一种散热冷却装置、功率半导体模块组件以及空调器的制作方法

1.本发明涉及电控零部件散热冷却的技术领域，具体而言，涉及一种散热冷却装置、功率半导体模块组件以及空调器。


背景技术：

2.为了使空调器中使用的电控零部件，例如igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)和mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)等安全地工作，需要对各元器件进行容差设计，以控制温度不超过结温。在由多个功率半导体元器件密集安装而成的功率半导体模块中，通常将整个模块作为一个零部件进行温度检测和设计容差。
3.现有技术中，通常将热敏电阻安装在功率半导体模块内部，用于检测温度，在设计阶段，该测量温度用于设计容差；在使用阶段，当热敏电阻测得的温度超过设计容差时，可以通过软件进行异常停止，从而保护功率半导体模块。
4.但是，由于热敏电阻的安装位置大多远离功率半导体元器件密集的地方，使得模块内部的各功率半导体元器件的实际温度与热敏电阻测得的温度之间存在偏差，所以功率半导体模块内部的功率半导体元器件存在因热失控而导致整个模块损坏的情况。现有的解决方案是，在设计容差时，对各功率半导体元器件均单独进行实际温度测量，并计算补正值，费时且费力。即，功率半导体模块内部的功率半导体元器件因温度测量值与实际温度值之间存在偏差，会因热失控而损坏整个模块，但通过计算补正值修正容差又费时费力。


