水冷功率模塊的製作方法
2023-05-19 03:04:31 1
專利名稱：水冷功率模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種功率模塊，尤其涉及一種水冷功率模塊。
背景技術：
功率模塊是風能產品的核心部分，其散發熱量較多，對散熱的要求很高。 一般要使用散熱器散熱，在功率等級高的產品中，要使用散熱效果好的水冷散 熱器進行散熱。現有的產品中， 一些水冷功率模塊只是在水冷散熱器一面安裝
IGBT (絕緣柵雙極電晶體)，這樣水冷散熱器的利用率太低；另外一些產品中 的水冷功率模塊，雖然是在水冷散熱器雙面安裝IGBT，但同樣電容也分別安 裝在散熱器兩側。這種安裝方式存在一些問題1、在水冷散熱器雙面安裝 IGBT，裝配完正面IGBT後，裝配背面IGBT很不方便。因為安裝IGBT需要塗 矽脂，散熱器要放平，需要特製的工裝保護前面安裝好的IGBT。 2、對電容器 件外形尺寸限制很大，電容高度不能太高，造成器件選擇餘地很小，可能需要 定做體積小的金膜電容。3、水冷散熱器雙面安裝IGBT、電容，造成散熱器尺 寸較大，加工難度提高。4、水冷功率模塊重量比較重，將近40 — 50KG，不易 維護安裝。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術中存在的水冷功率模塊重量較重，散熱器加工尺寸較大、加工難度較大、整體利用率不高的問題，提 供一種重量較輕、散熱器尺寸小、加工難度相對較小、整體利用率高的水冷功 率模塊。
本實用新型通過以下技術方案來解決上述技術問題一種水冷功率模塊，
包括IGBT組件、電容組件，其中IGBT組件包括水冷散熱器，在水冷散熱器的 兩面對稱設置至少一對IGBT，所述IGBT組件與電容組件通過母排組件電連接。 所述IGBT連接有第一銅排組件。
所述電容組件包括多個電容組成的電容組，所述電容組連接有第二銅排組件。
所述母排組件由正、負母排組成，所述第一、第二銅排組件都分別由正、
負銅排組成，所述正母排分別與第一、第二銅排組件的正銅排連接，負母排分
別與第一、第二銅排組件的負銅排連接。
第一銅排組件的負銅排疊放在第一銅排組件的正銅排之上，二者之間設有
絕緣膜；負母排疊放貼合在第一銅排組件的負銅排上；負母排上面疊放有正母 排，二者之間設有絕緣膜。
第一銅排組件的正銅排寬度寬於負銅排寬度，負銅排外側與負銅排不接 觸的正銅排上設有連接孔，正母排下面設置有與連接孔對應連接的連接柱，負 母排開有通孔，連接柱穿裝在通孔中並與通孔內壁之間留有間隙。
第一銅排組件的負銅排與負母排之間通過螺釘固定連接在一起，正母排對 應螺釘的位置開有安裝孔，螺釘穿裝在安裝孔內並與安裝孔內壁留有間隙。
正、負母排同側都間隔設有向上翻折的支臂，正母排的支臂與負母排的支 臂相互交錯設置並相鄰支臂之間留有間隙。
所述正母排、負母排的支臂分別與第二銅排組件的正銅排、負銅排一一對應連接。
所述水冷散熱器兩端分別設有與其垂直的安裝板，所述安裝板與電容組件 的支撐架通過掛板可拆卸固定連接在一起。
由於功率模塊中IGBT發熱量很大，水冷散熱器主要是用於IGBT的散熱， 本發明將電容從功率模塊中分離出來，形成單獨的電容組件。這樣功率模塊分 為IGBT組件、電容組件，其中IGBT組件包括水冷散熱器，在水冷散熱器的兩 面一一對應設置至少一對IGBT，由於功率模塊要求水冷散熱器正反兩面的 IGBT並聯， 一一對應設置可保證模塊的銅排在水冷散熱器的兩面對稱，很好 保證了兩面對應的IGBT的均流。由於水冷散熱器只用於IGBT的散熱，尺寸 大大縮小，降低了散熱器的加工難度和加工成本。由於IGBT組件與電容組件 是分別設置的，並且可拆卸連接，可以分別很方便的安裝和維護，並且由於將 電容組件與模塊組件分開，電容尺寸可以不受很多限制。另外，分別設置的 IGBT組件和水冷散熱器的重量僅15KG，電容組件重量僅24KG，重量減輕很多。
