一種功率組件及其組裝方法與流程

本發明涉及半導體器件，尤其涉及一種功率組件及其組裝方法。

背景技術：

專利文獻cn104658921a公開了一種功率半導體器件的散熱器裝配工藝，該工藝首先將功率半導體器件固定在導熱基板上，然后將單板和固定有功率半導體器件的導熱基板整體壓接在散熱器上。該技術方案一方面解決了功率單板不能模塊化生產的問題，實現了功率單板的簡單安裝與維護，可以提高生產加工環節的效率，另外一方面可以方便維修備件的存儲運輸，以及運行現場的快速維護、更換。因此，該技術方案除了適用于光伏發電領域外，也適合其他設備規模大、分布廣、需要快速維護的領域。但是存在以下問題：a、不能很好地解決pcb板的支撐問題，采用常規的支撐結構不利于快速化組裝；b、其為水平布置結構，不能很好的利用垂直空間（或柜體的深度空間）；c、功率器件引腳需要折彎處理，且對于折彎的尺寸精度要求比較高，增加了組裝工時，而且容易造成器件損壞。

專利文獻cn202455714u公開了一種功率器件散熱器裝置，包括散熱器、功率器件、電路板，電路板通過緊固件安裝在散熱器的表面，功率器件均勻間隔安裝在散熱器的上、下兩側面，各個功率器件的觸點焊接在電路板上。該技術方案中功率器件的觸點無需折彎處理，減少了裝置的體積，節省了空間，同時也提高了裝配效率，降低了成本。此外，該技術方案改變了功率器件與電路板焊接的方向，將功率器件直接固裝在散熱器側邊，實現了散熱器表面與電路板的邊緣齊平，有效提高了散熱效率。但是存在以下問題：功率器件需要分別固定在散熱器上，不能組成模組進行維護安裝。

隨著新能源市場的競爭，功率單元的功率密度越來越大，由半導體器件組成的模塊對于體積和組裝效率上提出了更高的要求。一般功率器件的散熱都是采用與散熱器直接接觸的方式，但是隨著功率密度越來越高，散熱器體積也越來越大，此時只能采用工裝的模式進行組裝，此種裝配方法影響了組裝效率，并且不利于售后維護，同時二次組裝容易產生機械應力，導致變形，長期運行后容易出現故障損壞。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種熱交換可靠、pcb板支撐性好、空間利用率高、組裝工時短的功率組件。

本發明進一步提供一種步驟簡單、效率高、可避免組裝時產生機械應力的用于該功率組件的組裝方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種功率組件，包括散熱器、功率器件、pcb板、散熱底板以及支撐側板，所述散熱底板安裝于所述散熱器表面，所述支撐側板與所述散熱底板相連，所述功率器件通過緊固件安裝于所述散熱底板上，所述pcb板通過緊固件安裝于所述支撐側板上且與散熱底板垂直布置，所述功率器件的引腳朝向所述pcb板布置并與所述pcb板焊接。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述散熱底板包括底邊及側邊，所述底邊安裝于所述散熱器表面，所述功率器件通過緊固件安裝于所述底邊上，所述側邊與所述底邊一體連接且相互垂直，所述支撐側板與所述側邊通過卡扣組件連接。

所述卡扣組件包括錐孔及卡緊于錐孔內的凸臺，所述錐孔設于所述側邊上，所述凸臺設于所述支撐側板上；或所述錐孔設于所述支撐側板上，所述凸臺設于所述側邊上。

所述底邊上設有螺紋連接柱，所述功率器件配設有壓緊蓋并定位于壓緊蓋的定位槽內，所述螺紋連接柱一端與所述底邊鉚接，另一端依次穿過所述功率器件和所述壓緊蓋并通過設于該端的緊固件安裝所述功率器件；所述支撐側板上設有內螺紋連接管并通過設于內螺紋連接管內的緊固件安裝所述pcb板。

