散热结构、散热系统及电力电子设备的制作方法

1.本技术涉及一种散热技术领域，尤其涉及一种散热结构、散热系统及电力电子设备。


背景技术：

2.在各类电力电子设备的设计中，功率管是其核心的器件，功率管在工作过程中会产生较大的热量，这些需要及时散发掉才能保证功率管持续可靠的运行。
3.常用的散热方式为将功率管平放于冷板上进行散热，功率管所产生的热量可以传递到冷板，接着再被空气或者水流带走，进而为功率管进行散热。然而，上述的场景下，功率管会占用较多的印刷电路板(printed circuit board，pcb)面积，这将会增加成本，并且降低功率密度。


技术实现要素：

4.鉴于上述内容，有必要提供一种散热结构、散热系统及电力电子设备，可以降低功率管器件在印刷电路板上的投影面积，从而可以降低成本，提升电力电子设备的功率密度。
5.第一方面，本技术的实施例提供一种散热结构，设置于安装板上，所述散热结构包括功率管器件、导热件和散热板。所述功率管器件倾斜地设置于所述安装板上。所述导热件包括第一导热面和第二导热面，所述第一导热面贴合于所述功率管器件，以用于接收所述功率管器件产生的热量，所述第二导热面贴合于所述散热板，以用于将所述功率管器件的热量传输给所述散热板。所述散热板与所述导热件连接，用于对所述功率管器件的热量进行散热。
6.采用本技术的实施例的散热结构，通过将功率管器件倾斜地设置在安装板上，可以通过导热件将功率管器件的热量传导给散热板进行散热。采用这样的设计，不仅可以保证所述功率管器件的散热效果，还可以降低功率管器件在安装板上的投影面积，从而可以使得所述功率管器件对应的安装板区域可以放贴片器件，可以充分利用所述安装板的空间。
7.在一种可能的设计中，所述散热结构还包括贴合于所述功率管器件的散热面与所述导热件的第一导热面之间的绝缘件，所述绝缘件用于对所述功率管器件与所述导热件之间进行绝缘。所述绝缘件可以实现所述功率管器件与所述导热件之间的绝缘，基于这样的设计，本技术的实施例可以保护功率管器件不会被短路烧坏。
8.在一种可能的设计中，所述绝缘件还用于将所述功率管器件产生的热量传输给所述导热件。所述绝缘件可以将所述功率管器件产生的热量传导给所述导热件。基于这样的设计，本技术的实施例可以实现对所述功率管器件的散热。
9.在一种可能的设计中，所述导热件包括第一导热部和第二导热部，所述第一导热部固定连接于所述第二导热部，所述第一导热部包括第一导热面，所述导热件通过所述第一导热面与所述散热板的底部位置接触，所述第二导热部包括第二导热面，所述导热件通
过所述第二导热面贴合于所述绝缘件的第一表面。采用这样的设计，所述导热件的两个导热部可以分别与绝缘件和散热板接触，由此，所述导热件可以将绝缘件传送的热量给散热板进行热交换，进而实现功率管器件的散热。
10.在一种可能的设计中，所述散热结构还包括固定件，所述第一导热部上设有第一通孔，所述固定件穿过所述第一导热部的第一通孔而固定在所述散热板的固定孔中。基于这样的设计，可以将导热件与散热板固定连接，这样可以有利于提升导热件的导热效率。
11.在一种可能的设计中，所述导热件的横切面呈三角形或者梯形。采用这样的设计，导热件可以与该功率管器件相配合，以在该功率管器件倾斜放置在安装板上时，依旧可以对所述功率管器件进行散热。
12.在一种可能的设计中，所述导热件与所述散热板之间采用粘接或者压接的方式连接。基于这样的设计，可以将导热件与散热板固定连接，这样可以有利于提升导热件的导热效率。
13.在一种可能的设计中，所述散热结构还包括塑胶件，所述塑胶件包括连接模块以及固定连接在所述连接模块两端的两个抵持模块；所述连接模块包括多个第二通孔，所述多个第二通孔与所述功率管器件的多个管脚一一对应，所述功率管器件的多个管脚分别穿过所述多个第二通孔而固定于所述安装板上；所述抵持模块的底部设有连接柱，所述塑胶件通过所述连接柱固定在所述安装板上。通过在所述导热件和所述安装板之间设有所述塑胶件，可以保证所述导热件与所述散热板之间为平面接触，即可以保证所述导热件与所述散热板之间的接触面积，提升热量的传导面积。此外，所述塑胶件还可以对所述功率管器件的管脚进行定位，防止所述功率管器件的管脚跪脚。
