[发明专利]一种基于陶瓷片的绝缘导热散热结构

说明书

本申请公开了一种基于陶瓷片的绝缘导热散热结构，包括散热器(1)，散热器(1)上固定有IGBT封装件(4)，还包括绝缘固定件(9)；所述散热器(1)与IGBT封装件(4)之间设置有陶瓷片(2)；所述绝缘固定件(9)依次将IGBT封装件(4)、陶瓷片(2)固定于所述散热器(1)。本申请IGBT与散热器之间增加导热绝缘的陶瓷片，并散热器与IGBT增加特殊的绝缘固定件的设计，增强了IGBT电极与散热器之间的绝缘性能，能够满足更好介电强度的应用需求；额外增加陶瓷片和散热器上绝缘固定件的成本低于直接选用高等级介电强度所增加的成本，具有客观的经济效益。

技术领域

本发明涉及轨道交通牵引技术领域，具体涉及一种基于陶瓷片的绝缘导热散热结构。

背景技术

本申请主要应用于轨道交通牵引及辅助产品中的功率模块，代表性的应用场合为充电机。充电机属于一种变流装置，是电力机车、地铁车辆辅助系统的核心部件，能够为列车低压直流负载提供直流电源，同时按照车载蓄电池特性对其进行充电。

充电机模块中重要的器件为IGBT,其中一个环节通过多个IGBT的配合使用可将直流电逆变为交流电。在IGBT工作过程中会产生较大热量，需通过散热器进行散热，IGBT的一般安装结构图如图1所示，14代表连接铜排。对于IGBT接线点C极(集电极)和E极(发射极)，需要与散热器满足相应的绝缘等级要求，如地铁项目要求输入端工作电压为DC1500V,C极和E极与散热器之间介电强度达到AC5500V。对于这种情况一般选择IGBT的规格为3.3V(C级与E极之间所能承受的最大电压)，其电极与其基板之间的介电强度高于AC5500V，满足产品的应用工况。

高介电强度的IGBT的选择虽然满足电力参数要求，但成本很高。如何运用低节点强度的IGBT的结构改造，满足高介电强度的工作要求，是我们急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种基于陶瓷片的绝缘导热散热结构，在低成本的条件下解决了低介电强度的IGBT增强介电强度的问题。为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于陶瓷片的绝缘导热散热结构，包括散热器，散热器上固定有IGBT封装件，还包括绝缘固定件；所述散热器与IGBT封装件之间设置有陶瓷片；所述绝缘固定件依次将IGBT封装件、陶瓷片固定于所述散热器。

进一步的，所述IGBT封装件包括底部设置的IGBT基板，IGBT基板与陶瓷片的相接触的面为弧形面，弧形面的中部凸向所述陶瓷片。

进一步的，绝缘固定件包括开设在散热器上的凹槽，凹槽内设置有金属螺套，金属螺套与凹槽之间设置有结构胶套，金属螺套内连接有螺钉；所述螺钉与金属螺套相互配合依次将所述IGBT封装件和陶瓷片固定于散热器上；

进一步的，所述陶瓷片上开设有通孔，通孔内设置有特制金属垫片，所述螺钉依次穿过IGBT基板和特制金属垫片后与金属螺套配合进行固定。

进一步的，特制金属垫片的厚度大于陶瓷片的厚度。

进一步的，所述螺钉靠近大头端的螺杆上还设置有弹垫和平垫。

进一步的，所述IGBT封装件还包括封装壳，封装壳内设置有覆铜陶瓷基板，覆铜陶瓷基板上设置有硅片；所述覆铜陶瓷基板设置在所述IGBT基板上，所述封装壳固定于所述IGBT基板上；所述硅片的C极和E极用导体分别引出至封装壳的外表面。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本申请IGBT与散热器之间增加导热绝缘的陶瓷片，并散热器与IGBT增加特殊的绝缘固定件的设计，增强了IGBT电极与散热器之间的绝缘性能，能够满足更好介电强度的应用需求；额外增加陶瓷片和散热器上绝缘固定件的成本低于直接选用高等级介电强度所增加的成本，具有客观的经济效益。