所述側邊和所述支撐側板上均開設有用于焊接功率器件和pcb板上的窗口。

所述側邊包括兩個以上分板，相鄰兩個分板之間的間隙形成所述側邊上的窗口。

所述功率器件與所述底邊之間設有絕緣導熱膜。

所述pcb板靠近所述底邊的面為m，所述功率器件與所述絕緣導熱膜接觸的面為n，則m與n重合。

所述散熱底板由鋁開模具澆注而成，所述支撐側板由smc復合材料開模具澆注而成。

一種上述功率組件的組裝方法，包括以下步驟：

s1結構件拼裝：將所述支撐側板與所述散熱底板連接；

s2功率器件預組裝：將所述pcb板安裝在所述支撐側板上并利用緊固件預緊固，將所述功率器件安裝在所述散熱底板上并利用緊固件預緊固；

s3將所述功率器件與所述pcb板焊接；

s4功率器件緊固：將預緊固的螺栓擰緊到位，消除灰塵和余料，完成功率器件的安裝。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明公開的功率組件，利用散熱底板為功率器件進行散熱，保證熱交換可靠，pcb板采用與散熱底板垂直布置的形式，有利于充分利用柜體的深度空間，便于整個柜體的功率擴展，實現多個功率組件并聯進行工作，利用支撐側板為pcb板提供支撐，保證pcb板的安裝可靠性，功率器件的引腳朝向pcb板布置，無需折彎，且整體結構簡單，便于組裝，縮短組裝工時，散熱底板和支撐側板可采用不同的材料加工制作，從而降低材料成本。

本發明公開的組裝方法，其功率器件組裝采用先預緊，再將功率器件與pcb板焊接，最后再完全緊固的方式，步驟簡單、效率高，有利于消除焊接后再組裝導致的機械應力，避免長期運行后出現故障損壞。

附圖說明

圖1是本發明功率組件的立體結構示意圖。

圖2是本發明中散熱底板和支撐側板第一種實施例的立體結構示意圖。

圖3是本發明中散熱底板第一種實施例的立體結構示意圖。

圖4是本發明中支撐側板第一種實施例的立體結構示意圖。

圖5是本發明中散熱底板和支撐側板第二種實施例的立體結構示意圖。

圖6是本發明中散熱底板第二種實施例的立體結構示意圖。

圖7是本發明中支撐側板第二種實施例的立體結構示意圖。

圖8是本發明中功率器件與pcb板的立體結構示意圖。

圖9是本發明中壓緊蓋的立體結構示意圖。

圖中各標號表示：1、散熱器；2、功率器件；3、pcb板；4、散熱底板；41、底邊；411、螺紋連接柱；42、側邊；421、分板；5、支撐側板；51、內螺紋連接管；6、卡扣組件；61、錐孔；62、凸臺；7、壓緊蓋；71、定位槽；8、窗口；9、絕緣導熱膜。

具體實施方式

以下結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本實施例的功率組件，包括散熱器1、功率器件2、pcb板3、散熱底板4以及支撐側板5，散熱底板4安裝于散熱器1表面，支撐側板5與散熱底板4相連，功率器件2通過緊固件安裝于散熱底板4上，pcb板3通過緊固件安裝于支撐側板5上且與散熱底板4垂直布置，功率器件2的引腳朝向pcb板3布置并與pcb板3焊接。其中散熱底板4通過多個安裝螺栓安裝于散熱器1表面，保證受力均勻；

該功率組件，利用散熱底板4為功率器件2進行散熱，保證熱交換可靠，pcb板3采用與散熱底板4垂直布置的形式，有利于充分利用柜體的深度空間，便于整個柜體的功率擴展，實現多個功率組件并聯進行工作，利用支撐側板5為pcb板3提供支撐，保證pcb板3的安裝可靠性，功率器件2的引腳朝向pcb板3布置，無需折彎，且整體結構簡單，便于組裝，縮短組裝工時，散熱底板4和支撐側板5可采用不同的材料加工制作，從而降低材料成本。本實施例中，散熱底板4由鋁開模具澆注而成，保證散熱、以及支撐側板5和pcb板3連接于散熱底板4上的結構強度，支撐側板5由smc復合材料（可市購，玻璃鋼的一種，主要原料有專用紗（gf）、填料（md）及各種助劑構成）開模具澆注而成。

