一種變頻器igbt散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于變頻器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]熱量是硅類半導(dǎo)體的最大威脅，隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品的體積尺寸趕來(lái)越小，功率密度越來(lái)越大，解決散熱問(wèn)題是對(duì)電子工業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。變頻器屬大功率電力電子設(shè)備，內(nèi)部配備大量功率半導(dǎo)體器件，工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量。而功率半導(dǎo)體器件IGBT管屬溫度敏感器件，因結(jié)溫過(guò)高導(dǎo)致功率半導(dǎo)體器件燒毀是變頻器故障中最常見(jiàn)的原因之一。為保證變頻器設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵的一環(huán)。
[0003]實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到變頻器能否長(zhǎng)時(shí)間安全穩(wěn)定的工作。原先的變頻器IGBT單管是通過(guò)厚膜陶瓷電路或絕緣紙或FR4線路板來(lái)散熱和絕緣的。傳統(tǒng)的玻璃很容易破碎機(jī)械性能差，絕緣紙是導(dǎo)熱性能差。傳統(tǒng)的FR4線路板為一般為三層結(jié)構(gòu)，上下兩層為銅層，中間為導(dǎo)熱性能較差的FR4層，銅層厚度較薄，一般為l~3oz，F(xiàn)R4層較厚，一般為0.6mm以上，熱量由線路板上表面?zhèn)鞯骄€路板下表面熱阻較大，會(huì)有比較大的溫差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有IGBT散熱結(jié)構(gòu)中存在的散熱性能差，容易破碎的問(wèn)題。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，它包括IGBT單管、金屬基板、散熱器、PCB板、導(dǎo)熱界面材料層，所述IGBT單管有管腳和單管散熱片，金屬基板為三層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為金屬基板銅層、金屬基板絕緣層、金屬基板金屬基層；IGBT管腳插裝焊接到PCB板上，單管散熱片焊接在金屬基板銅層上，金屬基板固定在散熱器上，金屬基板和散熱器之間有導(dǎo)熱界面材料層。
[0006]作為優(yōu)選，所述導(dǎo)熱界面材料為帶粘性的導(dǎo)熱界面材料，安裝方便。
[0007]作為優(yōu)選，所述PCB板為FR4線路板或陶瓷線路板，有良好的可靠性，價(jià)格便宜。
[0008]作為優(yōu)選，所述金屬基板的金屬基層材料為鋁或銅，便于加工。
[0009]作為優(yōu)選,所述金屬基板絕緣層為FR4基材或CEM3基材,價(jià)格便宜,絕緣性能好。
[0010]作為優(yōu)選，所述單管散熱片長(zhǎng)寬3~8mm。
[0011]作為優(yōu)選,所述金屬基板長(zhǎng)20~40mm,寬15~30mm。
[0012]作為優(yōu)選，所述金屬基板銅層的厚度為l~3oz，能有比較好的散熱性能，便于加工生產(chǎn)。
[0013]作為優(yōu)選，所述散熱器材料為鋁或銅，散熱性能良好，比較輕便。
[0014]采用以上結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)占-
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[0015]I)良好的導(dǎo)熱性、電氣絕緣性能和機(jī)械加工性能，可降低模塊運(yùn)行溫度，延長(zhǎng)使用壽命，提高功率密度和可靠性。與傳統(tǒng)的FR4線路板相比，金屬基板能夠?qū)嶙杞抵磷畹?，使基板具有極好的熱傳導(dǎo)性能；與厚膜陶瓷電路相比，它能夠抵抗器件焊接和運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的機(jī)械及熱應(yīng)力；
[0016]2) IGBT單管的使用壽命大大提高，絕緣導(dǎo)熱性能好使IGBT單管溫升速度和溫度大大降低，從而提高了變頻器工作的可靠性。
[0017]3)金屬基板電路層(采用電解銅箔)用于實(shí)現(xiàn)IGBT單管的裝配和連接，與傳統(tǒng)的FR4線路板相比，采用相同的線寬和相同的厚度，但金屬基板能夠承載更高的電流。這是因?yàn)殂~箔線路所產(chǎn)生的P=I2R的熱損耗能被金屬基板更快擴(kuò)散出去。銅箔的厚度能夠影響金屬基板的熱傳導(dǎo)能力，增加銅箔厚度，能夠提高金屬基板的熱傳導(dǎo)能力。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0020]圖3為圖2中A-A處截面圖；
[0021]圖4為圖3中B處放大圖；
