CN112284560A - 一种快速检测功率器件温度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速检测功率器件温度的方法，将0402封装的温度传感器焊接在柔性电路板(FPC)上，然后在功率器件散热基板正下方的散热器上，开一道很窄的沟槽，柔性电路板设计时与该沟槽尺寸相当，焊好温度传感器的柔性电路板涂上导热硅脂后伸入该沟槽，然后盖上双面涂好导热硅脂的陶瓷片，最后将功率器件贴装在陶瓷片上，用弹片锁紧。本发明能够非常快速、准确的跟随功率器件温度变化；温度传感器与高压之间实现了强弱电隔离；不影响功率器件散热基板与散热器之间的热阻；本方法成本低、安装方便，检测迅速准确。
Description
技术领域
本发明涉及温度检测方法，具体涉及一种快速、准确的检测功率器件温度的方法。
背景技术
随着电力电子技术的发展，电力电子装置的功率密度也越来越高，水冷散热器由于其相比风冷或自冷散热器，具有体积小、散热效率高、热容大的优点，得以大量应用。与此同时，IGBT单管在成本、提升系统功率密度上相比于IGBT模块具有非常大的优势，在电动汽车电机控制器、通用变频器、光伏逆变器、UPS等领域广泛使用。
IGBT模块厂家在封装时，为了方便应用，在IGBT模块内部的DCB基板上会嵌入一颗或多颗NTC，用来检测模块的温度。IGBT单管封装内部则不会嵌入NTC，在应用时，检测IGBT单管温度的方法通常是将IGBT单管贴合在散热器上，然后在散热器上有空隙且满足安规要求的地方安装一颗NTC，用来检测散热器的温度。该方法在自冷、风冷等散热器上使用时，由于单管IGBT与温度检测用NTC之间的热容较小，NTC与IGBT壳温之间的温度差容易平衡，所以可以有效的实现IGBT温度检测以及过热保护。
但以上方法在单管IGBT安装于水冷散热器上时，存在致命缺陷：水冷散热器的水道中通有水或冷却液，且水或冷却液又会通过风扇等冷却系统来散热，这就使得整个水冷散热器的热容非常大。当NTC仍然使用传统方法安装在散热器上时，由于单管IGBT与温度检测用NTC之间的热容很大，NTC检测到的温度接近于冷却介质的温度，而不是IGBT的温度。实验中发现，如果冷却介质温度较低，例如10℃，而IGBT损耗较高的情况下，直到IGBT晶圆因为过热(超过150℃)损坏，NTC检测到的温度依然较低，达不到过热保护点，无法有效实现过热保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测准确迅速，与高压之间实现强弱电隔离，不影响热阻，成本低，安装方便的检测功率器件温度的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速检测功率器件温度的方法，包括以下步骤：
a)、封装：使用0402封装温度传感器；该封装温度传感器热容小，温度检测响应快；
b)、在散热器上通过铣床开沟槽，设置限位柱；沟槽浅且窄，热阻影响小；限位柱防止陶瓷片错位；
c)、将温度传感器通过回流焊焊接在柔性电路板的顶端；
d)、在陶瓷片上开限位孔，所述限位孔与限位柱相匹配；
e)、将柔性电路板的一端放入散热器的沟槽中，然后常温下采用钢网刮涂导热硅脂；沟槽中的缝隙填满导热硅脂，进一步减小热阻；
f)、将开孔后的陶瓷片盖装在柔性电路板上，将限位柱装入限位孔中，通过限位柱对陶瓷片进行限位；
g)、在陶瓷片上表面采用钢网刮涂导热硅脂；
h)、将功率器件安装在陶瓷片的上表面，使热敏电阻位于功率器件的正中心下方；这样可以保证温度传感器检测的温度最接近功率器件的壳温；
i)采用弹片压在功率器件上，所述弹片用螺钉螺在散热器上；
j)将柔性电路板的另一端插接在FPC插座上；
k)将FPC插座焊接在印刷电路板上；
L)当功率器件工作产生热量时，通过陶瓷片热传导至温度传感器，温度传感器温度上升，阻值随之改变，两端电压发生改变，通过检测电压即可得到温度传感器的温度，从而通过温度传感器与功率器件之间的热阻以及功率器件发热功率，得到功率器件结温。
本发明的进一步改进在于：所述步骤e)和步骤g)刮涂的导热硅脂层厚度为100μm。
本发明的技术效果和优点：
(1)温度传感器的温度能够非常快速、准确的跟随功率器件温度变化；
(2)温度传感器与高压之间实现了强弱电隔离；满足安规要求，确保了人身安全。
(3)由于柔性电路板(FPC)具有薄且窄的优点，所以散热器上开的沟槽浅且窄，加上使用导热硅脂填充了多余的缝隙，使得本温度检测方法不影响功率器件散热基板与散热器之间的热阻；
(4)本方法成本低、安装方便，检测迅速准确。
附图说明
图1为本发明温度检测剖面图；
图2为本发明温度检测俯视图；
图中：1温度传感器、2散热器、3铣床开沟槽、4柔性电路板、5陶瓷片、51限位孔、6功率器件、7弹片、8 FPC插座、9印刷电路板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图2示出了一种快速检测功率器件温度的方法，包括以下步骤：
a)、使用0402封装的温度传感器；温度传感器热容小，温度检测响应快。
b)、在散热器2上通过铣床开沟槽3，设置限位柱；
c)、将温度传感器1通过回流焊焊接在柔性电路板4的下端；
d)、在陶瓷片5上开限位孔51，所述限位孔51与限位柱相匹配；
e)、将所述柔性电路板4的一端放入散热器2的沟槽中，常温下然后采用钢网刮涂导热硅脂；
f)、将开孔后的陶瓷片5盖装在柔性电路板4上，将限位柱装入限位孔 51中，通过限位柱对陶瓷片5进行限位；
g)、在所述陶瓷片5上表面采用钢网刮涂导热硅脂；
h)、将所述功率器件6安装在陶瓷片的上表面，使热敏电阻位于功率器件的正中心下方；
i)采用所述弹片7压在功率器件6上，所述弹片7用螺钉螺在散热器2 上；
j)将所述柔性电路板4的另一端插接在FPC插座8上；
k)将所述FPC插座8焊接在印刷电路板9上；
L)当功率器件工作产生热量时，通过陶瓷片5热传导至温度传感器1，温度传感器1温度上升，阻值随之改变，两端电压发生改变，通过检测电压即可得到温度传感器的温度，从而通过温度传感器与功率器件之间的热阻以及功率器件发热功率，得到功率器件结温；所述步骤e)和步骤g)刮涂的导热硅脂层厚度为100μm。
