CN116314083A - 一种沟槽栅igbt器件结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沟槽栅IGBT器件结构，包括基板和散热板，基板和散热板之间设置有导热胶，基板顶部设置有封装外壳，封装外壳内部设置有硅胶块，硅胶块内部设置有电气组件，电气组件顶部设置有散热片，散热片中部开设有散热通道。利用水冷的冷却水流动对推动叶片的推动使得内部的转动轴和转动杆转动，并在万向软轴的传递下将转动块和旋转片旋转，两个转动块和其对应的多个旋转片同向旋转使得两个插接块的进风通道产生同向的气流，气流经过散热通道将散热片捕获的热量带离，进而对IGBT器件的散热效果更好，同时使得IGBT器件内部电气元件的工作环境趋于一致，使得IGBT器件的工作更为稳定且工作寿命更长。
Description
技术领域
本发明属于IGBT技术领域，尤其涉及一种沟槽栅IGBT器件结构。
背景技术
IGBT（绝缘栅双极型晶体管），是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管的低导通压降两方面的优点。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
因IGBT器件在使用时会产生较多的热量，在其安装底部设置水冷或风冷的散热器对其进行散热，但IGBT器件产生的热量小部分向上逸散而无法被底部散热器散热，会影响IGBT器件内部电气元件的工作环境，影响IGBT器件的使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术中IGBT器件向上逸散的热量未被导出的问题，提出如下技术方案：一种沟槽栅IGBT器件结构，包括基板和散热板，基板和散热板之间设置有导热胶，基板和散热板通过若干个螺钉固定连接，基板顶部设置有封装外壳，封装外壳内部设置有硅胶块，硅胶块内部设置有电气组件，电气组件顶部设置有散热片，散热片中部开设有散热通道；
散热板底部设置有安装架，散热板内部开设有多个水冷通道，水冷通道一端设置有进水口，水冷通道另一端设置有出水口，进水口和出水口端部均设置有导管。
作为上述技术方案的优选，封装外壳两侧位于散热片的散热通道位置开设有插接槽，插接槽内部活动插接有插接块，插接块底部开设有进风通道，插接块位于进风通道底部转动插接有转动块，转动块表面设置有多个旋转片，多个水冷通道内部均设置有转动轴，转动轴中部设置有多组推动叶片，转动轴两端均转动贯穿水冷通道延伸至散热板外部，且转动轴两端均固定连接有第一伞齿轮，散热板两端均转动插接有转动杆，转动杆表面设置有与转动轴数量相对应的第二伞齿轮，第二伞齿轮一侧与对应的第一伞齿轮啮合连接，两个转动杆一端均设置有连接块，连接块一端活动插接有万向软轴，万向软轴一端活动插接在转动块底部。
作为上述技术方案的优选，插接块位于进风通道一侧设置有封闭片，封闭片顶部固定连接有弹性块，弹性块顶部与插接块表面固定连接，转动块顶部设置有上推块，上推块顶部设置有转动球，转动球一端与封闭片端部固定连接。
作为上述技术方案的优选，同一个水冷通道内的多组推动叶片大小与方向均相同，多个水冷通道内的水流流速与水压均相同。
作为上述技术方案的优选，第一伞齿轮与第二伞齿轮直径相同，转动杆中心线与多个第二伞齿轮中心线均为同一条直线。
作为上述技术方案的优选，万向软轴输出与输入两端均为多边形块，连接块和转动块插接处均与其相匹配，万向软轴两端分别与插接块和散热板螺纹固定连接。
作为上述技术方案的优选，上推块顶部为波浪状设置，转动球与上推块的波浪状表面相匹配。
作为上述技术方案的优选，弹性块为橡胶材质，且弹性块中部为中空设置。
作为上述技术方案的优选，插接块的进风通道与散热通道齐平，插接块与封装外壳材质相同均为环氧树脂材质。
作为上述技术方案的优选，多个旋转片相对转动块中部环形等距设置，旋转片外侧与进风通道表面贴合。
本发明的有益效果为：
1、利用水冷的冷却水流动对推动叶片的推动使得内部的转动轴和转动杆转动，并在万向软轴的传递下将转动块和旋转片旋转，两个转动块和其对应的多个旋转片同向旋转使得两个插接块的进风通道产生同向的气流，气流经过散热通道将散热片捕获的热量带离，进而对IGBT器件的散热效果更好，同时使得IGBT器件内部电气元件的工作环境趋于一致，使得IGBT器件的工作更为稳定且工作寿命更长。
2、利用上推块的波浪状顶部，在对IGBT器件散热时，转动块带动其旋转将封闭片推离进风通道位置，而未进行散热时，封闭片将进风通道封闭，避免灰尘与外部湿空气随意进入到IGBT器件对其内部电气元件造成影响。
附图说明
图1示出了本发明实施例的整体结构示意图；
图2示出了本发明实施例的内部构造图；
图3示出了本发明实施例中散热板的俯视图；
图4示出了本发明实施例中插接块的内部结构图；
