CN112164691A - Igbt安装结构和igbt模块组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种IGBT安装结构和IGBT模块组件，其中，IGBT安装结构包括：安装架，安装架上设置有与IGBT匹配的压槽结构，压槽结构与散热器之间围成用于容纳IGBT的安装空间；安装架上设置有用于调整螺栓安装的螺栓孔。本发明提供的IGBT安装结构和IGBT模块组件能够有效地解决现有技术中IGBT无法与散热器紧贴，造成热量无法及时有效传递到散热器上，从而影响IGBT运行的问题。

Description

IGBT安装结构和IGBT模块组件
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种IGBT安装结构和IGBT模块组件。
背景技术
自IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极型晶体管)发明以来，其技术发展迅速，作为电能变换的核心器件，涵盖了大面积的电力电子应用。目前IGBT已经广泛应用于消费类电器、工业控制、智能电网、新能源发电等多个领域，成为变流装置的主要开关器件。为此，随着IGBT的发展应用，其安装方式和方法也层出不穷，各有优劣。
现有技术中，传统常见的IGBT安装方式普遍存在以下问题：IGBT无法与散热器紧贴，造成热量无法及时有效传递到散热器上，从而影响IGBT运行。
发明内容
本发明实施例中提供一种IGBT安装结构和IGBT模块组件，以解决现有技术中IGBT无法与散热器紧贴，造成热量无法及时有效传递到散热器上，从而影响IGBT运行的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种IGBT安装结构，用于将IGBT安装在散热器上，IGBT安装结构包括：安装架，安装架上设置有与IGBT匹配的压槽结构，压槽结构与散热器之间围成用于容纳IGBT的安装空间；安装架上设置有用于调整螺栓安装的螺栓孔。
进一步地，安装架包括压板，压板与压槽结构对应设置，螺栓孔位于压板上。
进一步地，压板为多个且间隔设置，两个压板之间设置有一个压槽结构。
进一步地，还包括：定位卡扣，定位卡扣设置在安装架上，定位卡扣用于与PCB板卡接。
进一步地，安装架的材料为可形变的弹性材料。
进一步地，压槽结构的槽深小于IGBT的高度。
根据本发明的另一个方面，提供了一种IGBT模块组件，包括：散热器，用于对IGBT进行散热；安装架，安装架上设置有与IGBT匹配的压槽结构，压槽结构与散热器之间围成用于容纳IGBT的安装空间；安装架上设置有用于调整螺栓安装的螺栓孔；调整螺栓，调整螺栓穿设在螺栓孔中，安装架通过调整螺栓连接在散热器上；IGBT，位于安装空间内，IGBT的基板与散热器贴合。
进一步地，安装架包括压板，压板与压槽结构对应设置，螺栓孔位于压板上，压板与散热器贴合。
进一步地，压板为多个且间隔设置，两个压板之间设置有一个压槽结构。
进一步地，还包括：定位卡扣，定位卡扣设置在安装架上；PCB板，PCB板与定位卡扣卡接，IGBT与PCB板焊接。
进一步地，安装架具有相对的第一侧和第二侧，PCB板位于安装架的第一侧，散热器位于安装架的第二侧，压槽结构的槽口朝向安装架的第二侧。
进一步地，PCB板上设置有用于避让调整螺栓的避让孔。
进一步地，安装架的材料为可形变的弹性材料。
进一步地，压槽结构的槽深小于IGBT的高度。
本发明设计的新型IGBT安装结构中，通过压槽结构对IGBT进行安装定位，再利用调整螺栓穿过安装架上的螺栓孔将安装架固定在散热器上，压槽结构与散热器之间围成了容纳IGBT的安装空间，在调整螺栓固定安装架的同时压紧IGBT，使得IGBT可以紧贴散热器。本IGBT安装结构能够实现IGBT与散热器紧贴，能够有效地保证IGBT的热量及时有效地传递到散热器上，从而保持IGBT正常工作。
