阅读说明：本技术 双面水冷功率模块及组合式双面水冷功率模块 (Double-sided water-cooling power module and combined double-sided water-cooling power module ) 是由 夏吉夫 王官山 王霄驰 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：一种双面水冷功率模块及组合式双面水冷功率模块,包括内设冷却水道一的电极板一、由下至上设置在电极板一上的绝缘底座、功率芯片、电极板二、压垫组件和绝缘外壳,其特征是：在所述电极板二内设有冷却水道二,所述冷却水道二的进、出口裸露在绝缘外壳外形成水道接口,通过水道接口使相邻二个双面水冷功率模块的电极板二的冷却水道密封连接,所述电极板二表面对应水道接口部位为相邻二个双面水冷功率模块的电极板二的电连接接触面,所述电极板1的冷却水道一的进、出口位于电极板一底面。本发明将水路和电路合二为一,结构紧凑、体积小,节省材料,根据使用要求可以任意组合,便于维修和更换,方便线路连接。(The utility model provides a two-sided water-cooling power module of two-sided water-cooling power module and combination formula, establishes electrode plate one of cooling water course one in including, by lower supreme insulating base, power chip, electrode plate two, pressure pad subassembly and the insulating casing of setting on electrode plate one, characterized by: the second electrode plate is internally provided with a second cooling water channel, the inlet and the outlet of the second cooling water channel are exposed outside the insulating shell to form a water channel interface, the cooling water channel of the second electrode plate of two adjacent double-sided water-cooling power modules is hermetically connected through the water channel interface, the corresponding water channel interface part on the two surfaces of the electrode plate is an electric connection contact surface of the second electrode plate of two adjacent double-sided water-cooling power modules, and the inlet and the outlet of the first cooling water channel of the electrode plate 1 are positioned on the bottom surface of the electrode plate. The invention combines the water path and the circuit into a whole, has compact structure, small volume and material saving, can be combined at will according to the use requirement, is convenient for maintenance and replacement and is convenient for line connection.)

双面水冷功率模块及组合式双面水冷功率模块

技术领域

本发明涉及一种功率模块领域，尤其是一种双面水冷功率模块及组合式双面水冷功率模块。

背景技术

大功率半导体器件模块的功率大、功耗大，发热严重，所以在实际使用中，必须将模块安装到专门设计的散热器上。通过散热器散热，降低器件的温度，保证功率半导体器件的结温在允许的范围内。立式双面水冷却功率半导体器件模块，具有使用方便、便于安装、结构紧凑，节省空间，降低成本、散热效果好的特点，可提高半导体器件模块功率。但由于两个管芯组件集成在一起，水管和电极排列复杂，安装过程重复操作，造成安装及维修均不方便；两个管芯组件通过铜排连接，有一个管芯击穿则需要更换整个模块，维修成本高。

发明内容

本发明是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种双面水冷功率模块及组合式双面水冷功率模块。

本发明的技术解决方案是：

一种双面水冷功率模块，包括内设冷却水道一的电极板一、由下至上设置在电极板一上的绝缘底座、功率芯片、电极板二、压垫组件和绝缘外壳，其特殊之处是：在所述电极板二内设有冷却水道二，所述冷却水道二的进、出口裸露在绝缘外壳外形成水道接口，通过水道接口使相邻二个双面水冷功率模块的电极板二的冷却水道密封连接，所述电极板二表面对应水道接口部位为相邻二个双面水冷功率模块的电极板二的电连接接触面，所述电极板1的冷却水道一的进、出口位于电极板一底面。

进一步地，所述冷却水道二的进、出口位于所述电极板二的侧端面上。

进一步地，所述冷却水道二的进、出口突出于所述绝缘外壳。

进一步地，所述冷却水道二的进口和/或出口位置设有镶嵌槽。

进一步地，所述功率芯片为晶闸管或整流管。

一种组合式双面水冷功率模块，包括绝缘板，其特殊之处是：至少两个如上所述的双面水冷模块设置在所述绝缘板上，等电位且相邻的二个电极板一之间通过内设连通水路的可拆装水电连接件一实现电连接和水道连接，所述电极板一与水电连接件一对应冷却水道一位置密封连接，所述水电连接件一由绝缘板下表面穿出，；等电位且相邻的二个电极板二之间通过可拆装方式直接对接或通过内设连通水路的可拆装水电连接件二间接对接，使对接的二个电极板二之间实现电连接和水道连接，连通后的冷却水道一和冷却水道二的进、出口分别安装水嘴一和水嘴二，所述水电连接件一和水电连接件二分别为由导电材料制成的水电连接块或水电连接管；

