CN108882499A - 母板、包括其的功率电子器件及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及母板、包括其的功率电子器件及设备。所述母板上具有：用于安装功率模块的区域；以及用于固定散热翅片的基座，所述基座一体地成型在所述母板上，其中，所述基座和所述区域分别形成在所述母板的两侧，并且所述基座与所述区域处于相对应的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种母板，并进一步涉及包括其的功率电子器件及设备。
背景技术
在功率电子器件（Power Electrical Unit）中，母板上的功率模块（PowerModule）工作时会产生大量的热，因此功率模块需要冷却器冷却，通常的做法是使用具有散热翅片的散热器散热。
在功率电子器件的传统设计中，母板上具有安装孔洞，散热器通过螺栓固定在孔洞处，而功率模块则嵌在孔洞内固定至散热器。在散热器和母板之间的界面处应用有密封胶，用于水或气密封。
这种传统设计中整个散热器包括散热翅片在内是通过挤压工艺一体制成的，其散热翅片难以达到高的致密度，难以缩小散热器的尺寸，进而为缩减PEU的尺寸增加了困难。另外，散热器和母板的组装引入了更大的公差链和更多的工艺步骤。
发明内容
本发明的目的包括提供能克服前述现有技术的缺陷的母板。
本发明的目的还包括提供包括母板的功率电子器件及设备。
为了实现前述目的，根据本发明的第一方面提供了一种母板，其中，所述母板上具有：
用于安装功率模块的区域；以及
用于固定散热翅片的基座，所述基座一体地成型在所述母板上，其中，
所述基座和所述区域分别形成在所述母板的两侧，并且所述基座与所述区域处于相对应的位置。
可选地，在如前所述的母板中，所述基座构造为形成在所述母板上的凸台。
可选地，在如前所述的母板中，在所述基座上固定有散热翅片。
可选地，在如前所述的母板中，所述散热翅片呈片状或柱状。
可选地，在如前所述的母板中，在所述区域处安装有功率模块。
为了实现前述目的，根据本发明的第二方面提供了一种功率电子器件，其中，所述功率电子器件包括如前述第一方面中任一项所述的母板。
可选地，在如前所述的功率电子器件中，所述功率电子器件具有在两侧分别固定至所述母板的第一罩壳和第二罩壳，所述母板与所述第一罩壳围成容置所述散热翅片的第一室，所述母板与所述第二罩壳围成容置所述功率模块的第二室，所述第二室是密闭的。
可选地，在如前所述的功率电子器件中，在所述第一室内设置有用于为所述散热翅片散热的冷却通道。
可选地，在如前所述的功率电子器件中，所述冷却通道内为风机驱动的气体冷却介质或泵装置驱动的液体冷却介质。
为了实现前述目的，根据本发明的第三方面提供了一种设备，所述设备中具备如前述第二方面中任一项所述的功率电子器件。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明的一种实施方式的母板的前视示意图；
图2是图1中母板的A-A向剖视示意图；
图3是图1中母板的B-B向剖视示意图；
图4是根据本发明的一种实施方式的功率电子器件的前视示意图；
图5是图4中功率电子器件的仰视示意图；
图6是图4中功率电子器件的俯视示意图；以及
图7是图4中功率电子器件的侧视示意图。
具体实施方式
下面参照附图详细地说明本发明的具体实施方式。在各附图中，相同的附图标记表示相同或相应的技术特征。
图1是根据本发明的一种实施方式的母板的前视示意图，其中安装有功率模块。
如图中所示，在母板10上可以安装有功率模块20。所安装的功率模块20的数量可以不限于图中的三个，根据具体实施方式的需要，安装数量可以更少或者更多。功率模块20的排列方式也并不限于图示的并排排列，而是可以根据具体需要而进行任何有规律或无规律排列。所属领域的技术人员可以了解，虽然图示中以矩形的功率模块20为例进行了描述，但是，本申请意在将例如圆形、多边形、椭圆形及其它规则或不规则形状的功率模块同样含盖在内。
