[发明专利]IGBT模块内部的自制冷方法及装置

说明书

本发明公开了一种IGBT模块内部的自制冷方法及装置，其中，方法包括：通过m对导线组成IGBT模块内部结构电流回路；在IGBT工作电流定向通过电流回路时，m对导线对在IGBT模块的内部吸热，并在IGBT模块的边缘放热，以将IGBT内部高温区的热量转移至IGBT模块表面。该方法克服了现有IGBT模块制冷手段无法直接降低其内部温度的缺点，且可以对IGBT和二极管芯片针对性冷却，在无额外功耗的情况下有效降低IGBT模块热点温度，提高IGBT模块工作寿命。

技术领域

本发明涉及电力电子器件散热技术领域，特别涉及一种IGBT模块内部的自制冷方法及装置。

背景技术

IGBT模块在超高电压电力传输、交直流转换、新能源开发利用等领域有着广泛的应用。然而，随着IGBT模块的功率不断提高，其内部温度也不断增加。高温导致的电子迁移现象严重影响了IGBT模块的工作效率，而过高的局部温度甚至会直接导致IGBT模块烧毁，产生不可逆的损坏。因此，散热问题逐渐成为IGBT模块发展中亟待解决的关键问题。

现有技术中，通过强制对流、热管和半导体制冷等方法直接冷却IGBT模块基板，可以一定程度上强化IGBT模块散热。部分研究者尝试采用倒装芯片技术，将一组IGBT模块倒置，叠放在另一组IGBT模块之上，并设置上下两处冷源，进而借助自然对流强化IGBT模块的换热能力。还有部分研究者，通过在IGBT模块基板底部设计微肋片，强化基板底部的对流换热。但上述方法主要用于优化IGBT模块外部散热，热量传递必须通过覆铜陶瓷基板(DBC)，基板自身的热阻无法减小或消除。此外，上述方法无法直接针对IGBT模块内部温度最高的IGBT和二极管芯片进行冷却，这使得IGBT模块内部的散热问题成为了研究的关键。

综上所述，现有的IGBT模块的散热优化方法难以满足IGBT模块内部冷却的需求，亟待开发新的IGBT模块冷却设计方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种IGBT模块内部的自制冷方法，该方法克服了现有IGBT模块制冷手段无法直接降低其内部温度的缺点，且可以对IGBT和二极管芯片针对性冷却，在无额外功耗的情况下有效降低IGBT模块热点温度，提高IGBT模块工作寿命。

本发明的另一个目的在于提出一种IGBT模块内部的自制冷装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种IGBT模块内部的自制冷方法，包括：通过m对导线组成IGBT模块内部结构电流回路；控制IGBT工作电流定向通过所述电流回路，使所述m对导线对在IGBT模块的内部吸热，并在所述IGBT模块的边缘放热，以将IGBT内部高温区的热量转移至IGBT模块表面。

本发明实施例的IGBT模块内部的自制冷方法，通过使用至少两种材料组成的导线对作为IGBT模块内部导线，在其正常通电工作过程中，导线对在IGBT模块内部吸热，在IGBT模块边缘放热，从而实现自制冷，由于导线对可以直接在IGBT模块内部吸热，因此可以有效降低IGBT模块最高温度，实现IGBT模块内部冷却，从而可以在IGBT模块工作时即可自动实现制冷，无需在内部设置额外的制冷装置，也无需额外的功耗，进而克服了现有IGBT模块制冷手段无法直接降低其内部温度的缺点，且可以对IGBT和二极管芯片针对性冷却，在无额外功耗的情况下有效降低IGBT模块热点温度，提高IGBT模块工作寿命。

另外，根据本发明上述实施例的IGBT模块内部的自制冷方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述m对导线作为负载导线、控制器导线或其他IGBT模块电路导线接入IGBT模块内部结构回路。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述m对导线由至少两种不同的材料组成，材料包括金属、合金和半导体中的任意一种材料。