CN211788988U - 一种应用于高压加热器的igbt散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于高压加热器的IGBT散热结构，包括控制盒，所述控制盒的一端设有容置腔，所述的容置腔内设有PCB板，所述控制盒的另一端设有与PCB板电连接的加热元件，所述的PCB板上设有若干通孔，若干所述的通孔内分别嵌装有IGBT模块，所述的IGBT模块的下端与容置腔的底部相贴合，所述IGBT模块与容置腔底面之间设有绝缘层；所述控制盒上还设有散热组件。本实用新型公开的一种应用于高压加热器的IGBT散热结构，散热结构高度尺寸小，散热效率高，生产成本低。

Description

一种应用于高压加热器的IGBT散热结构

技术领域

本实用新型涉及电梯技术领域，具体地说是一种应用于高压加热器的IGBT散热结构。

背景技术

随着纯电动汽车的轻量化、节能减排的大趋势下，所有的汽车零部件都在朝着结构紧凑、小型化、低成本方向发展，也包括我们高压加热器产品。

目前市场上的应用于高压加热器的PCBA(Printed Circuit Board+Assembly，组装有通过表面封装工艺的电子器件的线路板)结构中，在其表面上设置有多个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，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)模块，并且IGBT通常是直接焊接在PCB板的一侧平面上，在PCB板的另一侧平面与IGBT对应的位置设有陶瓷片，在陶瓷片的下方设置相应的散热结构，在陶瓷片的两侧平面均涂抹相应的导热键面材质，提高IGBT的热量的传导；这种结构中完整的散热路径为：IGBT正常工作时产生的热量依次经由IGBT的外壳、PCB板、上层导热材质、陶瓷片、下层导热材质、散热结构，最终通过强对流的空气或者液体把散热结构的热量带走。

现有的散热模型缺点在于：第一，整个散热结构的热阻偏大，散热效率低；第二，由于IGBT的散热结构的散热效率低，从而限制了IGBT发热量，一旦IGBT发热量大于该散热模型的散热速度，IGBT即会迅速累积热量最终超过IGBT的结温175℃，导致IGBT损毁；第三，相同的功率需求下，需要的IGBT数量偏多，导致PCBA成本进一步上升；第四，现有散热结构中的各个部件布置导致整个组件的高度偏高，不能满足客户的减小尺寸的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种散热结构高度尺寸小，散热效率高，生产成本低的应用于高压加热器的IGBT散热结构。

本实用新型所采取的技术方案是：提供一种应用于高压加热器的IGBT散热结构，包括控制盒，所述控制盒的一端设有容置腔，所述的容置腔内设有PCB板，所述控制盒的另一端设有与PCB板电连接的加热元件，所述的PCB板上设有若干通孔，若干所述的通孔内分别嵌装有IGBT模块，所述的IGBT模块的下端与容置腔的底部相贴合，所述IGBT模块与容置腔底面之间设有绝缘层；所述控制盒上还设有散热组件。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型的散热结构中，通过在PCB板上设置相应的通孔，将IGBT模块穿设在通孔中，这样的结构中在IGBT模块连接时，将IGBT的焊盘放到PCB板的背面，此结构中IGBT模块与散热机构之间省去了PCB板本体机构，等于直接去掉了PCB板自身的热阻，使得IGBT外壳上的热量可以直接经过绝缘层到达散热组件，提高热传递的效率，加速散热；并且，该结构中还设置了相应的散热组件，进一步的提高散热效率。

作为改进的，所述容置腔的底部与IGBT模块对应的位置设有凸起，所述IGBT模块的底部与凸起的顶部相贴合，且所述的绝缘层设在IGBT模块的底部与凸起的顶部之间。凸起结构设置后，使得IGBT模块的下端周向具有相应的通风空间，加速散热。

所述的绝缘层为绝缘纸。采用厚度更小的绝缘纸作为绝缘层，有效降低整个散热结构的高度，满足客户需求。

所述绝缘层的上端面与IGBT底部之间以及绝缘层的下端面与凸起顶部之间均通过导热胶泥实现连接。导热胶泥在实现绝缘纸的连接的同时，还能保证热量的传导，加速散热。

作为一种优选的结构，所述的散热组件包括设在控制盒远离PCB板一侧的散热通道，所述的散热通道内设有冷却管。

作为另一种优选的结构，所述的散热组件包括齿形散热片，所述的齿形散热片连接在控制盒远离PCB板的一端。

附图说明

图1是本实用新型的一种应用于高压加热器的IGBT散热结构的结构图。

图2是本实用新型中的应用于高压加热器的IGBT散热结构的另一角度结构图。

图3是本实用新型中的应用于高压加热器的IGBT散热结构沿长度方向的剖视图。

图4是图3中的X处放大结构图。

图5是本实用新型另一实施例的控制盒结构示意图。

其中，

1-控制盒，1.1-容置腔，1.2-凸起，2-PCB板，2.1-通孔，3-IGBT模块，4-绝缘层，5-导热胶泥，6-散热腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶部”、“侧壁”、“下端面”、“前后”、“上端”、“左右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种应用于高压加热器的IGBT散热结构，包括控制盒1，该控制盒安装在加热器本体的端部，用于控制加热器本体工作。

