逆变器的制造方法以及逆变器与流程

1.本发明属于光伏储能设备领域，尤其涉及一种逆变器的制造方法以及逆变器。


背景技术：

2.近年来，能源发展的目的是构建一个清洁低碳、安全高效的能源体系，光伏产业作为此能源体系中的一环，其发展速度大幅提高。
3.逆变器是光伏发电中的重要零件，它是能把直流电能转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。随着光伏行业的快速发展，市场对于大功率逆变器的需求也在增加，这也对印刷电路板的可靠性要求越来越高，尤其是对逆变器中与散热器直接接触的集成模块可靠性要求更加严格。
4.在现有技术中，大功率逆变器中印刷电路板与集成模块的电连接方式为：将印刷电路板和集成模块先用螺丝锁固在散热器上，然后人工将集成模块焊接在印刷电路板上。这种连接的缺点是：由于集成模块上有多个插针，人工焊接精准度及焊接效率低，焊接过程中出现焊接异常不便进行拆装维修。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种逆变器的制造方法及逆变器，可以大功率逆变器中印刷电路板与集成模块的连接效率，并方便的对焊接过程中出现的焊接异常进行拆装维修。
6.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：第一方面，本发明提供一种逆变器的制造方法，包括如下步骤：提供集成模块、压接治具、印刷电路板以及散热器，所述集成模块的一侧预设有插针，所述压接治具包括压接上模与压接下模，所述印刷电路板上预设有预留孔；将所述印刷电路板定位安装于所述压接下模；将所述集成模块放置于所述印刷电路板上，并将所述插针对准所述预留孔；将所述压接上模放置于所述集成模块上并包裹所述集成模块；对所述压接上模施加压力，使所述插针沿预设方向插入所述预留孔，使所述集成模块连接所述印刷电路板以形成电路单元；将所述电路单元从所述压接治具中取出，并将所述电路单元与所述散热器连接得到所述逆变器。
7.在一实施例中，所述压接下模包括底座、设置于所述底座上的定位结构以及设置于所述底座上且与所述定位结构间隔设置的连接结构，所述连接结构上预设有避让孔，所述印刷电路板上设有第一区域，所述预留孔设于所述第一区域内；所述将所述印刷电路板定位安装于所述压接下模的步骤包括：将所述印刷电路板放置于所述定位结构上，使所述第一区域对准所述连接结构，并使所述预留孔对准所述避让孔。
8.在一实施例中，所述印刷电路板设有第一贯穿孔，所述连接结构上设有定位销；所述将所述印刷电路板放置于所述定位结构上之后的步骤还包括：将所述定位销插入所述第一贯穿孔中。
9.在一实施例中，所述压接上模包括上模本体和多个设于所述上模本体上的限压板，多个所述限压板相互连接限定出所述压接上模的第一容纳空间，或者多个所述限压板间隔设置限定出所述压接上模的第二容纳空间；所述将所述压接上模放置于所述集成模块上并包裹所述集成模块的步骤包括：将所述集成模块完全包裹于所述第一容纳空间内；或者，将所述集成模块部分包裹于所述第二容纳空间内。
10.在一实施例中，所述上模本体上设有第二贯穿孔，所述集成模块上设有第三贯穿孔；所述将所述集成模块完全包裹于所述第一容纳空间内；或者，将所述集成模块部分包裹于所述第二容纳空间内的步骤之后还包括：将所述定位销依次插入所述第三贯穿孔及所述第二贯穿孔中。
11.在一实施例中，所述将所述电路单元从所述压接治具中取出，并将所述电路单元与所述散热器连接得到所述逆变器的步骤包括：将所述电路单元从所述压接治具中取出；在所述电路单元的散热面涂覆导热层；将电路单元与所述散热器连接，并使具备所述导热层的所述散热面朝向所述散热器。
12.在一实施例中，所述在所述电路单元的散热面涂覆导热层的步骤包括：提供涂层治具，所述涂层治具包括定位基座与涂覆板，所述涂覆板设有涂覆开口；将所述电路单元定位安装于所述定位基座，直接将所述涂覆板放置于所述电路单元上，并让所述涂覆开口沿周向包裹所述集成模块，并使所述涂覆板在高度方向上与所述散热面保持预设距离；在所述散热面上涂覆导热涂料直至所述导热涂料的厚度与所述预设距离相等；冷却所述导热涂料以形成导热层。
13.在一实施例中，所述导热层为硅脂层。
