一種聚光模組銅基板散熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種聚光模組銅基板散熱裝置，包括：銅基板、絕緣層、銅質(zhì)連接器及散熱器。聚光模組設(shè)置在銅基板上；絕緣層設(shè)置于銅質(zhì)連接器和銅基板之間；散熱器與銅質(zhì)連接器固定連接。該散熱裝置具有較小的熱阻，保證散熱效果，降低對散熱器的要求，保證電池片的發(fā)電效率，同時顯著降低散熱裝置的設(shè)備成本。
【專利說明】
一種聚光模組銅基板散熱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚光模組銅基板散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在聚光模組中，電池片、二極管、接線端子等零件會焊接在陶瓷基底上，依照陶瓷基底上的電路連通各零件。在模組正常工作時，電池片將光能轉(zhuǎn)化為電能的同時，會產(chǎn)生一部分廢熱。如果廢熱不能及時排出，電池片溫度就會逐漸上升，效率會下降甚至失效。因此，需要將陶瓷基底通過某種方式固定在散熱器上，借助散熱器將廢熱排出到大氣中去，保證電池片的工作溫度；同時，也為陶瓷基底進行定位，保證了電池片所處位置滿足光學(xué)系統(tǒng)的需求。陶瓷基底與散熱器連接技術(shù)主要使用導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z兩種方式，并用機械固定方式定位。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中聚光模組通過導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z連接陶瓷基底與散熱器的散熱方式，因?qū)峁柚驅(qū)峁枘z的導(dǎo)熱性差及耐候性差，長時間使用后容易開裂、破損及導(dǎo)熱系數(shù)明顯下降，導(dǎo)致聚光模組的散熱效果較差，造成電池片工作溫度的升高，發(fā)電效率的下降，甚至電池片溫度過高時會損毀，整個聚光模組將完全失效。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本申請?zhí)峁┑囊环N聚光模組銅基板散熱裝置，解決了或部分解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z連接陶瓷基底與散熱器的散熱方式，導(dǎo)致聚光模組散熱效果較差的技術(shù)問題，實現(xiàn)了降低散熱裝置熱阻，保證散熱效果，降低對散熱器的要求，保證電池片的發(fā)電效率，同時顯著降低散熱裝置的設(shè)備成本的技術(shù)效果。
[0005]本申請?zhí)峁┝艘环N聚光模組銅基板散熱裝置，包括:
[0006]銅基板，所述聚光模組設(shè)置在所述銅基板上；
[0007]銅質(zhì)連接器；
[0008]絕緣層，設(shè)置于所述銅質(zhì)連接器和所述銅基板之間；
[0009]散熱器，與所述銅質(zhì)連接器固定連接。
[0010]作為優(yōu)選，所述聚光模組包括:電池片、二極管及接線端子；
[0011 ]所述電池片、二極管及接線端子通過焊接固定在所述銅基板上。
[0012]作為優(yōu)選，所述電池片、二極管及接線端子與所述銅基板焊接時，焊接材料為焊錫膏。
[0013]作為優(yōu)選，所述絕緣層通過燒結(jié)固定在所述銅基板與所述銅質(zhì)連接器之間。
[0014]作為優(yōu)選，所述散熱器通過焊接與所述銅質(zhì)連接器固定。
[0015]作為優(yōu)選，所述散熱器與所述銅質(zhì)連接器焊接時，焊接材料為焊錫膏;所述焊錫膏的導(dǎo)熱系數(shù)大于50W/m.°C。
[0016]作為優(yōu)選，所述銅質(zhì)連接器為實心矩形板結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱系數(shù)大于370W/m.°C。
[0017]本申請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:
[0018]由于采用了將聚光模組固定在銅基板上，銅質(zhì)連接器與散熱器固定連接，并在銅基板與銅質(zhì)連接器之間設(shè)置絕緣層。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z，銅質(zhì)連接器的厚度較大、熱阻極小，熱量在通過銅質(zhì)連接器時除通過垂直方向傳導(dǎo)到散熱器外，很大一部分熱量會沿水平方向上擴散，顯著提升散熱效果。銅基板與銅質(zhì)連接器的設(shè)置，使散熱裝置的熱阻大大降低，進而降低了對散熱系統(tǒng)的其他部件的要求，大大降低了設(shè)備成本。這樣，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z連接陶瓷基底與散熱器的散熱方式，導(dǎo)致聚光模組散熱效果較差的技術(shù)問題，實現(xiàn)了降低散熱裝置熱阻，保證散熱效果，降低對散熱器的要求，保證電池片的發(fā)電效率，同時顯著降低散熱裝置的設(shè)備成本的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的聚光模組陶瓷基板散熱裝置的結(jié)構(gòu)示圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例提供的聚光模組銅基板散熱裝置的結(jié)構(gòu)示圖；
