一种功率模块及逆变器的制作方法

1.本实用新型涉及电驱动控制器技术领域，特别涉及一种功率模块及逆变器。


背景技术：

2.新能源汽车的电驱动控制器中，逆变器功率模块对于电机控制器的功能实现至关重要，其成本也在电机控制器中占据主要地位。
3.当前功率模块采用大量的焊接将基板、片状igbt、端子框架连接至冷却板，具体涉及引线超声波焊接、带状超声波焊接、软钎焊、硬钎焊和激光焊接等，焊接种类多，相应地焊接设备多、焊接缺陷多，且成本高，不良率高，并且工艺流程复杂，加工时间长。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决当前功率模块中采用焊接种类过多导致加工成本过高的问题。本实用新型提供了一种功率模块，可有效避免加工过程中用到大量焊接，降低成本。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式公开了一种功率模块，包括：弹簧压板、若干单管igbt、若干散热模块和散热器；
6.所述弹簧压板设有弹性件；
7.所述散热模块和所述弹性件的数量与所述单管igbt的数量一一对应；
8.沿第一方向，所述弹簧压板固定于所述散热器，若干所述单管igbt和若干所述散热模块位于所述弹簧压板和所述散热器之间；
9.若干所述弹性件分别抵接于若干所述单管igbt，若干所述单管igbt的底部分别抵接于所述散热模块的顶部，所述散热模块的底部抵接于所述散热器的顶部并绝缘。
10.采用上述技术方案，通过弹簧压板将单管igbt和散热模块压接在散热器上，压接过程中无须焊接，相较于现有的功率模块，在加工过程中减少了焊接处、焊接种类，相应地，焊接所需的设备、焊接所产生的缺陷种类也减少了，有效地降低了成本，提高了生产效率和成品率。并且，相较于现有的功率模块采用片状的igbt，本技术实施例采用单个封装的单管igbt，在安装时容易夹持和定位，有效地提高了生产效率。此外，采用弹性件对单管igbt和散热模块进行压接，可以满足单管igbt和散热模块的公差要求。
11.根据本实用新型的另一具体实施方式，所述弹性件为弧形凸部；
12.沿所述第一方向，所述弧形凸部朝所述单管igbt凸起，并抵接于所述单管igbt。
13.采用上述技术方案，将弹性件设置成弧形凸部的形状，可以有效地对单管igbt施加压力，并且弧形凸部的形状不易对单管igbt造成损坏。
14.根据本实用新型的另一具体实施方式，所述散热模块包括相变材料和基板；
15.所述相变材料涂抹于所述基板的相反两侧；
16.所述相变材料在室温下呈固态，当工况温度超过预设温度时，所述相变材料由固态转变为液态，并填充所述散热模块与所述散热器之间的间隙。
17.采用上述技术方案，通过相变材料实现了散热模块和散热器的无间隙贴合，降低热阻率，提高了散热效率，并起到绝缘的作用，而且散热模块的安装无须焊接，与现有的功率模块在散热器焊接绝缘层的方案相比，减少了生产过程中所需的焊接设备，降低了成本，也避免了可能出现的焊接缺陷。
18.根据本实用新型的另一具体实施方式，所述散热器的顶部设有若干凹槽；
19.若干所述凹槽的数量与若干所述散热模块相同；
20.若干所述凹槽与若干所述散热模块一一对应，若干所述凹槽用于对若干所述散热模块进行定位。
21.采用上述技术方案，在散热器设置若干凹槽对散热模块进行定位，有利于提高安装的效率和准确性，提高成品率。
22.根据本实用新型的另一具体实施方式，包括定位框架；
23.所述定位框架具有若干定位区域；
24.沿所述第一方向，若干所述定位区域贯穿所述定位框架，若干所述定位区域的数量与若干所述单管igbt的数量相同；
25.所述定位框架固定于所述散热器的顶部；
26.若干所述散热模块和若干所述单管igbt一一对应地位于若干所述定位区域中。
27.采用上述技术方案，设置定位框架，提高定位效果，可有效地提高生产效率。
28.根据本实用新型的另一具体实施方式，包括导电铜排；
29.沿所述第一方向，所述导电铜排固定于所述弹簧压板，所述导电铜排与若干所述单管igbt分别位于所述弹簧压板的两侧；
30.所述导电铜排和若干所述单管igbt通过焊接连接。
