板，所述金属防护板可阻挡所述塑胶防护壳因所述功率单元爆炸时被炸毁产生的碎片飞出。当功率单元由于过热等原因导致爆炸时，由于金属防护板的强度较大，其不会被炸碎，同时金属防护板可以防止塑胶防护壳被炸碎；即使塑胶防护壳被炸碎，则金属防护板可有效阻挡被炸碎后的塑胶防护壳的碎片向外高速飞出而伤害其它邻近的功率模块或电缆等，避免产生不必要的损失。
【专利说明】功率模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种功率模块。
【背景技术】
[0002]功率模块(例如IGBT晶体管、MOS管等)是风能变流器、光伏逆变器、变频器等电气产品上一种常用的功率器件。功率模块在工作时，会产生大量的热量，在电气产品的设计中，需要充分地考虑功率模块的散热。散热性能设计不好的话，功率模块易发生爆炸的现象。当然，功率模块也会因为其它因素的影响而发生爆炸的现象。功率模块爆炸时，其爆炸的碎片会向四周高速飞溅，该碎片会对周边的电气元器件、线缆等造成致命的伤害。
[0003]在实际的电气产品设计当中，为了减小功率模块爆炸的影响范围，通常会在功率模块外围安装一塑胶防护壳。该塑胶防护壳的一个作用可防护爆炸碎片的飞溅，另一个作用可防止灰尘进入功率模块。
[0004]然而这种防护壳通常是由塑胶制成、强度有限，在功率模块爆炸瞬间塑胶防护壳也很容易被炸毁成碎片，这些碎片对周边的电气元器件、线缆等同样会造成一定的伤害。现有的解决方法是:通过采用新的塑胶材料或新工艺从而提高塑胶防护壳的强度，减少塑胶防护壳炸毁后的数量、减慢飞行速度，从而减少对其它电气元器件、电缆等的破坏。但采用新材料或新工艺制成的塑胶防护壳抗冲击能力有限，防护效果并不可靠，成本也较高。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述功率模块的塑胶防护壳容易被炸碎而对其它部件造成伤害的缺陷，提供一种带有金属防护板的功率模块。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种功率模块，包括功率单元以及用于保护功率单元的塑胶防护壳，所述功率单元与所述塑胶防护壳通过固定连接件固定连接，所述塑胶防护壳外部安装一金属防护板，所述金属防护板可阻挡所述塑胶防护壳因所述功率单元爆炸时而被炸毁产生的碎片飞出。
[0007]在本实用新型所述的功率模块中，所述金属防护板的厚度小于所述塑胶防护壳的厚度。
[0008]在本实用新型所述的功率模块中，所述金属防护板的厚度为0.5毫米-3毫米。
[0009]在本实用新型所述的功率模块中，所述金属防护板为中部凸起的平板状。
[0010]在本实用新型所述的功率模块中，所述金属防护板包括凸起部以及分设在所述凸起部两侧的第一固定部和第二固定部，所述第一固定部和第二固定部上均设有用于固定所述金属防护板的安装孔。
[0011]在本实用新型所述的功率模块中，所述塑胶防护壳上设有与所述金属防护板的安装孔相对应的通孔，所述金属防护板与所述塑胶防护壳通过依次穿过所述安装孔和所述通孔的螺钉固定安装在一起。
[0012]在本实用新型所述的功率模块中，所述第一固定部的端部向远离所述凸起部的一侧延伸形成与所述第一固定部垂直的第一延伸部，所述第二固定部的端部向远离所述凸起部的一侧延伸形成与所述第二固定部垂直的第二延伸部，所述第一延伸部和第二延伸部分别包覆在所述塑胶防护壳的两端以固定所述塑胶防护壳。
[0013]在本实用新型所述的功率模块中，所述第二固定部上设有通风口，所述塑胶防护壳上设有与所述通风口相对应的通风槽，所述通风口与所述通风槽相连通以使所述功率单元产生的热量散发。
[0014]在本实用新型所述的功率模块中，所述金属防护板由钢板或铝合金制成。
[0015]在本实用新型所述的功率模块中，所述功率单元的上部或下部设置一电容模块，所述电容模块与所述固定连接件固定连接。
[0016]实施本实用新型的功率模块，具有以下有益效果:通过在塑胶防护壳外安装一金属防护板，当功率单元由于过热等原因导致爆炸时，由于金属防护板的强度较大，其不会被炸碎，同时金属防护板可以防止塑胶防护壳被炸碎；而且即使塑胶防护壳被炸碎，则金属防护板可有效阻挡被炸碎后的塑胶防护壳的碎片向外高速飞出而伤害其它邻近的功率模块、电气元器件、电缆等，避免产生不必要的额外损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0018]图1是本实用新型较佳实施例提供的电气设备内的功率模块的布局示意图；
