CN220210884U - 一种高效散热的光伏旁路模块及光伏组件接线盒 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种高效散热的光伏旁路模块,包括两二极管铜衬底A、B、条带键合片、键合焊盘、二极管晶圆、环氧塑封体、散热器,二极管晶圆设于二极管铜衬底B上,条带键合片折弯成型有键合面、散热表面以及连接焊接区,连接焊接区与二极管铜衬底A连接,键合焊盘嵌于键合面上并与二极管晶圆连接;环氧塑封体上设有散热焊接区,散热表面裸露于散热焊接区处,散热器锡焊于环氧塑封体外部。本实用新型还提供具有所述光伏旁路模块的接线盒。该光伏旁路模块能够增加散热表面积,加强散热效果,提高结温能力和热逃逸能力,提升电流能力,满足大功率光伏组件的应用需求,减少二极管数量或避免使用高等级二极管,降低光伏系统的建设成本。

Description

一种高效散热的光伏旁路模块及光伏组件接线盒
技术领域
本实用新型涉及光伏系统配件技术领域,尤其涉及一种高效散热的光伏旁路模块以及具有所述的光伏旁路模块光伏组件接线盒。
背景技术
太阳能光伏组件是将太阳能转换成电能的装置,在光伏发电系统中,接线盒起着重要作用,其主要是用于将每个光伏组件所产生的电流输出、汇流到系统控制箱;另外,接线盒还起到保护太阳能光伏组件的作用。接线盒中一般设置有旁路模块,其与光伏组件中的电池组串连接,当电池组串中存在电池片损坏或由于光线遮挡造成热斑效应时,可以将发生故障的电池组串从光伏系统中隔开,避免其对整个光伏系统造成不利影响。
目前的光伏组件都在向大功率组件方向发展,这就要求接线盒的过大电流能力要强,而当大电流通过时,旁路模块的发热量会增加,为了保证接线盒使用寿命,必须要使旁路模块具有优良的散热性能。现有的光伏旁路模块中,二极管及铜基底(二极管铜衬底)采用环氧封装方式形成模块化结构,二极管以及铜基底的内端处于环氧塑封体的内部,散热表面积不足,导致其散热效果和电流能力有限。为了满足大功率光伏组件的应用及散热需求,需要增加二极管的数量或是采用更高等级的二极管产品,增加了光伏系统的建设成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种高效散热的光伏旁路模块,具有增加散热表面积、提升散热效果、提高旁路模块结温能力和热逃逸能力、降低光伏系统建设成本等优点。
为实现上述目的,本实用新型采用了如下技术方案:
一种高效散热的光伏旁路模块,包括二极管铜衬底A、二极管铜衬底B、条带键合片、键合焊盘、二极管晶圆和环氧塑封体,所述二极管铜衬底A上设有条带键合片焊接区,所述二极管晶圆设于所述二极管铜衬底B上;所述条带键合片包括键合面、折弯成型于所述键合面侧边的散热表面以及折弯成型于所述散热表面侧边的连接焊接区,所述散热表面高于所述键合面以及所述连接焊接区;所述连接焊接区与所述条带键合片焊接区连接,所述键合焊盘位于所述键合面上,所述键合焊盘与所述二极管晶圆连接;所述环氧塑封体封装于所述二极管铜衬底A与所述二极管铜衬底B之间,所述二极管铜衬底A的至少一部分、所述二极管铜衬底B的至少一部分、所述条带键合片的至少一部分封装于所述环氧塑封体的内部,所述环氧塑封体上设有散热焊接区,所述散热焊接区的结构与所述散热表面的结构相对应,所述散热表面裸露于所述散热焊接区处。
优选地,所述高效散热的光伏旁路模块还包括第一散热器,所述第一散热器呈工字型,所述第一散热器包括中间板散热器焊接板和两个侧板,所述中间散热器焊接板设于所述环氧塑封体的顶面且与裸露的所述散热表面贴合,两个侧板相互平行地设于所述中间散热器焊接板的两侧,且对应于所述环氧塑封体的两侧。
优选地,所述高效散热的光伏旁路模块还包括第二散热器,所述第二散热器包括底板和设于所述底板上的多条凸棱,所述底板设于所述中间散热器焊接板上。
优选地,所述第一散热器、所述第二散热器为铜质或铝质。
优选地,所述键合面的两侧均折弯成型有所述散热表面,两侧的散热表面高度一致,所述连接焊接区折弯成型于其中一侧的散热表面的侧边。
