一种叠层功率单元制造技术

本实用新型专利技术提供的一种叠层功率单元，其特征在于：包括多个功率模块、叠层隔开设置的多个散热片、在叠层方向上贯穿多个散热片的冷媒第一路径和冷媒第二路径，各散热片内部设有分别与冷媒第一路径和冷媒第二路径连通的冷媒散热路径；其中，冷媒第一路径包括第一通孔、夹持在多个散热片之间且与各第一通孔相配合的第一密封环、设置于冷媒第一路径一端外侧的第一螺栓卡止部、另一端外侧的第一螺母、贯穿冷媒第一路径的第一螺栓、设第一螺栓密封环，第二螺栓密封环，第一螺栓卡止部设有用以使得冷媒第一路径与外部连通的第二通孔；冷媒第二路径与冷媒第一路径的结构相同。与现有技术相比，可减小模组体积，改善功率器件的散热。

【技术实现步骤摘要】
一种叠层功率单元
本技术涉及电力电子领域，具体涉及一种叠层功率单元。
技术介绍
功率模块是功率电子电力器件如金属氧化物半导体（功率MOS管）、绝缘栅型场效应晶体管（IGBT），快恢复二极管（FRD）按一定的功能组合封装成的电力开关模块，其主要用于电动汽车，风力发电，工业变频等各种场合下的功率转换。电动汽车的电机驱动电路通常包括三组分别具有上下桥臂的功率模块，图1为现有的一种功率模块的电路示意图，其示出的是一组具有上下桥臂的功率模块的电路示意图，其包括：作为上桥臂的绝缘栅型场效应晶体管Z1，以及与其反向并联的快恢复二极管D1，作为下桥臂的绝缘栅型场效应晶体管Z2，以及与其反向并联的快恢复二极管D2，其中绝缘栅型场效应晶体管Z1的集电极连接功率模块的正极p+，其发射极连接缘栅型场效应晶体管Z2的集电极，缘栅型场效应晶体管Z2的发射极连接功率模块的负极p-，绝缘栅型场效应晶体管Z1的发射极和Z2的集电极共同连接功率模块的输出端子。在实际应用中，通常使用三组该功率模块来为电机提供三相交流电；在此仅以一组功率模块的电路示意图来说明其工作原理：当绝缘栅型场效应晶体管Z1接通时，电流依次经功率模块的正极p+、绝缘栅型场效应晶体管Z1的集电极、发射极、功率模块输出端子OUTPUT输出至电机；当绝缘栅型场效应晶体管Z1关断时，由于电机为感性负载，为保证电流流向不变，续流电流需经其它组的功率模块经该功率模块的负极p-、二极管D2、功率模块输出端子OUTPUT输出至电机。在某些较小功率的应用下，功率模块中的电子器件也可以采用功率MOS管，图2是另一种功率MOS管模块的电路示意图，其包括：作为上桥臂的功率MOS管M1、作为下桥臂的功率MOS管M2、其中功率MOS管M1的漏极连接功率模块的正极p+，功率MOS管M1的源极连接功率MOS管M2的漏极，功率MOS管M2的源极连接功率模块的负极p-，功率MOS管M1的源极和功率MOS管M2的漏极共同连接接功率模块的输出端子，其工作原理与采用绝缘栅型场效应晶体管的模块类似，其两者之间的区别主要在于功率MOS管内置反向二极管，因此不需要并联反向二极管。另外，逆导型IGBT与功率MOS有相同的结构和功能，由于内置二极管，不需反向并联二极管，模块设计及结构与功率MOS相似，在此不再赘述。功率模块通常包含至少一个半桥结构，该功率半桥结构由两个桥臂以及用以为功率模块传导电流的第一功率电极、第二功率电极、输出电极组合而成，第一功率电极、第二功率电极以及输出电极与功率模块内相应的导电层连接，以实现半桥电路功能；功率模块通常会和散热器一起构成功率单元使用，在实际应用中，功率模块通常并排设置，这不利于各功率器件的散热和功率单元的小型化。
技术实现思路