进一步地，所述水电连接件一为水电连接块，所述电极板一与水电连接件一的对接面之间以及直接对接的二个电极板二的对接面或间接对接的二个电极板二与对应的水电连接件二的对接面之间通过紧固螺栓连接，所述水电连接件二为水电连接块。

进一步地，所述电极板一与水电连接件一的对接面对应冷却水道一位置也设有镶嵌槽，在所述镶嵌槽内镶嵌密封胶圈。

进一步地，在所述绝缘板上表面还另外设置至少一个如权利要求1所述的双面水冷功率模块，所述另外设置的双面水冷功率模块中的电极板一和/或电极板二与相邻且对应的等电位电极板的电位不等，且所述另外设置的双面水冷功率模块的电极板与相邻的不等电位电极板之间设置由绝缘材料制成且内设连通水路的可拆装水路连接件实现水路连通，所述水路连接件为绝缘连接块或绝缘水管；所述另外设置的双面水冷功率模块的电极板和与其相邻且等电位的电极板之间通过对应的水电连接件一或水电连接件二实现水路连通和等电位电连接。

进一步地，所述水电连接件一安装在电极板一底面且与相邻的二块电极板一之间桥接。

本发明的有益效果：通过水电连接件一使相邻二块电极板一连接，二块相邻的电极板二直接对接或通过水电连接件二间接对接，实现水路和电路合二为一，结构紧凑、体积小，节省材料，降低生产成本，水电连接件采用铜、铝、铜铝复合等金属材料均可。根据使用要求可以任意组合，便于维修和更换，降低维修和使用成本。密封性能好，连接方便。功率芯片可以阳极在上或阴极在上，方便线路连接。

附图说明

图1是实施例1双面水冷功率模块的爆炸图；

图2是实施例1中电极板二的冷却水道二结构示意图；

图3是实施例2组合式双面水冷功率模块的结构示意图；

图4是图3的仰视图；

图5是实施例2中电极板一的冷却水道一连接结构示意图；

图6是实施例2中水电连接件一与电极板一连接结构示意图；

图7是实施例2中电极板二直接对接结构示意图；

图8是实施例2的组合式双面水冷功率模块电路原理图；

图9是实施例3水电连接件二及与相邻的电极板二连接结构示意图；

图10是实施例4的组合式双面水冷功率模块的结构示意图；

图11是图10的后视图；

图12是实施例4的组合式双面水冷功率模块电路原理图；

图13是作为交流开关的双面水冷功率模块2的电路原理图；

图14是作为二相整流桥的双面水冷功率模块2的电路原理图。

图中：绝缘板-1、双面水冷模块-2、输出电极接头-3、水电连接件二-4，水嘴二-5、水嘴一-6、输入电极接头-7、水电连接件一-8、紧固螺栓-9、密封胶圈-10、水路连接件-11、水电连接管-12，水嘴一连接座-13，绝缘底座-201、绝缘外壳-202、弹垫-203、绝缘垫-204、平垫-205、功率芯片-206、压铁-207、套管-208、紧固螺钉-209、长螺栓-210，电极板一-211、电极板二-212、冷却水道一-213、冷却水道二-214。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，该双面水冷功率模块包括电极板211、由下至上设置在电极板一211上的绝缘底座201、功率芯片206、电极板二212、压垫组件和绝缘外壳202。压垫组件包括绝缘垫204、平垫205、弹垫203和压铁207，压铁207通过套设在套管208上的长螺栓210紧固在电极板一211上，绝缘外壳202通过紧固螺钉209固定在压板207上，所述功率芯片206为晶闸管(或整流管)，在电极板一211和电极板二212内分别设有冷却水道一213和冷却水道二214，所述冷却水道二214的进、出口位于所述电极板二212的侧端面上且裸露并突出于绝缘外壳202外形成水道接口，通过水道接口使相邻二个双面水冷功率模块的电极板二212的冷却水道密封连接，所述电极板二212表面对应水道接口部位为相邻二个双面水冷功率模块的电极板二的电连接接触面，所述电极板1的冷却水道一的进、出口位于电极板一底面，所述冷却水道二214进、出口位于电极板二212的侧端面且突出于绝缘外壳202。在所述冷却水道二214的位于电极板二同一侧的进口和出口设有镶嵌槽215。