31.采用上述技术方案，使导电铜排和单管igbt直接通过焊接连接，相较于传统的通过端子框架与单管igbt连接，可有效地避免端子框架的开裂，提高产品的使用寿命。
32.根据本实用新型的另一具体实施方式，每一个所述单管igbt具有引脚，所述引脚穿过所述弹簧压板与所述导电铜排焊接。
33.根据本实用新型的另一具体实施方式，所述弹簧压板设有通孔；
34.沿所述第一方向，所述通孔贯穿所述弹簧压板；
35.所述单管igbt的引脚穿过所述通孔焊接于所述导电铜排。
36.采用上述技术方案，在弹簧压板设置通孔，可以使单管igbt的引脚穿过通孔焊接于导电铜排。
37.本实用新型的实施方式还公开了一种逆变器，包括壳体和上述任一具体实施方式所述的功率模块；
38.所述壳体与所述散热器之间形成密封腔体。
附图说明
39.图1示出本实用新型实施例功率模块的立体视图；
40.图2示出本实用新型实施例功率模块的爆炸视图；
41.图3示出本实用新型实施例弹簧压板的底部视图。
42.附图标号说明：
43.1.弹簧压板，11.弹性件，12.通孔，2.单管igbt，21.引脚，22.压接部，3.散热模块，4.定位框架，41.定位区域，5.散热器，51.凹槽，6.导电铜排，61.连接端，7.螺栓。
具体实施方式
44.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
46.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
47.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“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施例中的具体含义。
49.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
50.参考图1、图2和图3，本技术提供一种功率模块，包括：弹簧压板1、若干单管igbt2、若干散热模块3和散热器5。其中，弹簧压板1设有弹性件11。单管igbt2为单个封装的igbt，在安装时便于夹持和定位。散热模块3和弹性件11的数量分别与单管igbt2的数量一一对应。沿第一方向(如图2中x方向所示)，弹簧压板1固定于散热器5，若干单管igbt2和若干散热模块3位于弹簧压板1和散热器5之间。
51.其中，弹簧压板1通过若干个螺栓7固定于散热器5，对于螺栓7的个数，本技术实施例不做具体限制，只要其能够将弹簧压板1固定于散热器5即可，示例性地，参考图2，本实施例中，螺栓7的个数为八个。
52.对于单管igbt2的数量，本技术实施例也不作具体限制，可根据功率模块的性能需求和所使用的单管igbt2的性能表现决定单管igbt2的个数，示例性地，参考图2，本技术实施例中使用了18个单个封装的单管igbt2。相应地，散热模块3和弹性件11的数量在本实施
例中均为18个。
53.参考图2和图3，弹簧压板1上的若干个弹性件11分别对若干个单管igbt2施加压力，即每一个弹性件11一一对应地抵接于每一个单管igbt2，每一个单管igbt2的底部一一对应地抵接于每一个散热模块3的顶部，每一个散热模块3的底部均抵接于散热器5的顶部并绝缘。也就是说，弹簧压板1、若干单管igbt2、若干散热模块3和散热器5沿第一方向x依次压接在一起。
54.示例性地，参考图2并结合图3，弹性件11a对单管igbt2a施加压力，弹性件11b对单管igbt2b施加压力，弹性件11c对单管igbt2c施加压力。单管igbt2a对散热模块3a施加压力，单管igbt2b对散热模块3b施加压力，单管igbt2c对散热模块3c施加压力。也就是说，弹性件11a、单管igbt2a和散热模块3a沿第一方向x依次压接于散热器5，弹性件11b、单管igbt2b和散热模块3b沿第一方向x依次压接于散热器5，弹性件11c、单管igbt2c和散热模块3c沿第一方向x依次压接于散热器5。
55.上述压接过程中无须焊接，相较于现有的功率模块，在加工过程中减少了焊接处、焊接种类，相应地，焊接所需的设备、焊接所产生的缺陷种类也减少了，有效地降低了成本，提高了生产效率和成品率。并且，相较于现有的功率模块采用片状的igbt，本技术实施例采用单个封装的单管igbt，在安装时容易夹持和定位，有效地提高了生产效率。并且在弹簧压板1上设置弹性件11对单管igbt2进行压接，可以满足单管igbt2和散热模块3的公差要求。