14.在一种可能的设计中，所述第一导热部的两侧分别设有第一台阶部和第二台阶部，所述抵持模块包括本体部、第一延伸部以及第二延伸部，所述第一延伸部和所述第二延伸部固定连接于所述本体部的两侧，所述第一延伸部的内侧设有与所述第一台阶部相配合的第一卡钩部，所述第二延伸部的内侧设有与所述第二台阶部相配合的第二卡钩部。基于这样的设计，所述导热件可以与所述塑胶件相配合，进而可以实现所述导热件与所述散热板之间的平面接触，提升导热效率。
15.在一种可能的设计中，所述本体部与所述第二延伸部之间形成收容空间，所述第二导热部的至少一部分收容在所述收容空间。
16.第二方面，本技术的实施例还提供一种散热系统，所述散热系统包括安装板和如上述所述的散热结构，所述散热结构设置于所述安装板上。
17.采用本技术实施例的散热系统，不仅可以保证所述功率管器件的散热效果，还可以降低功率管器件在安装板上的投影面积，从而可以使得所述功率管器件对应的安装板区域可以放贴片器件，可以充分利用所述安装板的空间。
18.第三方面，本技术的实施例还提供一种电力电子设备，所述电力电子设备包括壳体和如上述所述的散热系统，所述散热系统设置于所述壳体内。
19.采用本技术实施例的电力电子设备，不仅可以保证所述功率管器件的散热效果，还可以降低功率管器件在安装板上的投影面积，从而可以使得所述功率管器件对应的安装板区域可以放贴片器件，可以充分利用所述安装板的空间。
20.采用本技术实施例的散热结构、散热系统和电力电子设备，可以降低功所述功率
管器件在印刷电路板上的投影面积，从而可以降低成本，提升电力电子设备的功率密度，提升产品竞争力。
附图说明
21.图1是本技术实施例中提供的一种散热系统的结构示意图。
22.图2是本技术实施例中提供的一种散热系统的另一结构示意图。
23.图3是本技术实施例中提供的一种散热系统的另一结构示意图。
24.图4是图3中的散热系统的拆解示意图。
25.图5是图3中的散热系统的另一拆解示意图。
26.图6是本技术实施例的功率管器件、绝缘件和导热件的结构示意图。
27.图7是本技术实施例的功率管器件、绝缘件和导热件的另一结构示意图。
28.图8是本技术实施例的塑胶件的结构示意图。
29.图9是本技术实施例的功率管器件、绝缘件和导热件的另一结构示意图。
30.图10是本技术实施例的功率管器件、绝缘件和导热件的另一结构示意图。
31.图11是本技术实施例的散热系统的使用状态图。
32.主要元件符号说明
33.[0034][0035]
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。
具体实施方式
[0036]
下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
[0037]
本技术实施例中，“第一”、“第二”等词汇，仅是用于区别不同的对象，不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。例如，第一应用、第二应用等是用于区别不同的应用，而不是用于描述应用的特定顺序，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0038]
在电子技术领域中，大功率晶体管可以被称为功率管器件。功率管器件可以通过与印刷电路板(printed circuit board，pcb)焊接之后，实现电路上特定功能的连接。功率管器件在工作过程中会产生较大的热量，这些热量需要及时散发掉才能保证功率管器件持续可靠的运行。
[0039]
为了能够将功率管器件所产生的热量带走，冷板需要贴合功率管器件的散热面设置。举例说明，如图1所示的场景中，功率管器件101可以放置于安装板102的底面。具体地，所述功率管器件101可以焊接于所述安装板102的底面位置。所述功率管器件101可以通过绝缘件103贴合于散热板104，从而实现对功率管器件101的散热。其中，该安装板20可以为印刷电路板，该绝缘件103可以为陶瓷基片。可选地，所述散热板104可以为液冷板。