图中：1、基板；2、散热板；3、导热胶；4、螺钉；5、封装外壳；6、硅胶块；7、电气组件；8、散热片；9、散热通道；10、安装架；11、水冷通道；12、进水口；13、出水口；14、导管；15、插接槽；16、插接块；17、进风通道；18、转动块；19、旋转片；20、转动轴；21、推动叶片；22、第一伞齿轮；23、第二伞齿轮；24、转动杆；25、连接块；26、万向软轴；27、封闭片；28、弹性块；29、上推块；30、转动球。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种沟槽栅IGBT器件结构，如图1-2所示，包括基板1和散热板2，基板1和散热板2之间设置有导热胶3，基板1和散热板2通过若干个螺钉4固定连接，基板1顶部设置有封装外壳5，封装外壳5内部设置有硅胶块6，硅胶块6内部设置有电气组件7，电气组件7顶部设置有散热片8，散热片8中部开设有散热通道9；
散热板2底部设置有安装架10，散热板2内部开设有多个水冷通道11，水冷通道11一端设置有进水口12，水冷通道11另一端设置有出水口13，进水口12和出水口13端部均设置有导管14。
在IGBT器件使用时，内部的电气组件7产生热量，所产生的热量向硅胶上下扩散，大部分热量从基板1与导热胶3向下扩散至散热板2上，少部分部分热量从散热片8向上扩散至散热通道9内并被气流带走，外部水泵通过导管14将冷却液从进水口12进入，冷却液经水冷通道11将散热板2上的热量带走并从出水口13离开，进而确保IGBT器件在使用时更好对其进行降温。
如图2-4所示，封装外壳5两侧位于散热片8的散热通道9位置开设有插接槽15，插接槽15内部活动插接有插接块16，插接块16底部开设有进风通道17，插接块16的进风通道17与散热通道9齐平，插接块16与封装外壳5材质相同均为环氧树脂材质，插接块16位于进风通道17底部转动插接有转动块18，转动块18表面设置有多个旋转片19，多个旋转片19相对转动块18中部环形等距设置，旋转片19外侧与进风通道17表面贴合，多个水冷通道11内部均设置有转动轴20，转动轴20中部设置有多组推动叶片21，同一个水冷通道11内的多组推动叶片21大小与方向均相同，多个水冷通道11内的水流流速与水压均相同，转动轴20两端均转动贯穿水冷通道11延伸至散热板2外部，且转动轴20两端均固定连接有第一伞齿轮22，散热板2两端均转动插接有转动杆24，转动杆24表面设置有与转动轴20数量相对应的第二伞齿轮23，第二伞齿轮23一侧与对应的第一伞齿轮22啮合连接，第一伞齿轮22与第二伞齿轮23直径相同，转动杆24中心线与多个第二伞齿轮23中心线均为同一条直线，两个转动杆24一端均设置有连接块25，连接块25一端活动插接有万向软轴26，万向软轴26一端活动插接在转动块18底部，万向软轴26输出与输入两端均为多边形块，连接块25和转动块18插接处均与其相匹配，万向软轴26两端分别与插接块16和散热板2螺纹固定连接。
在冷却液经过水冷通道11时，冷却液将推动叶片21推动使得转动轴20旋转，因同一个水冷通道11内的多组推动叶片21大小与方向均相同，且多个水冷通道11内的水流流速与水压均相同，多个转动轴20旋转速度与方向相同，多个第一伞齿轮22同步转动并通过对应的第二伞齿轮23带动转动杆24转动，转动块18随着转动并在万向软轴26的传递作用下将转动块18带动旋转，两个转动块18转动使其对应的多个旋转片19同向旋转，进而使得两个插接块16的进风通道17产生同向的气流，气流经过散热片8的散热通道9将内部的热量带走。
利用水冷的冷却水流动对推动叶片21的推动使得内部的转动轴20和转动杆24转动，并在万向软轴26的传递下将转动块18和旋转片19旋转，两个转动块18和其对应的多个旋转片19同向旋转使得两个插接块16的进风通道17产生同向的气流，气流经过散热通道9将散热片8捕获的热量带离，进而对IGBT器件的散热效果更好，同时使得IGBT器件内部电气元件的工作环境趋于一致，使得IGBT器件的工作更为稳定且工作寿命更长。
如图4所示，插接块16位于进风通道17一侧设置有封闭片27，封闭片27顶部固定连接有弹性块28，弹性块28为橡胶材质，且弹性块28中部为中空设置，弹性块28顶部与插接块16表面固定连接，转动块18顶部设置有上推块29，上推块29顶部设置有转动球30，上推块29顶部为波浪状设置，转动球30与上推块29的波浪状表面相匹配，转动球30一端与封闭片27端部固定连接。
在转动块18转动时，上推块29随之转动，因上推块29顶部为波浪状设置，且转动块18带动上推块29的转动速度相对较快，上推块29通过转动球30将封闭片27上推至顶部，弹性块28随之被压缩变形，进而使得转动块18在转动时，封闭片27将进风通道17打开使得气流正常进出，而无需对IGBT器件进行散热时，转动球30处于上推块29的波浪状凹槽处，弹性块28随之被复位将封闭片27推动回原位置，封闭片27便将进风通道17闭合，避免灰尘与外部湿空气随意进入到IGBT器件对其内部电气元件造成影响，而进行散热工作时，气流流速较快，灰尘与外部湿空气会随着气流快速离开而不长时间滞留，将灰尘与外部湿空气对IGBT器件内部电气元件的影响降到最低。