56.在一些可能的实施方式中，参考图3并结合图2，弹性件11为弧形凸部，当弹簧压板1固定于散热器5时，沿第一方向x，弧形凸部朝单管igbt2凸起(图3中未示出)，并抵接于单管igbt2。
57.继续参考图2并结合图3，单管igbt2包括外壳(图未标示)，外壳上设有压接部22，弹性件11压接于压接部22，示例性地，参考图2，单管igbt2c上设有压接部22，弹性件11c压接于单管igbt2c的压接部22。
58.在一些可能的实施方式中，散热模块3包括相变材料(图未示出)和基板(图未示出)，散热模块3的具体结构为，沿第一方向x，基板的相反两侧分别涂抹相变材料。
59.具体地，相变材料在室温下呈固态，当工况温度超过预设温度时(本实施例中预设温度约为45摄氏度)，相变材料由固态转变为液态(本实施例中具体为凝胶态)，并填充散热模块3与散热器5之间的空气间隙，同时相变材料还具有绝缘的功能，防止单管igbt2与散热器5之间导电。
60.相较于现有技术中在散热器5上焊接绝缘层的方案，本技术实施例采用相变材料实现绝缘的同时，还实现了散热模块3和散热器5的无间隙贴合，降低热阻率，提高了散热效率，并且散热模块3的安装无须焊接，减少了生产过程中所需的焊接设备，降低了成本，也避免了可能出现的焊接缺陷。示例性地，本实施例中基板的材质为具有高导热性的陶瓷基板。
61.在一些可能的实施方式中，参考图2，散热器5的顶部设有若干凹槽51，若干凹槽51的数量与若干散热模块3相同，即本实施例中凹槽51的数量为18个。若干凹槽51与若干散热模块3一一对应，若干凹槽51用于在压接时对若干散热模块3进行定位。
62.示例性地，参考图2，本实施例中，在安装时，先将散热模块3a放置于凹槽51a中，将散热模块3b放置于凹槽51b中，将散热模块3c放置于凹槽51c中以实现对散热模块3a、3b和3c的定位。
63.在一些可能的实施方式中，参考图2，本技术实施例提供的功率模块还包括定位框架4，其中定位框架4具有若干定位区域41，沿第一方向x，若干定位区域41贯穿定位框架4，若干定位区域41的数量与若干单管igbt2的数量相同，即本实施例中定位区域的数量为18个。定位框架4固定于散热器5的顶部，若干散热模块3和若干单管igbt2一一对应地位于若干定位区域41中。
64.示例性地，参考图2，本实施例中，单管igbt2a和散热模块3a通过定位区域41a进入凹槽51a中，单管igbt2b和散热模块3b通过定位区域41b进入凹槽51b中，单管igbt2c和散热模块3c通过定位区域41c进入凹槽51c中。
65.在安装过程中，定位框架4可以极大地提高效率，有利于节约生产成本。
66.在一些可能的实施方式中，参考图2，本技术实施例提供的功率模块还包括导电铜排6，沿第一方向x，导电铜排6固定于弹簧压板1，并且导电铜排6与若干单管igbt2分别位于弹簧压板1的两侧，即导电铜排6固定于弹簧压板1远离于单管igbt2的一侧。导电铜排6和若干单管igbt2通过焊接连接，具体而言，导电铜排6和若干单管igbt2通过激光焊接的方式实现电连接。
67.在一些可能的实施方式中，每一个单管igbt2具有引脚21，引脚21与导电铜排6焊接。例如，参考图2，单管igbt2a具有引脚21a，单管igbt2b具有引脚21b，单管igbt2c具有引脚21c，相应地，导电铜排6上具有对应的连接端61(如图2中61a、61b和61c所示)，示例性地，单管igbt2a的引脚21a穿过弹簧压板1与连接端61a焊接，单管igbt2b的引脚21b穿过弹簧压板1与连接端61b焊接，单管igbt2c的引脚21c穿过弹簧压板1与连接端61c焊接。
68.相较于现有技术中采用端子框架与片状igbt实现电连接，本技术实施例将单管igbt2与导电铜排6通过激光焊接连接，有效地避免了现有技术中端子框架容易开裂的问题，提高产品的使用寿命。