优选地,所述环氧塑封体上对应设有两个散热焊接区,两侧的散热表面分别裸露于对应的散热焊接区处。
优选地,所述二极管铜衬底A、所述二极管铜衬底B上均设有定位孔,所述二极管铜衬底A和/或所述二极管铜衬底B上设有防反开口。
优选地,所述二极管铜衬底A、所述二极管铜衬底B上均设有用以供汇流带穿过的汇流带焊接孔以及用以将汇流带与导电端子铜衬底连接的锡块,所述汇流带焊接孔、所述锡块均处于所述环氧塑封体的外部。
优选地,所述条带键合片还包括条带键合片延长部,所述条带键合片延长部穿出所述环氧塑封体。
优选地,所述条带键合片延长部上设有汇流带通孔和锡块焊接孔,所述汇流带通孔与所述二极管铜衬底A上的汇流带焊接孔相对应,所述二极管铜衬底A上的锡块穿过所述锡块焊接孔。
根据本实用新型的另一目的,本实用新型还提出一种光伏组件接线盒,其包括盒盖、盒体以及置于盒体内的如上所述的高效散热的光伏旁路模块;所述的接线盒为单体式接线盒或两分体式接线盒或三分体式接线盒。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果为:本实用新型的光伏旁路模块中,条带键合片采用折弯成型,条带键合片的散热表面裸露于环氧塑封体的散热焊接区处,能够增加散热表面积,加强散热效果,提高结温能力和热逃逸能力,提升电流能力,满足大功率光伏组件的应用需求,减少二极管数量或避免使用高等级二极管,降低光伏系统的建设成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的高效散热的光伏旁路模块的立体图。
图2为本实用新型实施例1的高效散热的光伏旁路模块的爆炸图。
图3为本实用新型实施例1的高效散热的光伏旁路模块的剖视图。
图4为本实用新型实施例2的高效散热的光伏旁路模块的立体图。
图5为本实用新型实施例2的高效散热的光伏旁路模块中散热器的爆炸图。
图6为本实用新型实施例3的高效散热的光伏旁路模块的立体图。
图7为本实用新型实施例3的高效散热的光伏旁路模块的爆炸图。
图8为本实用新型实施例3的高效散热的光伏旁路模块的剖视图。
图9为本实用新型实施例4的高效散热的光伏旁路模块的立体图。
图中,10-二极管铜衬底A,11-条带键合片焊接区,12-定位孔,13-汇流带焊接孔,14-锡块,20-二极管铜衬底B,21-二极管晶圆,22-防反开口,30-条带键合片,31-键合面,32-散热表面,33-连接焊接区,34-延长部,341-汇流带通孔,342-锡块焊接孔,40-键合焊盘,50-环氧塑封体,51-散热焊接区,60-第一散热器,61-散热器焊接板,62-侧板,70-第二散热器,71-底板,72-凸棱。
实施方式
为使对本实用新型的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解,兹配合实施例详细说明如下。
请结合参见图1至图3,图1为本实用新型实施例1的高效散热的光伏旁路模块的立体图,图2为本实用新型实施例1的高效散热的光伏旁路模块的爆炸图,图3为本实用新型实施例1的高效散热的光伏旁路模块的剖视图。
本实用新型实施例1的一种高效散热的光伏旁路模块,包括二极管铜衬底A10、二极管铜衬底B20、条带键合片(Clip Bonding)30、键合焊盘40、二极管晶圆21和环氧塑封体50,二极管铜衬底A10与二极管铜衬底B20处于同一平面,二极管铜衬底A10与二极管铜衬底B20之间设有间隙,二极管铜衬底A10的内端(靠近二极管铜衬底B20的一端)设有条带键合片焊接区11,二极管晶圆21设于二极管铜衬底B20的内端(靠近二极管铜衬底A10的一端)。条带键合片30包括键合面31、折弯成型于键合面31侧边的散热表面32以及折弯成型于散热表面32侧边的连接焊接区33,散热表面32高于键合面31以及连接焊接区33。连接焊接区33与条带键合片焊接区11连接,键合焊盘40嵌于键合面31上,键合焊盘40与二极管晶圆21连接。连接焊接区33与条带键合片焊接区11可采用焊接方式连接,键合焊盘40与二极管晶圆21也可采用焊接方式连接。