本技术为解决现有技术中存在的问题，提供一种叠层功率单元，包括多个功率模块、叠层隔开设置的多个散热片、在叠层方向上贯穿多个散热片的冷媒第一路径和冷媒第二路径，各散热片内部设有分别与冷媒第一路径和冷媒第二路径连通的冷媒散热路径；其中，冷媒第一路径包括设置于各散热片的一侧且向叠层方向贯穿的第一通孔、夹持在多个散热片之间且与各第一通孔相配合的第一密封环、设置于冷媒第一路径一端外侧的第一螺栓卡止部、与第一螺栓卡止部固定连接且贯穿冷媒第一路径的第一螺栓、设置于冷媒第一路径另一端外侧的第一螺母、设置于第一螺栓卡止部与散热片之间的第一螺栓密封环，设置于第一螺母与散热片之间的第二螺栓密封环，第一螺栓卡止部设有用以使得冷媒第一路径与外部连通的第二通孔；冷媒第二路径包括设置于各散热片的另一侧且向叠层方向贯穿的第三通孔、夹持在多个散热片之间且与各第三通孔相配合的第二密封环、设置于冷媒第二路径一端外侧的第二螺栓卡止部、与第二螺栓卡止部固定连接且贯穿冷媒第二路径的第二螺栓、设置于冷媒第二路径另一端外侧的第二螺母、设置于第二螺栓卡止部与散热片之间的第三螺栓密封环，设置于第二螺母与散热片之间的第四螺栓密封环；第二螺栓卡止部设有用以使得冷媒第二路径与外部连通的第四通孔。进一步地，所述散热片为金属板，所述冷媒散热路径由设于金属板内部的第五通孔构成，第五通孔的两端设有密封条。进一步地，所述功率模块包括：第一绝缘基板、第二绝缘基板、多个第一桥臂导电层，第一桥臂辅助导电层、第二桥臂导电层、第二桥臂辅助导电层、输出电极导电层、第一功率电极导电层、第二功率电极导电层、多个第一桥臂功率芯片、多个第二桥臂功率芯片；其中，第一绝缘基板包括第一表面，多个第一桥臂导电层设置于第一表面的一侧，第二桥臂辅助导电层设置于第一表面的另一侧，多个第一桥臂功率芯片分别设置在多个第一桥臂导电层上，多个第一桥臂导电层分别通过第一电极导电层与第一功率电极电连接，多个第一桥臂功率芯片分别与第一桥臂辅助导电层电连接，第一桥臂辅助导电层与输出电极导电层电连接，输出电极导电层与输出电极电连接；第二绝缘基板包括与第一表面相对的第二表面，第一桥臂辅助导电层和第二桥臂导电层均设置在第二表面，第二桥臂功率芯片设置在第二桥臂导电层上，第二桥臂功率芯片与第二桥臂辅助导电层电连接，第二桥臂辅助导电层通过第二功率电极导电层与第二功率电极电连接，第二桥臂导电层与输出电极电连接。进一步地，还包括多个第一桥臂导电柱、多个第二桥臂导电柱、多个跨接导电柱；多个第一桥臂功率芯片通过多个第一桥臂导电柱与第一桥臂辅助导电层电连接，多个第二桥臂功率芯片通过多个第二桥臂导电柱与第二桥臂辅助导电层电连接，多个跨接导电层连接于第第二功率电极导电层与第二桥臂辅助导电层之间。进一步地，所述第一桥臂功率芯片和第二桥臂功率芯片包括IGBT以及反向并联二极管。进一步地，所述第一桥臂功率芯片和第二桥臂功率芯片包括功率MOS管以及反向并联二极管。进一步地，还包括电容组、第一电容引出电极、第二电容引出电极；第一电容引出电极和第二电容引出电极均为片状且叠层隔开设置，第一电容引出电极自电容组侧面向外延伸的长度小于第二电容引出电极自电容组侧面向外延伸的长度；多个功率模块各自包括第一功率电极、第二功率电极、输出电极；各第一功率电极穿过第二电容引出电极与第一电容引出电极连接，各第二功率电极与第二电容引出电极超出第一电容引出电极的部分连接。进一步地，所述第二电容引出电极与第一电容引出电极叠层的部分，设有与各第一功率电极数量相适应的多个通孔，第一电容引出电极设有与各第一功率电极相适应的多个第一连接片，各第一功率电极为片状，且分别绝缘穿过所述多个通孔与多个第一连接片叠层连接；第二电容引出电极设有与第二功率电极相适应的多个第二连接片，各第二功率电极分别与多个第二连接片叠层连接。进一步地，所述功率模块包括功率模块主体，第一功率电极包括片状的第一功率电极主体，第二功率电极包括片状且与第一功率电极叠层设置的第二功率电极主体，第一功率电极主体的一侧延伸出片状且长度超出第二功率电极主体的第一功率电极连接部，第一功率电极连接部与第一电容引出电极连接，第二功率电极主体区别于第一功率电极连接部所在的一侧，延伸出长度超出第一功率电极主体的第二功率电极连接部，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叠层功率单元，其特征在于：包括多个功率模块、叠层隔开设置的多个散热片、在叠层方向上贯穿多个散热片的冷媒第一路径和冷媒第二路径，各散热片内部设有分别与冷媒第一