[0022]其中:1、IGBT單管，2、金屬基板，3、散熱器，4、PCB板，5、導(dǎo)熱界面材料層，IUIGBT散熱片，12、IGBT管腳，21、金屬基板銅層，22、金屬基板絕緣層，23、金屬基板金屬層。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0024]如圖1-3所示，本實(shí)用新型提供的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，它包括IGBT單管1、金屬基板2、散熱器3、PCB板4。IGBT單管I有管腳12和單管散熱片11，管腳12作為插件焊接在PCB板4上，提供電氣連接，PCB板4為雙面布銅的FR4線路板。單管散熱片11采用貼片工藝焊接在金屬基板。如圖4所示，金屬基板為三層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為銅層21、絕緣層22、金屬基層23，金屬基層材料為鋁。6個(gè)IGBT單管的散熱片11采用貼片工藝焊接在金屬基板2的金屬基板銅層21上。金屬基板2的金屬基層23采用帶粘性的導(dǎo)熱界面材料粘結(jié)在散熱器3上。金屬基板銅層21的厚度為2oz ;絕緣層22的材料為FR4，厚度為1z ；金屬基層23的厚度為0.95-1.05mm。散熱器3長(zhǎng)47mm,寬33mm,高31mm,底板厚度2.5mm,翅片厚度1.6mm,翅片間距7mm。
[0025]金屬基板2也可以通過(guò)螺絲固定在散熱器3上，導(dǎo)熱界面材料可以選用不帶粘性的導(dǎo)熱界面材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，它包括IGBT單管(I)、金屬基板(2)、散熱器(3)、PCB板(4)、導(dǎo)熱界面材料層(5)，所述IGBT單管(I)有IGBT管腳(12)和單管散熱片(11)，所述IGBT管腳(12)插裝焊接到PCB板(4)上，其特征在于:所述金屬基板(2)為三層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為金屬基板銅層(21)、金屬基板絕緣層(22)、金屬基板金屬基層(23)；單管散熱片(11)焊接在金屬基板銅層(21)上，金屬基板(2)固定在散熱器(3)上，金屬基板(2)和散熱器(3)之間有導(dǎo)熱界面材料層(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)熱界面材料為帶粘性的導(dǎo)熱界面材料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述PCB板(4)為FR4線路板或陶瓷線路板。
4.如權(quán)利要求1或2所述的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬基板(2)的金屬基層(23)材料為銅或鋁。
5.如權(quán)利要求1或2所述的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬基板絕緣層(22)的材料為FR4基材或CEM3基材。
6.如權(quán)利要求1或2所述的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述單管散熱片(11)長(zhǎng) 4—1 Omm’ 寬 3~8mm。
7.如權(quán)利要求1或2所述的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬基板(2)長(zhǎng)20?40mm，寬 15?30mm。
8.如權(quán)利要求1或2所述的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬基板銅層(21)的厚度為l~3oz。
9.如權(quán)利要求1或2所述的變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱器(3)材料為招或銅。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種變頻器IGBT散熱結(jié)構(gòu)，它包括IGBT單管、金屬基板、散熱器、PCB板、導(dǎo)熱界面材料，所述IGBT單管有管腳和單管散熱片，金屬基板為三層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為銅層、絕緣層、金屬基層；IGBT管腳插裝焊接到PCB板上， 單管散熱片焊接在金屬基板銅層上，金屬基板固定在散熱器上，金屬基板和散熱器之間有導(dǎo)熱界面材料。本實(shí)用新型使IGBT單管的使用壽命大大提高，絕緣導(dǎo)熱性能好使IGBT單管溫升速度和溫度大大降低，從而提高了變頻器工作的可靠性。
【IPC分類】H01L23-367, H01L23-373
【公開(kāi)號(hào)】CN204289426
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420834538
【發(fā)明人】顧月剛, 潘峰
【申請(qǐng)人】嘉興市佳樂(lè)科儀有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日