环氧塑封体50封装于二极管铜衬底A10与二极管铜衬底B20之间,二极管铜衬底A10的至少一部分,比如图中所示的设有条带键合片焊接区11的内端、二极管铜衬底B20的至少一部分,比如二极管晶圆21的内端、条带键合片30的至少一部分,比如键合面31与连接焊接区33,封装于环氧塑封体50的内部,环氧塑封体50上设有散热焊接区51,散热焊接区51的结构与散热表面32的结构相匹配,散热表面32裸露于散热焊接区51处,以加强散热。在优选的方案中,散热表面32可以与环氧塑封体50的表面高度一致,或者散热表面32略高于环氧塑封体50的表面。
上述光伏旁路模块中,二极管晶圆21设于二极管铜衬底B上,键合焊盘40嵌于条带键合片30的键合面上,利用条带键合片30实现键合焊盘40、二极管晶圆21、二极管铜衬底A10、二极管铜衬底B20之间的连接,条带键合片30的散热表面32裸露于环氧塑封体50的散热焊接区51处,环氧塑封体50内部的热量可传导至散热表面32进行散热,能够增加散热表面积,加强散热效果,提高结温能力和热逃逸能力,提升电流能力,满足大功率光伏组件的应用需求,减少二极管数量或避免使用高等级二极管,降低光伏系统的建设成本。
优选地,键合面31的两侧均折弯成型有散热表面32,两侧的散热表面32的高度一致,连接焊接区33折弯成型于其中一侧的散热表面32的侧边。进一步地,环氧塑封体50上对应设有两个散热焊接区51,两侧的散热表面32分别裸露于对应的散热焊接区51处。散热表面32的周围和相关联的桥接连接部充当模制附着表面,其可以增强环氧塑封体50的材料之间的附着力。这确保了条带键合片稳定地形成在适当的位置,以提供电气互连和散热。
请参见图1或图2,本实用新型的优选实施例中,二极管铜衬底A10、二极管铜衬底B20上均设有定位孔12,用以将光伏旁路模块定位安装于光伏接线盒中。进一步地,二极管铜衬底A10和/或二极管铜衬底B20上设有防反开口22,用以防止旁路模块反向安装。定位孔12和防反开口22的形状、位置及数量等可根据实际需求进行合理设定,本实用新型对此并不限定。
请参见图1或图2,本实用新型的优选实施例中,二极管铜衬底A10、二极管铜衬底B20上均设有用以供汇流带穿过的汇流带焊接孔13以及用以将汇流带与二极管铜衬底连接的锡块14,汇流带焊接孔13、锡块14均处于环氧塑封体50的外部。在一实施例中,环氧塑封体50包括条带键合片30,条带键合片30被安装为使得其同时提供电气互连和散热。
请结合参见图4和图5,图4为本实用新型实施例2的高效散热的光伏旁路模块的立体图,图5为本实用新型实施例2的高效散热的光伏旁路模块中散热器的爆炸图。本实用新型实施例2中,高效散热的光伏旁路模块包括二极管铜衬底A10、二极管铜衬底B20、条带键合片30、键合焊盘40、二极管晶圆21和环氧塑封体50,二极管铜衬底A10、二极管铜衬底B20、条带键合片30、键合焊盘40、二极管晶圆21和环氧塑封体50的结构与实施例1中各器件的结构一致。除此之外,还包括第一散热器60,第一散热器60呈工字型,第一散热器60包括散热器焊接板61和两个侧板62,散热器焊接板61设于环氧塑封体50的顶面且与裸露的散热表面32贴合,侧板62垂直于散热器焊接板61,两个侧板62相互平行地设于散热器焊接板61的两侧,且对应于环氧塑封体50的两侧。环氧塑封体50外部增设第一散热器60,环氧塑封体50内部的热量可传导至第一散热器60进行散热,能够增加散热表面积,加强散热效果,提高光伏旁路模块的结温能力和热逃逸能力,提升其电流能力。应用中,散热器焊接板61与裸露的散热表面32可采用焊接方式固定连接。
进一步地,高效散热的光伏旁路模块还包括第二散热器70,第二散热器70包括底板71和设于底板71上的多条凸棱72,底板71设于散热器焊接板61上。环氧塑封体50外部进一步增设第二散热器70,多条凸棱72的设计能够增加散热表面积,加强散热效果,提高光伏旁路模块的结温能力和热逃逸能力,提升其电流能力。
