CN220402253U - 一种散热装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及储能设备技术领域，公开了一种散热装置，包括：散热器、功率管组件及PCB板；PCB板安装于散热器，功率管组件安装于散热器与PCB板之间，功率管组件包括功率管压块、功率管及陶瓷基片，功率管压块包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面设有若干个安装空间，若干个安装空间沿第一方向间隔布置，沿第二方向，安装空间包括相互连通的第一限位槽和第二限位槽，功率管及陶瓷基片分别设于第一限位槽和第二限位槽，陶瓷基片用于与散热器连接，第二表面用于与PCB板连接。通过上述方式使得功率管与陶瓷基片集成于一体，使得功率管与陶瓷基片的安装基准相同，提高了装配精度，保证了陶瓷基片与功率管的精准定位及电气绝缘，提高了散热效率。

Description

一种散热装置

技术领域

本申请实施例涉及储能设备技术领域，尤其涉及一种散热装置。

背景技术

在电子电工领域中，大功率晶体管通常被称为功率管，其是电力电子装置的关键器件之一，包括但不限于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管)、二极管、MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor金属-氧化物半导体场效应晶体管)等。一方面功率管在工作过程中会产生较大的热量，这些热量需要及时散发掉才能保证功率管持续可靠的运行，另一方面功率器件与散热器之间需要可靠的电气绝缘。

然而，发明人在实现本申请的过程中发现，目前功率管的散热一般采用在功率管和散热器之间放置导热胶布或陶瓷基片进行绝缘及传热，但是导热胶布的散热系数低，导致散热效率低，散热效果不理想；陶瓷基片的散热系数比导热胶布的散热系数高，散热效果比导热胶布好，但陶瓷基片的安装不稳定，会发生移位，或组装时安装位置不准确，致使陶瓷基片与功率管位置不对应，功率管与陶瓷基片之间的绝缘及传热不佳，影响安装和散热效果。

因此，有必要提供一种散热装置以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型实施例旨在提供一种散热装置，以解决陶瓷基片安装不稳，导致散热不佳和电气绝缘不可靠的技术问题。

本申请实施例解决其技术问题采用以下技术方案：提供一种功散热装置，包括：

散热器；

PCB板，安装于所述散热器；

功率管组件，安装于所述散热器与所述PCB板之间，所述功率管组件包括功率管压块、功率管及陶瓷基片，所述功率管压块包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面设有若干个安装空间，若干个所述安装空间沿第一方向间隔布置于所述第一表面，沿第二方向，所述安装空间包括相互连通的第一限位槽和第二限位槽，所述功率管及所述陶瓷基片分别设于所述第一限位槽和所述第二限位槽，所述陶瓷基片用于与所述散热器连接，所述第二表面用于与所述PCB板连接；

其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

在一些实施例中，所述安装空间的侧壁设有注射口，所述注射口与所述第二限位槽连通，所述注射口用于填充密封胶；

其中，所述侧壁连接于所述第一表面与所述第二表面之间。

在一些实施例中，所述第一限位槽与所述功率管相对的一面设有第一定位孔，所述第一定位孔贯穿所述第二表面，所述第一定位孔用于供所述功率管的引脚穿过；

所述PCB板上与所述第一定位孔相对应位置设有第二定位孔，所述功率管的引脚经所述第一定位孔及所述第二定位孔连接于所述PCB板。

在一些实施例中，所述功率管压块的第二表面设有带第一通孔的圆柱形卡扣，所述PCB板上与所述圆柱形卡扣相对应位置设有安装通孔，所述圆柱形卡扣卡设于所述安装通孔。

在一些实施例中，沿所述第二方向，所述陶瓷基片的至少部分伸出所述第二限位槽；或沿所述第二方向，所述陶瓷基片远离所述第一限位槽的一端的表面与所述第一表面齐平。

在一些实施例中，包括支撑柱，所述定位柱的第一端与所述散热器螺接，所述定位柱的第二端与所述PCB板抵接，所述定位柱的第二端设有第三定位孔；

所述PCB板上与所述第三定位孔相对应位置设有第四定位孔，第一紧固件依次穿过所述第四定位孔及所述第三定位孔。

在一些实施例中，沿所述第二的方向，所述支撑柱显露于所述散热器的高度略大于所述第一表面与所述第二表面之间的距离。

在一些实施例中，所述功率管组件包括加强板，所述加强板内置于所述功率管压块，所述加强板设于所述第一限位槽与所述圆柱形卡扣之间，所述加强板上与所述第一通孔相对应位置设有第二通孔。