[0019]图2是本实用新型较佳实施例提供的功率模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0021]如图1所示，功率模块100通常固定安装在电气产品的电气柜101当中，电气产品可以为风电变流器、光伏逆变器、高压变频器等。功率模块100的周边通常还固定安装一些其它电气元器件、线缆等(图中未示出)，在电气柜101当中，通常包含多个功率模块100。
[0022]如图2所示，本实用新型较佳实施例提供的功率模块100包括固定连接件10、功率单元20、塑胶防护壳30、金属防护板40和电容模块50。
[0023]其中，固定连接件10大体为框状并具有一定的散热功能，以使不同的功率单元20均固定在该固定连接件10上，且功率单元20与塑胶防护壳30也通过固定连接件10固定连接。电容模块50设置在功率单元20的上部或下部并与固定连接件10固定连接。本实施例中，功率单元20可以为IGBT晶体管、MOS管。
[0024]可以理解，由于一个电气柜中包含有多个功率模块100，且电气设备内的功率模块100高度密集，相互之间的紧密布置使得各功率模块100之间的间隙较小，又由于功率模块100的工作电流一般较大，功率模块100产生的热量也很大，因此功率模块100在过热时存在发生爆炸的可能。功率单元20是功率模块100的主要工作器件，功率模块100的爆炸也可由功率单元20的大功率工作电压引起的。
[0025]塑胶防护壳30大体呈中部凸起的平板状，安装在功率单元20上，并用于保护功率单元20。塑胶防护壳30由塑胶材料制成，当功率单元20因过热或其它原因发生爆炸时，由于塑胶防护壳30的强度有限，则塑胶防护壳30也会被炸碎，其产生的碎片将产生向外高速飞出的运动趋势。本实施例中，塑胶防护壳30上设有通孔302和通风槽304，通风槽304用于使功率单元20产生的热量散发；螺钉(图未示)可以穿过通孔302而将塑胶防护壳30与金属防护板40固定安装在一起，且通孔302的数量为三个，当然在其它实施方式中，通孔302的数量也可以为一个、二个或更多个，在此不做限制。
[0026]金属防护板40固定安装在塑胶防护壳30外部，且金属防护板40的结构尺寸与塑胶防护壳30相适配，也为中部凸起的平板状；金属防护板40用于阻挡塑胶防护壳30被炸碎后产生的碎片向外高速飞出，从而避免塑胶防护壳30的碎片对相邻功率模块100、电气元器件或电缆等造成伤害，减少了不必要的额外损失。本实施例中，金属防护板40由钢板或铝合金制成，具有较强的刚性，在巨大的外力的冲击作用下也不易被炸碎。金属防护板40的厚度略小于塑胶防护壳30的厚度，具体地金属防护板40的厚度在0.5毫米-3毫米之间。
[0027]金属防护板40包括凸起部401、第一固定部402、第二固定部403、第一延伸部405和第二延伸部406。其中，第一固定部402和第二固定部403分设在凸起部401的两侧，且第一固定部402和第二固定部403在同一水平面上，凸起部401相对于第一固定部402的垂直距离等于凸起部401相对于第二固定部403的垂直距离，即凸起部401相对于第一固定部402和第二固定部403的垂直高度相等。第一固定部402和第二固定部403上均设有固定该金属防护板40的安装孔404，具体地，第一固定部402上设有间隔设置的两个安装孔404，第二固定部403上设有一个安装孔404，且该三个安装孔404与塑胶防护壳30上的通孔302的位置相对应，螺钉可以依次穿过安装孔404和通孔302从而将金属防护板40和塑胶防护壳30固定安装在一起。优选地，第二固定部403上设有通风口 407，通风口 407为矩形，且该通风口 47与塑胶防护壳30上的通风槽304的位置相对应，以使功率单元20产生的热量依次通过相互连通的通风槽304和通风口 407而散发，从而降低功率单元20爆炸的机率。
[0028]第一延伸部405沿第一固定部402的端部向远离凸起部401的一侧延伸且与第一固定部402相垂直，第二延伸部406沿第二固定部403的端部向远离凸起部401的一侧延伸且与第二固定部403相垂直,则第一延伸部405与第二延伸部406相互平行,且第一延伸部405和第二延伸部406用于分别包覆在塑胶防护壳30的两侧以固定该塑胶防护壳30。