[0021]圖3為圖2中銅基板與聚光模組的結(jié)構(gòu)示圖。
[0022](圖示中各標號代表的部件依次為:I銅基板、2絕緣層、3銅質(zhì)連接器、4焊錫膏、5散熱器、6導(dǎo)熱硅脂、7壓板、8螺栓、9電池片、10接線端子、11 二極管、12陶瓷基板)
【具體實施方式】
[0023]本申請實施例提供的一種聚光模組銅基板散熱裝置，解決了或部分解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z連接陶瓷基底與散熱器的散熱方式，導(dǎo)致聚光模組散熱效果較差的技術(shù)問題，通過將聚光模組固定在銅基板上，通過銅質(zhì)連接器與散熱器固定連接，并在銅基板與銅質(zhì)連接器之間設(shè)置絕緣層。實現(xiàn)了降低散熱裝置熱阻，保證散熱效果，降低對散熱器的要求，保證電池片的發(fā)電效率，同時顯著降低散熱裝置的設(shè)備成本的技術(shù)效果。
[0024]參見附圖1，現(xiàn)有技術(shù)中的聚光模組陶瓷基板散熱裝置的結(jié)構(gòu)為:在陶瓷基板12與散熱器5之間設(shè)置導(dǎo)熱硅脂6，通過壓板7及螺栓8實現(xiàn)陶瓷基板12與散熱器5的固定和定位。此結(jié)構(gòu)存在以下問題:
[0025]1、導(dǎo)熱硅膠的一般導(dǎo)熱系數(shù)為2W/m.°C，最優(yōu)良的導(dǎo)熱硅膠導(dǎo)熱系數(shù)可達到4W/m.°C ;導(dǎo)熱娃脂6的導(dǎo)熱系數(shù)從0.65W/m.°C^lj6W/m.°C不等，熱阻較大。
[0026]2、對于導(dǎo)熱硅脂6來說，硅脂中的水分會逐漸揮發(fā)，運行溫度越高揮發(fā)越快，水分揮發(fā)越多導(dǎo)熱系數(shù)越低，這是一個不可逆的過程。聚光模組需要在室外持續(xù)運行15?20年，導(dǎo)熱硅脂6無法保證15?20年連續(xù)運行后導(dǎo)熱系數(shù)沒有明顯下降。導(dǎo)熱硅膠來說，由于聚光模組晝夜不同工況下溫差可達40?60度，嚴寒地區(qū)冬季甚至可以接近100度。陶瓷基板2的熱膨脹系數(shù)與散熱所用鋁或銅材的熱膨脹系數(shù)相差巨大，每個晝夜循環(huán)所帶來的熱膨脹應(yīng)力都集中作用在兩者間的導(dǎo)熱硅膠上。由于導(dǎo)熱硅膠使用時為固化后的固體形態(tài)，日積月累反復(fù)作用的應(yīng)力會導(dǎo)致導(dǎo)熱硅膠的開裂、破損和導(dǎo)熱系數(shù)的下降。導(dǎo)熱系數(shù)的下降會導(dǎo)致電池片工作溫度的升高，發(fā)電效率的下降，甚至電池片溫度過高時會損毀，整個聚光模組將完全失效。
[0027]3、螺栓8固定需要在散熱器5上開孔、鎖緊螺栓8增加了工藝步驟，螺栓8鎖緊后在模組長期運行情況下會受到反復(fù)振動，容易產(chǎn)生松動。
[0028]4、如果將發(fā)熱的電池片9視為一個矩形熱源，通過對散熱系統(tǒng)的模擬可知，由于導(dǎo)熱硅膠或?qū)峁柚?的噴涂厚度都在Imm以下，熱阻又相對較大，熱量在通過此層時絕大多數(shù)都通過垂直方向傳導(dǎo)到散熱器5，沿水平方向上傳導(dǎo)的極少，因此對散熱器5的散熱性能要求較高。
[0029]參見附圖2，本申請實施例提供了一種聚光模組銅基板散熱裝置，包括:銅基板1、絕緣層2、銅質(zhì)連接器3及散熱器5。聚光模組設(shè)置在銅基板I上;絕緣層2設(shè)置在銅基板I與銅質(zhì)連接器3之間；散熱器5與銅質(zhì)連接器3固定連接。
[0030]進一步的，參見附圖3，聚光模組包括:電池片9、二極管11及接線端子10;電池片9、二極管11及接線端子10通過焊接固定在銅基板I上。其中，電池片9、二極管11及接線端子10與銅基板I焊接時，焊接材料為焊錫膏，作為一種優(yōu)選的實施例，焊接材料為熔點溫度為200°C?300°C的焊錫膏，該焊錫膏的耐熱性更好，防止后續(xù)焊接過程中錫膏融化，導(dǎo)致已焊接好的聚光模組移動位置。
[0031]進一步的，絕緣層2通過燒結(jié)固定在銅基板I與銅質(zhì)連接器3之間，該絕緣層2具有良好的熱傳導(dǎo)性能，并能承受超過1000伏的電壓。作為一種優(yōu)選的實施例，銅基板1、絕緣層2及銅質(zhì)連接器3通過金屬基印刷電路板工藝生產(chǎn)制得。
[0032]進一步的，散熱器5通過焊接與銅質(zhì)連接器3固定。其中，銅質(zhì)連接器3與散熱器5焊接時，焊接材料為焊錫膏4。焊錫膏4的導(dǎo)熱系數(shù)大于50W/m.°C。作為一種優(yōu)選的實施例，銅質(zhì)連接器3為實心矩形板結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱系數(shù)大于370W/m.°C。實心矩形板結(jié)構(gòu)的銅質(zhì)連接器3加工簡單，要求精度低，能節(jié)省材料。