实施例2

如图3－图7所示，该组合式双面水冷功率模块包括六个如上所述的双面水冷模块2，六个双面水冷模块2通过紧固螺栓固定于绝缘板1上，六个电极板一211分为三组且每组中二个电极板一等电位，等电位且相邻的二个电极板一211之间通过紧固螺栓9桥接一个内设水路的水电连接件一8，所述水电连接件一8为由导电材料制成的水电连接块(或水电连接管)且所述水电连接件一8由绝缘板1背面穿出，在水电连接件一8和电极板一211的桥接面位于水电连接件一一侧对应冷却水道一213进、出口设有镶嵌槽，在该镶嵌槽内嵌装密封胶圈10，水电连接件一8的水路端口和电极板一211的冷却水道一214进、出口位于水电连接件一8和电极板一211的桥接面上且彼此密封连接。通过水电连接件一8使相邻的二个等电位电极板一211之间等电位电连接和水路连接，在水电连接件一8表面设置用于接入A、B、C三相电的输入电极接头7。本实施例中用于外接水嘴的电极板一211为L形，电极板一211突出部由绝缘板1背面穿出，连通后的冷却水道一的进、出口连接水嘴一6，冷却水由进水端的水嘴一6经过近端的电极板一的冷却水道一213的进水水路、水电连接件一8内进水水路、远端的电极板一的冷却水道一213的进水水路、水电连接件一8内出水水路、近端的电极板一的冷却水道一213的出水水路后经出水端的水嘴一6流出。

该组合式双面水冷功率模块中的电极板二212分为两组且每组中三个电极板二等电位，每组中等电位且相邻的二个电极板二212之间通过紧固螺栓9直接对接实现电连接和水路连通。在所述镶嵌槽215内也镶嵌密封胶圈10。在连通后的冷却水道二214的进、出口处安装水嘴二5，冷却水由进水端的水嘴二5依次经过等电位的电极板二212的冷却水道二214，并经出水端的水嘴二5流出。在二组等电位的电极板一211上安装输出电极接头3，用于输出直流电。

该组合式双面水冷功率模块作为三相整流桥(晶闸管VT1-VT6)，其电路结构如图8所示。

实施例三

如图9所示，等电位且相邻的二个电极板二212之间通过水电连接件二4间接对接，水电连接件二4与相邻的电极板二212之间通过紧固螺栓连接，实现等电位电板板二的电连接和水路连通。在水电连接件二4与相邻的电极板二212对接面上对应冷却水道一213位置设置密封胶圈，其余结构与实施例1相同。

实施例四

如图10、图11所示，在所述绝缘板1上还另设置一个如实施例1所述的双面水冷功率模块，该双面水冷功率模块作为续流二极管，作为续流二极管的双面水冷功率模块中电极板一与等电位电极板一211电位相等，且其间通过导电水管12实现电连接和水路连通。作为续流二极管的双面水冷功率模块中电极板二和与其相邻的等电位电极板二212的电位不等，且其间通过紧固螺栓连接由绝缘材料制成的可拆装水路连接件11(或绝缘水管)实现水路连通。水路连接件11与水电连接件二4结构相同。其余结构与实施例2相同，该组合式双面水冷功率模块作为带有续流管VT7的三相交流开关(晶闸管VT1-VT6)，其电路结构如图12所示。

实施例五

所述双面水冷功率模块2共有二个(分别为晶闸管VT1和VT2)且作为交流开关，如图13所示；或所述功率模块共有四个(分别为晶闸管VT1、VT2、VT3和VT4)且作为二相整流桥(A、B进)，如图14所示；或单相逆变回路(A、B出)。