CN105450040B - 一种标准化功率模块单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标准化功率模块单元，包括衬板固定盒、压接组件、散热器或基板以及衬板，所述衬板固定盒与衬板构成了连接器公头，所述压接组件构成了连接器母头；所述衬板的背面贴装于散热器或基板上，所述衬板固定盒安装于散热器或基板上与衬板对应的位置处，所述压接组件通过紧固件压接于衬板固定盒的上方以实现功率组件的紧固。本发明采用连接器对接方式、有效提高了功率模块可靠性、降低了组装成本。

Description

一种标准化功率模块单元

技术领域

本发明主要涉及到功率模块的设计领域，特指一种标准化功率模块单元。

背景技术

IGBT功率模块作为变流/变频装置的核心部件，承担着将交流转变为直流电，或将直流电逆变成交流电的重大任务。目前，IGBT功率模块正在朝着高集成度、快速便捷组装、高可靠性方向发展。

在IGBT功率模块设计过程中，不仅需要考虑其组装的便捷性，同时需要满足其集成驱动电路板及衬板密封的要求。目前，IGBT功率模块主要有两种方式，分别是整体封装方式和压接方式。整体封装方式是衬板直接焊接或烧结至DCB基板上，功率端子及控制信号采用焊接方式直接导出，其内部浇灌硅胶。此种方式衬板采用完全密封封装，可有效保证功率模块可靠性，但其组装成本较高，不利于多功率模块并联。压接方式是衬板通过压接力直接压紧至散热器或基板上，并通过标准化的组件实现功率模块的快速组装，但此种方式衬板部位填充硅胶较少，且衬板部位并未完全密封处理，对IGBT因外部环境对功率模块失效率产生不利影响。

由上可知，目前IGBT功率模块存在以下不足：

（1）采用整体封装结构的IGBT功率模块，其不能满足集成度、标准化功率组件设计要求；

（2）采用压接式IGBT功率模块，其不能满足高防护等级要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种采用连接器对接方式、有效提高功率模块可靠性、降低组装成本的标准化功率模块单元。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种标准化功率模块单元，包括衬板固定盒、压接组件、散热器或基板以及衬板，所述衬板固定盒与衬板构成了连接器公头，所述压接组件构成了连接器母头；所述衬板的背面贴装于散热器或基板上，所述衬板固定盒安装于散热器或基板上与衬板对应的位置处，所述压接组件通过紧固件压接于衬板固定盒的上方以实现功率组件的紧固。

作为本发明的进一步改进：所述衬板的背面通过涂覆导热硅脂贴装于散热器或基板上。

作为本发明的进一步改进：所述衬板芯片面的控制信号采用触针焊接，高压信号采用接触方式连接。

作为本发明的进一步改进：所述衬板固定盒上设置有定位销钉和衬板固定盒紧固螺栓，所述衬板通过定位销钉在散热器或基板上的精确定位，并通过衬板固定盒紧固螺栓实现紧固。

作为本发明的进一步改进：所述压接组件包括衬板压接排、芯片电极弹性接触体和辅助端子转接孔，所述压接组件通过压接组件紧固螺栓紧固。

作为本发明的进一步改进：所述衬板固定盒与散热器或基板之间设置第一密封圈，所述衬板固定盒与压接组件之间设置第二密封圈，在压接组件压接力的作用下压紧。

作为本发明的进一步改进：所述衬板固定盒与压接组件之间留有一个密封空腔，并通过注胶孔进行绝缘灌胶。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的标准化功率模块单元，结构简单紧凑、制作方便，采用连接器对接方式，可以有效提高功率模块可靠性，降低组装成本；进而能够满足快速组装、标准化的设计要求，同时需要满足集成化要求，防护等级要求，易实现驱动电路板集成，并便于多组功率组件并联。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明中衬板的结构原理示意图。