附图说明
图1是本发明第一实施例的IGBT安装结构的结构示意图；
图2是本发明第二实施例的IGBT模块组件的结构示意图；
图3是本发明第二实施例的IGBT模块组件的分解结构示意图；
图4是本发明第二实施例的IGBT模块组件的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
参见图1所示，根据本发明的第一实施例，提供了一种IGBT安装结构，用于将IGBT安装在散热器上，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，即绝缘栅双极型晶体管。IGBT安装结构包括安装架10，安装架10上设置有与IGBT匹配的压槽结构11，压槽结构11与散热器之间围成用于容纳IGBT的安装空间；安装架10上设置有用于调整螺栓安装的螺栓孔12。
本发明设计的新型IGBT安装结构中，通过压槽结构11对IGBT进行安装定位，再利用调整螺栓穿过安装架10上的螺栓孔12将安装架10固定在散热器上，压槽结构11与散热器之间围成了容纳IGBT的安装空间，在调整螺栓固定安装架10的同时压紧IGBT，使得IGBT可以紧贴散热器。本IGBT安装结构能够实现IGBT与散热器紧贴，能够有效地保证IGBT的热量及时有效地传递到散热器上，从而保持IGBT正常工作。
优选地，安装架10包括压板13，压板13与压槽结构11对应设置，螺栓孔12位于压板13上。压板13的作用是调整螺栓在拧紧时，对压槽结构11进行传递，压板优先进行变形和承受拧紧力矩，而不会影响到IGBT模块，避免因拧紧力矩过大而直接损坏IGBT的情况发生。
压板13为多个且间隔设置，两个压板13之间设置有一个压槽结构11。本实施例中安装架10为条形结构，两个压板13分别位于一个压槽结构11的两侧，主要可以通过调整螺栓将IGBT两侧都贴合在散热器上，散热效率更高。压槽结构和压板的数量视IGBT的数量而定。
参见图1，IGBT安装结构还包括定位卡扣14，定位卡扣14设置在安装架10上，定位卡扣14用于与PCB板卡接。由于IGBT最后要焊接在PCB板上，所以在安装架10上设置了定位卡扣14，安装架10可以稳固地连接在PCB板上，使连接更加稳定，结构更加可靠。
优选地，安装架10的材料为可形变的弹性材料。在使用IGBT安装结构时，通过拧入调整螺栓，给安装架10施加一个压力，这个过程中安装架将产生一定的变形，并将压力转移到IGBT上，从而使每个分立的IGBT与散热器紧密贴合。安装架10的材料可选用尼龙材料，安装架10在材料作用下具有机械强度高、韧性好、耐疲劳的特性，可承受不同调整螺栓的力矩带来的弹性变形，且不让其结构产生功能性的破坏。这种材料特性能够避免因拧紧力矩过大而直接损坏IGBT的情况发生。
压槽结构11的槽深小于IGBT的高度。由于压槽结构和IGBT基板具有高度差(例如IGBT壳体的高度为5mm，槽深4mm)，高度差使得调整螺栓在拧入时，使每个IGBT都能更好地保证基板与散热器底板紧密贴合。
参见图2至4所示，根据本发明的第二实施例，提供了一种IGBT模块组件，IGBT模块组件包括安装架10、散热器20、调整螺栓30和IGBT40，安装架10，安装架10上设置有与IGBT匹配的压槽结构11，压槽结构11与散热器20之间围成用于容纳IGBT的安装空间；安装架10上设置有用于调整螺栓30安装的螺栓孔12。散热器20用于对IGBT进行散热。调整螺栓30穿设在螺栓孔12中，安装架10通过调整螺栓30连接在散热器20上。IGBT40位于安装空间内，IGBT的基板与散热器20贴合。