技术实现要素：

5.本发明的第一个目的在于提供一种散热冷却装置，以解决现有技术中存在的功率半导体模块内部的功率半导体元器件因温度测量值与实际温度值之间存在偏差，会因热失控而损坏整个模块，但通过计算补正值修正容差又费时费力的技术问题。
6.本发明提供的散热冷却装置，包括均热板和散热冷却组件，所述均热板固定安装于所述散热冷却组件的集热板，且所述均热板能够与功率半导体模块的树脂壁面贴合连接。
7.本发明提供的散热冷却装置，能够产生以下有益效果：
8.本发明提供的散热冷却装置，包括均热板，使用时，均热板与功率半导体模块的树脂壁面贴合连接，能够将各功率半导体元器件的热量进行扩散，从而，当某个功率半导体元器件发生热失控时，均热板能够及时而快速地将其产生的热量扩散至整个模块，实现整个模块的温度均衡，既能够有效减少局部高热导致的损坏，又能够为热敏电阻检测到异常高温以及进行异常停止争取时间，从而能够有效避免功率半导体元器件甚至整个模块的损坏；且无需计算补正值修正容差，省时省力。而在均热板均衡热量的同时，均热板上的热量也被散热冷却组件散发或被散热冷却组件吸收后带走，从而实现功率半导体模块的降温。
9.进一步地，所述均热板呈“ω”形，所述均热板的两端与所述集热板固定连接，且所
述均热板与所述集热板围成的空间能够容纳所述功率半导体模块。
10.该技术方案下，使用时，功率半导体模块不仅通过均热板均衡热量和散热冷却，而且容纳于均热板与集热板围成的空间内，整体离散热冷却组件的集热板的距离很近，更利于散热冷却。
11.进一步地，所述均热板内填充有换热工质。
12.该技术方案下，通过换热工质的流动实现热量的扩散和均衡，散热更快、更及时，效率更高。
13.可选地，所述散热冷却组件包括冷媒配管和包设于所述冷媒配管外壁的冷媒管套，所述均热板固定安装于所述冷媒管套，且所述冷媒管套还能够用于安装所述功率半导体模块。
14.该技术方案下，均热板与冷媒管套之间进行热交换，冷媒配管内的冷媒将热量带走，实现功率半导体模块的散热冷却。
15.进一步地，所述均热板和所述冷媒管套之间夹设有第一导热片或填充有导热硅脂。
16.该技术方案下，不论是第一导热片，还是导热硅脂，均能够有效减小凹凸起伏的树脂壁面与均热板之间的接触热阻。
17.可选地，所述散热冷却组件为热管散热器，所述均热板固定安装于所述热管散热器的集热板。
18.该技术方案下，均热板与热管散热器的集热板之间进行热交换，热管散热器内的工质将热量带走，实现功率半导体模块的散热冷却。
19.可选地，所述散热冷却组件为翅片散热器，所述均热板固定安装于所述翅片散热器的集热板。
20.该技术方案下，均热板与翅片散热器之间进行热交换，翅片散热器将热量散发，实现功率半导体模块的散热冷却。
21.本发明的第二个目的在于提供一种功率半导体模块组件，以解决现有技术中存在的功率半导体模块内部的功率半导体元器件因温度测量值与实际温度值之间存在偏差，会因热失控而损坏整个模块，但通过计算补正值修正容差又费时费力的技术问题。
22.本发明提供的功率半导体模块组件，包括功率半导体模块和上述的散热冷却装置，所述均热板与所述功率半导体模块的树脂壁面贴合连接。
23.本发明提供的功率半导体模块组件，使用过程中，当某个功率半导体元器件发生热失控时，均热板能够及时而快速地将其产生的热量扩散至整个模块，实现整个模块的温度均衡，既能够有效减少局部高热导致的损坏，又能够为热敏电阻检测到异常高温以及进行异常停止争取时间，从而能够有效避免功率半导体元器件甚至整个模块的损坏；且无需计算补正值修正容差，省时省力。而在均热板均衡热量的同时，均热板上的热量也被散热冷却组件散发或被散热冷却组件吸收后带走，从而实现功率半导体模块的降温。
24.进一步地，所述均热板和所述树脂壁面之间夹设有第二导热片。
25.该技术方案下，第二导热片的设置能够有效减小凹凸起伏的树脂壁面与均热板之间的接触热阻。
26.本发明的第三个目的在于提供一种空调器，以解决现有技术中存在的功率半导体
模块内部的功率半导体元器件因温度测量值与实际温度值之间存在偏差，会因热失控而损坏整个模块，但通过计算补正值修正容差又费时费力的技术问题。
27.本发明提供的空调器，包括上述的功率半导体模块组件。该空调器具有上述的功率半导体模块组件的全部优点，故在此不再赘述。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
29.图1为本发明提供的第一种形式的散热冷却装置与功率半导体模块的装配结构俯视图；
30.图2为本发明提供的第一种形式的散热冷却装置与功率半导体模块的装配结构侧视图；
31.图3为本发明提供的第二种形式的散热冷却装置与功率半导体模块的装配结构侧视图；
32.图4为本发明提供的第三种形式的散热冷却装置与功率半导体模块的装配结构侧视图；
33.图5为功率半导体模块的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.100-均热板；150-螺钉；200-冷媒管套；300-冷媒配管；400-热管散热器；500-翅片散热器；
36.700-第二导热片；
37.800-功率半导体模块；810-热敏电阻；820-二极管；830-igbt；
38.900-基板。
具体实施方式
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.本实施例提供一种散热冷却装置，如图1至图4所示，该散热冷却装置，包括均热板100和散热冷却组件，均热板100固定安装于散热冷却组件的集热板，且均热板100能够与功率半导体模块800的树脂壁面贴合连接。
