[实用新型]一种IGBT功率模块及包含其的功率模组

说明书

本实用新型提供了一种IGBT功率模块，包括多个IGBT功率模块子模块和两个冷却基板，多个IGBT功率模块子模块沿冷却基板的长度方向按照预定间隔布置并通过封装体封装在两个冷却基板之间，冷却基板包括第一冷却基板和第二冷却基板，第一冷却基板和第二冷却基板在不与IGBT功率模块子模块接触的表面上形成有由多个突起构成的冷却部，并且第一冷却基板和第二冷却基板分别在两端开设有相互连通以分别构成第一导水口和第二导水口的开口。本实用新型还提供一种包含该IGBT功率模块的功率模组。本实用新型采用双面直接冷却提高散热效率，与冷却液均匀接触，降低过热失效风险，提高功率模块输出电性能。

技术领域

本实用新型涉及一种IGBT功率模块及包含其的功率模组，具体涉及一种在新能源车辆的逆变器中使用的功率模块及包含其的功率模组。

背景技术

随着人们对环境保护、节能减排意识的不断提高，新能源汽车已成为世界各大车企及相关机构争相研制的热点。车用逆变器作为新能源车关键零部件之一，其关键核心部件是IGBT功率模块或IGBT功率模组。

车用逆变器中的IGBT功率模块或IGBT功率模组具有高性能、高紧凑性及高可靠性等要求。高性能要求IGBT模块或IGBT功率模组在有限的布置空间输出更高的电性能；高紧凑性要求IGBT功率模块或IGBT功率模组体积小、功率密度高；高可靠性要求IGBT功率模块或IGBT功率模组应具有强散热性能，具有尽可能大的功率半导体的散热面积，提高散热效率和散热能力，同时保证散热装置密封可靠。为了达到以上要求，IGBT功率模块或IGBT功率模组必须在散热结构、与冷却器集成、以及多模块集成方面强化和改进。

前期车用IGBT功率模块在冷却结构上普遍采用单面水冷或双面水冷，通过与散热器结合实现冷却散热，形成功率模组。现有功率模组虽有改进，但仍存在不足，特别在模块冷却效率、模块与冷却器集成方面存在不足，如单面水冷冷却效率低，在有限空间很难有输出性能的进一步提升。双面水冷多采用多个独立的IGBT功率模块组合工作，各独立功率模块间存在大量臃余空间，模块整体尺寸较大。双面冷却方式有双面翅针构型，采用水槽式冷却散热器，这种结构只易实现模组与其它部件单面连接，且模块加工工艺较复杂，生产成本较高；双面水冷的另一种方式是双面平板构型，采用叠压冷却器方式，但这种方式是间接水冷，冷却效率低，同时叠压冷却器无法有效保证与模块均匀紧密接触，从而导致产生非一致热阻，影响模块内部散热均匀性，降低模块寿命。

专利文献1(申请号：200510076308.5；实用新型名称：功率堆)描述了一种集成冷却器的IGBT功率模块结构，IGBT模块采用间接双面水冷，冷却器采用叠压冷却器方式，该结构由于非直接水冷，冷却效率低，同时叠压冷却器需要紧密与IGBT接触，以保证低接触热阻，但专利中通过叠压冷却器的压紧方式无法保证压紧力均匀，这样就存在接触热阻不一致导致模块局部发热失效的风险；需要提供汇流条与IGBT模块主电流端子连接，且存在许多必须焊接的部分，另外，由于汇流条与每个主电流端子之间的电流路径较长，因此电流路径具有较大的感抗；而且冷却机构冷却效果较为单一，无法对其他发热件 (如直流母线电容)进行冷却。

专利文献2(申请号：200980105222.7；实用新型名称：功率模块、电力转换装置以及电动车)描述了一种功率模块以及使用该功率模块的电力转换装置，该装置在一面具有开口部的有底的筒形壳体内收容具有半导体元件的半导体电路部分，进而该半导体电路部隔着用于确保电绝缘的绝缘性部件被所述筒形壳体的内壁夹着支撑，采用双面水冷单面密封方式。该结构的筒形壳体由两张对置基体板和外周弯曲部组成，当撤去外侧压紧半导体电路部的力后，对置基体板不同位置受到外周弯曲部张紧力不同，这将导致半导体与筒型壳体底部和顶部压紧力不一致，无法有效保证与筒形壳体均匀紧密接触。另外，由于半导体电路部被筒形壳体内壁隔着绝缘性部件夹紧，绝缘性部件为一独立部件，无法有效保证绝缘性部件与半导体电路部、绝缘性部件与筒形壳体间无空气间隙。以上两点都很难保证半导体部与筒形壳体均匀紧密接触，而非均匀性接触导致非一致热阻，从而影响模块内部散热的均匀性，而非紧密接触又会导致导热率降低，进而引发模块局部发热失效的风险。