在一些实施例中，所述散热器上与所述第一通孔相对应位置设有第五定位孔，第二紧固件依次穿过所述第一通孔、所述第二通孔及所述第五定位孔。

在一些实施例中，所述功率管压块与所述加强板一体成型。

在一些实施例中，所述陶瓷基片与所述功率管相对的一面涂覆有导热黏胶。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，第一方面，本申请实施例提供的一种散热装置，结构简单，安装工序少，组装简单，效率高。

第二方面，通过将功率管和陶瓷基片分别设于第一限位槽和第二限位槽，使得陶瓷基片与功率管以同一基准进行安装了，提高了装配精度。

第三方面，通过将陶瓷基片集成于功率管组件，避免在散热器上加工沉台来放置陶瓷基片，节约了制造成本，也避免了散热器材料的浪费。

第四方面，通过将功率管及陶瓷基片集成于功率管组件，保证了陶瓷基片与功率管的精准定位及电气绝缘，提高了散热效率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为现有技术中散热装置的爆炸示意图；

图2为本申请实施例提供的一种散热装置的结构示意图；

图3为图2所示的散热装置的爆炸示意图；

图4为图2所示的散热装置的横截面示意图；

图5是图3所示的散热装置中功率管组件的横截面示意图；

图6为图3所示的散热装置中功率管组件的爆炸示意图；

图7为图6所示的功率管组件中功率管压块的结构示意图。

附图标记如下：

散热装置100a；散热器10a；沉台11a；定位孔12a；PCB板20a；安装通孔21a；焊接孔22a；功率管压块30a；圆柱形卡扣31a；安装空间32a；功率管40a；陶瓷基片50a；紧固件60a；第一方向x；第二方向z；第三方向y；散热装置100；散热器10；螺纹孔110；第五定位孔120；310功率管组件20；功率管210；功率管压块220；第一表面221；第二表面222；第一限位槽223；第二限位槽224；注射口225；第一通孔226；圆柱形卡扣227；第一定位孔228；连接筋229；缺口200；陶瓷基片230；密封胶240；加强板250；PCB板30；安装通孔310；第二定位孔320；第四定位孔330；支撑柱40；第一端410；第二端420；第三定位孔430；第一紧固件50；第二紧固件60。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“连接于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”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申请和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第一方向”、“第二方向”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

现有技术中，为解决陶瓷基片的定位问题，在散热器的器件安装面上加工与陶瓷基片尺寸匹配的沉台来实现，此方法具有定位精度高和安装效率高的优点，得到了普遍应用，但此方法存在两大缺点，一是在散热器上加工沉台成本高、二是浪费散热器材料。具体地，由于陶瓷基片本身尺寸较小，若在散热器上加工放置陶瓷基片的沉台势必会用极小的刀具耗费较大工时去加工该沉台，如此，势必为增加成本，还会导致散热器材料的浪费。

如图1所示，图1为现有技术中散热装置100a的爆炸图，散热装置100a包括散热器10a、PCB板20a、功率管组件及陶瓷基片50a，PCB板20a及功率管组件均安装于散热器10a，功率管组件设于散热器10a与PCB板20a之间，功率管组件包括功率管压块30a和功率管40a，功率管压块30a和功率管40a先后放置于PCB板20a上，功率管压块30a对功率管40a起固定作用，具体地，功率管压块30a的顶部设有带通孔的圆柱形卡扣31a，圆柱形卡扣31a卡设于PCB板20a上的安装通孔21a，功率管压块30a的底部设有安装空间32a，功率管40a设于安装空间32a，功率管40a的引脚与PCB板20a上的焊接孔22a对齐安装后进行焊接，从而实现功率管组件与PCB板20a的连接，功率管组件与PCB板3连接完成后形成PCB板组件，再将PCB板组件安装于散热装置10a，具体地，散热器10a上设有沉台11a，陶瓷基片50a设于沉台11a，散热器110a上设有定位孔12a，一紧固件60a依次穿过圆形卡扣31a的通孔及定位孔12a，从而实现PCB板组件与散热装置10a的连接。