安装架10通过压槽结构11对IGBT进行安装定位，再利用调整螺栓穿过安装架10上的螺栓孔12将安装架10固定在散热器上，压槽结构11与散热器之间围成了容纳IGBT的安装空间，在调整螺栓固定安装架10的同时压紧IGBT，使得IGBT可以紧贴散热器。IGBT模块组件设计了安装架结构，结构配合能够实现IGBT与散热器紧贴，能够有效地保证IGBT的热量及时有效地传递到散热器上，从而保持IGBT持续地正常工作。散热器为IGBT的借助其他工具散热的一种载体，让IGBT底部的基板与散热器的底板紧密贴合，帮助IGBT及时有效地把其内部产生的热量传递出来以保证其正常工作。
安装架10包括压板13，压板13与压槽结构11对应设置，螺栓孔12位于压板13上，压板13与散热器20贴合。压板13的作用是调整螺栓在拧紧时，对压槽结构11进行传递，压板优先进行变形和承受拧紧力矩，而不会影响到IGBT模块，避免因拧紧力矩过大而直接损坏IGBT的情况发生。
压板13为多个且间隔设置，两个压板13之间设置有一个压槽结构11。本实施例中安装架10为条形结构，两个压板13分别位于一个压槽结构11的两侧，主要可以通过调整螺栓将IGBT两侧都贴合在散热器上，散热效率更高。压槽结构和压板的数量视IGBT的数量而定，安装架10能够支持多数量安装，结构简单，成本低。为了加强换热，压槽结构11的槽底有镂空结构。
结合图2和图3，IGBT模块组件还包括定位卡扣14和PCB板50，定位卡扣14设置在安装架10上。PCB板50与定位卡扣14卡接，IGBT与PCB板50焊接。IGBT40为插件封装，要安装在PCB板的背部，先将安装架10的4个定位卡扣14分别扣在PCB板上的4个矩形孔内，让其只能垂直于PCB板上下移动；然后利用工装将IGBT40的管脚折弯成90°，使IGBT基本平行于PCB板50，然后焊接固定在PCB板上。
安装架10具有相对的第一侧和第二侧，PCB板50位于安装架10的第一侧，散热器20位于安装架10的第二侧，压槽结构11的槽口朝向安装架10的第二侧。结合图3和图4可以看出，由于PCB板50和散热器20分别位于安装架10两侧，在拧入调整螺栓时，要从PCB板50一侧操作，所以为了方便安装拆卸，PCB板50上设置有用于避让调整螺栓30的避让孔51。
安装架10的材料为可形变的弹性材料。压槽结构11的槽深小于IGBT的高度。在使用IGBT安装结构时，通过拧入调整螺栓，给安装架10施加一个压力，这个过程中安装架将产生一定的变形，并将压力转移到IGBT上，从而使每个分立的IGBT与散热器紧密贴合。安装架10的材料可选用尼龙材料，安装架10在材料作用下具有机械强度高、韧性好、耐疲劳的特性，可承受不同调整螺栓的力矩带来的弹性变形，且不让其结构产生功能性的破坏。这种材料特性能够避免因拧紧力矩过大而直接损坏IGBT的情况发生。由于压槽结构和IGBT基板具有高度差(例如IGBT壳体的高度为5mm，槽深4mm)，高度差使得调整螺栓在拧入时，使每个IGBT都能更好地保证基板与散热器底板紧密贴合。
IGBT模块组件在使用时，需要将多个IGBT焊接安装在PCB板上，这个过程由于元器件自身的结构外形的尺寸公差和在安装焊接时产生的定位误差，造成在焊接固定这些IGBT时，其基板面无法保证在同一水平面上。而IGBT模块的结构特点完全能够克服上述问题，安装过程如下：
安装时先将安装架10的4个定位卡扣14分别扣在PCB板上的4个矩形孔内，让安装架只能垂直于PCB板上下移动且不会与PCB板脱开；然后对IGBT的管脚进行统一距离长度的折弯划线，这一过程是为了保证对每个IGBT进行90°折弯后，它们的基板尽量都保持在同一水平面上；折弯完成后将各个IGBT焊接固定在PCB板上，焊接过程中可使用特制的工装来给IGBT进行统一定位，以保证焊接完成后，它们的基板面尽量都在同一水平面上。