可以了解，为了安装这些功率模块20，在母板10上可以具有用于安装功率模块20的区域。同样，所述区域可以是集中安装所有功率模块20的单个整体区域，也可以是与功率模块20一一对应的多个分体区域。每个区域可以对应于一个或更多个功率模块20。
各功率模块20可以如图示示例中通过螺栓固定至母板10。在可选的实施方式中，也可以利用其它方式固定功率模块20，例如但不限于嵌接、用金属片压接、铆接等方式，将其限位于母板10上。
在图示实施方式中，母板10的周边上可选地设置有通孔，用于母板的固定。在可选的实施方式中也可以选用其它方式固定。所属领域的技术人员可以了解，虽然图示中以矩形的母板10为例进行了描述，但是，本申请意在将例如圆形、多边形、椭圆形及其它规则或不规则形状的母板同样含盖在内。
图2是图1中母板的A-A向剖视示意图，图中可以看到安装于母板上的功率模块及用于散热的散热翅片。
依据图2，功率模块20和散热翅片30可以分别位于母板10的两侧。散热翅片30可以处于与功率模块20相对应的位置。可以了解，此处相对应的位置意在说明散热翅片30在母板上的安装位置与功率模块20在母板上的安装位置具有相当的重合度以便于为功率模块20散热，包括散热翅片30与功率模块20对齐的情形、散热翅片30与功率模块20基本对齐的情形、散热翅片30与功率模块20部分重合但仍能够有效为功率模块散热的情形等。
通常来说，散热器是由独立于母板的基座和一系列的散热翅片组成。但是，在本发明的实施方式中，用于安装散热翅片的基座12（见图3）（对应于通常的散热器的基座）一体地成型在母板上（例如可以是单个挤压部件），即用于安装散热翅片的基座构成了母板的一部分。这不同于散热器和母板的常规组装件。散热翅片可以通过例如焊接等其它工艺步骤而附接到一体成型的母板上，因此，散热翅片能够更薄并且更致密。从图中可以看出，图示实施方式中的散热翅片30的分布非常致密，散热翅片本身非常细或薄、间距小、高宽比非常大，非常有利于散热。
图3是图1中母板的B-B向剖视示意图。
从图中可以看出一体形成在母板10上的用于安装散热翅片30的基座12。可以了解，散热翅片意为用于散热的翅片，吸收并散除从功率模块传递到散热翅片的热量。在散热翅片30周围可以有冷却空气或冷却液体经过，以进行主动散热，增强散热效果。
在图示实施方式中，散热翅片30可以固定在基座12上。散热翅片30的具体固定方式可以包括但不限于焊接、嵌插、烧结、卡接、插入后用楔块楔住等方式。散热翅片可以呈片状、柱状等适于散热的形状，在此不一一列述。制造散热翅片的材料可以包括铝、铝合金甚至铜等金属或金属氧化物、陶瓷等。
依据图3，该实施方式中，基座12在母板10上构造为凸台，其高度（或厚度）大于其周围的母板部分13。如此设置的优点在于增加了该处的热容量，减小了温度波动，尤其适于用功率模块对温度敏感性高的情况。在未图示的可选的实施方式中，也可以将基座12设置成与周围的母板部分高度（或厚度）基本相同的。从图3中还可以看出，母板10的周边14可以增加厚度，以便于在利用通孔11固定母板10时提高该部位的强度，提高固定的可靠性。
这样的母板可以是通过挤压工艺制成的；在可选的实施方式中也可以用铸造、锻造甚至直接机加工、用卷材切割等不同方式制成。制成母板的材料可以是铝、铝合金，或其它金属等，但是可以了解，从功能上来说，其制造材料并不必需使用金属。
图4是根据本发明的一种实施方式的功率电子器件的前视示意图。图5是图4中功率电子器件的仰视示意图。图6是图4中功率电子器件的俯视示意图。图7是图4中功率电子器件的侧视示意图。
从图4-7可以看出，图示实施方式的功率电子器件100包括母板10。根据本发明的教示，所属领域的技术人员可以了解，本申请意在包括以其它形式包括有母板10的任何的功率电子器件。
结合各图，根据本发明的一种实施方式的功率电子器件100可以具有在两侧分别固定至母板10的第一罩壳50和第二罩壳40，母板10与第一罩壳50可以围成容置散热翅片30的第一室，母板10与第二罩壳40可以围成容置功率模块20的第二室，第二室是密闭的。