应用中,第一散热器60、第二散热器70可采用铜质或铝质。在一些实施例中,底板71与散热器焊接板61还可以合为一体,多条凸棱72直接成型于散热器焊接板61上,以提高生产效率,降低制造成本。
当然,本实用新型并不以此为限,在其他实施例中,根据实际电流大小和散热需求,还可以仅采用第一散热器60或仅采用第二散热器70进行加强散热,第一散热器60、第二散热器70还可以采用其他合理的结构。
请结合参见图6至图8,图6为本实用新型实施例3的高效散热的光伏旁路模块的立体图,图7为本实用新型实施例3的高效散热的光伏旁路模块的爆炸图,图8为本实用新型实施例3的高效散热的光伏旁路模块的剖视图。在一些实施例中,高效散热的光伏旁路模块包括二极管铜衬底A10、二极管铜衬底B20、条带键合片30、键合焊盘40、二极管晶圆21和环氧塑封体50,条带键合片30包括键合面31、折弯成型于键合面31侧边的散热表面32以及折弯成型于散热表面32侧边的连接焊接区33,还包括延长部34,延长部34由连接焊接区33向二极管铜衬底A10的外端(远离二极管铜衬底B20的一端)延伸,且延长部34穿出环氧塑封体50,延长部34平行于二极管铜衬底A10。延长部34的设计,能够进一步增加散热表面积,环氧塑封体内部的热量可传导至延长部进行散热,从而加强散热效果,提高光伏旁路模块的结温能力和热逃逸能力,提升其电流能力。
对应地,延长部34上设有汇流带通孔341和锡块焊接孔342,汇流带通孔341与二极管铜衬底A10上的汇流带焊接孔13相对应,二极管铜衬底A10上的锡块14穿过锡块焊接孔341。
请参见图9,图9为本实用新型实施例4的高效散热的光伏旁路模块的立体图。在另一些实施例中,高效散热的光伏旁路模块包括二极管铜衬底A10、二极管铜衬底B20、条带键合片30、键合焊盘40、、二极管晶圆21、环氧塑封体50、第一散热器60和第二散热器70,条带键合片30包括键合面31、折弯成型于键合面31侧边的散热表面32、折弯成型于散热表面32侧边的连接焊接区33以及由连接焊接区33向二极管铜衬底A10的外端延伸且穿出环氧塑封体50的延长部34,如此,环氧塑封体50外部的二极管铜衬底A10、二极管铜衬底B20、条带键合片延长部34、第一散热器60、第二散热器70均可用于散热,极大地增加了散热表面积,加强了散热效果,提高了光伏旁路模块的结温能力和热逃逸能力,提升了其电流能力。
相比于现有的光伏旁路模块,该光伏旁路模块可增加70%以上的散热表面积,极大地加强了散热效果,提升了电流能力,满足大功率光伏组件的应用需求,减少二极管数量或避免使用高等级二极管,降低光伏系统的建设成本,能够更好地应用于未来出现的40A、45A、50A电流的光伏接线盒。
另外,上述实施例中,高效散热的光伏旁路模块的二极管铜衬底A和二极管铜衬底B是以等宽、端对端的方式毗邻设置,也可以是以端面相互嵌合的方式设置;二极管晶圆可以设置一个或多个;用户可以根据使用灵活设置。
根据本实用新型的另一目的,本实用新型还提出一种光伏组件接线盒,其包括盒盖、盒体以及置于盒体内的如上所述的高效散热的光伏旁路模块;所述的接线盒为单体式接线盒或两分体式接线盒或三分体式接线盒。
综上所述,本实用新型提供一种高效散热的光伏旁路模块,条带键合片采用折弯成型的方式,条带键合片的散热表面裸露于环氧塑封体的散热焊接区处,外部还加设第一散热器和第二散热器,能够增加散热表面积,加强散热效果,提高结温能力和热逃逸能力,提升电流能力,满足大功率光伏组件的应用需求,减少二极管数量或避免使用高等级二极管,降低光伏系统的建设成本。
本实用新型已由上述相关实施例加以描述,然而上述实施例仅为实施本实用新型的范例。必需指出的是,已揭露的实施例并未限制本实用新型的范围。相反地,在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的更动与润饰,均属本实用新型的专利保护范围。

Claims (11)