[0029]可以理解，本实用新型的金属防护板40的结构形状并不限于上述描述，即金属防护板40可以根据塑胶防护壳30的结构不同而做适应性改变，只要使金属防护板40的结构与塑胶防护壳30相适配即可。只要是在塑胶防护壳30外增加金属防护板40的方案，都属于本实用新型的保护范围。
[0030]本实用新型的功率模块100，通过在塑胶防护壳30外安装金属防护板40，当功率单元20由于过热等原因导致爆炸时，由于金属防护板40的强度较大，其不会被炸碎，同时金属防护板40可以防止塑胶防护壳30被炸碎；而且即使塑胶防护壳30被炸碎，则金属防护板40可有效阻挡被炸碎后的塑胶防护壳30碎片向外高速飞出而损坏其它邻近的功率模块100或电缆等，避免产生不必要的额外损失。且本实用新型的金属防护板40成本低廉、安装方便，并能满足功率模块100的电气需求。
[0031]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1.一种功率模块，包括功率单元(20)以及用于保护功率单元(20)的塑胶防护壳(30)，所述功率单元(20)与所述塑胶防护壳(30)通过固定连接件(10)固定连接，其特征在于，所述塑胶防护壳(30)外部安装一金属防护板(40)，所述金属防护板(40)可阻挡所述塑胶防护壳(30)因所述功率单元(20)爆炸时而被炸毁产生的碎片飞出。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述金属防护板(40)的厚度小于所述塑胶防护壳(30)的厚度。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述金属防护板(40)的厚度为0.5毫米-3毫米。
4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述金属防护板(40)为中部凸起的平板状。
5.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述金属防护板(40)包括凸起部(401)以及分设在所述凸起部(401)两侧的第一固定部(402)和第二固定部(403)，所述第一固定部(402)和第二固定部(403)上均设有用于固定所述金属防护板(40)的安装孔(404)。
6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述塑胶防护壳(30)上设有与所述金属防护板(40)的安装孔(404)相对应的通孔(302)，所述金属防护板(40)与所述塑胶防护壳(30)通过依次穿过所述安装孔(404)和所述通孔(302)的螺钉固定安装在一起。
7.根据权利要求6所述的功率模块，其特征在于，所述第一固定部(402)的端部向远离所述凸起部(401)的一侧延伸形成与所述第一固定部(402)垂直的第一延伸部(405)，所述第二固定部(403)的端部向远离所述凸起部(401)的一侧延伸形成与所述第二固定部(403)垂直的第二延伸部(406)，所述第一延伸部(405)和第二延伸部(406)分别包覆在所述塑胶防护壳(30)的两端以固定所述塑胶防护壳(30)。
8.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述第二固定部(403)上设有通风口(407)，所述塑胶防护壳(30)上设有与所述通风口(407)相对应的通风槽(304)，所述通风口(407)与所述通风槽(304)相连通以使所述功率单元(20)产生的热量散发。
9.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述金属防护板(40)由钢板或铝合金制成。
10.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率单元(20)的上部或下部设置一电容模块(50)，所述电容模块(50)与所述固定连接件(10)固定连接。
【文档编号】H05K7/20GK203537216SQ201320524386
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】朱善论, 何露喜 申请人:深圳市禾望电气有限公司