本发明温度传感器的温度能够非常快速、准确的跟随功率器件温度变化；温度传感器与高压之间实现了强弱电隔离；满足安规要求，确保了人身安全。由于柔性电路板(FPC)具有薄且窄的优点，所以散热器上开的沟槽浅且窄，加上使用导热硅脂填充了多余的缝隙，使得本温度检测方法基本不影响功率器件散热基板与散热器之间的热阻；本方法成本低、安装方便，检测迅速准确。
申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现方法及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开的范围之内。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种快速检测功率器件温度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a)、封装：将温度传感器(1)采用0402封装；
b)、在散热器(2)上通过铣床开沟槽(3)，并设置有限位柱；
c)、将温度传感器(1)通过回流焊焊接在柔性电路板(4)的顶端；
d)、在陶瓷片(5)上开限位孔(51)，所述限位孔(51)与限位柱相匹配；
e)、将所述柔性电路板(4)焊接有温度传感器的一端放入散热器(2)的沟槽中，然后常温下采用钢网刮涂导热硅脂，使散热器表面及沟槽中填满导热硅脂；
f)、将开孔后的陶瓷片(5)盖装在柔性电路板(4)上，将限位柱装入限位孔(51)中，通过限位柱对陶瓷片(5)进行限位；
g)、在所述陶瓷片(5)上表面采用钢网刮涂导热硅脂；
h)、将所述功率器件(6)安装在陶瓷片的上表面，使热敏电阻位于功率器件的正中心下方；
i)采用所述弹片(7)压在功率器件(6)上，所述弹片(7)用螺钉螺在散热器(2)上；
j)将所述柔性电路板(4)的另一端插接在FPC插座(8)上；
k)将所述FPC插座(8)焊接在印刷电路板(9)上；
L)当功率器件工作产生热量时，通过陶瓷片(5)热传导至温度传感器(1)，温度传感器(1)温度上升，阻值随之改变，两端电压发生改变，通过检测电压即可得到温度传感器的温度，从而通过温度传感器与功率器件之间的热阻以及功率器件发热功率，得到功率器件结温。
2.根据权利要求1所述的快速检测功率器件温度的方法，其特征在于：所述步骤e)和步骤g)刮涂的导热硅脂层厚度为100μm。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114088244A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-25 | 西安微电子技术研究所 | 一种大功率元器件的散热测温一体化结构 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202405250U (zh) * | 2010-08-31 | 2012-08-29 | 昆山瑞凌焊接科技有限公司 | 散热器的散热结构及使用该散热结构的装置 |
| CN203024883U (zh) * | 2012-12-31 | 2013-06-26 | 东莞市三基音响科技有限公司 | 一种音频放大器中功率器件温度检测装置 |
| CN204946906U (zh) * | 2015-07-20 | 2016-01-06 | 青岛佳恩半导体有限公司 | 一种中小功率变频器用igbt功率组件 |
| KR20170040672A (ko) * | 2015-10-05 | 2017-04-13 | 엘지전자 주식회사 | 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 결로방지 시스템 |
| CN209559346U (zh) * | 2019-02-23 | 2019-10-29 | 深圳市禾望电气股份有限公司 | 用于测量分立器件壳温的部件、测量装置 |
| CN210156511U (zh) * | 2019-08-28 | 2020-03-17 | 安费诺(常州)连接系统有限公司 | 基于铝片导热的电池包温度感应装置 |
| CN210953137U (zh) * | 2019-10-23 | 2020-07-07 | 上海电驱动股份有限公司 | 一种功率模块采温装置 |
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2020
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202405250U (zh) * | 2010-08-31 | 2012-08-29 | 昆山瑞凌焊接科技有限公司 | 散热器的散热结构及使用该散热结构的装置 |
| CN203024883U (zh) * | 2012-12-31 | 2013-06-26 | 东莞市三基音响科技有限公司 | 一种音频放大器中功率器件温度检测装置 |
| CN204946906U (zh) * | 2015-07-20 | 2016-01-06 | 青岛佳恩半导体有限公司 | 一种中小功率变频器用igbt功率组件 |
| KR20170040672A (ko) * | 2015-10-05 | 2017-04-13 | 엘지전자 주식회사 | 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 결로방지 시스템 |
| CN209559346U (zh) * | 2019-02-23 | 2019-10-29 | 深圳市禾望电气股份有限公司 | 用于测量分立器件壳温的部件、测量装置 |
| CN210156511U (zh) * | 2019-08-28 | 2020-03-17 | 安费诺(常州)连接系统有限公司 | 基于铝片导热的电池包温度感应装置 |
| CN210953137U (zh) * | 2019-10-23 | 2020-07-07 | 上海电驱动股份有限公司 | 一种功率模块采温装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114088244A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-25 | 西安微电子技术研究所 | 一种大功率元器件的散热测温一体化结构 |
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