CN110767618A - 一种针对功率模块的散热及保护结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种针对功率模块的散热及保护结构，涉及功率模块的散热与保护领域，包括PCB电路板和设置在PCB电路板上的IGBT元件，还包括散热保护板，所述IGBT元件的源电极向外伸出形成源电极延伸部，且IGBT元件上设有扰性片，所述扰性片为L型，其水平部分焊接在IGBT元件的漏电极上，其竖直部分位于源电极延伸部外侧且不与之接触，所述扰性片受热变形后其竖直部分远离漏电极的一端能够接触源电极延伸部，通过设散热保护板来提高功率模块的散热效果，并且在IGBT元件上设置有热变形性能的扰性片，能够在IGBT元件过热时其竖直部分发生形变从而接触源电极延伸部，将漏电极和源电极导通，使IGBT元件自短路进而实现保护功能。

Description

一种针对功率模块的散热及保护结构
技术领域
本发明涉及功率模块的散热与保护领域，具体涉及一种针对功率模块的散热及保护结构。
背景技术
功率模块的散热问题一直困扰着大家，温度没能及时散去，产生过高的温度不仅影响功率模块的性能，还会烧坏功率模块。
功率模块过热除了长期运行产生过热，还可能因为电流变大，产生过热，例如电源模块中个别器件损坏或故障，导致流经功率模块的电流变大，使功率模块过热而损毁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对功率模块的散热及保护结构，通过设散热保护板来提高功率模块的散热效果，并且在IGBT元件上设置有热变形性能的扰性片，能够在IGBT元件过热时其竖直部分发生形变从而接触源电极延伸部，将漏电极和源电极导通，使IGBT元件自短路进而实现保护功能。
一种针对功率模块的散热及保护结构，包括PCB电路板和设置在PCB电路板上的IGBT元件，还包括散热保护板，所述IGBT元件的源电极向外伸出形成源电极延伸部，且IGBT元件上设有扰性片，所述扰性片为L型，其水平部分焊接在IGBT元件的漏电极上，其竖直部分位于源电极延伸部外侧且不与之接触，所述扰性片受热变形后其竖直部分远离漏电极的一端能够接触源电极延伸部；
所述散热保护板的上表面直接刻蚀形成集中槽、流入槽和流出槽，所述集中槽设有5个，所述流入槽和5个集中槽依次连通后与流出槽连通。
优选的，所述扰性片还能够为倒T型，其水平部分焊接在IGBT元件的漏电极上，其竖直部分位于源电极延伸部外侧且不与之接触；
优选的，所述扰性片能够为双金属片。
优选的，所述扰性片还能够通过插接的方式连接在漏电极上。
优选的，5个集中槽中第一个集中槽为带隔板的方形槽，后4个位椭圆形槽，所述流入槽先与第一个集中槽连通，再连通至最远端的集中槽，然后依次连通其余集中槽，最后再通过第一个集中槽与流出槽连通。
优选的，所述散热保护板的底部设有若干凹口，形成凹凸不平的下表面。
优选的，所述散热保护板的下表面还设置有一层绝缘导热层。
优选的，PCB电路板和散热保护板的四角处对应设置有连接螺栓孔。
优选的，所述集中槽中还能够固定连接有多个鳍片。
本发明的优点在于：结构简单，使用灵活，通过设散热保护板来提高功率模块的散热效果，并且在IGBT元件上设置有热变形性能的扰性片，能够在IGBT元件过热时其竖直部分发生形变从而接触源电极延伸部，将漏电极和源电极导通，使IGBT元件自短路进而实现保护功能。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图；
图2为本发明装置中PCB电路板和散热保护板的组装原理图；
图3为本发明装置中PCB电路板的结构示意图；
图4为本发明装置中加装鳍片的散热保护板结构示意图；
图5为本发明装置中散热保护板底部结构示意图；
图6为本发明装置中IGBT元件的结构示意图；
图7为本发明装置中IGBT元件的正视图；
图8为本发明装置中两种扰性片的结构示意图；
其中，1、PCB电路板，2、IGBT元件，20、漏电极，21、栅电极，22、源电极，220、源电极延伸部，3、散热保护板，30、连接螺栓孔，4、集中槽，5、流入槽，6、流出槽，7、凹口，8、鳍片，9、扰性片。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图8所示，一种针对功率模块的散热及保护结构，包括PCB电路板1和设置在PCB电路板1上的IGBT元件2，还包括散热保护板3，所述IGBT元件2的源电极22向外伸出形成源电极延伸部220，且IGBT元件2上设有扰性片9，所述扰性片9为L型，其水平部分焊接在IGBT元件2的漏电极20上，其竖直部分位于源电极延伸部220外侧且不与之接触，所述扰性片9受热变形后其竖直部分远离漏电极20的一端能够接触源电极延伸部220；扰性片9如图8所示，其水平部分直接焊接或插接在漏电极20上，竖直部分与源电极延伸部220贴近但不与之接触，只有当IGBT元件2有大电流的通过而使其温度在短时间内上升，造成扰性片9则随着温度的上升产生形变，扰性片9的竖直部分变形弯曲后，与源电极延伸部220接触，造成当IGBT元件2自短路进而实现保护功能。
所述散热保护板3的上表面直接刻蚀形成集中槽4、流入槽5和流出槽6，所述集中槽4设有5个，所述流入槽5和5个集中槽4依次连通后与流出槽6连通。散热保护板3上的集中槽4、流入槽5和流出槽6中通入冷却介质，用以提高散热保护板3的散热能力。
所述扰性片9还能够为倒T型，其水平部分焊接在IGBT元件2的漏电极20上，其竖直部分位于源电极延伸部220外侧且不与之接触；结构如图8所示。
所述扰性片9能够为双金属片。双金属片再受热变形时，两片金属片会向两侧弯曲，其中靠近源电极延伸部220的金属片会接触到源电极延伸部220，实现短路，进一步的，还可以在双金属片之间涂抹热敏膨胀材料。
所述扰性片9还能够通过插接的方式连接在漏电极20上。扰性片9的水平部分需要固定连接在漏电极20上，并与漏电极20导通。
5个集中槽4中第一个集中槽4为带隔板的方形槽，后4个位椭圆形槽，所述流入槽5先与第一个集中槽4连通，再连通至最远端的集中槽4，然后依次连通其余集中槽4，最后再通过第一个集中槽4与流出槽6连通。流入槽5与第一个集中槽4的一个隔间连通，流出槽6与第一个集中槽4的另一个隔间连通。
所述散热保护板3的底部设有若干凹口7，形成凹凸不平的下表面。散热保护板3凹凸不平的下表面，通过布置功率元件的类型、尺寸等而改变其具体形状，以此达到功率模块整体尺寸的降低，又能起到更好的保护作用。
所述散热保护板3的下表面还设置有一层绝缘导热层。防止漏电，提高散热能力。
PCB电路板1和散热保护板3的四角处对应设置有连接螺栓孔30。用以固定PCB电路板1和散热保护板3。
所述集中槽4中还能够固定连接有多个鳍片8。如图4所示，鳍片8降低了冷却介质在相应集中槽4内的流速，增加了局部换热面积，使换热更均匀彻底，并且增强散热能力。
具体实施方式及原理：
在将IGBT元件2安装到PCB电路板1上之前，先将扰性片9安装到IGBT元件2上，安装时需要注意的是，将扰性片9(L型或倒T型双金属片)的水平部分焊接在IGBT元件2的漏电极20上，并确保导通，同时保证其竖直部分贴近源电极延伸部220外侧且不与之接触；
扰性片9安装好后再将IGBT元件2安装到PCB电路板1上，等PCB电路板1上各元器件都安装好后，根据PCB电路板1上布置的功率元件的类型、尺寸等在散热保护板3的底面挖出相应的凹口7，使其形成与PCB电路板1对应的凹凸不平的下表面；
并且在散热保护板3的顶面直接刻蚀集中槽4、流入槽5和流出槽6，集中槽4刻蚀5个，集中槽4的大小可依据PCB电路板1对应设置的芯片类型、尺寸和发热量而设置，必要的话可以在集中槽4中焊接多个鳍片8，用来降低冷却介质在相应集中槽4内的流速，增加了局部换热面积，使换热更均匀彻底，并且增强散热能力；
散热保护板3制作完成后通过螺栓将PCB电路板1和散热保护板3固定连接起来，然后在流入槽5中注入冷却介质，并使冷却介质流入到各个集中槽4。
基于上述，本发明结构简单，使用灵活，通过设散热保护板来提高功率模块的散热效果，并且在IGBT元件上设置有热变形性能的扰性片，能够在IGBT元件过热时其竖直部分发生形变从而接触源电极延伸部，将漏电极和源电极导通，使IGBT元件自短路进而实现保护功能。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (9)