图3是本发明中衬板固定时的结构原理示意图。

图4是本发明中衬板固定盒的结构原理示意图。

图5是本发明中压接组件一个视角的结构原理示意图。

图6是本发明中压接组件另一个视角的结构原理示意图。

图7是利用本发明实现并联功率模块的结构原理示意图。

图例说明：

101、衬板固定盒；102、压接组件；103、散热器或基板；104、压接组件紧固螺栓；201、衬板；301、密封圈；302、衬板固定盒紧固螺栓；401、定位销钉；501、衬板压接排；502、芯片电极弹性接触体；503、辅助端子转接孔；504、压接组件定位销；506、高压功率端子外接排；507、注胶孔；601、并联散热器或衬板；602、并联组件。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1～图6所示，本发明的一种标准化功率模块单元，包括衬板固定盒101、压接组件102、散热器或基板103以及衬板201，衬板201的背面贴装于散热器或基板103上，衬板固定盒101安装于散热器或基板103上与衬板201对应的位置处，压接组件102通过紧固件压接于衬板固定盒101的上方以实现功率组件的紧固。这样，衬板固定盒101与衬板201构成了连接器公头，压接组件102构成了连接器母头，最终实现了功率模块单元快速组装。

本实施例中，衬板201的背面（即与芯片面相反的面）通过涂覆导热硅脂，贴装于散热器或基板103上，以实现芯片开关损耗产生的热量快速传递。而衬板201芯片面的控制信号采用触针焊接，高压信号采用接触方式连接。

本实施例中，衬板固定盒101的尺寸应与衬板201相匹配，衬板固定盒101上设置有定位销钉401和衬板固定盒紧固螺栓302，通过定位销钉401实现衬板201在散热器或基板103上的精确定位，并通过衬板固定盒紧固螺栓302实现紧固，保证衬板201在水平方向位置约束。

本实施例中，压接组件102包括衬板压接排501、芯片电极弹性接触体502和辅助端子转接孔503、压接组件定位销504、高压功率端子外接排506，并通过整体注塑实现；压接组件102通过压接组件紧固螺栓104实现功率组件的紧固。通过衬板压接排501传递压力，实现衬板201垂直方向精确压紧定位。

本实施例中，进一步在衬板固定盒101与散热器或基板103之间设置第一密封圈301，在衬板固定盒101与压接组件102之间设置第二密封圈，在压接组件102压接力的作用下实现传递压紧，保证功率模块单元的防护等级，降低芯片失效率。同时，第二密封圈可缓冲衬板201压接的硬连接，保证衬板201通过衬板压接排501实现衬板201的紧密连接。

本实施例中，衬板固定盒101与压接组件102之间留有一个密封空腔，并通过注胶孔507实现衬板201绝缘灌胶处理。

在其他实施例中，压接组件102的上方还可以进一步直接连接驱动电路板，实现功率模块集成化设计。参见图7所示，通过本发明的设计，并联组件602可以在并联散热器或衬板201上得以应用，并联组件602即可为本发明的标准化功率模块单元，这样功率模块单元就实现了功率模块的并联使用，以满足大电流应用要求。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种标准化功率模块单元，其特征在于，包括衬板固定盒（101）、压接组件（102）、散热器或基板（103）以及衬板（201），所述衬板固定盒（101）与衬板（201）构成了连接器公头，所述压接组件（102）构成了连接器母头；所述衬板（201）的背面贴装于散热器或基板（103）上，所述衬板固定盒（101）安装于散热器或基板（103）上与衬板（201）对应的位置处，所述压接组件（102）通过紧固件压接于衬板固定盒（101）的上方以实现功率组件的紧固；所述衬板固定盒（101）与压接组件（102）之间留有一个密封空腔，并通过注胶孔（507）进行绝缘灌胶。

2.根据权利要求1所述的标准化功率模块单元，其特征在于，所述衬板（201）的背面通过涂覆导热硅脂贴装于散热器或基板（103）上。

3.根据权利要求1所述的标准化功率模块单元，其特征在于，所述衬板（201）芯片面的控制信号采用触针焊接，高压信号采用接触方式连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的标准化功率模块单元，其特征在于，所述衬板固定盒（101）上设置有定位销钉（401）和衬板固定盒紧固螺栓（302），所述衬板（201）通过定位销钉（401）在散热器或基板（103）上的精确定位，并通过衬板固定盒紧固螺栓（302）实现紧固。

5.根据权利要求1或2或3所述的标准化功率模块单元，其特征在于，所述压接组件（102）包括衬板压接排（501）、芯片电极弹性接触体（502）和辅助端子转接孔（503），所述压接组件（102）通过压接组件紧固螺栓（104）紧固。

6.根据权利要求1或2或3所述的标准化功率模块单元，其特征在于，所述衬板固定盒（101）与散热器或基板（103）之间设置第一密封圈（301），所述衬板固定盒（101）与压接组件（102）之间设置第二密封圈，在压接组件（102）压接力的作用下压紧。