焊接完成后，将PCB板按规范要求安装固定在散热器上；最后再通过PCB板上的避让孔逐一拧入调整螺栓(调整螺栓拧入深度靠观察安装架是否松动来决定，当安装架不能松动时即可)；由于安装架的压槽结构和IGBT高度的高度差(IGBT壳体的高度为5mm，压槽结构槽深4mm)，这样安装过程中可抵消一部分IGBT基板不在同一平面上的误差，从而保证IGBT紧贴附在散热器上。以此，简单高效地实现了分立IGBT模块的安装，这种安装方式可实现多个分立IGBT模块同时安装。而且，避免了使用螺栓直接拧紧固定IGBT模块时，出现因拧紧力矩过大而损坏IGBT器件的风险。另外此安装方式简单高效且易操作，安装成本也较低。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种IGBT安装结构，用于将所述IGBT安装在散热器上，其特征在于，所述IGBT安装结构包括：
安装架(10)，所述安装架(10)上设置有与所述IGBT匹配的压槽结构(11)，所述压槽结构(11)与所述散热器之间围成用于容纳所述IGBT的安装空间；所述安装架(10)上设置有用于调整螺栓安装的螺栓孔(12)。
2.根据权利要求1所述的IGBT安装结构，其特征在于，所述安装架(10)包括压板(13)，所述压板(13)与所述压槽结构(11)对应设置，所述螺栓孔(12)位于所述压板(13)上。
3.根据权利要求2所述的IGBT安装结构，其特征在于，所述压板(13)为多个且间隔设置，两个所述压板(13)之间设置有一个所述压槽结构(11)。
4.根据权利要求1所述的IGBT安装结构，其特征在于，还包括：
定位卡扣(14)，所述定位卡扣(14)设置在所述安装架(10)上，所述定位卡扣(14)用于与PCB板卡接。
5.根据权利要求1所述的IGBT安装结构，其特征在于，所述安装架(10)的材料为可形变的弹性材料。
6.根据权利要求1或5所述的IGBT安装结构，其特征在于，所述压槽结构(11)的槽深小于所述IGBT的高度。
7.一种IGBT模块组件，其特征在于，包括：
散热器(20)，用于对IGBT进行散热；
安装架(10)，所述安装架(10)上设置有与所述IGBT匹配的压槽结构(11)，所述压槽结构(11)与所述散热器(20)之间围成用于容纳所述IGBT的安装空间；所述安装架(10)上设置有用于调整螺栓(30)安装的螺栓孔(12)；
调整螺栓(30)，所述调整螺栓(30)穿设在所述螺栓孔(12)中，所述安装架(10)通过所述调整螺栓(30)连接在所述散热器(20)上；
IGBT，位于所述安装空间内，所述IGBT的基板与所述散热器(20)贴合。
8.根据权利要求7所述的IGBT模块组件，其特征在于，所述安装架(10)包括压板(13)，所述压板(13)与所述压槽结构(11)对应设置，所述螺栓孔(12)位于所述压板(13)上，所述压板(13)与所述散热器(20)贴合。
9.根据权利要求8所述的IGBT模块组件，其特征在于，所述压板(13)为多个且间隔设置，两个所述压板(13)之间设置有一个所述压槽结构(11)。
10.根据权利要求7所述的IGBT模块组件，其特征在于，还包括：
定位卡扣(14)，所述定位卡扣(14)设置在所述安装架(10)上；
PCB板(50)，所述PCB板(50)与所述定位卡扣(14)卡接，所述IGBT与所述PCB板(50)焊接。
11.根据权利要求10所述的IGBT模块组件，其特征在于，
所述安装架(10)具有相对的第一侧和第二侧，所述PCB板(50)位于所述安装架(10)的第一侧，所述散热器(20)位于所述安装架(10)的第二侧，所述压槽结构(11)的槽口朝向所述安装架(10)的第二侧。
12.根据权利要求10或11所述的IGBT模块组件，其特征在于，所述PCB板(50)上设置有用于避让所述调整螺栓(30)的避让孔(51)。
13.根据权利要求7所述的IGBT模块组件，其特征在于，所述安装架(10)的材料为可形变的弹性材料。
14.根据权利要求7或13所述的IGBT模块组件，其特征在于，所述压槽结构(11)的槽深小于所述IGBT的高度。
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