本發(fā)明涉及大功率器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功率模組及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，市場對更高功率的變流器需求不斷增加，高功率的功率模組應(yīng)運而生，應(yīng)用在中壓變頻器領(lǐng)域以及海上風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。

現(xiàn)有功率模組在散熱器和功率器件之間壓接有導(dǎo)電體，導(dǎo)電體增大了功率器件和散熱器之間的接觸熱阻，功率模組需要更大的輸出功率時，功率器件的散熱成為了瓶頸，功率串壓接時中間有導(dǎo)電體影響功率串的壓接效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種功率模組及其裝配方法，通過取消散熱器和功率器件之間的銅排，降低功率器件和散熱器件之間的接觸熱阻，提高模塊的輸出功率，優(yōu)化功率串的裝配定位方法，提高了功率串的裝配效率，降低了功率串的壓接難度和維護難度。

為解決上述技術(shù)問題，本申請一種功率模組，包括結(jié)構(gòu)件1和功率串組，其特征在于，所述的功率串組安裝于結(jié)構(gòu)件1上，所述的功率串組包括至少一個功率串，所述的功率串包括兩端絕緣件52，設(shè)置于兩端絕緣件52之間的散熱器4，設(shè)置在所述散熱器的壓接面上的功率器件6，以及安裝在所述散熱器4的非壓接面的導(dǎo)電體。

所述的一種功率模組，其散熱器4非壓接面設(shè)有螺紋孔43，所述導(dǎo)電體通過螺栓鎖緊于散熱器4的螺紋孔43上。

所述的一種功率模組，其散熱器4的非壓接面設(shè)有第一定位孔41和第二定位孔42，所述的第一定位孔41為半圓形孔或半腰形孔，所述的第二定位孔42為多半圓形孔。

所述的一種功率模組，其結(jié)構(gòu)件1之間設(shè)有第一定位桿101和第二定位桿102，所述的第一定位桿101與散熱器4的第一定位孔41相配合，所述的第二定位桿102與散熱器4的第二定位孔42相配合，所述的第一定位桿101和第二定位桿為102為暫時安裝件。

所述的一種功率模組，其散熱器4的壓接面設(shè)有定位凸起44，所述的功率器件6上設(shè)有與定位凸起44配合的孔。

所述的一種功率模組，其結(jié)構(gòu)件1對應(yīng)位置設(shè)有定位孔，所述的定位孔與定位銷9相配合，所述的定位銷9另一端與兩端絕緣件52配合，兩端絕緣件52表面上設(shè)有定位孔，通過定位銷9與散熱器4連接。

所述的一種功率模組，其散熱器4或功率器件6的數(shù)量為至少2個，交替設(shè)置在兩端絕緣件52之間；所述功率串還包括中部絕緣件51或/和中間導(dǎo)電體，所述中部絕緣件51設(shè)置于兩個散熱器4之間，所述中間導(dǎo)電體設(shè)置于所述端部絕緣件52與功率器件6之間。

所述的一種功率模組，其述功率器件為二極管、IGCT、IEGT或IGBT的壓接式功率器件；所述的導(dǎo)電體使用銅或鋁材料制成。

所述的一種功率模組，其結(jié)構(gòu)件1和功率串組之間設(shè)有彈簧3，所述的彈簧3設(shè)于功率串組的任意一端。

一種功率模組的制備方法，包括：

安裝結(jié)構(gòu)件1，借助外力在結(jié)構(gòu)件1上安裝彈簧3；

將定位銷9安裝于結(jié)構(gòu)件1的定位孔內(nèi)，然后將兩端絕緣件的定位孔與定位銷9配合，實現(xiàn)兩端絕緣件的安裝；

在結(jié)構(gòu)件1之間安裝第一定位桿101，在兩端絕緣件另一側(cè)通過定位銷順序安裝散熱器4和功率器件6，或者順序安裝中間導(dǎo)電體、功率器件6和散熱器4，其中，第一定位桿101與散熱器4上的第一定位孔41配合實現(xiàn)散熱器的初始定位，把彈簧3預(yù)壓的彈力加載到功率串，然后將第一定位桿101拆除；

在散熱器的非壓接面上安裝導(dǎo)電體完成功率模組的制備。

一種功率模組的制備方法，在初始定位后，把彈簧3預(yù)壓的彈力加載到功率串之前，所述方法還包括：在結(jié)構(gòu)件1之間安裝第二定位桿102，通過第二定位桿102與散熱器4上的第二定位孔42配合實現(xiàn)散熱器4的精準(zhǔn)定位，然后在將第一定位桿101拆除時，將第二定位桿102拆除。

本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

通過將導(dǎo)電體設(shè)置在散熱器的非壓接面上，降低功率器件和散熱器件之間的接觸熱阻，提高模組的輸出功率，優(yōu)化功率串的裝配定位方法，提高了功率串的裝配效率，降低了功率串的壓接難度和維護難度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹， 顯而易見地， 下面描述中的附圖僅是本發(fā)明的一些實施例， 對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講， 在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請實施例正面示意圖；