14.在一实施例中，所述涂覆板的厚度为0.08-0.13mm。
15.在一实施例中，所述定位结构包括抵接所述印刷电路板的第一平面，所述连接结构包括抵接所述印刷电路板的第二平面，所述第一平面与所述第二平面之间的平面度公差为正公差。
16.第二方面，本发明还提出一种逆变器，所述逆变器是采用上述的逆变器的制造方法制备得到。
17.本技术的有益效果在于：本发明的实施例提供出的逆变器的制造方法，通过改变传统的逆变器生产工艺，将集成模块与印刷电路板先进行压接，可以实现去人工化，并且压接精准度及焊接效率远高于人工焊接，可进行流水线批量化生产，大幅增加了逆变器的生产效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性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技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1为本发明的实施例的逆变器的制造方法的步骤图；图2为本发明的实施例的压接治具的分解结构示意图；图3为本发明的实施例的印刷电路板与压接治具的相对位置关系示意图；图4为本发明的实施例的连接结构的立体图；图5为本发明的一实施例的压接上模的立体图；图6为本发明的另一实施例的压接上模的立体图；图7为本发明的实施例的集成模块的结构示意图；图8为本发明的实施例的电路单元与涂层治具的相对位置关系示意图；图9为本发明的实施例的逆变器的立体图。
20.其中，图中各附图标记：1、集成模块；10、插针；11、散热面；12、第三贯穿孔；2、压接治具；20、压接上模；201、上模本体；202、限压板；203、按压面；204、第二贯穿孔；21、压接下模；211、底座；212、定位结构；213、弯角限位件；2131、弯角限位缺口；214、直限位件；2141、直边限位缺口；215、第一平面；216、连接结构；2161、定位销；2162、第二平面；2163、避让孔；3、印刷电路板；31、第一区域；311、预留孔；312、第一贯穿孔；4、散热器；5、涂层治具；51、定位基座；511、取板口；52、涂覆板；521、涂覆开口；6、逆变器。
具体实施方式
21.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本技术。
22.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述，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技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.需要说明的是，本实施方式中的各个实施例中的方向标识，只为对本发明进行解释说明，并不用于对本发明进行限定。
24.请参阅图1，本发明的实施例提供一种逆变器的制造方法，包括如下步骤：100、提供集成模块1、压接治具2、印刷电路板3以及散热器4，集成模块1的一侧预设有插针10，压接治具2包括压接上模20与压接下模21，印刷电路板3上预设有预留孔311。
25.本发明主要是对逆变器6的制造方法进行改进，请参阅图7，集成模块1上和印刷电路板3均采用现有技术中心，与现有技术没有显著区别，可以参照现有逆变器6，可以理解，集成模块1电连接印刷电路板3一般均采用焊脚连接金属化孔，等同于本发明中的插针10连接预留孔311，插针10和预留孔311设有多个，并且插针10和预留孔311一一对应，插针10可以为刚性插针10或者具备一定弹性的插针10。示例性地，插针10可以为鱼眼结构插针10。
26.压接下模21主要是用于对印刷电路板3进行定位安装，防止在压接过程中发生晃动，并且，压接下模21还能使印刷电路板3在空间上保持一定的高度，防止印刷电路板3上的元器件接触工作台而发生损毁。
27.200、将印刷电路板3定位安装于压接下模21。
28.当印刷电路板3安装于压接下模21时，应在空间内只具备一个自由度，避免在进行按压操作时，印刷电路板3滑动导致插针10滑移。如图2所示，示例性地，印刷电路板3只能沿z轴正半轴方向进行移动，可以采用机械手将印刷电路板3放置于压接下模21中。
