一种通用封装的功率装置的制作方法

本实用新型涉及电动汽车控制器领域，特别涉及通用封装的功率装置。

背景技术：

传统汽车以石油为燃料，虽然随着生产工艺和环保标准的不断提高，单台汽车的尾气排放量越来越低，但是随着社会发展水平的进步，汽车工业蓬勃发展，传统汽车保有量急速增长，其庞大的基数对空气造成越来越重的污染，汽车尾气污染已经到了非治理不可的地步。因此，新能源汽车以其零排放、零污染日益受到社会的关注，国家也将其作为汽车工业的发展方向加以扶持。目前，新能源汽车发展水平速度越来越快，得到了大众的认同和支持，新能源汽车销量大幅增长。

新能源混合动力汽车/纯电动汽车电力电子控制器PEU，核心部件是 IGBT模组(或MOSFET模组)、驱动控制电路及薄膜电容等。随着技术的发展，对功率密度要求越来越高，核心部件的集成度和性能要求越来越高。电力电子控制器PEU的功能复杂，产品设计开发难度大、周期长、风险高。目前的电力电子控制器PEU设计与生产存在如下问题：

1.对于不同功率的电力电子控制器PEU，其IGBT模组(或MOSFET模组)或薄膜电容的内核大小和数量均不一样，考虑电子器件的成本，往往需要重新设计电子器件和封装，导致电力电子控制器PEU的其他所有部件也需要重新设计，与之配套的新能源混合动力汽车/纯电动汽车相关部件也需要进行相应的修改，降低了相同产品不同型号之间的通用性，极大的增加了设计成本和生产成本；

2.对于特大功率的电力电子控制器PEU，需使用的并联IGBT模组(或 MOSFET模组)，集成难度大，设计复杂。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种通用封装的功率装置，通过对薄膜电容和/或IGBT模组采用通用封装，使电力电子控制器PEU可针对不同的功率输出要求，采用通用的标准部件，避免了因输出功率变化而重新对电力电子控制器PEU重新设计，提高了产品的通用性，极大的降低了电力电子控制器PEU的设计成本和生产成本；通过采用模块化的IGBT模组、薄膜电容、驱动控制电路、散热组件、电流检测组件和屏蔽板，提高了电力电子控制器PEU的功率密度，有效降低了电力电子控制器PEU开发的风险、难度和周期。另外，功率装置的集成式封装配置有灵活的直流输入接口、交流输出接口、控制电路信号接口和冷却介质通路接口，使功率装置可以在不同的电力电子控制器PEU中灵活适用于各种电驱动配置场所。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种通用封装的功率装置，包括：薄膜电容、IGBT模组、散热组件、驱动控制组件和屏蔽板；所述薄膜电容和/或IGBT模组采用通用封装，所述薄膜电容和/或IGBT模组的外形的尺寸为预设值；与所述薄膜电容和/或IGBT模组组合使用的所述散热组件、驱动控制组件和屏蔽板的外形的尺寸为预设值；所述薄膜电容内设置有多个并联的薄膜芯子连接位，依据所述功率装置功率输出数值设定所述薄膜芯子的数量或大小；所述IGBT模组内设置有多个芯片裸片连接位，依据所述功率装置功率输出数值设定所述芯片裸片的数量或大小。

进一步地，所述IGBT模组设置于所述散热组件的上方，且与所述散热组件固定连接；所述散热组件和IGBT模组均设置于所述薄膜电容的一侧；所述薄膜电容分别与所述IGBT模组和散热组件连接。

进一步地，所述薄膜电容的一侧设置有输出铜排，所述输出铜排上设置有至少一个第一输出端口；所述IGBT模组一侧设置有至少一个第二输入端口，另一侧设置有与所述第二输入端口一一对应的第二输出端口；所述第一输出端口与第二输入端口一一对应连接。

进一步地，所述IGBT模组包括三个IGBT模块，所述IGBT模块相对的两侧分别设置有第二输入端口和第二输出端口，所述第二输入端口与所述薄膜电容的第一输出端口连接；所述第二输入端口均位于所述IGBT模组的一侧，所述第二输出端口均位于所述IGBT模组上与所述第二输入端口侧相对的一侧。