圖2是本申請實施例背面示意圖；

圖3是本申請實施例散熱器和導(dǎo)電體連接示意圖；

圖4是本申請實施例散熱器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本申請實施例單串功率串裝配示意圖；

圖6是本申請實施例散熱器定位孔示意圖；

圖7是本申請實施例功率串裝配順序示意圖；

圖8是本申請實施例三維視圖；

圖1-圖8中，1、結(jié)構(gòu)件，21、第一功率串，22、第二功率串，23、第三功率串，3、彈簧，4、散熱器，41、第一定位孔，42、第二定位孔，43、螺紋孔，44、定位凸起，51、中部絕緣件，52、53、兩端絕緣件，6、功率器件，71、中間導(dǎo)電體，72、73、導(dǎo)電體，8、螺栓，9、定位銷，101、第一定位桿，102、第二定位桿。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種功率模組及其制備方法，通過取消散熱器和功率器件之間的銅排，降低功率器件和散熱器件之間的接觸熱阻，提高模塊的輸出功率，優(yōu)化功率串的裝配定位方法，提高了功率串的裝配效率，降低了功率串的壓接難度和維護難度。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進行詳細的說明。

如圖1-圖8所示，一種功率模組及其制備方法，包括結(jié)構(gòu)件1和功率串組，所述的功率串組安裝于結(jié)構(gòu)件1上，所述的功率串組包括第一功率串21、第二功率串22和第三功率串23，所述的三個功率串包括散熱器4、絕緣件、功率器件6和導(dǎo)電體72、73按一定順序組成。

所述的絕緣件根據(jù)位置設(shè)有兩端絕緣件52、53和中部絕緣件51兩種，其中，兩端絕緣件52、53的高度根據(jù)需要設(shè)置。

導(dǎo)電體72、73安裝在散熱器4的非壓接面，具體說，導(dǎo)電體72、73通過螺栓緊固的方式固定于散熱器4的側(cè)面上，導(dǎo)電體72、73的寬度根據(jù)需要可以相同或不同，本發(fā)明實施方式中，導(dǎo)電體72、73的寬度不同，其中，導(dǎo)電體72呈板狀，導(dǎo)電體73呈條狀。

散熱器4或功率器件6的數(shù)量為至少2個，交替設(shè)置在兩端絕緣件52、53之間。例如：1個散熱器4和2個功率器件6交替設(shè)置，或者1個功率器件6和2個散熱器4交替設(shè)置，或者3個散熱器和3個功率器件6交替設(shè)置等。參閱圖1，功率串還包括中部絕緣件51或/和中間導(dǎo)電體71，中部絕緣件51設(shè)置于兩個散熱器4之間，中間導(dǎo)電體71設(shè)置于兩端絕緣件52與功率器件6之間。

具體說，第一功率串21與第二功率串22結(jié)構(gòu)相同，均包括兩端絕緣件53，設(shè)置于兩端絕緣件53之間的散熱器4，設(shè)置在散熱器4的壓接面上的功率器件6，以及安裝在散熱器4的非壓接面的導(dǎo)電體72、73，其中，多個散熱器4和功率器件6交替設(shè)置在兩端絕緣件53之間。

第三功率串23包括兩端絕緣件52，順序安裝在兩端絕緣件52之間的中間導(dǎo)電體71、功率器件6、散熱器4、中間絕緣件51、散熱器4、功率器件6。其中，多個散熱器4和功率器件6交替設(shè)置；導(dǎo)電體72、73安裝在散熱器4的非壓接面；第三功率串23的兩端絕緣件52的高度小于第一功率串21與第二功率串22的兩端絕緣件53的高度。

本發(fā)明其他實施方式中，功率串組也可以只包括一個功率串，如只有第一功率串21或者第三功率串23，當(dāng)然，功率串組也可以包括兩個或三個以上的功率串。

其中，在實際應(yīng)用中，所述的結(jié)構(gòu)件1和功率串組之間設(shè)有彈簧3，所述的彈簧3為獨立部件，根據(jù)使用需求設(shè)于功率串組的任意一端。本發(fā)明實施方式中，彈簧3為蝶形彈簧，分別設(shè)置于第一功率串21、第二功率串22和第三功率串23的頂部。

其中，在實際應(yīng)用中，所述的結(jié)構(gòu)件1對應(yīng)位置設(shè)有定位孔，所述的定位孔與定位銷9相配合，所述的定位銷9另一端與兩端絕緣件52配合，兩端絕緣件52表面上設(shè)有定位孔，通過定位銷9與散熱器4連接。

其中，在實際應(yīng)用中，所述的散熱器4和功率器件6直接接觸，導(dǎo)電體72、73放置于散熱器4非壓接面上，所述的散熱器4和導(dǎo)電體72、73接觸表面設(shè)有螺紋孔43，導(dǎo)電體72、73通過螺栓鎖緊于散熱器4上，導(dǎo)電體使用銅或鋁材料制成。

參閱圖4，所述的散熱器4非壓接面（側(cè)面）設(shè)有螺紋孔43、第一定位孔41和第二定位孔42，所述的散熱器4一側(cè)設(shè)有定位凸起44，所述的功率器件6上設(shè)有與定位凸起44配合的孔。此外，在兩個功率器件6中間的散熱器4的壓接面的上下兩側(cè)可以設(shè)置定位凸起，散熱器4的一側(cè)或兩側(cè)自帶定位凸起44，使功率串壓接變得簡單，提高裝配效率，維護更加方便。