控制盒1的一端设有容置腔1.1，容置腔1.1内设有PCB板2，控制盒1的另一端设有与PCB板2电连接的加热元件，PCB板2上设有若干通孔2.1，若干通孔2.1内分别嵌装有IGBT模块3，IGBT模块3的下端与容置腔1.1的底部相贴合，IGBT模块3与容置腔1.1底面之间设有绝缘层4；控制盒1上还设有散热机构。

容置腔1.1的底部与IGBT模块3对应的位置设有凸起1.2，IGBT模块3的底部与凸起1.2的顶部相贴合，且绝缘层4设在IGBT模块3的底部与凸起1.2的顶部之间。本实施例中，优选的，绝缘层4为绝缘纸，采用绝缘纸作为绝缘层，替换了现有技术中的绝缘陶瓷片，在满足了绝缘的要求的同时，还降低了整个散热结构的高度，从而能够更好的满足客户对于产品尺寸减小的要求。

本实施例中，在绝缘层4的上端面与IGBT模块3底部之间以及绝缘层4的下端面与凸起1.2顶部之间均通过导热胶泥5实现连接。具体的，该导热胶泥5型号为热阻更低的TG6060 putty，该材质替换了现有的型号为

TIM11123(GB)硅橡胶材质，使得整个散热结构的热阻进一步降低。

在本实施例中，如图2所示，散热结构包括设在控制盒1远离PCB板2一侧的散热腔1.2；具体的，该散热结构用于液体加热，在控制盒1的下端为液体容器(图中未画出)，在容器中设置相应的加热棒(图中未画出)，每个加热棒相对应的与PCB板2上的一个IGBT模块3连接；此结构中，散热腔1.2设在控制盒1靠近液体容器的一端，在控制盒1上分别设有与散热腔1.2连通的进液口1.3以及出液口1.4，使用过程中经过进液口1.3往散热腔1.2中通入冷却液，散热腔1.2中冷却液达到一定量后，从出液口1.4排出，以此实现散热腔1.2中冷却液的循环流动，实现对控制盒1的快速冷却散热，从而实现对IGBT模块3产生的热量的冷却散热。

在另一实施例中，如图5所示，在散热结构包括齿形散热片6，齿形散热片6一体成型在控制盒1远离PCB板2的一端。具体的，该结构应用与空气加热的装置中，IGBT模块3产生的热量经由IGBT外壳、上层导热胶泥5、绝缘纸4、下层导热胶泥5、加热器外壳1到达齿形散热片6，最终由强对流的空气将齿形散热片6上的热量带走，实现整个散热过程，可以有效避免因IGBT模块的温度过高而影响加热效率。

本新型具有以下优点：

1、改变了PCBA的现有的装配工艺，通过在PCB板2上设置通孔2.1，将IGBT模块3穿设在通孔2.1中，这样的结构中在IGBT模块3连接时，将IGBT的焊盘放到PCB板的背面，此结构中IGBT模块3与散热机构之间省去了PCB板2本体机构，等于直接去掉了PCB的热阻，因此有效提高散热效率；

2、本新型结构中将绝缘层4的陶瓷片换成绝缘纸，保证了绝缘性的同时降低了整个散热模型的高度，以适应客户越来越小的产品尺寸要求；

3、本新型中采用一种热阻更低的导热键面材料,使得整个散热模型的热阻进一步降低；

4、在整体散热结构的散热能力显著提高后，在同等功率需求的情况下，可以减少IGBT模块3的使用数量，从而减少成本。

以上就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本实用新型独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种应用于高压加热器的IGBT散热结构，包括控制盒(1)，所述控制盒(1)的一端设有容置腔(1.1)，所述的容置腔(1.1)内设有PCB板(2)，所述控制盒(1)的另一端设有与PCB板(2)电连接的加热元件，其特征在于：所述的PCB板(2)上设有若干通孔(2.1)，若干所述的通孔(2.1)内分别嵌装有IGBT模块(3)，所述的IGBT模块(3)的下端与容置腔(1.1)的底部相贴合，所述IGBT模块(3)与容置腔(1.1)底面之间设有绝缘层(4)；所述控制盒(1)上还设有散热组件。

2.根据权利要求1所述的应用于高压加热器的IGBT散热结构，其特征在于：所述容置腔(1.1)的底部与IGBT模块(3)对应的位置设有凸起(1.2)，所述IGBT模块(3)的底部与凸起(1.2)的顶部相贴合，且所述的绝缘层(4)设在IGBT模块(3)的底部与凸起(1.2)的顶部之间。

3.根据权利要求1或2所述的应用于高压加热器的IGBT散热结构，其特征在于：所述的绝缘层(4)为绝缘纸。

4.根据权利要求2所述的应用于高压加热器的IGBT散热结构，其特征在于：所述绝缘层(4)的上端面与IGBT底部之间以及绝缘层(4)的下端面与凸起(1.2)顶部之间均通过导热胶泥(5)实现连接。

5.根据权利要求1所述的应用于高压加热器的IGBT散热结构，其特征在于：所述的散热组件包括设在控制盒(1)远离PCB板(2)一侧的散热腔(1.2)，所述控制盒(1)上设有与散热腔(1.2)连通的进液口(1.3)以及出液口(1.4)。

6.根据权利要求1所述的应用于高压加热器的IGBT散热结构，其特征在于：所述的散热组件包括齿形散热片(6)，所述的齿形散热片(6)设在控制盒(1)远离PCB板(2)的一端。

Images