CN112016262B - 一种多组并联双面冷却igbt管脚的定位工具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具及方法，IGBT包括IGBT本体和控制信号管脚，IGBT本体包括铜制散热片、直流侧正负极铜排和交流输出铜排，交流输出铜排固定于铜制散热片的顶部中心，控制信号管脚布设于铜制散热片的顶部两侧，直流侧正负极铜排设于铜制散热片的底部，IGBT本体与散热器相连，控制信号管脚与PCB板焊接相连，定位工具包括管脚定位板和定位导柱，管脚定位板为平板结构，左右两侧设有外凸的手持端部，主体平面上对应IGBT管脚的位置设有管脚定位孔，手持端部设有定位导柱，本发明通过管脚定位板精准定位，可实现快速装配，提高工作效率。

Description

一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具及方法

技术领域

本发明属于电机控制器的技术领域，尤其涉及一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具及方法。

背景技术

电机控制器作为电动汽车里的重要部件，其布置空间有限，提高其功率密度是一个难点，也是目前电动汽车领域重点研究的一个方向。在现有比较成熟的各种方案里，采用双面冷却IGBT功率模块为基础开发的电机控制器是相对来说最为成熟的。但由于多组并联双面冷却的IGBT功率模块的冷却方式和现有的电动车量产方案-单面冷却Pin-Fin结构有较大的不同，以此为基础来设计的电机控制器总成也有很多地方是非常规设计。

在多组并联IGBT方案中，实际组装过程，每块IGBT实际位置在XYZ方向均会有0.1～0.3mm偏移。PCB板上的控制模块包含的管脚过孔，其孔径仅为1.6m，而IGBT管脚对角线长度仅为1.1mm，针与孔单边间隙为0.25mm。在散热器安装完成后直接将PCB板上孔位与所有IGBT上的管脚一次全部对齐然后焊接基本是不可能的。

现有一些辅助定位工具，都存在缺陷，IGBT单管的针脚与辅助定位工具的定位孔对齐，并采用过盈配合以固定IGBT，装配难度增加，每一根针管的掰正，需要消耗大量的人力和时间，造成资源浪费；或辅助定位工具的孔与针脚存在间隙，当翻转装配时，由于惯性和离心力，不能保证针脚能垂直落下，会与焊点发生偏移。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具及方法，利用管脚定位板使IGBT管脚与PVB板的孔位匹配，完成精准定位。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具，所述IGBT包括IGBT本体和控制信号管脚，所述IGBT本体包括铜制散热片、直流侧正负极铜排和交流输出铜排，所述交流输出铜排固定于铜制散热片的顶部中心，所述控制信号管脚布设于铜制散热片的顶部两侧，所述直流侧正负极铜排设于铜制散热片的底部，IGBT本体与散热器相连，控制信号管脚与PCB板焊接相连，其特征在于，包括管脚定位板和定位导柱，所述管脚定位板为平板结构，左右两侧设有外凸的手持端部，主体平面上对应所述IGBT管脚的位置设有管脚定位孔，所述手持端部设有所述定位导柱。

按上述方案，所述管脚定位孔的两端孔口均为锥形凹槽结构，靠近PCB板一端的锥形凹槽为锡渣容纳槽，靠近散热器一端的锥形凹槽为导向槽。

按上述方案，所述管脚定位板上对应所述IGBT管脚的强电管脚的管脚定位孔上设有隔离管套，所述隔离管套外套于所述强电管脚。

按上述方案，所述定位导柱的上下两端均外凸设置，所述散热器和PCB板与定位导柱对应位置上均设有定位槽。

按上述方案，所述管脚定位板和定位导柱均由防静电玻纤板制成。

一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)管脚定位板建模制作：通过IGBT在电机控制器内的散热器总成上组装位置，得出每一根IGBT管脚的理论位置坐标，并规划出螺栓避让位和手持位，综合起来建立管脚定位板的数学模型，根据数学模型采用防静电玻纤板加工出实际的产品；

