一种功率器件组件及电气设备的制作方法

本实用新型实施例涉及电气设备制造技术领域，特别是涉及一种功率器件组件及电气设备。

背景技术：

功率器件又称为电力电子器件，主要作为电路中改变电能变化的元器件。功率器件由于自身特性的原因在工作中容易发热，过高的温度容易造成功率器件的损坏和引发安全问题。

为了保证功率器件在工作时能给功率器件降温，业内通常将功率器件通过螺丝固定于散热器表面并且在散热器和功率器件之间添加陶瓷基片和涂抹硅脂以达到给功率器件散热和绝缘的效果，但是本实用新型发明人在实现本实用新型的过程中发现由于陶瓷基片和硅脂自身的导热系数过低并且硅脂涂膜不均匀容易造成功率器件散热效果不佳，并且通过螺丝固定的方式无法保证螺钉扭力容易造成陶瓷基片碎裂进一步减弱了功率器的散热效果从而引发设备故障和安全隐患。

技术实现要素：

为了解决功率器件散热效果不佳容易引发设备故障和安全隐患的问题，本实用新型实施例提供一种功率器件组件及电气设备，能够提高功率器件组件的散热效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一一种功率器件组件，其特征在于，包括：散热器，设置有第一焊接层；功率器件，其外壳设置有第二焊接层；以及焊料层，其位于所述第一焊接层与所述第二焊接层之间，并连接所述第一焊接层与所述第二焊接层。

可选的，所述焊料层的厚度小于0.1毫米。

可选的，所述第一焊接层与所述第二焊接层通过钎焊处理成型所述焊料层。

可选的，所述第一焊接层由锡、镍或者铜制得。

可选的，所述第一焊接层面积大于所述第二焊接层面积。

可选的，所述第二焊接层为镀锡的铜基板。

可选的，所述功率器件组件还包括机箱和绝缘层；

所述机箱由导电材质制得；所述散热器固定于所述机箱，其中，所述散热器通过所述绝缘层与所述机箱相接触，所述绝缘层固定于所述散热器或者所述机箱。

可选的，所述散热器通过所述绝缘层与所述机箱相接触。

可选的，所述散热器具有齿排面。

一种电气设备，包括上述任意一项所述的功率器件组件。

在本实用新型实施例中，通过在散热器上设置第一焊接层和在功率器件上设置第二焊接层并用焊料层经由钎焊的方式将散热器和功率器件连接在一起，达到去除传统功率器件组件在散热器和功率器件之间添加陶瓷基片和硅脂的效果，由于通过钎焊方式处理得到的焊料层具备更高的导热系数、更大的接触面积和更小的厚度从而极大的提升功率器件组件的散热利率，避免功率器件组件散热能力不足引发的设备故障和安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型实施例功率器件组件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，功率器件组件100包括散热器22、功率器件20和焊料层21。所述散热器22通过焊料层21和所述功率器件20连接。

对于上述散热器22，所述散热器22包括相背的上表面及下表面。所述上表面设置有第一焊接层221，所述下表面设置有齿排面222。所述焊料层221位于所述上表面朝向的一侧，所述上表面通过所述第一焊接层221连接所述焊料层21，由此所述散热器22可通过所述第一焊接层221对所述功率器件20进行散热处理，通过齿排面222增大所述散热器22接触空气的面积达到增强所述散热器22的散热效果。

需要说明，一方面，“上表面”，“下表面”的上下方位仅用于说明表面的相对位置关系，并非实际使用中的方位。另一方面，齿排面设置于下表面仅为示例性地，根据实际需要，齿排面可以设置于散热器的除上表面的任意一表面。对此本申请不作限制。

在本实施例中，所述散热器22采用铝合金材料制备，由于铝合金材料兼备散热性能、重量控制和成本控制等综合优势，所以散热器22既能达到设备所需的散热效果又能很好的控制设备的整体重量和成本。

此外，在其他一些实施例中，所述散热器22采用纯铜制备，纯铜具有较高的导热系数，由纯铜制备的散热器22适用于大功率的所述功率器件组件100散热。

所述第一焊接层221的材料为锡、镍或铜制备，由于铜具备较高的导热系数，采用铜作为所述第一焊接层221的制备材料，由此所述散热器22与所述功率器件20可通过所述焊接层221更好的进行热传导从而达到更好的散热效果。

可以理解，根据实际需要，第一焊接层221提供的制备材料包括但不限于上述实施例。

所述功率器件20位于所述焊料层21背向所述散热器22的一侧。

所述功率器件20朝向所述焊料层21的一面设置有第二焊接层201。所述第二焊接层201通过所述焊料层21连接所述第一焊接层221由此达到所述功率器件20连接所述散热器22的功能并起到对所述功率器件20进行散热的效果。