41.本实施例提供的散热冷却装置，包括均热板100，使用时，均热板100与功率半导体模块800的树脂壁面贴合连接，能够将各功率半导体元器件的热量进行扩散，从而，当某个功率半导体元器件发生热失控时，均热板100能够及时而快速地将其产生的热量扩散至整个模块，实现整个模块的温度均衡，既能够有效减少局部高热导致的损坏，又能够为热敏电阻810检测到异常高温以及进行异常停止争取时间，从而能够有效避免功率半导体元器件甚至整个模块的损坏；且无需计算补正值修正容差，省时省力。而在均热板100均衡热量的
同时，均热板100上的热量也被散热冷却组件散发或被散热冷却组件吸收后带走，从而实现功率半导体模块800的降温。
42.但是，需要说明的是，本实施例提供的散热冷却装置虽然能够均衡功率半导体模块800的热量，但是因浪涌等瞬间过电流所引起的局部性热破坏不在本发明的保护范畴内。
43.具体地，本实施例中，如图2至图4所示，均热板100呈“ω”形，均热板100的两端与集热板固定连接，且均热板100与集热板围成的空间能够容纳功率半导体模块800。此种设置形式下，使用时，功率半导体模块800不仅通过均热板100均衡热量和散热冷却，而且容纳于均热板100与集热板围成的空间内，整体离散热冷却组件的集热板的距离很近，更利于散热冷却。
44.具体地，本实施例中，均热板100通过螺钉150固定于集热板。进一步地，螺钉150与均热板100之间可以设置垫圈(普通垫圈或螺纹垫圈套在螺钉上)或弹簧等不会影响导热性的金属零件进一步紧固。
45.更具体地，本实施例中，功率半导体模块800固定于散热冷却组件的集热板。
46.具体地，本实施例中，均热板100内可以填充有换热工质。如此设置，工作时，通过换热工质的流动实现热量的扩散和均衡，散热更快、更及时，效率更高。
47.具体地，本实施例中，散热冷却装置具有三种形式：
48.图1和图2示出了第一种形式的散热冷却装置与功率半导体模块800的装配结构，其中，散热冷却组件包括冷媒配管300和包设于冷媒配管300外壁的冷媒管套200，均热板100和功率半导体模块800固定安装于冷媒管套200。此种设置形式下，均热板100与冷媒管套200之间进行热交换，冷媒配管300内的冷媒将热量带走，实现功率半导体模块800的散热冷却。
49.具体地，本实施例中，均热板100和冷媒管套200之间夹设有第一导热片或填充有导热硅脂。由于树脂壁面通常凹凸起伏，所以，不论是第一导热片，还是导热硅脂，均能够有效减小凹凸起伏的树脂壁面与均热板100之间的接触热阻。
50.图3示出了第二种形式的散热冷却装置与功率半导体模块800的装配结构，其中，散热冷却组件为热管散热器400，均热板100固定安装于热管散热器400的集热板。此种设置形式下，均热板100与热管散热器400的集热板之间进行热交换，热管散热器400内的工质将热量带走，实现功率半导体模块800的散热冷却。
51.具体地，本实施例中，均热板100和热管散热器400的集热板之间也可以夹设有导热片或填充有导热硅脂，以降低接触热阻。
52.图4示出了第三种形式的散热冷却装置与功率半导体模块800的装配结构，其中，散热冷却组件为翅片散热器500，均热板100固定安装于翅片散热器500的集热板。此种设置形式下，均热板100与翅片散热器500之间进行热交换，翅片散热器500将热量散发，实现功率半导体模块800的散热冷却。
53.具体地，本实施例中，均热板100和翅片散热器500的集热板之间也可以夹设有导热片或填充有导热硅脂，以降低接触热阻。
54.需要说明的是，在本技术的其他实施例中，散热冷却组件不限于上述三种结构形式，而是还可以采用其他结构形式，只要其能够将均热板100内的热量散发或带走即可。
55.本实施例还提供一种功率半导体模块组件，如图1至图4所示，该功率半导体模块
组件，包括功率半导体模块800和上述的散热冷却装置，均热板100与功率半导体模块800的树脂壁面贴合连接。
56.本实施例还提供的功率半导体模块组件，使用过程中，当某个功率半导体元器件发生热失控时，均热板100能够及时而快速地将其产生的热量扩散至整个模块，实现整个模块的温度均衡，既能够有效减少局部高热导致的损坏，又能够为热敏电阻810检测到异常高温以及进行异常停止争取时间，从而能够有效避免功率半导体元器件甚至整个模块的损坏；且无需计算补正值修正容差，省时省力。而在均热板100均衡热量的同时，均热板100上的热量也被散热冷却组件散发或被散热冷却组件吸收后带走，从而实现功率半导体模块800的降温。
57.具体地，本实施例中，均热板100和树脂壁面之间夹设有第二导热片700。由于树脂壁面通常凹凸起伏，如图5所示，电路板上设置有很多元器件，例如热敏电阻810、二极管820以及igbt830等，所以，第二导热片700的设置能够有效减小树脂壁面与均热板100之间的接触热阻。
58.需要说明的是，在本技术的其他实施例中，均热板100和树脂壁面之间也可以填充导热硅脂，同样能够减小接触热阻。
59.本实施例还提供一种空调器，该空调器包括上述的功率半导体模块组件。该空调器具有上述的功率半导体模块组件的全部优点，故在此不再赘述。在图2至图4中，还示出了用于安装该模块组件的基板900，当然，基板900的结构形式不限于此，图中仅是示意。
60.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
61.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。