S2)管脚定位板定位装配：通过管脚定位板上的管脚定位孔将所有IGBT管脚都穿过定位板，强电管脚通过隔离管套与散热器隔离，再将两个定位导柱分别对齐插入散热上的定位槽内；

S3)PCB板安装：PCB板通过定位导柱定位，以管脚定位板为基准，实现精准定位，所有管脚是同时穿过PCB板上的管脚孔，将PCB板用螺钉固定后，最后完成管脚与PCB板的焊接工序，可实现快速装配。

本发明的有益效果是：提供一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具及方法，通过数学建模得到每一根IGBT管脚的理论位置坐标，使得管脚定位板上的管脚定位孔与实际管脚安装位置一致，IGBT管脚与PCB板均以定位导柱为基准，以确保IGBT管脚与PCB板的精准定位，便于管脚和PCB板上的管脚孔的对齐焊接；在对管脚和PCB板进行焊接时，若存在熔融锡渣通过孔隙掉落，锡渣容纳槽可以接纳掉落的锡渣并将其卡在锡渣容纳槽与管脚定位孔的折弯连接处，使其不会滑出而造成安全隐患；通过安装管脚定位板同时将强电管脚套入隔离管套，可以隔离强电管脚和散热器本体，起到绝缘、增强整体结构的安全性的作用。

附图说明

图1为本发明一个实施例的IGBT的结构示意图。

图2为本发明一个实施例的IGBT与散热器的总装图。

图3为本发明一个实施例的管脚定位板的结构示意图。

图4为本发明一个实施例的PCB板的安装分解图。

图5为本发明一个实施例的管脚定位板与IGBT管脚的安装图。

图6为本发明一个实施例的PCB板与IGBT管脚的焊接图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1-图3所示，一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具，IGBT包括IGBT本体和控制信号管脚1，IGBT本体包括铜制散热片2、直流侧正负极铜排3和交流输出铜排4，交流输出铜排固定于铜制散热片的顶部中心，控制信号管脚布设于铜制散热片的顶部两侧，直流侧正负极铜排设于铜制散热片的底部，IGBT本体与散热器5相连，控制信号管脚与PCB板6焊接相连，定位工具包括管脚定位板7和定位导柱8，管脚定位板为平板结构，左右两侧设有外凸的手持端部9，主体平面上对应IGBT管脚的位置设有管脚定位孔10，手持端部设有定位导柱。

如图6所示，管脚定位孔的两端孔口均为锥形凹槽结构，靠近PCB板一端的锥形凹槽为锡渣容纳槽11，靠近散热器一端的锥形凹槽为导向槽12。在对管脚和PCB板进行焊接时，存在熔融锡渣15通过孔隙掉落的问题，尽管可能性较低且掉落锡渣体积很小，但由于锡渣为导体，为进一步提高控制器整体可靠性，故在管脚定位板定上设计有锡渣容纳槽，可以接纳掉落的锡渣，并将锡渣卡在锡渣容纳槽与管脚定位孔的折弯连接处，使其不会滑出而造成安全隐患。

如图5所示，管脚定位板上对应IGBT管脚的强电管脚的管脚定位孔上设有隔离管套13，隔离管套外套于强电管脚。由于多组并联双面水冷IGBT和其配套散热器的结构特点，IGBT上强电管脚和散热器本体垂直距离只有1.8mm,该尺寸是不符合电气绝缘安规标准的。由于IGBT管脚为铜质，并且形状细长，由于没有专门的护套，在散热器的总装过程中，很容易会被误碰导致弯曲变形,强电管脚套入隔离套管，用来隔离强电管脚和散热器本体，起到绝缘、增强整体结构的安全性。

