用于高压功率器件的散热装置及功率模块的制作方法

文档序号:15045279发布日期:2018-07-27 22:29阅读:182来源:国知局

本实用新型涉及高压功率模块的绝缘和导热的技术领域,尤其是涉及一种用于高压功率器件的散热装置及功率模块。



背景技术:

随着高铁、地铁和城际铁路等铁路行业的高速发展,客户对功率器件的使用也提出更高的要求,例如要求功率器件的额定电压达到1000V,那么其对应的高压绝缘需要达到5.6kV/min,远高于普通模块的绝缘耐压要求。此外高压场合中,功率器件包括MOSFET、IGBT、SIC、DIODE器件等,并且单个功率器件的功耗非常高,需要及时有效的将热导出;同时由于电源产品需要满足IP5X的标准,没有办法对高压功率模块的散热器进行直接风冷散热,因此急需开发一种具有高导热及高绝缘的散热装置。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于高压功率器件的散热装置,其中,包含:

基板;

陶瓷基片,装设于所述基板上,所述高压功率器件装设于所述陶瓷基片上;

绝缘导热层,设置于所述基板与所述陶瓷基片之间及所述陶瓷基片与所述高压功率器件之间;

弹片,所述弹片包含:

连接部,锁固于所述基板上;

抵压部,其一端连接于所述连接部,所述抵压部的另一端压紧所述高

压功率器件于所述陶瓷基片上。

上述的散热装置,其中,所述绝缘导热层的体积电阻率为1012ohm·cm以上。

上述的散热装置,其中,包含第一热缩管,包覆于所述弹片的抵压部。

上述的散热装置,其中,还包含第二热缩管,包覆于所述第一热缩管。

上述的散热装置,其中,所述弹片为Z型弹片,所述抵压部呈L形。

上述的散热装置,其中,装设于所述陶瓷基片上的所述高压功率器件的边缘与所述陶瓷基片的边缘具有第一绝缘间隔。

上述的散热装置,其中,所述第一绝缘间隔不小于10mm。

上述的散热装置,其中,装设于所述陶瓷基片上的所述高压功率器件的管脚与所述陶瓷基片的边缘具有第二绝缘间隔。

上述的散热装置,其中,所述第二绝缘间隔不小于7mm。

本实用新型还提供一种功率模块,其中,包含:

至少一高压功率器件;及

上述中任一项所述的散热装置,所述至少一高压功率器件装设于所述散热装置上。

上述的功率模块,其中,所述高压功率器件为MOSFET、IGBT、SIC、DIODE中的至少一者。

本实用新型针对于现有技术其功效在于:通过本实用新型的散热装置提高高压功率器件的耐压,降低了高压功率器件之间的爬电距离,提高了高压功率器件的导热性能,降低了产品的整体尺寸,提高了产品功率密度。

附图说明

图1是本实用新型功率模块第一实施例未安装热缩管的结构示意图;

图2是本实用新型功率模块第一实施例安装热缩管的爆炸示意图;

图3是图2的组合示意图;

图4是本实用新型功率模块第二实施例的结构示意图。

其中,附图标记为:

功率器件 11

基板 121

陶瓷基片 122

弹片 123

连接部 1231

L形抵压部 1232

绝缘导热层 124

螺栓 3

第一绝缘间隔 H

第二绝缘间隔 D

第二热缩管 125

具体实施方式

兹有关本实用新型的详细内容及技术说明,现以一较佳实施例来作进一步说明,但不应被解释为本实用新型实施的限制。

请参照图1-3,图1是本实用新型功率模块未安装热缩管的结构示意图;图2是本实用新型功率模块已安装热缩管的爆炸示意图;图3是图2的组合示意图。如图1-3所示,功率模块1包含多个高压功率器件11及散热装置,多个高压功率器件11装设于散热装置上。散热装置包含:基板121、陶瓷基片122,弹片123以及绝缘导热层124;陶瓷基片122装设于基板121上,多个高压功率器件11分别设置于陶瓷基片122上,陶瓷基片122用以将高压功率器件11产生的热量传导至外界,同时隔离高压功率器件11的电压,其中本实施例中每一陶瓷基片122上设置两个高压功率器件11,但本实用新型并不以此为限;弹片123将多个功率器件11对应地固定于陶瓷基片122上;每一弹片123包含连接部1231及两个抵压部1232;连接部1231通过螺栓3锁固于基板121上;每一抵压部1232的一端连接于连接部1231,每一抵压部1232的另一端对应地压紧高压功率器件11于陶瓷基片122上,其中本实施例中弹片123侧向为Z型,正向为П型,每一抵压部1232呈L形,但本实用新型并不局限于上述弹片的结构;绝缘导热层124设置于基板121与陶瓷基片122之间及陶瓷基片122与高压功率器件11之间,以此提高导热性。其中绝缘导热层的体积电阻率为1012ohm·cm以上,但本实用新型并不以此为限。

在本实施例中,装设于陶瓷基片122上的高压功率器件11的边缘与陶瓷基片122的边缘具有水平方向上的第一绝缘间隔H,第一绝缘间隔H的宽度不小于10mm。

其中,高压功率器件11可以为MOSFET、IGBT、SIC、DIODE中的至少一者,本实用新型并不限制高压功率器件的类型。

再进一步地,散热装置还包含第一热缩管(图未示)及第二热缩管125;第一热缩管包覆于抵压部1232上;第二热缩管125包覆于第一热缩管上,以此加强抵压部1232与高压功率器件11之间的绝缘与固定。

更进一步地,通过弹片123固定高压功率器件11后,每一高压功率器件11的管脚与陶瓷基片122具有高度方向上的第二绝缘间隔D,第二绝缘间隔D的高度不小于7mm。

请参照图4,图4是本实用新型功率模块第二实施例的结构示意图。图4所示的功率模块的结构与图2-3中示出的功率模块的结构大致相同,因此相同部分在此就不再赘述了,现将不同部分说明如下。前述实施中,功率模块包含高压功率器件11的数量大于两个,值得注意的是,在本实施例中,功率模块1包含两个高压功率器件11,但本实施例中功率模块1包含的高压功率器件11的数目并不以此为限;同时根据高压功率器件11的数量减少陶瓷基片122、基板121以及绝缘导热层124的长度,使得功率模块的体积变得更小,进而满足装置的小型化需求;同时当需要多个功率模块时,基于本实施的结构可以将多个如图4所示的功率模块进行组装,从而实现功率模块的模块化组装。

综上所述,本实用新型的散热装置首先利用陶瓷基片的电绝缘性能高的特点,同时对陶瓷基片的位置进行了限制,以满足高压绝缘的要求;其次利用包覆热缩套管的弹片,将功率器件牢牢的固定在陶瓷基片上,保证固定压力足够的同时并减低热阻;最后利用陶瓷基片的介电常数和介质损耗低,热导率大的特点,在陶瓷基片及基板上涂抹适量的有机绝缘导热材料以提高导热率及其耐高压能力。

上述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并非用来限定本实用新型实施的范围,在不违背本实用新型精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

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