第一、第二銅排組件之間通過母排組件連接，為了連接方便，並且不佔用 太多空間，母排組件與第一銅排組件上下疊放。其中第一銅排組件的負銅排疊 放在第一銅排組件的正銅排之上，二者之間設有絕緣膜；負母排貼合疊放在第 一銅排組件的負銅排上；負母排上面疊放有正母排，二者之間也設有絕緣膜。
第一銅排組件與母排組件連接方式是:第一銅排組件的負銅排與負母排是 直接貼合固定在一起，第一銅排組件的正銅排設有穿過負母排並不與負母排接 觸的連接柱，連接柱與正母排固定連接在一起，這種連接方式既保證了連接的 可靠，也保證了正母排、正銅排與負母排、負銅排之間的絕緣性能。
在正、負母排同側都間隔設有向上翻折的支臂，正母排的支臂與負母排的 支臂相互交錯設置並且相鄰支臂之間留有間隙。支臂的數量與正負銅排的數量相同，正母排、負母排的支臂分別與第二銅排組件的正銅排、負銅排一一對應 固定連接在一起，這種結構保證了連接方便快捷。
水冷散熱器兩側設置有安裝架， 一方面由於安裝架支撐，方便了在水冷
散熱器的兩面都安裝IGBT，另一方面兩個安裝架之間設有掛板，掛板可將 IGBT組件掛裝在電容組件的支撐架上。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中
圖1是本實用新型實施例的結構示意圖； 圖2是本實用新型實施例的側面示意圖3是本實用新型實施例的IGBT組件的結構示意圖4是本實用新型實施例的電容組件的結構示意圖5是本實用新型實施例的IGBT組件另一種實施方式的結構示意圖。
具體實施方式
如圖l、 2、 3、 4所示， 一種水冷功率模塊，包括IGBT組件6、電容組件 2，其中IGBT組件6包括水冷散熱器7，水冷散熱器7的兩面對稱設置至少一 對IGBT，本實施例設置三對IGBT，根據需要，還可以設置其他數量的IGBT， 所述IGBT組件6與電容組件7通過母排組件電連接。IGBT連接有第一銅排組 件。所述電容組件2包括多個電容組成的電容組，所述電容組連接有第二銅排 組件。所述母排組件由正、負母排3a、 3b組成，第一銅排組件由正、負銅排 4a、 4b組成，第二銅排組件由正、負銅5a、 5b排組成，所述正母排3a分別 與第一、第二銅排組件的正銅排4a、 5a連接，負母排3b分別與第一、第二銅排組件的負銅排4b、 5b連接。第一銅排組件的負銅排4b疊放在第一銅排組件的正 銅排4a之上，二者之間設有絕緣膜18;負母排3b疊放貼合在第一銅排組件的 負銅排4b上；負母排3b上面疊放有正母排3a， 二者之間設有絕緣膜18。
第一銅排組件的正銅排4a的寬度寬於負銅排4b的寬度，在負銅排4b外 側的正銅排4a上開有連接孔20，正母排3a下面設有與連接孔20對應的連接 柱8，負母排3b與連接柱8對應的位置上開有通孔(圖中未示出)，連接柱8 穿裝在通孔中並與通孔內壁之間留有間隙，連接柱8與正銅排4a的連接孔20 鉚接。第一銅排組件的負銅排4b與負母排3b之間通過螺釘15固定連接在一 起，正母排3a對應螺釘15的位置開有安裝孔13，螺釘15穿裝在安裝孔13 內並與安裝孔13內壁留有間隙。正母排3a同側間隔設有向上翻折的支臂3、， 負母排3b同側間隔設有向上翻折的支臂3'b，正母排的支臂3'a與負母排的 支臂3'b相互交錯設置並且各支臂3'a、 3'b之間留有間隙。正母排、負母排 的支臂3'a、 3、b分別與第二銅排組件的正銅排5 a、負銅排5b —一對應設置， 二者通過螺釘17固定連接在一起。所述水冷散熱器7兩端分別設有與其垂直 的安裝板1，所述安裝板1與電容組件的支撐架12通過掛板11可拆卸固定連 接在一起。