然而，上述方案存在以下缺陷：

(1)功率管压块、陶瓷基片、功率管三个零件分散安装，工序复杂，生产效率低；

(2)在绝缘防护方面，功率管和陶瓷基片的安装基准不同，两者的装配误差比较大，需要陶瓷片做更大的尺寸来吸收该装配误差；

(3)在散热器表面需加工放置槽，增加制作成本；

(4)当散热器垂直放置时，陶瓷基片容易脱落，无法完成安装，造成产品设计布局和工艺设计受限；

(5)陶瓷基片被准备要安装的PCB板组件遮挡，无法检查到陶瓷基片是否放置正确；

(6)沉台深度一般为1mm，降低了功率管和散热器之间的电气爬电距离。

鉴于此，本申请提出一种散热装置，以解决上述缺陷。

请一并参阅图2和图3，图1为本申请一实施例提供的散热装置100，图2为散热装置100的爆炸示意图，散热装置100包括散热器10、功率管组件20及PCB板30，PCB板30及功率管组件20均安装于散热器10，功率管组件20位于散热器10和PCB板30之间，散热器10用于为功率管组件20中的功率管210散热，以保证功率管210持续可靠的运行。

需要说明的是，本申请实施例的功率管210可为IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor绝缘栅双极型晶体管)、二极管、MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor金属-氧化物半导体场效应晶体管)等。

在一些实施例中，散热器10由金属材料制成，例如，散热器10由铝合金或铜制成。

如图4-图6所示，功率管组件20包括上述功率管210、功率管压块220及陶瓷基片230，功率管压块220包括相对设置的第一表面221和第二表面222，第一表面221设有若干个安装空间，若干个安装空间沿第一方向x间隔布置于第一表面221，沿第二方向z，安装空间包括相互连通的第一限位槽223和第二限位槽224，功率管210及陶瓷基片230分别设于所述第一限位槽223和第二限位槽224，其中，陶瓷基片230用于与散热器10连接，第二表面222用于与PCB板30连接，其中，第一方向x于第二方向z相互垂直。

需要说明的是，第一方向x为功率管压块220的长度方向，第二方向z为功率管压块220的高度方向(第一表面221向第二表面222延伸的方向)，第三方向y为功率管压块220的宽度方向，第一方向x、第二方向z及第三方向y两两相互垂直。沿第二表面222向第一表面221延伸的方向，第二限位槽设于第一限位槽上方。

可以理解，功率管及陶瓷基片的数量也为若干个，每一安装空间均设有上述第一限位槽及第二限位槽。

若个个安装空间包括2个、3个、4个等，本申请实施例以第一表面设有2个安装空间为例进行说明。

在一些实施例中，安装空间的侧壁设有注射口225，该注射口225与第二限位槽224连通，该注射口225用于填充密封胶240，从而使得功率管210及陶瓷基片230与功率管压块220集成为一体，以保证功率管210与陶瓷基片230的精准定位。

需要说明的是，上侧壁连接于第一表面221与第二表面222之间。

在一些实施例中，上述注射口25为半圆形。

当然，上述注射口还可为其他形状，只要能供灌胶装置的灌胶嘴伸入即可。

在一些实施例中，上述密封胶240为导热绝缘胶。

通过上述方式，使得功率管210的四周被导热绝缘胶填充，功率管210的四个侧面通过导热绝缘胶把热量传递至陶瓷基片230，然后再传递到散热器10，从而达到散热。另外，导热绝缘胶比空气的导热系数高很多，本申请实施例相对于现有技术方案提升了散热效率。