在一些实施例中，所述功率器件20为半导体分立器件，例如：绝缘栅双极型晶体管(igbt)，金氧半场效晶体管(mosfet)、三极管或晶闸管，具体型号根据实际作业需求和工作环境进行选择，此处不做限定。

在一些实施例中，所述第二焊接层201采用铜基板作为制备材料，当所述功率器件20处于工作状态并发热时，所述功率器件20可以通过所述第二焊接层201将热量传导至所述焊料层21并由所述焊料层21将热量传递至所述第一焊接层221，最终由所述第一焊料层21将热量传递给所述散热器22完成对所述功率器件的散热。

需要说明，所述第二焊接层201的制备材料也可以是别的导热材料，例如：锡、氧化铝陶瓷和镍。所述第二焊接层201的面积不大于所述第一焊接层221的面积并且所述第二焊接层201与所述第一焊接层221连接后所述第二焊接层201整体外轮廓不超出所述第一焊接层221的整体外轮廓。

在一些实施例中，焊料层21作为连接所述散热器22与所述功率器件20的桥梁，所述焊料层21用钎料作为材料制备而成，并且所述焊料层21采用钎焊方式将所述第一焊接层221和所述第二焊接层201进行焊接。

具体的，当所述散热器22与所述功率器件20需要连接时，同时将所述第一焊接层221、所述第二焊接层和焊料层21加热至所述焊料层21的熔化温度后，液态的所述焊料层21将由毛细作用被吸入所述第一焊接层221和所述第二焊接层201，并且液态的所述焊料层21将填满所述散热器22和所述功率器件20之间的空隙，待所述焊料层冷却后完成所述散热器22和所述功率器件20的连接安装。经由钎焊处理的所述焊料层21在焊接冷却后形变小。

由此所述功率器件20、所述散热器22和所述焊料层21的贴合面积更大，具备更好的散热性能。

在一些实施例中，所述焊料层21采用的钎料为融点为138℃-400℃的钎焊合金，其导热系数约为67w/mk。综合性能和成本考虑本实用新型实施例中所述焊料层21采用锡作为钎料，由锡构成的所述焊料层21在钎焊后所形成的焊料层厚度不超过0.1毫米。由于在散热面积相同的情况下，散热效率与导热材料的导热系数成正比，与导热材料的厚度成反比，由此所述功率器件组件100的散热效率得到了极大的提升。同时，由于所述散热器22和所述功率器件20之间通过钎焊的方式进行连接，所述功率器件组件100可以使用回流焊设备进行自动化焊接，从而保证所述功率器件组件100的一致性，提高加工效率的同时降低不良品的产出率。

在一些实施例中，所述功率器件组件100还包括机箱24和绝缘层23。所述散热器22固定于所述机箱24，所述散热器22通过所述绝缘层23与所述机箱24相接触，所述绝缘层23固定连接所述散热器22或者所述机箱24。

具体的，所述机箱24由导电材料制备，所述机箱24开设螺纹柱(图未示)，螺钉穿过开设于所述散热器22的螺纹孔连接所述螺纹柱，由此所述散热器22可牢靠的固定于所述机箱24上。在一些实施例中，可视情况将散热器22的任意一面或多面安装于所述机箱24。由此可使所述机箱24内的结构布局和散热导气分布更合理。

所述绝缘层23设置于所述散热器22和所述机箱24之间，所述绝缘层23可以是粘贴、挤压、螺钉固定、喷涂或附着的方式固定于所述散热器22与所述机箱24接触的一面或者所述机箱24用于安装所述散热器22的表面上。所述绝缘层23起到隔绝所述散热器22和所述机箱24的作用，使所述机箱24与所述散热器22满足电气安规绝缘要求。

在一些实施例中，所述绝缘层23可以是绝缘纸、绝缘胶带、电木、绝缘喷涂材料。

在本实用新型实施例中，将功率器件20的第二焊接层201与所述散热器22的第一焊接层221通过所述焊料层21经由钎焊的方式焊接在一起，然后将所述绝缘层23粘贴于所述散热器22与所述机箱接触面，通过螺钉经由所述安装螺纹孔连接所述螺纹柱从而将所述散热器22固定于所述机箱24上。

本实用新型还提供一种电气设备(图未示)，所述电气设备包括上述任意实施例所述功率器件组件100，所述功率器件组件100的结构和功能请参阅以上实施例，此处不再一一赘述。

本实用新型实施例中，通过在散热器上设置第一焊接层和在功率器件上设置第二焊接层并用焊料层经由钎焊的方式将散热器和功率器件连接在一起，达到去除传统功率器件组件在散热器和功率器件之间添加陶瓷基片和硅脂的效果，由于通过钎焊方式处理得到的焊料层具备更高的导热系数、更大的接触面积和更小的厚度从而极大的提升功率器件组件的散热利率，避免功率器件组件散热能力不足引发的设备故障和安全隐患。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。