29.300、将集成模块1放置于印刷电路板3上，并将插针10对准预留孔311。
30.一般而言，插针10的尺寸可以略大于预留孔311的尺寸，所以插针10对准预留孔311时，并未插入预留孔311内，在预设方向的压力作用下，插针10压入预留孔311内，示例性地，插针10与预留孔311为过盈连接或者过度连接。
31.400、将压接上模20放置于集成模块1上并包裹集成模块1。
32.为了避免在压接过程中，集成模块1与压接上模20连接不稳定导致集成模块1无法均匀受力，本发明采用包裹式的连接方式，方便集成模块1与压接上模20的定位连接，增大了连接的稳定性。并且在按压预设距离后，压接上模20的按压面203抵接印刷电路板3，阻止插针10继续下压，能减少过压现象的发生。
33.500、对压接上模20施加压力，使插针10沿预设方向插入预留孔311，使集成模块1连接印刷电路板3以形成电路单元。
34.600、将电路单元从压接治具2中取出，并将电路单元与散热器4连接得到逆变器6。
35.本发明的实施例提供出的逆变器6的制造方法，通过改变传统的逆变器6生产工艺，将集成模块1与印刷电路板3先进行压接，可以实现去人工化，并且压接精准度及焊接效率远高于人工焊接，可进行流水线批量化生产，大幅增加了逆变器6的生产效率。
36.需要说明的是，电路单元由集成模块1与印刷电路板3组合而形成，可以理解，印刷电路板3具备一定的功能模块，在通过往上面装不同的集成模块1，形成电路单元，使电路单元具备所需要的功能。在本实施例中，对于逆变器而言，逆变和升压是光伏逆变器最主要的功能，所以印刷电路板3上需要预装的就是逆变集成模块1和升压集成模块1。同时，在得到电路单元后，需要连接外壳和散热器等部件，以形成完整逆变器。本发明对此模块和外壳和散热器组装的过程并未改进，也不应该成为本发明公开不充分的理由。
37.需要说明的是，在集成模块1的压接包括如下情况：当集成模块1设置为单个时，只需要进行根据单次压接即可。
38.当集成模块1为多个时，既可以分别对各个集成模块1进行依次压接，也可以对多
个集成模块1同时压接。
39.请参阅图2-3，在一实施例中，压接下模21包括底座211、设置于底座211上的定位结构212以及设置于底座211上且与定位结构212间隔设置的连接结构216，连接结构216上预设有避让孔2163，印刷电路板3上设有第一区域31，预留孔311设于第一区域31内。
40.示例性地，底座211可以为长方形的板状结构，底座211放置于工作台上，底座211可以通过开设定位孔而固定在工作台上。
41.示例性地，当印刷电路板3为长方形时，定位结构212可以包括四个弯角限位件213和直限位件214，直限位件214上设置有直边限位缺口2141，弯角限位件213设有弯角限位缺口2131，四个弯角限位件213设置于底座211的四个角上，并且四个弯角限位件213的弯角限位缺口2131朝向底座211的中心。弯角限位件213可以由两个交错连接的直限位件214组成。弯角限位件213能固定印刷电路板3的四个角，直限位件214能固定印刷电路板3的直角边，当印刷电路板3固定于定位结构212上时，只能沿z轴正方向移动。
42.请参阅图4，示例性地，连接结构216可以设置为一个或者多个，与集成模块1的数量一一对应。多个连接结构216以预设规律可拆卸地排布于底板上。
43.在集成模块1压接过程中，将集成模块1压接于印刷电路板3中间位置会导致印刷电路板3产生形变，印刷电路板3的中部向z轴负方向凹陷，印刷电路板3的边缘向z轴正方形翘曲，导致预留孔311与插针10的轴线相偏离，若在集成模块1继续上施加沿z轴方向的力，会导致插针10沿偏离预留孔311轴线的方向插入印刷电路板3，造成印刷电路板3的损坏，并且会扩大预留孔311的孔径，插针10很容易脱离预留孔311导致接触不良。
44.所以连接结构216的作用是提供一个向上的支撑力，减小印刷电路板3的中部向z轴负方向凹陷的程度，使印刷电路板3趋于平整，使预留孔311与插针10的轴线趋于贴合，这样就能降低上述情况发生的概率。
45.示例性地，连接结构216为柱状结构，至少具有相平行的两个面，连接结构216可以为棱柱，也可以为锥台或者圆台，其中一个面连接底板，另一个面连接印刷电路板3，当印刷电路板3放置于定位结构212上时，连接结构216抵接印刷电路板3。连接结构216连接印刷电路板3的面上设置有避让孔2163，防止插针10在压接过程中插入连接结构216内。
