叠层母排和功率模块的制作方法

本实用新型涉及一种叠层母排，尤其是涉及一种用于功率模块的叠层母排。本实用新型还涉及一种包括有这种叠层母排的功率模块。

背景技术：

功率模块是多个功率元器件按照一定的功能组合而灌封形成的整体式模块，在现代工业中得到了广泛的应用。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块就是其中的一种。

目前，散热问题是功率模块中通常遇到的一大难题。由于各个功率元器件的散热效果会直接影响整个功率模块的使用寿命以及可靠性，因此在功率模块内通常会提供冷却系统，以便对功率元器件如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、电容等进行散热。然而，用于各功率元器件之间的连接的叠层母排一般仅依靠功率模块与外界之间的空气对流来进行换热。

图1显示了一种根据现有技术设计的IGBT功率模块。如图1所示，该IGBT功率模块100主要包括散热器101、IGBT 102、电容103以及叠层母排104。其中，IGBT 102紧固在散热器101上，而叠层母排104则安装IGBT 102和电容103上。由于没有针对叠层母排104提供强迫性散热措施，因此如果该功率模块100要承受大电流的话，就需要增大叠层母排104的载流能力。为此，通常可以通过加大叠层母排104的尺寸或者增加叠层母排104的导体厚度来增加叠层母排104的载流能力。

然而，功率模块的设计空间通常有限，因此增大叠层母排104的尺寸的方案并不可行。另外，在一些通高频电流的功率模块中，由于电流的集肤效应，增加导体厚度对于提高叠层母排的载流能力的效果也不可行。

因此，在本领域中需要提供一种具备提高的散热效果的叠层母排，以及包括这种叠层母排的功率模块。

技术实现要素：

考虑到现有技术中存在的以上技术问题，本实用新型的一个目的是提供一种叠层母排，其具备改善的散热效果。本实用新型的另一个目的是提供一种包括有上述叠层母排的功率模块，尤其是IGBT模块。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种叠层母排，其包括依次层压在一起的第一表面绝缘层、第一导体板、中间绝缘层、第二导体板和第二表面绝缘层。其中，该叠层母排还包括冷却管，其构造成平行于母排平面延伸的弯折管。

在一个优选的实施例中，冷却管安装在第一表面绝缘层或第二表面绝缘层上。

在另一个优选的实施例中，冷却管安装在第一导体板或第二导体板上。具体地，该冷却管可焊接在第一导体板或第二导体板上。

在另一个优选的实施例中，冷却管弯折成与叠层母排的外形轮廓相符合。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种功率模块，其包括如上所述的叠层母排。

在一个优选的实施例中，该功率模块是IGBT模块。尤其是，叠层母排的冷却管设置成与功率模块内的散热器连通。例如，叠层母排的冷却管可设置成通过密封式管接头与功率模块内的散热器连通。

在根据本实用新型的叠层母排中，由于设置了冷却管，因此可以通过在冷却管内循环流动的冷却液来带走叠层母排上的热量。因此，根据本实用新型的叠层母排的载流能力得到了显著的提高。另外，在根据本实用新型的功率模块中，叠层母排的冷却管与功率模块的散热器相连通，从而可以利用来自散热器的冷却水而为叠层母排进行冷却，省去了单独提供冷却液供应源的必要性。此外，根据本实用新型的叠层母排还具备结构紧凑、制造工艺简单等优点。

附图说明

下面基于附图来详细地说明本实用新型。应当理解，这些附图仅提供用于更好地理解本实用新型，并不会以任何方式限制本实用新型。在附图中：

图1示意性地显示了一种根据现有技术的功率模块；

图2示意性地显示了根据本实用新型的第一实施例的叠层母排的分解视图；

图3示意性地显示了根据本实用新型的第二实施例的叠层母排的分解视图。

具体实施方式

图2示意性地显示了根据本实用新型的第一实施例的叠层母排的分解视图。如图所示，该叠层母排10包括第一表面绝缘层1、第一导体板2、中间绝缘层3、第二导体板4、第二表面绝缘层5。其中，第一表面绝缘层1、中间绝缘层3和第二表面绝缘层5上均涂覆有粘结剂。上述五个部件均为基本上相互平行的板件。这样，通过按上述顺序对上述五个部件(即第一表面绝缘层1、第一导体板2、中间绝缘层3、第二导体板4、第二表面绝缘层5)进行热压，就可以使得各绝缘层上所涂覆的粘结剂熔化。待冷却后，各个部件即可相互粘结成一个整体，形成普通的叠层母排。

根据本实用新型的第一实施例，该叠层母排10还包括在平行于叠层母排的平面内弯折式延伸的冷却管7。冷却管7可由散热性较好的金属、例如铜制成。该冷却管7的两端均设有密封式连接在冷却管7上的管接头6，冷却液可经管接头6进入冷却管7，从而在管中流动。这样，通过在冷却管7内不断循环流动的冷却液，可以将叠层母排10上的热量(例如因电流效应所产生的热量)带走，从而对叠层母排10进行了强迫性冷却。因此，根据本实用新型的叠层母排能够承受更大的电流，其载流能力得到了显著的提高。

另外，由于冷却管7在叠层母排10的主平面内弯折式延伸，使得叠层母排10的尺寸并不会增大，因而对有限的设计空间而言是十分有利的。

在一个优选的示例中，根据本实用新型的叠层母排10可用于功率模块，尤其是IGBT模块。在这种情况下，冷却管7的管接头6与IGBT模块的散热器(例如图1中所示的散热器101)相连，从而可以引入来自散热器的冷却水，并利用该冷却水来进行冷却。由此，不必为该叠层母排10设置单独的冷却液供应源，从而降低了生产成本。

根据本实用新型，冷却管7大致按照叠层母排10的外形轮廓进行弯折。即，冷却管7的形状大致顺应叠层母排10的外形轮廓，从而具备较长的长度。也就是说，冷却管7内的冷却液具备较长的流动路径，从而能够提供充分的冷却作用。同时，管件的弯折属于成熟的技术，因此冷却管7的制造也比较简单，成本较低。

如图2所示，在根据本实用新型的第一实施例的叠层母排10中，装有管接头6的冷却管7通过导热胶而粘接到第一表面绝缘层1或第二表面绝缘层5上。这样，可以保证冷却管7不会与叠层母排10中的第一导体板2或第二导体板4接触，形成了良好的绝缘效果。

图3示意性地显示了根据本实用新型的第二实施例的叠层母排10A。根据本实用新型的第二实施例的叠层母排10A与根据本实用新型的第一实施例的叠层母排10基本上相同，因此下面仅介绍不同之处。

如图3所示，装有管接头6的冷却管7直接固定(例如通过焊接)在第一导体板2或第二导体板4上。这样，在通过热压形成叠层母排10A时，冷却管7将被夹在第一表面绝缘层1和第一导体板2之间，或者夹在第二导体板4和第二表面绝缘层5之间。在这种情况下，所形成的叠层母排10A尤其具备紧凑的结构，这对设计空间有很高要求的情况来说十分有利。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种包括有叠层母排10或叠层母排10A的功率模块，尤其是IGBT功率模块。这种IGBT功率模块可如图1所示地构成，其中用根据本实用新型的叠层母排10或叠层母排10A代替了图1中所示的叠层母排104。

在根据本实用新型的IGBT功率模块中，叠层母排的冷却管的管接头与IGBT模块的散热器相连，从而可以引入来自散热器的冷却水，并利用该冷却水来进行冷却。这种IGBT功率模块具有较低的生产成本。

虽然在上文中已经参考一些实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。