如圖5所示，另一種方式是正銅排4a上的連接孔20為螺紋孔，連接柱8 直接螺接在連接孔20內，負母排3b與連接柱8對應的位置上開有通孔(圖中 未示出)，連接柱8穿裝在通孔中並與通孔內壁之間留有間隙，正母排3a上設 有螺釘19，螺釘19將正母排3a與連接柱8固定連接在一起。
水冷散熱器7兩端的安裝板1不僅用於固定安裝水冷散熱器7，在模塊裝 配中還起到工裝的作用。可先將水冷散熱器7與安裝板1固定好，安裝IGBT 時，當安裝完正面的IGBT，將安裝板l作為工裝支撐使用，用於安裝後面的IGBT，這樣不但很方便地安裝後面的IGBT，也很好地保護前面安裝的IGBT 不受損壞。
權利要求1、一種水冷功率模塊，其特徵在於，包括IGBT組件、電容組件，其中IGBT組件包括水冷散熱器，在水冷散熱器的兩面對稱設置至少一對IGBT，所述IGBT組件與電容組件通過母排組件電連接。
2、 根據權利要求1所述的水冷功率模塊，其特徵在於，所述IGBT連接 有第一銅排組件。
3、 根據權利要求1所述的水冷功率模塊，其特徵在於，所述電容組件包 括多個電容組成的電容組，所述電容組連接有第二銅排組件。
4、 根據權利要求2或3所述的水冷功率模塊，其特徵在於，所述母排組 件由正、負母排組成，所述第一、第二銅排組件都分別由正、負銅排組成，所 述正母排分別與第一、第二銅排組件的正銅排連接，負母排分別與第一、第二 銅排組件的負銅排連接。
5、 根據權利要求4所述的水冷功率模塊，其特徵在於，第一銅排組件的負銅排疊放在第一銅排組件的正銅排之上，二者之間設有絕緣膜；負母排疊放 貼合在第一銅排組件的負銅排上；負母排上面疊放有正母排，二者之間設有絕 緣膜。
6、 根據權利要求5所述的水冷功率模塊，其特徵在於，第一銅排組件的 正銅排寬度寬於負銅排寬度，負銅排外側與負銅排不接觸的正銅排上設有連接 孔，正母排下面設置有與連接孔對應連接的連接柱，負母排開有通孔，連接柱 穿裝在通孔中並與通孔內壁之間留有間隙。
7、 根據權利要求6所述的水冷功率模塊，其特徵在於，第一銅排組件的負銅排與負母排之間通過螺釘固定連接在一起，正母排對應螺釘的位置開有安 裝孔，螺釘穿裝在安裝孔內並與安裝孔內壁留有間隙。
8、 根據權利要求7所述的水冷功率模塊，其特徵在於，正、負母排同側都間隔設有向上翻折的支臂，正母排的支臂與負母排的支臂相互交錯設置並相 鄰支臂之間留有間隙。
9、 根據權利要求8所述的水冷功率模塊，其特徵在於，所述正母排、負 母排的支臂分別與第二銅排組件的正銅排、負銅排一一對應連接。
10、根據權利要求9所述的水冷功率模塊，其特徵在於，所述水冷散熱器 兩端分別設有與其垂直的安裝板，所述安裝板與電容組件的支撐架通過掛板可 拆卸固定連接在一起。
專利摘要本實用新型公開了一種水冷功率模塊，包括IGBT組件、電容組件，其中IGBT組件包括水冷散熱器，水冷散熱器的兩面對稱設置至少一對IGBT，所述IGBT組件與電容組件通過母排組件電連接。本實用新型針對現有技術中存在的水冷功率模塊重量較重，散熱器加工尺寸較大、加工難度較大、整體利用率不高的問題，提供一種重量較輕、散熱器尺寸小、加工難度相對較小、整體利用率高的水冷功率模塊。
文檔編號H01L25/00GK201230431SQ200820095028
公開日2009年4月29日 申請日期2008年6月23日 優先權日2008年6月23日
發明者王建偉, 白曉峰 申請人:艾默生網絡能源有限公司