46.步骤200包括：将印刷电路板3放置于定位结构212上，使第一区域31对准连接结构216，并使预留孔311对准避让孔2163。此步骤能减小在压接过程中印刷电路板3的损坏，提升产品良率。可以理解，由于不同的印刷电路板3的集成模块1分布不同，所以只需要更改多个连接结构216的位置，即可具有广泛的适用性。特别地，通过本实施例，在进行印刷电路板3的设计师，可以预先划分一个或多个第一区域31，以满足印刷电路板3的功能及散热需求，通过同步移动连接结构216在底板上的位置，即可便捷的完成治具适配。
47.在一实施例中，印刷电路板3设有第一贯穿孔312，连接结构216上设有定位销2161。
48.示例性地，第一贯穿孔312为圆孔，定位销2161为圆柱形定位销2161，第一贯穿孔312与定位销2161配合连接，通过第一管穿孔，印刷电路板3可以沿z轴方向在定位销2161上滑动。
49.步骤300之后的步骤还包括：将定位销2161插入第一贯穿孔312中。本步骤的作用是对印刷电路板3进行二次定位，使印刷电路板3能快速安装于压接下模21上。
50.请参阅图5-6，在一实施例中，压接上模20包括上模本体201和多个设于上模本体201上的限压板202，多个限压板202相互连接限定出压接上模20的第一容纳空间，或者多个限压板202间隔设置限定出压接上模20的第二容纳空间。
51.请参考图7，示例性地，多个限压板202的以z轴为中心轴，对称分布于z轴的周向上，多个限压板202相互连接形成长方体状的壳体，长方体状的壳体与上摸本体之间限定出第一容纳空间，第一容纳空间的形状取决于限压板202的连接方式。
52.示例性地，限压板202设置有两个，间隔且相对设置于上模本体201的两侧，两个限压板202以及上摸本体限定出第二容纳空间。
53.步骤400包括：将集成模块1完全包裹于所述第一容纳空间内。可以理解，将集成模块1完全包裹于第一空间内，可以防止在下压过程中集成模块1受力不均匀导致的倾斜。
54.或者，将集成模块1部分包裹于第二容纳空间内，可以清楚的观察到插针10的按压情况，对按压的压力进行调整。
55.在一实施例中，上模本体201上设有第二贯穿孔204，集成模块1上设有第三贯穿孔12；将集成模块1完全包裹于第一容纳空间内；或者，将集成模块1部分包裹于第二容纳空间内的步骤之后还包括：将定位销2161依次插入第三贯穿孔12及第二贯穿孔204中。
56.示例性地，定位销2161沿z轴方向设置，在进行压接动作时，压接上模20与集成模沿定位销2161沿轴向下运动，进一步保证了插针10与预留孔311连接稳定性。
57.在一实施例中，集成模块1的背离插针10的一侧预设有散热面11。示例性地，散热面11与插针10在z轴方向上设于集成模块1的相对两侧，散热面11可以为平面，散热面11的设置是为了增大集成模块1与散热器4的贴合面积，增大集成模块1的散热能力。
58.步骤600包括：将电路单元从压接治具2中取出；在电路单元的散热面11涂覆导热层；将电路单元与散热器4连接，并使具备导热层的散热面11朝向散热器4。
59.示例性地，将电路单元从压接治具2中取出的步骤可以为：沿z轴正半轴方向，先从定位销2161取下压接上模20，再直接将电路单元取出。
60.由于部分集成模块1采用塑料材质，当电路单元安装于散热器4上时，集成模块1与散热器4抵接，集成模块1通过散热面11与散热器4之间通过热传导进行热交换，为了增大散热面11与散热器4之间的传热效率，本发明在电路单元的散热面11（电路单元集成模块1上的散热面11）涂覆导热层，并将导热层朝向散热器4，加大热传导效率。示例性地，导热层的导热系数大于集成模块1散热面11的导热系数。导热层的作用是填补集成模块1和散热器4硬接触时产生的缝隙，提高散热效率。
61.请参考图8，在一实施例中，在电路单元的散热面11涂覆导热层的步骤包括：提供涂层治具5，涂层治具5包括定位基座51与涂覆板52，涂覆板52设有涂覆开口521；将电路单元定位安装于定位基座51，直接将涂覆板52放置于电路单元上，并让涂