[0040]
上述的场景中，由于功率管器件101平放于所述安装板102的底面，因此，功率管器件 101需要后焊或者两次波峰焊，这无疑将会增加制造成本，并且所述功率管器件101将会占用较多的印刷电路板的面积，该功率管器件101对应所述安装板102的底面区域无法放置贴片器件，导致电力电子设备的功率密度低。
[0041]
在另一种场景下，如图2所示，功率管器件101可以放置于安装板102的顶面。具体地，所述功率管器件101可以焊接于所述安装板102的顶面位置。所述功率管器件101可以通过绝缘件103和导热件105贴合于散热板104，从而实现对功率管器件101的散热。其中，所述导热件105的上表面和下表面相互平行。
[0042]
上述的场景中，功率管器件101平放于所述安装板102的顶面，所述功率管器件101将会占用较多的印刷电路板的面积，该功率管器件101对应所述安装板102的顶面区域无法放置贴片器件，并且所述散热板104的高度较低，将会影响其它插件的放置，导致电力电子设备的功率密度低。
[0043]
为了应对上述场景中的情况，本技术的实施例提供一种散热结构、散热系统和电力电子设备，可以降低功率管器件在印刷电路板上的投影面积，从而降低成本，提升电力电子设备的功率密度，提升产品的竞争力。
[0044]
请参阅图3，为本技术实施例提供的散热系统100的结构示意图。
[0045]
所述散热系统100可以包括散热结构和安装板20，所述散热结构可以安装在所述安装板 20上。所述散热结构可以包括至少一个功率管器件10、至少一个导热件30、散热板40、绝缘件50和至少一个塑胶件60。
[0046]
本实施例中的所述功率管器件10可以设置在所述安装板20上。在一种可能的实现方式中，所述安装板20可以为印刷电路板。
[0047]
可选地，所述功率管器件10可以通过焊接的方式安装于所述安装板20上。例如，所述功率管器件10可以包括多个管脚，所述管脚可以焊接在所述安装板20上。
[0048]
采用这样的设计，所述功率管器件10可以通过与所述印刷电路板进行焊接之后，进而可以使得所述功率管器件10实现电路上特定功能的连接。可以理解，在一种可能的实现方式中，所述功率管器件10可以为绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)、二极管以及金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor，mos)等。
[0049]
在一种可能的实现方式中，所述功率管器件10的散热面可以与所述导热件30的一个导热面相接触，并且该导热件30的另一个导热面可以与散热板40相接触。
[0050]
在这种实现方式中，所述功率管器件10所产生的热量可以直接传输给所述导热件30，进而可以通过所述导热件30将热量传输给所述散热板40，以实现对所述功率管器件10的散热。
[0051]
可以理解，在另一种场景下，为了避免功率管器件10与所述导热件30之间发生短路情况，本技术的实施例可以对所述功率管器件10与所述导热件30之间进行绝缘处理。如图4 和图5所示，所述绝缘件50可以贴合于所述功率管器件10的散热面与所述导热件30的第一导热面之间。所述散热板40可以贴合于所述导热件30的第二导热面。可以理解，所述绝缘件50可以具有导热和绝缘的作用。
[0052]
所述功率管器件10在工作过程中将会产生热量，所述绝缘件50可以将所述功率管器件 10的热量传给所述导热件30。所述导热件30可以抵持于所述塑胶件60，所述塑胶件60可以安装在所述安装板20上。可以理解，在一个可能的实施例中，所述绝缘件50可以是陶瓷基片。
[0053]
更进一步，所述导热件30还可以连接所述散热板40。例如，在一种可能的实现方式中，所述散热系统100还可以包括固定件70，所述导热件30还可以设有通孔311，所述散热板 40可以设有固定孔(图中未示出)。