1.一种针对功率模块的散热及保护结构，包括PCB电路板(1)和设置在PCB电路板(1)上的IGBT元件(2)，其特征在于，还包括散热保护板(3)，所述IGBT元件(2)的源电极(22)向外伸出形成源电极延伸部(220)，且IGBT元件(2)上设有扰性片(9)，所述扰性片(9)为L型，其水平部分焊接在IGBT元件(2)的漏电极(20)上，其竖直部分位于源电极延伸部(220)外侧且不与之接触，所述扰性片(9)受热变形后其竖直部分远离漏电极(20)的一端能够接触源电极延伸部(220)；
所述散热保护板(3)的上表面直接刻蚀形成集中槽(4)、流入槽(5)和流出槽(6)，所述集中槽(4)设有5个，所述流入槽(5)和5个集中槽(4)依次连通后与流出槽(6)连通。
2.根据权利要求1所述的一种针对功率模块的散热及保护结构，其特征在于：所述扰性片(9)还能够为倒T型，其水平部分焊接在IGBT元件(2)的漏电极(20)上，其竖直部分位于源电极延伸部(220)外侧且不与之接触。
3.根据权利要求1或2所述的一种针对功率模块的散热及保护结构，其特征在于：所述扰性片(9)能够为双金属片。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种针对功率模块的散热及保护结构，其特征在于：所述扰性片(9)还能够通过插接的方式连接在漏电极(20)上。
5.根据权利要求1所述的一种针对功率模块的散热及保护结构，其特征在于：5个集中槽(4)中第一个集中槽(4)为带隔板的方形槽，后4个位椭圆形槽，所述流入槽(5)先与第一个集中槽(4)连通，再连通至最远端的集中槽(4)，然后依次连通其余集中槽(4)，最后再通过第一个集中槽(4)与流出槽(6)连通。
6.根据权利要求1所述的一种针对功率模块的散热及保护结构，其特征在于：所述散热保护板(3)的底部设有若干凹口(7)，形成凹凸不平的下表面。
7.根据权利要求6所述的一种针对功率模块的散热及保护结构，其特征在于：所述散热保护板(3)的下表面还设置有一层绝缘导热层。
8.根据权利要求1所述的一种针对功率模块的散热及保护结构，其特征在于：PCB电路板(1)和散热保护板(3)的四角处对应设置有连接螺栓孔(30)。
9.根据权利要求1所述的一种针对功率模块的散热及保护结构，其特征在于：所述集中槽(4)中还能够固定连接有多个鳍片(8)。
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