如图4所示，定位导柱的上下两端均外凸设置，散热器和PCB板与定位导柱对应位置上均设有定位槽14。定位槽与定位导柱配置，安装PCB板之前，通过管脚定位板上管脚定位孔将所有IGBT管脚都穿过管脚定位板，随后继续将管脚定位板的两个定位导柱分别对齐插入散热器定位槽,保持管脚定位板不动，进一步安装PCB板，由于IGBT管脚与PCB板通过管脚定位板两端上下面的导柱定位，均以管脚定位板为基准，可以实现精准定位；且由于每个管脚的正确位置已经被定位板固定，所以此时所有管脚是可以同时穿过PCB板上的管脚孔的，将PCB板用螺钉固定后，最后完成管脚与PCB板的焊接工序，可实现快速装配，提高工作效率。

管脚定位板和定位导柱均由防静电玻纤板制成。利用管脚定位板使IGBT管脚与PVB板的孔位匹配，完成精准定位，且固定于散热器和PCB板之间，不用取出，可以起到绝缘、增强整体结构的安全性。

一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位方法，包括如下步骤：

S1)管脚定位板建模制作：通过IGBT在电机控制器内的散热器总成上组装位置，得出每一根IGBT管脚的理论位置坐标，并规划出螺栓避让位和手持位，综合起来建立管脚定位板的数学模型，根据数学模型采用防静电玻纤板加工出实际的产品；

S2)管脚定位板定位装配：通过管脚定位板上的管脚定位孔将所有IGBT管脚都穿过定位板，强电管脚通过隔离管套与散热器隔离，再将两个定位导柱分别对齐插入散热上的定位槽内；

S3)PCB板安装：PCB板通过定位导柱定位，以管脚定位板为基准，实现精准定位，所有管脚是同时穿过PCB板上的管脚孔，将PCB板用螺钉固定后，最后完成管脚与PCB板的焊接工序，可实现快速装配。

Claims (5)

1.一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具，所述IGBT包括IGBT本体和控制信号管脚，所述IGBT本体包括铜制散热片、直流侧正负极铜排和交流输出铜排，所述交流输出铜排固定于铜制散热片的顶部中心，所述控制信号管脚布设于铜制散热片的顶部两侧，所述直流侧正负极铜排设于铜制散热片的底部，IGBT本体与散热器相连，控制信号管脚与PCB板焊接相连，其特征在于，包括管脚定位板和定位导柱，所述管脚定位板为平板结构，左右两侧设有外凸的手持端部，主体平面上对应所述IGBT管脚的位置设有管脚定位孔，所述手持端部设有所述定位导柱，定位导柱的上下两端均外凸设置，所述散热器和PCB板与定位导柱对应位置上均设有定位槽。

2.根据权利要求1所述的一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具，其特征在于，所述管脚定位孔的两端孔口均为锥形凹槽结构，靠近PCB板一端的锥形凹槽为锡渣容纳槽，靠近散热器一端的锥形凹槽为导向槽。

3.根据权利要求2所述的一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具，其特征在于，所述管脚定位板上对应所述IGBT管脚的强电管脚的管脚定位孔上设有隔离管套，所述隔离管套外套于所述强电管脚。

4.根据权利要求3所述的一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具，其特征在于，所述管脚定位板和定位导柱均由防静电玻纤板制成。

5.采用上述权利要求4所述一种多组并联双面冷却IGBT管脚的定位工具进行定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)管脚定位板建模制作：通过IGBT在电机控制器内的散热器总成上组装位置，得出每一根IGBT管脚的理论位置坐标，并规划出螺栓避让位和手持位，综合起来建立管脚定位板的数学模型，根据数学模型采用防静电玻纤板加工出实际的产品；

S2)管脚定位板定位装配：通过管脚定位板上的管脚定位孔将所有IGBT管脚都穿过定位板，强电管脚通过隔离管套与散热器隔离，再将两个定位导柱分别对齐插入散热上的定位槽内；

S3)PCB板安装：PCB板通过定位导柱定位，以管脚定位板为基准，实现精准定位，所有管脚是同时穿过PCB板上的管脚孔，将PCB板用螺钉固定后，最后完成管脚与PCB板的焊接工序，可实现快速装配。

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