[0054]
基于这样的设计，所述固定件70可以穿过所述通孔311而固定在所述散热板40底部位置的固定孔中，进而可以将所述导热件30固定于所述散热板40的底部位置，并且所述导热件30还可以贴合于所述散热板40的底部位置，进而可以有效提升该导热件30与该散热板之间的热量的传导效率。
[0055]
可以理解，在其他可能的实现方式中，所述导热件30与所述散热板40之间还可以通过压接的方式进行连接。
[0056]
如图6和图7所示，在一个实施例中，所述导热件30可以包括第一导热部31和第二导热部32，所述第一导热部31固定连接于所述第二导热部32。
[0057]
所述第一导热部31可以包括第一导热面312，其中，所述导热件30可以通过所述第
一导热面312与所述散热板40的底部位置相接触。
[0058]
所述第一导热部31上可以设有所述通孔311，由此，所述固定件70可以穿过所述第一导热部31而固定在所述散热板40的固定孔中。
[0059]
如图6和图7所示，所述第一导热部31的两侧分别设有第一台阶部313和第二台阶部 314。所述第一台阶部313和所述第二台阶部314可以用于与所述塑胶件60相配合。
[0060]
所述第二导热部32可以包括第二导热面321，其中，本实施例中的所述第二导热面321 可以为一斜面。本实施例中，所述绝缘件50包括第一表面51和与所述第一表面51相对的第二表面52。
[0061]
所述第二导热面321可以贴合于所述绝缘件50的第一表面51，所述绝缘件50的第二表面52可以贴合于所述功率管器件10的散热面11。
[0062]
本实施例中，所述导热件30的横切面大致呈三角形状或者梯形状。
[0063]
可以理解，本实施例中，所述导热件30可以由铝材料制成，在其他的实施例中，所述导热件30也可以由其他导热性能好的金属材料制成。
[0064]
由于所述导热件30由金属材料制成，并且所述功率管器件10的散热面11也为金属，为了防止所述功率管器件10传导热量给所述导热件30时发生短路等情况，所述功率管器件10 与所述导热件30之间需要进行绝缘。
[0065]
因此，本技术的实施例中可以通过将所述绝缘件50设置于所述功率管器件10与所述导热件30之间。可以理解，所述绝缘件50不仅可以实现所述功率管器件10与所述导热件30 之间的绝缘，还可以将所述功率管器件10产生的热量传导给所述导热件30。基于这样的设计，本技术的实施例可以保护功率管器件10不会被短路烧坏，并且还可以实现对所述功率管器件10的散热。
[0066]
在一种可能的实现方式中，所述功率管器件10可以包括多个管脚12，所述功率管器件 10可以通过将所述多个管脚12焊接于所述安装板20上，进而实现所述功率管器件10的安装，以及所述功率管器件10与所述安装板20之间的电信号传输。可以理解，本实施例中的所述功率管器件10可以倾斜设置于所述安装板20上，即所述功率管器件10与所述安装板 20之间可以形成一个夹角。举例说明，当所述功率管器件10倾斜放置于所述安装板20上时，所述功率管器件10的散热面11与所述安装板20的上表面之间形成一个夹角，并且该夹角可以小于90度或者大于90度。例如，该功率管器件10的散热面11与安装板20的上表面之间的夹角可以为45度。对此，本技术不作限定。
[0067]
可以理解，由于所述导热件30大致呈三角形，所述功率管器件10在过炉时会产生歪斜，因此需要在所述导热件30和所述安装板20之间增加塑胶件60。
[0068]
请参阅图8，为本技术的一个实施例提供的塑胶件60的结构示意图。
[0069]
如图8所示，本实施例中所述塑胶件60可以包括连接模块61以及固定连接在所述连接模块61两端的两个抵持模块62。
[0070]
所述连接模块61可以包括多个通孔611。可以理解，本实施例中，所述多个通孔611呈直线排列，且与所述功率管器件10的多个管脚12一一对应。
[0071]
具体地，所述功率管器件10的多个管脚12可以分别穿过所述通孔611而固定于所述安装板20上。