覆开口521沿周向包裹集成模块1，并使涂覆板52在高度方向上与散热面11保持预设距离；在散热面11上涂覆导热涂料直至导热涂料的厚度与预设距离相等；冷却导热涂料以形成导热层。
62.示例性地，定位基座51与压接下模21结构类似，当电路单元放置于定位基座51上时，与工作台的工作面具有一定的距离，例如定位基座51能使电路单元与工作面保持60-80mm的高度差，避免在安装电路单元时与工作面接触而损坏电路单元，电路单元定位至定位基座51上，只能沿z轴正半轴方向退出定位基座51。定位基座51上设有取板口511，当电路单元放置于定位基座51上，取板口511设于电路单元与定位基座51之间，并用于方便的取出电路单元。
63.将电路单元定位安装于定位基座51后，可以人工用涂料直接对散热面11进行涂覆操作，但是由于人工涂覆会导致导热层的厚度不均匀，进而影响电路单元的散热能力，并且还可能将涂料溅射至印刷电路板3上，导致印刷电路板3报废。
64.作为较佳的示例，涂覆板52放置于电路单元上时，定位安装至定位基座51上，作为对涂覆板52安装的补充说明，当集成模块1为圆柱时，其散热面11为两端面之一，涂覆板52具有圆形的涂覆开口521，让涂覆开口521沿周向包裹集成模块1，即等同于让圆柱的外侧壁与涂覆开口521的内侧壁进行匹配连接，使涂覆板52在高度方向上与散热面11保持预设距离，即等同于调整集成模块1相对于涂覆板52的位置，使散热面11位于涂覆开口521内，可以理解，预设距离等同于散热面11与涂覆板52在z轴方向上的上表面的距离。
65.优选地，涂覆开口521的形状可以变化，例如，涂覆开口521可以包括相互连通的第一部分与第二部分。第一部分与第二部分都为柱状空腔，且相互连通。示例性地，第一部分可以为圆柱形，第二部分可以为圆柱形的内切多边形，圆柱形可以对集成模块1在z轴方向上进行定位安装，而内切多边形则决定了导热层的形状和厚度。
66.示例性地，涂覆板52可以为钢板，钢板的厚度可以等于导热层的厚度，有利于涂料的快速散热凝固。
67.本实施例通过涂覆开口521的设置，能对导热层的形状及厚度进行控制，导热层厚度均匀且不会在涂覆时使涂料溅射到印刷电路板3上，导致印刷电路板3报废，使散热面11具有良好的散热能力，同时本实施例也能适用于粘性较低涂料与散热面11之间的连接。
68.需要说明的是，以上对集成模块1的形状进行的说明仅为更清楚的说明连接电路单元与涂覆板52的连接原理，并不用于具体限定集成模块1或者涂覆开口521的形状，涂覆开口521的形状与集成模块1的横截面形状基本相似即可。
69.在一实施例中，导热层为硅脂层。硅脂层成分基本为聚合物的液态基质，及大量不导电但是导热的填料（filler）。典型的基质材料有硅氧树脂（主要）、聚氨酯、丙烯酸酯聚合物等；填料有金刚石粉末（主要）、氮化铝（次要）、氧化铝、氮化硼及氧化锌。填料的质量分数一般为70
–
80%。
70.在一实施例中，涂覆板52与导热层的厚度均为0.08-0.13mm。导热层的厚度太厚会影响热量的传导，导热层的厚度太薄则无法填充散热器4与集成模块1之间的间隙，作为示例，涂覆板52与导热层的厚度均可以为0.08mm、0.085mm、0.09mm、0.095mm、0.10mm、0.105 mm、0.11 mm、0.115 mm、0.12 mm、0.125 mm、0.13 mm。
71.在一实施例中，定位结构212包括抵接印刷电路板3的第一平面215，连接结构216
包括抵接印刷电路板3的第二平面2162，需要说明的是，第二平面2162为多个直限位件214与弯角限位件213与印刷电路板3抵接的平面组合而成的平面，第一平面215与第二平面2162之间为负公差容易造成集成模块1过度压如印刷电路板3，第一平面215与第二平面2162之间的平面度公差为正公差，正公差的范围为0- 0.05mm。
72.请参考图9，本发明还提出了一种逆变器6，逆变器6是采用上述任意一项或者几项实施例相结合的逆变器的制造方法制备得到。由于本逆变器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
73.以上仅为本技术的可选实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。