1.一种高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:包括二极管铜衬底A、二极管铜衬底B、条带键合片、键合焊盘、二极管晶圆和环氧塑封体,所述二极管铜衬底A上设有条带键合片焊接区,所述二极管晶圆设于所述二极管铜衬底B上;所述条带键合片包括键合面、折弯成型于所述键合面侧边的散热表面以及折弯成型于所述散热表面侧边的连接焊接区,所述散热表面高于所述键合面以及所述连接焊接区;所述连接焊接区与所述条带键合片焊接区连接,所述键合焊盘位于所述键合面上,所述键合焊盘与所述二极管晶圆连接;所述环氧塑封体封装于所述二极管铜衬底A与所述二极管铜衬底B之间,所述二极管铜衬底A的至少一部分、所述二极管铜衬底B的至少一部分、所述条带键合片的至少一部分封装于所述环氧塑封体的内部,所述环氧塑封体上设有散热焊接区,所述散热焊接区的结构与所述散热表面的结构相对应,所述散热表面裸露于所述散热焊接区处。
2.如权利要求1所述的高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:所述高效散热的光伏旁路模块还包括第一散热器,所述第一散热器呈工字型,所述第一散热器包括散热器焊接板和两个侧板,所述散热器焊接板设于所述环氧塑封体的顶面且与裸露的所述散热表面贴合,两个侧板相互平行地设于所述散热器焊接板的两侧,且对应于所述环氧塑封体的两侧。
3.如权利要求2所述的高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:所述高效散热的光伏旁路模块还包括第二散热器,所述第二散热器包括底板和设于所述底板上的多条凸棱,所述底板设于所述散热器焊接板上。
4.如权利要求1所述的高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:所述高效散热的光伏旁路模块还包括第二散热器,所述第二散热器包括底板和设于所述底板上的多条凸棱,所述底板设于所述环氧塑封体的顶面且与裸露的所述散热表面贴合。
5.如权利要求1所述的高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:所述键合面的两侧均折弯成型有所述散热表面,两侧的散热表面高度一致,所述连接焊接区折弯成型于其中一侧的散热表面的侧边。
6.如权利要求5所述的高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:所述环氧塑封体上对应设有两个散热焊接区,两侧的散热表面分别裸露于对应的散热焊接区处。
7.如权利要求1所述的高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:所述二极管铜衬底A、所述二极管铜衬底B上均设有定位孔,所述二极管铜衬底A和/或所述二极管铜衬底B上设有防反开口。
8.如权利要求1所述的高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:所述二极管铜衬底A、所述二极管铜衬底B上均设有用以供汇流带穿过的汇流带焊接孔以及用以将汇流带与铜衬底连接的锡块,所述汇流带焊接孔、所述锡块均处于所述环氧塑封体的外部。
9.如权利要求1或2或3或4所述的高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:所述条带键合片还包括延长部,所述延长部穿出所述环氧塑封体。
10.如权利要求9所述的高效散热的光伏旁路模块,其特征在于:所述延长部上设有汇流带通孔和锡块焊接孔,所述汇流带通孔与所述二极管铜衬底A上的汇流带焊接孔相对应,所述二极管铜衬底A上的锡块穿过所述锡块焊接孔。
11.一种光伏组件接线盒,其特征在于,所述的组件接线盒包括盒盖、盒体以及置于盒体内的如权利要求1-10任一项所述的高效散热的光伏旁路模块;所述的接线盒为单体式接线盒或两分体式接线盒或三分体式接线盒。
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