[0072]
本实施例中，所述两个抵持模块62的底部均可以设有连接柱621。所述塑胶件60可
以通过所述连接柱621固定在所述安装板20上。例如，所述连接柱621可以焊接在所述安装板 20。
[0073]
所述抵持模块62包括本体部622、第一延伸部623以及第二延伸部624。所述第一延伸部623和所述第二延伸部624固定连接于所述本体部622的两侧，所述第一延伸部623的内侧设有与所述第一台阶部313相配合的第一卡钩部625，所述第二延伸部624的内侧设有与所述第二台阶部314相配合的第二卡钩部626。本实施例中，所述本体部622与所述第二延伸部624之间可以形成收容空间627。
[0074]
如图9和图10所示，当将所述功率管器件10安装于所述安装板20上时，所述导热件 30可以抵持在所述塑胶件60上。
[0075]
具体地，所述第一导热部31的两端可以分别抵持在两个所述抵持模块62中的本体部622 上，所述第二导热部32的至少一部分可以收容在所述收容空间627中，并且所述第一卡钩部 625可以与所述第一台阶部313相配合，所述第二卡钩部626可以与所述第二台阶部314相配合。
[0076]
基于这样的设计，通过在所述导热件30和所述安装板20之间设有所述塑胶件60，可以保证所述导热件30与所述散热板40之间为平面接触，即可以保证所述导热件30与所述散热板40之间的接触面积，提升热量的传导面积。此外，所述塑胶件60还可以对所述功率管器件10的管脚12进行定位，防止所述功率管器件10的管脚12跪脚。
[0077]
请参阅图11，为本技术实施例中的散热系统100的状态图。
[0078]
如图11所示，所述功率管器件10处于工作状态，并且该功率管器件10在工作过程中产生热量。所述功率管器件10倾斜放置于所述安装板20上。此时，所述功率管器件10的散热面11贴合于所述绝缘件50的第二表面52，所述绝缘件50的第一表面紧密贴合于所述导热件30的第二导热面321，并且所述导热件30的第一导热面紧密贴合于所述散热板40的顶部。因此，所述功率管器件10所产生的热量可以通过所述绝缘件50传输给所述导热件30，接着所述导热件30可以将该热量传给散热板40进行散热。
[0079]
可以理解，本实施例中，由于所述功率管器件10并非平面放置于所述安装板20上，而是倾斜放置于所述安装板20上。
[0080]
这样的设计可以节省所述功率管器件10以及所述导热件30在所述安装板20上的投影面积。所述功率管器件对应的安装板区域可以放贴片器件，由此可以充分利用安装板的空间。所述散热板40和所述安装板20之间的高度可以增加，不会影响其它插件的放置，提高模块功率密度。
[0081]
因此，采用本技术的实施例的散热系统，不仅可以满足所述功率管器件对于散热的要求，还可以提升印刷电路板的利用率，降低成本。
[0082]
更进一步，当所述功率管器件10倾斜放置于所述安装板20时，所述功率管器件10的管脚12将会有一定的弯曲，因此，本技术的实施例可以吸收所述导热件30和所述散热板40之间的公差。
[0083]
本技术的实施例还提供一种电力电子设备，该电力电子设备可以包括壳体(图中未示出) 和如上述实施例中描述的散热系统100。其中，所述散热系统100可以设置于所述壳体中。可以理解，在一些可能的实现方式中，所述电力电子设备可以为开关电源模块或者汽车充电桩中的充电模块，对此本技术不作限定。
[0084]
采用本技术的实施例提供的散热系统和电力电子设备，可以降低功率管器件在印刷电路板上的投影面积，从而可以降低成本，提升电力电子设备的功率密度，提升产品竞争力。
[0085]
对于本领域的技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他具体形式实现本技术。因此，只要在本技术的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都应该落在本技术要求保护的范围之内。