在一些实施例中，功率管压块220由金属材料或非金属材料制成，例如，功率管压块由耐高温的塑胶材料注塑而成，耐高温的塑胶材料包括ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)材料，或者，功率管压块由铝合金制成。

在一些实施例中，如图7所示，为方便功率管组件20与PCB板30之间的连接，功率管压块220可拆卸地安装于PCB板30，例如，功率管压块的第二表面卡接于所述PCB板。具体地，功率管压块220的第二表面222设有带第一通孔226的圆柱形卡扣227，PCB板30上与圆柱形卡扣227相对应位置设有安装通孔310，圆柱形卡扣227卡设于安装通孔310。

可以理解，沿第一方向，圆形卡扣设于相邻两安装空间之间。

在一些实施例中，上述第一限位槽223与所述功率管210相对的一面设有第一定位孔228，第一定位孔228贯穿功率管压块220，具体地，第一定位孔228贯穿第二表面222，第一定位孔228用于供功率管210的引脚穿过，以方便功率管210的引脚实现与PCB板30的连接。

在一些实施例中，如图3所示，PCB板30上与第一定位孔228相对应位置设有第二定位孔320，功率管210的引脚经第一定位孔228及第二定位孔228后，通过焊接的方式连接于PCB板30。

在一些实施例中，如图6所示，为保证安装空间的强度，功率管压块220包括连接筋229，连接筋229连接于相邻两安装空间之间，也即连接筋229用于连接相邻两安装空间，以同时保证两安装空间的强度。

在一些实施例中，沿第二方向z，连接筋229的高度小于第一表面221与第二表面222之间的距离，有利于实现功率管组件20与散热器10的精准定位。

在一些实施例中，为保证功率管210的散热，沿第二方向z，上述陶瓷基片230的至少部分伸出第二限位槽224，也即，沿第二方向z，陶瓷基片230的至少部分超出第一表面221。

可以理解，在其他一些实施例中，沿第二方向，上述陶瓷基片远离第一限位槽的一端的表面可与第一表面齐平。

在一些实施例中，为加快功率管210的散热，陶瓷基片230与功率管210相对的一面涂覆有导热材料，导热材料包括导热黏胶或导热硅脂等。

在一些实施例中，如图5所示，为加强功率管压块220的强度，功率管组件20还包括加强板250，加强板250内置于功率管压块220，具体地，加强板250设于第一限位槽223与圆柱形卡扣227之间。

在一些实施例中，加强板250与功率管压块220一体成型，例如，功率管压块以加强板为基准通过塑胶注塑成型。

在一些实施例中，如图3和图4所示，为保证散热装置100的稳定性，散热装置100还包括支撑柱40，支撑柱40的一端安装于散热器10，支撑柱40的另一端用于承接PCB板30。具体地，支撑柱40的第一端410与散热器10螺接，支撑柱40的第二端420与PCB板30抵接，例如，支撑柱40的第一端410设有外螺纹，散热器10上设有螺纹孔110，支撑柱40的第一端410螺接于螺纹孔110。

优选的，上述支撑柱的数量为4，4个支撑柱分别设于散热器的四角。

在一些实施例中，支撑柱40的第二端420设有第三定位孔430，PCB板30上与第三定位孔430相对应位置设有第四定位孔330，第一紧固件50依次穿过第四定位孔330及第三定位孔430以实现PCB板30与散热器10的连接。

可以理解，第三定位孔可为通孔也可为盲孔。

在一些实施例中，为保证方案的可实施性，沿第二方向z，支撑柱250显露于散热器10的高度略大于第一表面221与第二表面222之间的距离。

在一些实施例中，上述第一紧固件50为螺钉。

在一些实施例中，如图3和图4所示，为增强功率管210与陶瓷基片30连接的可靠性，以保证功率管220的散热，散热器10上与圆柱形卡扣227上的通孔226相对应位置设有第五定位孔120，第二紧固件60，如螺钉(也可为其他固定件)依次穿过圆柱形卡扣211上的通孔226及第五定位孔120，从而实现功率管210与陶瓷基片230的可靠连接。