69.在一些可能的实施方式中，参考图2并结合图3，弹簧压板1设有通孔12，沿第一方向x，通孔12贯穿弹簧压板1(如图3中12a、12b和12c所示)。通孔12供若干单管igbt2的引脚21穿过，以使引脚21焊接于导电铜排6的连接端61。示例性地，单管igbt2a的引脚21a穿过通孔12a焊接于导电铜排6的连接端61a，单管igbt2b的引脚21b穿过通孔12a焊接于导电铜排6的连接端61b，单管igbt2c的引脚21c穿过通孔12a焊接于导电铜排6的连接端61c。
70.本技术在另一方面还提供了一种逆变器，包括壳体(图未示出)和上述任一实施例中的功率模块。其中壳体与如图1示出的散热器5之间形成密封腔体，密封腔体内填充循环冷却液。
71.具体而言，密封腔体具有进水口和出水口，循环冷却液通过进水口和出水口与整车进行循环冷却。
72.虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本实用新型的精神和范围。

技术特征：
1.一种功率模块，其特征在于，包括：弹簧压板、若干单管igbt、若干散热模块和散热器；所述弹簧压板设有弹性件；所述散热模块和所述弹性件的数量与所述单管igbt的数量一一对应；沿第一方向，所述弹簧压板固定于所述散热器，若干所述单管igbt和若干所述散热模块位于所述弹簧压板和所述散热器之间；若干所述弹性件分别抵接于若干所述单管igbt，若干所述单管igbt的底部分别抵接于所述散热模块的顶部，所述散热模块的底部抵接于所述散热器的顶部并绝缘。2.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述弹性件为弧形凸部；沿所述第一方向，所述弧形凸部朝所述单管igbt凸起，并抵接于所述单管igbt。3.如权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述散热模块包括相变材料和基板；所述相变材料涂抹于所述基板的相反两侧；所述相变材料在室温下呈固态，当工况温度超过预设温度时，所述相变材料由固态转变为液态，并填充所述散热模块与所述散热器之间的间隙。4.如权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述散热器的顶部设有若干凹槽；若干所述凹槽的数量与若干所述散热模块相同；若干所述凹槽与若干所述散热模块一一对应，若干所述凹槽用于对若干所述散热模块进行定位。5.如权利要求4所述的功率模块，其特征在于，包括定位框架；所述定位框架具有若干定位区域；沿所述第一方向，若干所述定位区域贯穿所述定位框架，若干所述定位区域的数量与若干所述单管igbt的数量相同；所述定位框架固定于所述散热器的顶部；若干所述散热模块和若干所述单管igbt一一对应地位于若干所述定位区域中。6.如权利要求1-5中任一项所述的功率模块，其特征在于，包括导电铜排；沿所述第一方向，所述导电铜排固定于所述弹簧压板，所述导电铜排与若干所述单管igbt分别位于所述弹簧压板的两侧；所述导电铜排和若干所述单管igbt通过焊接连接。7.如权利要求6所述的功率模块，其特征在于，每一个所述单管igbt具有引脚，所述引脚穿过所述弹簧压板与所述导电铜排焊接。8.如权利要求7所述的功率模块，其特征在于，所述弹簧压板设有通孔；沿所述第一方向，所述通孔贯穿所述弹簧压板；所述单管igbt的引脚穿过所述通孔焊接于所述导电铜排。9.一种逆变器，其特征在于，包括壳体和如权利要求1-8中任一项所述的功率模块；所述壳体与所述散热器之间形成密封腔体。

技术总结
本实用新型公开了一种功率模块，包括：弹簧压板、若干单管IGBT、若干散热模块和散热器；弹簧压板设有弹性件；散热模块和弹性件的数量与单管IGBT的数量一一对应；沿第一方向，弹簧压板固定于散热器，若干单管IGBT和若干散热模块位于弹簧压板和散热器之间；若干弹性件分别抵接于若干单管IGBT，若干单管IGBT的底部分别抵接于散热模块的顶部，散热模块的底部抵接于散热器的顶部并绝缘。本实用新型可有效避免加工过程中用到大量焊接，降低成本。本实用新型还提供了一种逆变器，包括壳体和上述功率模块。块。块。


技术研发人员：王俊荣
受保护的技术使用者：纬湃科技投资（中国）有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/9/16