如圖2至圖4所示，本實施例中，散熱底板4包括底邊41及側邊42，整體為l型，底邊41對應水平部分，側邊42對應豎直部分，底邊41安裝于散熱器1表面，功率器件2通過緊固件安裝于底邊41上，功率器件2與底邊41之間設有絕緣導熱膜9，利用絕緣導熱膜9實現功率器件2、pcb板3的散熱及絕緣，可提高散熱效率，側邊42與底邊41一體連接且相互垂直，也即pcb板3與支撐側板5平行布置，支撐側板5與側邊42通過卡扣組件6連接。側邊42與底邊41一體連接，可保證結構強度，也便于批量化加工；支撐側板5與側邊42采用卡扣連接的方式，便于快速組裝，縮短組裝工時，特別適用于新能源行業尤其是光伏行業的批量化生產。

本實施例中，底邊41上設有螺紋連接柱411，功率器件2配設有壓緊蓋7并定位于壓緊蓋7的定位槽71內，螺紋連接柱411一端與底邊41鉚接，另一端依次穿過功率器件2和壓緊蓋7并通過設于該端的螺母實現功率器件2的安裝，壓緊蓋7可保證功率器件2定位準確及充分壓緊于絕緣導熱膜9上；支撐側板5上設有內螺紋連接管51并通過設于內螺紋連接管51內的螺柱實現pcb板3在支撐側板5上的安裝，支撐側板5可為pcb板3提供可靠的支撐。

如圖8所示，本實施例中，pcb板3靠近底邊41的面為m，功率器件2與絕緣導熱膜9接觸的面為n，則m與n重合，便于pcb板3與功率器件2的快速對位，實現快速安裝。

如圖9所示，本實施例中，側邊42和支撐側板5上均開設有用于焊接功率器件2和pcb板3上的窗口8，可通過窗口8從側邊42和支撐側板5的左側進行焊接，提高組裝的便利性。窗口8的大小根據pcb板3而定。

本實施例中，卡扣組件6包括錐孔61及卡緊于錐孔61內的凸臺62，錐孔61設于側邊42上，凸臺62設于支撐側板5上。如圖5至圖7所示，在其他實施例中，也可將錐孔61設于支撐側板5上，凸臺62設于側邊42上，也可達到同樣的技術效果。相應地，側邊42包括兩個分板421，兩個分板421之間的間隙形成側邊42上的窗口8，可減少側邊42的用材，降低整機重量。在其他實施例中，分板421、窗口8的數量也可增加。

本實施例功率組件的組裝方法，包括以下步驟：

s1結構件拼裝：將支撐側板5與散熱底板4連接；

s2功率器件2預組裝：將pcb板3安裝在支撐側板5上并利用緊固件預緊固，將功率器件2安裝在散熱底板4上并利用緊固件預緊固；

s3將功率器件2與pcb板3焊接；

s4功率器件2緊固：將預緊固的螺栓擰緊到位，消除灰塵和余料，完成功率器件2的安裝。

具體地，包括步驟：

各結構件準備

a、在進行批量組裝前，需要根據pcb板3的安裝固定尺寸、功率器件2的大小定制散熱底板4、支撐側板5。

b、支撐側板5采用smc復合材料模具一次成型的方式進行加工。

c、散熱底板4采用鋁材，先進行模具成型，再鉚接螺紋連接柱411。

s1：結構件拼裝

a、將支撐側板5和側邊42，利用各凸臺62和錐孔61，進行壓和拼接；

s2：功率器件預組裝

a、將絕緣導熱膜9布置在底邊41上；

b、將pcb板3與支撐側板5利用螺栓進行預緊固。

c、將功率器件2套入壓緊蓋7（本實施例中為盒狀）中，將壓緊蓋7安裝到底邊41的螺紋連接柱411上，并用螺母進行緊固。

s3：pcb板3與功率器件2焊接

a、利用窗口8進行焊接功率器件2。

s4：功率器件2及pcb板3緊固

a、將預緊固的螺栓、螺母，完全緊固到位。

b、消除灰塵和余料，功率器件2組裝完成。

至于，底邊41在散熱器1上的安裝，可在最開始進行，也可在功率器件2組裝完成之后進行。

該組裝方法，其功率器件2組裝采用先預緊，再將功率器件2與pcb板3焊接，最后再完全緊固的方式，步驟簡單、效率高，有利于消除焊接后再組裝導致的機械應力，避免長期運行后出現故障損壞。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的范圍內。