利用上推块29的波浪状顶部，在对IGBT器件散热时，转动块18带动其旋转将封闭片27推离进风通道17位置，而未进行散热时，封闭片27将进风通道17封闭，避免灰尘与外部湿空气随意进入到IGBT器件对其内部电气元件造成影响。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。
Claims (10)
1.一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，包括：基板（1）和散热板（2），基板（1）和散热板（2）之间设置有导热胶（3），基板（1）和散热板（2）通过若干个螺钉（4）固定连接，基板（1）顶部设置有封装外壳（5），封装外壳（5）内部设置有硅胶块（6），硅胶块（6）内部设置有电气组件（7），电气组件（7）顶部设置有散热片（8），散热片（8）中部开设有散热通道（9）；
散热板（2）底部设置有安装架（10），散热板（2）内部开设有多个水冷通道（11），水冷通道（11）一端设置有进水口（12），水冷通道（11）另一端设置有出水口（13），进水口（12）和出水口（13）端部均设置有导管（14）。
2.根据权利要求1所述的一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，封装外壳（5）两侧位于散热片（8）的散热通道（9）位置开设有插接槽（15），插接槽（15）内部活动插接有插接块（16），插接块（16）底部开设有进风通道（17），插接块（16）位于进风通道（17）底部转动插接有转动块（18），转动块（18）表面设置有多个旋转片（19），多个水冷通道（11）内部均设置有转动轴（20），转动轴（20）中部设置有多组推动叶片（21），转动轴（20）两端均转动贯穿水冷通道（11）延伸至散热板（2）外部，且转动轴（20）两端均固定连接有第一伞齿轮（22），散热板（2）两端均转动插接有转动杆（24），转动杆（24）表面设置有与转动轴（20）数量相对应的第二伞齿轮（23），第二伞齿轮（23）一侧与对应的第一伞齿轮（22）啮合连接，两个转动杆（24）一端均设置有连接块（25），连接块（25）一端活动插接有万向软轴（26），万向软轴（26）一端活动插接在转动块（18）底部。
3.根据权利要求2所述的一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，插接块（16）位于进风通道（17）一侧设置有封闭片（27），封闭片（27）顶部固定连接有弹性块（28），弹性块（28）顶部与插接块（16）表面固定连接，转动块（18）顶部设置有上推块（29），上推块（29）顶部设置有转动球（30），转动球（30）一端与封闭片（27）端部固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，同一个水冷通道（11）内的多组推动叶片（21）大小与方向均相同，多个水冷通道（11）内的水流流速与水压均相同。
5.根据权利要求2所述的一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，第一伞齿轮（22）与第二伞齿轮（23）直径相同，转动杆（24）中心线与多个第二伞齿轮（23）中心线均为同一条直线。
6.根据权利要求2所述的一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，万向软轴（26）输出与输入两端均为多边形块，连接块（25）和转动块（18）插接处均与其相匹配，万向软轴（26）两端分别与插接块（16）和散热板（2）螺纹固定连接。
7.根据权利要求3所述的一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，上推块（29）顶部为波浪状设置，转动球（30）与上推块（29）的波浪状表面相匹配。
8.根据权利要求3所述的一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，弹性块（28）为橡胶材质，且弹性块（28）中部为中空设置。
9.根据权利要求2所述的一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，插接块（16）的进风通道（17）与散热通道（9）齐平，插接块（16）与封装外壳（5）材质相同均为环氧树脂材质。
10.根据权利要求2所述的一种沟槽栅IGBT器件结构，其特征在于，多个旋转片（19）相对转动块（18）中部环形等距设置，旋转片（19）外侧与进风通道（17）表面贴合。
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