[0033]參見附圖2，本申請?zhí)峁┑木酃饽＝M銅基板散熱裝置的結(jié)構(gòu)為:聚光模組通過焊錫膏焊接固定在銅基板I上，銅質(zhì)連接器3與散熱器5通過焊錫膏4焊接固定，在銅基板I與銅質(zhì)連接器3之間設(shè)置一層絕緣層2，且銅基板1、絕緣層2及銅質(zhì)連接器3通過金屬基印刷電路板工藝生產(chǎn)制得。相比現(xiàn)有技術(shù)的聚光模組散熱裝置結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點:
[0034]1、焊錫膏4的導(dǎo)熱系數(shù)都大于50W/m.°C，銅的導(dǎo)熱系數(shù)大于370W/m.°C，銅基板
1、焊錫膏3及銅制連接器3結(jié)合后的總導(dǎo)熱系數(shù)也遠遠大于導(dǎo)熱硅膠與導(dǎo)熱硅脂6的導(dǎo)熱系數(shù)。通過對整個散熱系統(tǒng)的熱模擬計算可知，該散熱裝置的熱阻大大降低后，在散熱系統(tǒng)的其他部件上減少使用的材料和工時也可以滿足要求，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0035]2、焊錫焊接的耐候性極好，各種長期極端條件的天氣都不會使其破損失效。
[0036]3、銅基板I相比陶瓷基板12的加工難度小，成本低。銅質(zhì)連接器3為實心矩形板結(jié)構(gòu)，加工簡單，要求精度低，節(jié)省材料。銅質(zhì)連接器3與散熱器5通過焊接方式連接，焊接設(shè)備簡單，對操作人員的要求較低，焊接過程中通過專用夾具進行定位，焊接完畢后即取下夾具，定位精度高，工藝成本低。
[0037]4、如果將發(fā)熱的電池片9視為一個矩形熱源，通過對散熱裝置的模擬可知，由于銅基板I及銅質(zhì)連接器3的厚度較大、熱阻極小，熱量在通過銅基板I及銅質(zhì)連接器3時，除通過垂直方向傳導(dǎo)到散熱器5外，很大一部分熱量會沿水平方向上擴散，這樣降低對散熱器5的散熱性能要求，大大降低散熱器5的加工制造成本。
[0038]本申請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:
[0039]由于采用了將聚光模組固定在銅基板I上，銅質(zhì)連接器3與散熱器5固定連接，并在銅基板I與銅質(zhì)連接器3之間設(shè)置絕緣層2。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)熱硅脂6或?qū)峁枘z，銅基板I及銅質(zhì)連接器3的厚度較大、熱阻極小，熱量在通過銅基板I及銅質(zhì)連接器3時除通過垂直方向傳導(dǎo)到散熱器外，很大一部分熱量會沿水平方向上擴散，顯著提升散熱效果。銅基板I與銅質(zhì)連接器3的設(shè)置，使散熱裝置的熱阻大大降低，進而降低了對散熱系統(tǒng)的其他部件的要求，大大降低了設(shè)備成本。這樣，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過導(dǎo)熱硅脂6或?qū)峁枘z連接陶瓷基底與散熱器的散熱方式，導(dǎo)致聚光模組散熱效果較差的技術(shù)問題，實現(xiàn)了降低散熱裝置熱阻，保證散熱效果，降低對散熱器5的要求，保證電池片9的發(fā)電效率，同時顯著降低散熱裝置的設(shè)備成本的技術(shù)效果。
[0040]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種聚光模組銅基板散熱裝置，其特征在于，所述散熱裝置包括: 銅基板，所述聚光模組設(shè)置在所述銅基板上； 銅質(zhì)連接器； 絕緣層，設(shè)置于所述銅質(zhì)連接器和所述銅基板之間； 散熱器，通過焊接與所述銅質(zhì)連接器固定;所述散熱器與所述銅質(zhì)連接器焊接時，焊接材料為焊錫膏;所述焊錫膏的導(dǎo)熱系數(shù)大于50W/m.°C。2.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于， 所述聚光模組包括:電池片、二極管及接線端子； 所述電池片、二極管及接線端子通過焊接固定在所述銅基板上。3.如權(quán)利要求2所述的散熱裝置，其特征在于， 所述電池片、二極管及接線端子與所述銅基板焊接時，焊接材料為焊錫膏。4.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于， 所述絕緣層通過燒結(jié)固定在所述銅基板與所述銅質(zhì)連接器之間。5.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于， 所述銅質(zhì)連接器為實心矩形板結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱系數(shù)大于370W/m.°C。
【文檔編號】H01L23/367GK205542747SQ201620099364
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月1日
【發(fā)明人】陳濤, 李忠實, 王曉凱
【申請人】青海聚光高新科技有限公司