[發明專利]一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊及其工作方法

在審

• 申請號: 202310073709.3
• 申請日: 2023-02-07
• 公開（公告）號: CN116013875A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 王新強;王丕龍;張永利;劉文
• 申請（專利權）人: 青島佳恩半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/34
• 分類號: H01L23/34;H01L23/473;H01L23/38;H01L23/367;H01L23/467
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 馬尚偉

1.一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，包括外殼(3)和設置所述外殼(3)內部的電路模塊(1)，以及設置在電路模塊(1)兩側的基板(2)，其特征在于，所述外殼(3)的一側設置有第二冷卻裝置(5)，在所述外殼(3)的內部還設置有第一冷卻裝置(4)和調節裝置(6)，所述第一冷卻裝置(4)和所述第二冷卻裝置(5)分別與基板(2)連接，所述調節裝置(6)包括熱電偶(61)和控制器(62)，所述熱電偶(61)設置在基板(2)上檢測所述基板(2)溫度的變化，控制器(62)用于根據所述熱電偶(61)檢測的溫度變化狀況控制第一冷卻裝置(4)的運行。

2.根據權利要求1所述的一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，其特征在于：所述第一冷卻裝置(4)包括連接件(41)，所述連接件(41)包括設置在基板(2)兩側的框架a(411)和框架b(412)，在所述框架a(411)和所述框架b(412)的內部分別填充有導熱硅脂(42)，所述框架a(411)和所述框架b(412)的內部還分別設置有制冷片a(43)和制冷片b(44)，在框架a(411)的一側設置有儲液盒a(45)，在框架b(412)的一側設置有儲液盒b(46)，所述儲液盒a(45)與所述儲液盒b(46)的兩側分別通過連接管a(49)和連接管b(413)連通，所述外殼(3)的內部一側設置有水泵(47)，所述水泵(47)的出口與所述連接管a(49)連通，所述水泵(47)的入口連接有進水管(410)，所述連接管b(413)連接有出水管(412)。

3.根據權利要求2所述的一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，其特征在于：所述儲液盒a(45)和所述儲液盒b(46)的內部填充有冷卻液。

4.根據權利要求2所述的一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，其特征在于：所述第一冷卻裝置(4)還包括有散熱件(48)，所述散熱件(48)包括風扇框架(481)，所述風扇框架(481)通過連接桿(483)與所述外殼(3)的另一側連接，在所述風扇框架(481)的內部設置有風扇(482)，在風扇框架(481)上遠離所述外殼(3)的一側設置有散熱鰭片(484)，所述散熱鰭片(484)通過散熱管(485)串聯在一起，所述散熱管(485)的兩端分別與所述進水管(410)和所述出水管(412)連通。

5.根據權利要求4所述的一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，其特征在于：所述風扇框架(481)與所述外殼(3)的另一側之間設置有間隙。

6.根據權利要求2所述的一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，其特征在于：所述第二冷卻裝置(5)包括散熱底座(51)，所述散熱底座(51)固定設置在所述外殼(3)的一側，在所述散熱底座(51)上設置有導熱柱a(52)，所述導熱柱a(52)的一端與所述基板(2)連接，所述導熱柱a(52)的另一端依次貫通所述框架a(411)、所述制冷片a(43)、所述儲液盒a(45)、所述外殼(3)和所述散熱底座(51)并延伸至所述散熱底座(51)的外部。

7.根據權利要求6所述的一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，其特征在于：所述第二冷卻裝置(5)還包括導熱柱b(53)和串接桿(54)，所述導熱柱b(53)的一端與所述基板(2)連接，所述導熱柱b(53)的另一端依次貫通所述框架b(412)、所述制冷片b(44)、所述儲液盒b(46)并延伸至所述儲液盒b(46)的外部，所述串接桿(54)的一端與導熱柱a(52)連接，所述串接桿(54)的另一端與導熱柱b(53)連接。

8.根據權利要求4所述的一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，其特征在于：所述控制器(62)的信號輸出端分別與所述制冷片a(43)、所述制冷片b(44)、所述水泵(47)和所述風扇(482)的信號輸入端通信連接，所述控制的信號輸出端與所述熱電偶(61)的信號輸出端通信連接。

9.根據權利要求5所述的一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，其特征在于：所述風扇(482)驅動氣流的方向為自所述外殼(3)到所述散熱鰭片(484)。

10.一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊的工作方法，應用如權利要求4所述的一種具備多種冷卻結構的IGBT模塊，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，溫度監測：熱電偶(61)實時檢測基板(2)的溫度，控制器(62)實時獲取熱電偶(61)的溫度信號；

步驟2，被動溫度調節：在基板(2)的溫度低于第一預設值時，控制器(62)不啟動第一冷卻裝置(4)中的水泵(47)、風扇(482)和基板(2)處產生熱量主要經第二冷卻裝置(5)進行散熱，第二冷卻裝置(5)進行輔助散熱；

步驟3，主動溫度調節a：在基板(2)的溫度高于第一預設值時且低于第二預設值時，控制器(62)啟動第一冷卻裝置(4)的風扇(482)，基板(2)處產生熱量經第二冷卻裝置(5)和第一冷卻裝置(4)進行第一模式散熱；

步驟4，主動溫度調節b：在基板(2)的溫度高于第二預設值時低于第三預設值時，控制器(62)啟動第一冷卻裝置(4)的風扇(482)和水泵(47)，基板(2)處產生熱量經第二冷卻裝置(5)和第二冷卻裝置(5)進行第二模式散熱；

步驟5，主動溫度調節c：在基板(2)的溫度高于第三預設值時，控制器(62)啟動第一冷卻裝置(4)的風扇(482)、水泵(47)、制冷片a(43)和制冷片b(44)，基板(2)處產生熱量經第二冷卻裝置(5)和第二冷卻裝置(5)進行第三模式散熱。