本發(fā)明其他實施方式中，散熱器4上的定位凸起44也可以與散熱器4分離，做成定位稍形式，同樣實現(xiàn)定位，這里不再贅述。

其中，在實際應(yīng)用中，所述的第一定位孔41為半圓形孔或半腰形孔；第二定位孔42為多半圓形孔。

其中，在實際應(yīng)用中，所述的結(jié)構(gòu)件1之間設(shè)有第一定位桿101和第二定位桿102，所述的第一定位桿101與散熱器4的第一定位孔41相配合，所述的第二定位桿102與散熱器4的第二定位孔42相配合，所述的第一定位桿101和第二定位桿為102暫時安裝件。

功率器件6為二極管、IGCT、IEGT或IGBT的壓接式功率器件。

本發(fā)明的功率模組，將導(dǎo)電體設(shè)置在散熱器的非壓接面上，使散熱器與功率器件直接接觸，降低功率器件和散熱器件之間的接觸熱阻，提高模組的輸出功率。此外，由于將導(dǎo)電體移除到散熱器的非壓接面上，可以使得功率器件、兩端絕緣件、中間絕緣件和散熱器之間的定位銷可以直接緊配在散熱器上兩端，使散熱器的壓接面的一端或兩端自帶定位凸起，功率串壓接變得簡單，提高裝配效率，維護更加方便。

以下以彈簧設(shè)置在功率串組頂部為例，其裝配方法的具體步驟包括：

步驟1：安裝結(jié)構(gòu)件1，借助外力在結(jié)構(gòu)件1上安裝彈簧3。本實施例中，彈簧為蝶形彈簧，借助外力在結(jié)構(gòu)件1上安裝彈簧3具體為：彈簧3是借助外部工具，如：千斤頂?shù)?，把裝有彈簧的結(jié)構(gòu)件頂入結(jié)構(gòu)件1的卡槽完成彈簧3的裝配，安裝后移除外部工具。

步驟2：將定位銷9安裝于結(jié)構(gòu)件1的定位孔內(nèi)，然后將兩端絕緣件的定位孔與定位銷9配合，實現(xiàn)兩端絕緣件的安裝。

步驟3：在結(jié)構(gòu)件1之間安裝第一定位桿101，在兩端絕緣件另一側(cè)通過定位銷9順序安裝散熱器4和功率器件6，或者順序安裝中間導(dǎo)電體、功率器件6和散熱器4，其中，第一定位桿101與散熱器4上的第一定位孔41配合實現(xiàn)散熱器4的初始定位，把彈簧3預(yù)壓的彈力加載到功率串，然后將第一定位桿101拆除。

具體說，對于第一功率串21與第二功率串22，是在兩端絕緣件另一側(cè)通過定位銷9順序安裝散熱器4和功率器件6，其中，散熱器4和功率器件6是通過散熱器的定位凸起44實現(xiàn)與功率組件6上凹陷的配合進行安裝和定位。

對于第三功率串23，是在兩端絕緣件另一側(cè)通過順序安裝中間導(dǎo)電體、功率器件6、散熱器4、中間絕緣件51、散熱器4、功率器件6等。

本實施例中，第一定位桿101用于給散熱器4安裝時提供初始定位，散熱器4安裝時，從水平方向移向第一定位桿101，散熱器上的第一定位孔41(半圓形孔或半腰形孔)插入定位桿101，下移散熱器4插入功率器件6的定位孔，提高裝配效率。

待功率串中所有的功率器件6和散熱器4均安裝好后，調(diào)節(jié)彈簧3，把預(yù)壓的彈力加載到功率串，使功率串更為緊密，然后拆除第一定位桿101，避免導(dǎo)電體無法安裝。

本實施例為了實現(xiàn)功率模組的精確安裝，在第一定位桿101與散熱器4上的第一定位孔41配合實現(xiàn)散熱器4的初始定位后，即所有的功率器件6和散熱器4均安裝好后，把彈簧3預(yù)壓的彈力加載到功率串之前：在結(jié)構(gòu)件1之間安裝第二定位桿102，通過第二定位桿102與散熱器4上的第二定位孔42（多半圓形孔）配合實現(xiàn)散熱器4的精準(zhǔn)定位，然后在將第一定位桿101拆除時，將第二定位桿102拆除。采用第二定位桿102，避免功率串在水平方向上的移動，給整個功率串提供更精準(zhǔn)的定位。本實施例其他實施方式中，第二定位桿102也可以省略。

步驟4：在散熱器的非壓接面上安裝導(dǎo)電體完成功率模組的制備。具體說，通過螺栓8與散熱器4上的螺紋孔43的配合，安裝導(dǎo)電體72 、73，完成安裝。

本發(fā)明的制備方法，通過優(yōu)化功率串的裝配定位方法，提高了功率串的裝配效率，降低了功率串的壓接難度和維護難度。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。