从图4中可以看出，第二罩壳40可以通过螺栓连接固定至母板10。可以了解，此处也可以使用其它的连接固定方式。结合图7可以理解，该第二罩壳40和母板10围成容置功率模块20的第二室。该第二室可以是密闭的，封闭住内部的高电压、高电流部件，能够防止水、空气、灰尘等侵入，并且屏蔽住电磁波的干扰。
从图5-7中可以看出，第一罩壳50可以通过螺栓连接固定至母板10。可以了解，此处也可以使用其它的连接固定方式。该第二罩壳50和母板10可以围成容置散热翅片30的第二室。根据具体的情况，该第二室可以是开放的或者为密封的。
在第一室内可以形成用于为散热翅片散热的冷却通道，冷却通道内可以为风机驱动的气体冷却介质或泵装置驱动的液体冷却介质。如图5中所示，在该实施方式中，在第二罩壳50上形成有空气进口60，此处适于设置有风扇或风机等驱动设备，将空气吹送到散热翅片上，将散热翅片上的热量带走。从图6中可以看出，在该实施方式中，第二罩壳50和母板10围成的第二室是开放式的，以便于空气流动、增强主动散热效果。在可选的实施方式中，也可以将第二罩壳50封闭成用于液体冷却介质的冷却通道，利用泵装置来驱动液体冷却介质流过散热翅片30。
结合以上描述，本发明的一方面还涉及包括前述功率电子器件的设备。例如，这些设备可以包括但不限于电动汽车、大型水泵电机、太阳能发电装置等需要为功率电子器件提供冷却功能的设备。功率电子器件在这些设备中可以用于将电池的直流电转换成交流电以供电机使用，也可以是直流向直流转换、交流向直流转换，也可以用于电压变换、频率变换等。在设备的冷却系统的给定体积下，通过提供主动散热，本发明能够增加冷却能力；同时，通过更少的组装公差链及更少的组装工艺步骤，能够减小的冷却系统的尺寸。例如，本发明的一些方面减少了散热器和母板的密封及固定的工艺步骤。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的范围内。
Claims (10)
1. 一种母板，其特征在于，所述母板上具有：
用于安装功率模块的区域；以及
用于固定散热翅片的基座，所述基座一体地成型在所述母板上，其中，
所述基座和所述区域分别形成在所述母板的两侧，并且所述基座与所述区域处于相对应的位置。
2.如权利要求1所述的母板，其中，所述基座构造为形成在所述母板上的凸台。
3.如权利要求1或2所述的母板，其中，在所述基座上固定有散热翅片。
4.如权利要求3所述的母板，其中，所述散热翅片呈片状或柱状。
5.如权利要求1或2所述的母板，其中，在所述区域处安装有功率模块。
6.一种功率电子器件，其特征在于，所述功率电子器件包括如权利要求1至5中任一项所述的母板。
7.如权利要求6所述的功率电子器件，其中，所述功率电子器件具有在两侧分别固定至所述母板的第一罩壳和第二罩壳，所述母板与所述第一罩壳围成容置所述散热翅片的第一室，所述母板与所述第二罩壳围成容置所述功率模块的第二室，所述第二室是密闭的。
8.如权利要求7所述的功率电子器件，其中，在所述第一室内设置有用于为所述散热翅片散热的冷却通道。
9.如权利要求8所述的功率电子器件，其中，所述冷却通道内为风机驱动的气体冷却介质或泵装置驱动的液体冷却介质。
10.一种设备，其特征在于，所述设备中具备如权利要求6至9中任一项所述的功率电子器件。
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| DE102023103638A1 (de) | 2023-02-15 | 2024-08-22 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Kühlkörper für elektronische Leistungsmodule, Baugruppe mit einem solchen Kühlkörper sowie deren Herstellung und Verwendung |
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Legal Events
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