可以理解，加强板上与所述第一通孔相对应位置设有第二通孔，也即，第二紧固件依次穿过圆柱形卡扣上的第一通孔、第二通孔及第五定位孔，从而实现功率管与陶瓷基片的可靠连接。

在一些实施例中，为方便观察第二紧固件60是否与第五定位孔120对齐，上述功率管压块上设有缺口200，该缺口200位于相邻两安装空间之间，且该缺口200自第一表面221向第二表面222凹陷。

相比于现有技术，第一方面，本申请实施例提供的一种散热装置，结构简单，安装工序少，组装简单，效率高。

第二方面，通过将功率管和陶瓷基片分别设于第一限位槽和第二限位槽，使得陶瓷基片与功率管以同一基准进行安装了，提高了装配精度。

第三方面，通过将陶瓷片集成于功率管组件，避免在散热器上加工沉台来放置陶瓷基片，节约了制造成本，也避免了散热器材料的浪费。

第四方面，可以满足散热器水平放置和垂直放置两种状态下功率管组件的安装。

第五方面，通过注射孔向安装空间填充绝缘导热胶，提高了散热效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种散热装置，其特征在于，包括：

散热器；

PCB板，安装于所述散热器；

功率管组件，安装于所述散热器与所述PCB板之间，所述功率管组件包括功率管压块、功率管及陶瓷基片，所述功率管压块包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面设有若干个安装空间，若干个所述安装空间沿第一方向间隔布置于所述第一表面，沿第二方向，所述安装空间包括相互连通的第一限位槽和第二限位槽，所述功率管及所述陶瓷基片分别设于所述第一限位槽和所述第二限位槽，所述陶瓷基片用于与所述散热器连接，所述第二表面用于与所述PCB板连接；

其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，

所述安装空间的侧壁设有注射口，所述注射口与所述第二限位槽连通，所述注射口用于填充密封胶；

其中，所述侧壁连接于所述第一表面与所述第二表面之间。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，

所述第一限位槽与所述功率管相对的一面设有第一定位孔，所述第一定位孔贯穿所述第二表面，所述第一定位孔用于供所述功率管的引脚穿过；

所述PCB板上与所述第一定位孔相对应位置设有第二定位孔，所述功率管的引脚经所述第一定位孔及所述第二定位孔连接于所述PCB板。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，

所述功率管压块的第二表面设有带第一通孔的圆柱形卡扣，所述PCB板上与所述圆柱形卡扣相对应位置设有安装通孔，所述圆柱形卡扣卡设于所述安装通孔。

5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，

沿所述第二方向，所述陶瓷基片的至少部分伸出所述第二限位槽；或

沿所述第二方向，所述陶瓷基片远离所述第一限位槽的一端的表面与所述第一表面齐平。

6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，包括支撑柱，

所述支撑柱的第一端与所述散热器螺接，所述支撑柱的第二端与所述PCB板抵接，所述支撑柱的第二端设有第三定位孔；

所述PCB板上与所述第三定位孔相对应位置设有第四定位孔，第一紧固件依次穿过所述第四定位孔及所述第三定位孔。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，

沿所述第二方向，所述支撑柱显露于所述散热器的高度略大于所述第一表面与所述第二表面之间的距离。

8.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，

所述功率管组件包括加强板，所述加强板内置于所述功率管压块；

所述加强板设于所述第一限位槽与所述圆柱形卡扣之间，所述加强板上与所述第一通孔相对应位置设有第二通孔。

9.根据权利要求8所述的散热装置，其特征在于，

所述散热器上与所述第一通孔相对应位置设有第五定位孔，第二紧固件依次穿过所述第一通孔、所述第二通孔及所述第五定位孔。

10.根据权利要求8所述的散热装置，其特征在于，

所述功率管压块与所述加强板一体成型。