一种封装结构的IGBT功率模块及其工作方法与流程

技术特征：
1.一种封装结构的igbt功率模块，包括散热基板(1)、dbc基板(2)、外壳(3)、芯片(4)，所述外壳(3)的顶部一侧设置有电源接线端(9)，所述dbc基板(2)和所述外壳(3)由内至外依次设置于所述散热基板(1)的顶部，所述芯片(4)设置于所述dbc基板(2)上，其特征在于：散热组件(5)，所述散热组件(5)包括散热块(51)、吸热装置(52)和制冷片(53)；其中，所述散热块(51)设置于所述外壳(3)的一侧，所述散热块(51)远离所述外壳(3)的一侧开设有凹槽(511)，所述吸热装置(52)设置于所述散热块(51)远离所述凹槽(511)的一侧，所述制冷片(53)设置于所述吸热装置(52)的内部；温度监测组件(6)，所述温度监测组件(6)包括控制盒(61)、控制板(62)、指示灯(63)、天线(64)和温度监测装置(65)；其中，所述天线(64)、所述指示灯(63)和所述控制盒(61)从左至右依次设置于所述外壳(3)的顶部另一侧，所述控制板(62)设置于所述控制盒(61)的内部，所述温度监测装置(65)设置于所述dbc基板(2)的顶部，位于所述芯片(4)的正上方。2.根据权利要求1所述的一种封装结构的igbt功率模块，其特征在于：所述吸热装置(52)包括吸热块(521)和吸热片(523)，所述吸热块(521)的一侧与所述散热块(51)固定连接，所述吸热块(521)的顶部开设有第一通槽(522)，所述制冷片(53)设置于所述第一通槽(522)的内部，所述吸热片(523)与所述吸热块(521)的另一侧固定连接，所述吸热片(523)的顶部开设有第二通槽(524)。3.根据权利要求2所述的一种封装结构的igbt功率模块，其特征在于：所述制冷片(53)为半导体制冷片(53)，且所述制冷片(53)的冷端设置于靠近所述吸热片(523)的一侧，所述制冷片(53)的热端设置于靠近所述散热块(51)的一侧，所述制冷片(53)的外壁与所述第一通槽(522)的内壁之间间隙配合，所述第一通槽(522)与制冷片(53)之间填充有导热硅脂。4.根据权利要求2所述的一种封装结构的igbt功率模块，其特征在于：所述吸热片(523)、所述吸热块(521)和所述散热块(51)的材料为铜，所述吸热片(523)的数量为六个，自上而下均匀分布于所述吸热块(521)的另一侧。5.根据权利要求3所述的一种封装结构的igbt功率模块，其特征在于：所述控制板(62)上设置有控制器(621)、继电器(622)和数据收发器(623)，所述控制器(621)的信号输出端分别与所述指示灯(63)、所述制冷片(53)、所述继电器(622)和所述数据收发器(623)的信号输入端通信连接，所述数据收发器(623)的信号输出端与所述天线(64)的信号输入端通信连接，所述数据收发器(623)通过天线(64)通信连接有云端(7)，所述云端(7)通信连接有客户端(8)，所述继电器(622)的电源输入端与所述电源接线端(9)电性连接，所述继电器(622)的电源输出端与所述芯片(4)电性连接。6.根据权利要求5所述的一种封装结构的igbt功率模块，其特征在于：所述温度监测装置(65)包括支架(651)、固定框(652)、观察窗(653)、监测装置壳体(654)和温度传感器(655)，所述支架(651)设置于所述dbc基板(2)的顶部，所述固定框(652)设置于所述支架(651)的内部，所述观察窗(653)设置于所述固定框(652)的内部，所述监测装置壳体(654)设置于所述观察窗(653)的顶部，所述温度传感器(655)设置于所述观察窗(653)的顶部位于所述监测装置壳体(654)的内部，所述温度传感器(655)的信号输出端与所述控制器(621)的信号输入端通信连接。7.根据权利要求6所述的一种封装结构的igbt功率模块，其特征在于：所述支架(651)、
所述固定框(652)和所述监测装置壳体(654)的材料为聚酰亚胺塑料，所述观察窗(653)的材料为无色透明的玻璃，所述温度传感器(655)为红外线温度传感器(655)，且所述温度传感器(655)的工作端位于所述芯片(4)的正上方。8.根据权利要求1所述的一种封装结构的igbt功率模块，其特征在于：所述凹槽(511)的数量为多个，呈矩形整列均匀分布于所述散热块(51)的表面。9.根据权利要求6所述的一种封装结构的igbt功率模块，其特征在于：所述观察窗(653)与所述固定框(652)连接处设置有氟橡胶密封圈。10.一种应用如权利要求1
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9所述的一种封装结构的igbt功率模块的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：s1，被动散热，在igbt模块运行的过程中，芯片(4)散发的热量部分通过底部的散热基板(1)散发到外部，部分聚集在外壳(3)内部的热量通过吸热片(523)传递到吸热块(521)上，并通过散热块(51)进行散热；s2，温度监测，温度传感器(655)实时采集芯片(4)表面的温度，并将采集的温度数据发送到控制器(621)；s3，主动降温，在控制器(621)接收到温度传感器(655)发送的温度高于105℃，控制器(621)开启制冷片(53)，吸热块(521)靠近制冷片(53)一侧的温度降低，同时降低吸热片(523)靠近吸热块(521)一侧的温度，形成温差，吸热片(523)热交换的速度增快，将聚集在外壳(3)内部的热量通过吸热片(523)传递到吸热块(521)上并通过制冷片(53)的热端传递到吸热块(521)的另一侧并通过散热块(51)传递到外部；s4，温度控制，在控制器(621)接收到温度传感器(655)发送的温度高于150℃，控制器(621)控制继电器(622)断开电源接线端(9)与芯片(4)的连接，芯片(4)停止工作；s5，发送警报信号，控制器(621)控制继电器(622)断开后开启指示灯(63)，同时发送警报信号到数据收发器(623)，数据收发器(623)通过天线(64)将警报信号上传到云端(7)，云端(7)发送警报信号到客户端(8)。

技术总结
本发明提供了一种封装结构的IGBT功率模块及其工作方法，包括散热组件和温度监测组件，在I GBT模块工作过程中产生的热量通过I GBT模块上设置的散热基板进行散热，同时散热组件增强I GBT模块的散热能力，在I GBT模块芯片的温度超过105℃时，散热组件中设置的制冷片开始工作，增强散热组件的散热能力，在I GBT模块芯片的温度超过150℃时，温度监测组件断开I GBT模块的电源同时发送警报数据到云端，云端发送警报信号到客户端，工作人员通过客户端接收到警报信息后对I GBT模块进行处理，解决了目前I GBT模块存在的芯片过热容易导致I GBT模块损坏，在I GBT模块出现异常过热情况时不能及时对I GBT模块进行处理，容易导致I GBT模块损坏的问题。模块损坏的问题。模块损坏的问题。


技术研发人员：王丕龙 王新强 杨玉珍 张永利
受保护的技术使用者：青岛佳恩半导体科技有限公司
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2021/10/28