路径和冷媒第二路径连通的冷媒散热路径；其中，冷媒第一路径包括设置于各散热片的一侧且向叠层方向贯穿的第一通孔、夹持在多个散热片之间且与各第一通孔相配合的第一密封环、设置于冷媒第一路径一端外侧的第一螺栓卡止部、与第一螺栓卡止部固定连接且贯穿冷媒第一路径的第一螺栓、设置于冷媒第一路径另一端外侧的第一螺母、设置于第一螺栓卡止部与散热片之间的第一螺栓密封环，设置于第一螺母与散热片之间的第二螺栓密封环，第一螺栓卡止部设有用以使得冷媒第一路径与外部连通的第二通孔；冷媒第二路径包括设置于各散热片的另一侧且向叠层方向贯穿的第三通孔、夹持在多个散热片之间且与各第三通孔相配合的第二密封环、设置于冷媒第二路径一端外侧的第二螺栓卡止部、与第二螺栓卡止部固定连接且贯穿冷媒第二路径的第二螺栓、设置于冷媒第二路径另一端外侧的第二螺母、设置于第二螺栓卡止部与散热片之间的第三螺栓密封环，设置于第一螺母与散热片之间的第四螺栓密封环；第二螺栓卡止部设有用以使得冷媒第一路径与外部连通的第四通孔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种叠层功率单元，其特征在于：包括多个功率模块、叠层隔开设置的多个散热片、在叠层方向上贯穿多个散热片的冷媒第一路径和冷媒第二路径，各散热片内部设有分别与冷媒第一路径和冷媒第二路径连通的冷媒散热路径；其中，冷媒第一路径包括设置于各散热片的一侧且向叠层方向贯穿的第一通孔、夹持在多个散热片之间且与各第一通孔相配合的第一密封环、设置于冷媒第一路径一端外侧的第一螺栓卡止部、与第一螺栓卡止部固定连接且贯穿冷媒第一路径的第一螺栓、设置于冷媒第一路径另一端外侧的第一螺母、设置于第一螺栓卡止部与散热片之间的第一螺栓密封环，设置于第一螺母与散热片之间的第二螺栓密封环，第一螺栓卡止部设有用以使得冷媒第一路径与外部连通的第二通孔；冷媒第二路径包括设置于各散热片的另一侧且向叠层方向贯穿的第三通孔、夹持在多个散热片之间且与各第三通孔相配合的第二密封环、设置于冷媒第二路径一端外侧的第二螺栓卡止部、与第二螺栓卡止部固定连接且贯穿冷媒第二路径的第二螺栓、设置于冷媒第二路径另一端外侧的第二螺母、设置于第二螺栓卡止部与散热片之间的第三螺栓密封环，设置于第一螺母与散热片之间的第四螺栓密封环；第二螺栓卡止部设有用以使得冷媒第一路径与外部连通的第四通孔。


2.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于：所述散热片为金属板，所述冷媒散热路径由设于金属板内部的第五通孔构成，第五通孔的两端设有密封条。


3.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于：所述功率模块包括：第一功率电极、第二功率电极、输出电极、第一绝缘基板、第二绝缘基板、多个第一桥臂导电层、第一桥臂辅助导电层、第二桥臂导电层、第二桥臂辅助导电层、输出电极导电层、第一功率电极导电层、第二功率电极导电层、多个第一桥臂功率芯片、多个第二桥臂功率芯片；其中，第一绝缘基板包括第一表面，多个第一桥臂导电层设置于第一表面的一侧，第二桥臂辅助导电层设置于第一表面的另一侧，多个第一桥臂功率芯片分别设置在多个第一桥臂导电层上，多个第一桥臂导电层分别通过第一电极导电层与第一功率电极电连接，多个第一桥臂功率芯片分别与第一桥臂辅助导电层电连接，第一桥臂辅助导电层与输出电极导电层电连接，输出电极导电层与输出电极电连接；第二绝缘基板包括与第一表面相对的第二表面，第一桥臂辅助导电层和第二桥臂导电层均设置在第二表面，第二桥臂功率芯片设置在第二桥臂导电层上，第二桥臂功率芯片与第二桥臂辅助导...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文辉，
申请(专利权)人：深圳市奕通功率电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44