进一步地，所述第一输出端口为第一叠层端子，所述第一叠层端子包括均为片状结构的第一正极端子和设置于所述第一正极端子上方的第一负极端子；所述第一正极端子水平方向的长度长于所述第一负极端子水平方向的长度；所述第一正极端子和第一负极端子在竖直方向重叠设置，所述第一正极端子和第一负极端子通过绝缘片连接；所述第二输入端口为与所述第一叠层端子配合使用的第二叠层端子，所述第二叠层端子包括均为片状结构的第二正极端子和设置于所述第二正极端子下方的第二负极端子，所述第二正极端子与第一正极端子的长度之和与所述第二负极端子和第一负极端子的长度之和相同，所述第二正极端子和第二负极端子的宽度相同，所述第二正极端子和第二负极端子通过绝缘片连接。

进一步地，所述第一正极端子远离所述薄膜电容的一侧设置有第一通孔，所述第一负极端子远离所述薄膜电容的一侧设置有与第一通孔圆周相匹配的弧形缺口；所述第二负极端子远离所述IGBT模组的一侧设置有与第一通孔孔径相同的第二通孔，所述第二正极端子远离所述IGBT模组的一侧设置有与所述第二通孔圆周相匹配的弧形缺口；所述第一通孔和第二通孔内设置有螺钉，所述螺钉通过绝缘压片与所述第一叠层端子和第二叠层端子绝缘连接，所述螺钉底部与预设位置螺纹连接。

进一步地，所述第一负极端子和第二负极端子底部设置有绝缘块，所述第一负极端子和第二负极端子通过所述绝缘块与所述预设位置绝缘连接。

进一步地，所述散热组件底部的下表面与所述IGBT模组顶部的上表面固定连接，以与所述IGBT模组实现热传导。

进一步地，所述散热组件上部设置有矩形凹槽状的冷却介质通路，所述散热组件底部相对的两侧设置有冷却介质入口和冷却介质出口，所述冷却介质通路一端与所述冷却介质入口连通，另一端与所述冷却介质出口连通。

进一步地，所述散热组件顶部沿矩形凹槽的边缘设置有密封胶体；和 /或所述冷却介质入口和冷却介质出口边缘设置有密封胶体。

进一步地，所述密封胶体为双组分或多组分化学合成体。

进一步地，所述密封胶体为成型硅橡胶弹性体。

进一步地，所述屏蔽板设置于所述IGBT模组和所述薄膜电容的上方，且分别与所述薄膜电容和散热组件固定连接。

进一步地，所述驱动控制组件设置于所述IGBT模组和所述屏蔽板之间，与所述IGBT模组电连接，以控制所述IGBT模组的输出功率。

进一步地，所述驱动控制组件包括：第二电路板与设置于所述第二电路板上的驱动电路模块和控制电路模块；所述第二电路板固定设置于所述 IGBT模组的上方，且与所述IGBT模组电连接。

进一步地，所述驱动控制组件包括：第二电路板、第三电路板、驱动电路模块和控制电路模块；所述驱动电路模块设置于所述第二电路板上；所述控制电路模块设置于所述第三电路板上；所述第二电路板固定设置于所述IGBT模组和所述屏蔽板之间，且与所述IGBT模组电连接；所述第三电路板固定设置于所述屏蔽板上方，且与所述IGBT模组电连接。

进一步地，所述薄膜电容的输出铜排上设置有若干个第一散热单元；所述散热组件包括散热器和设置于所述散热器一侧的若干个第二散热单元；所述第一散热单元与第二散热单元一一对应且导热绝缘连接。

进一步地，所述第一散热单元包括第一引脚，所述第二散热单元包括第二引脚，所述第一引脚与第二引脚一一对应；所述第二引脚的上表面通过第一导热绝缘片与第一引脚的下表面连接；所述屏蔽板底部设置有与所述第一散热单元一一对应的若干个预紧柱，所述预紧柱的底部通过第二导热绝缘片与所述第一引脚的上表面连接。

进一步地，若干个所述第一引脚包括间隔设置的第一正极引脚和第一负极引脚，所述第一正极引脚与所述输出铜排的正极连接，所述第一负极引脚与所述输出铜排的负极连接。

进一步地，所述功率装置还包括：设置于所述IGBT模组和屏蔽板之间的电流检测组件；所述电流检测组件包括：第一电路板、与所述第一电路板绝缘固定连接的磁聚拢部件和与所述第一电路板电连接的磁信号检测芯片，所述第一电路板与所述IGBT模组固定连接；所述磁聚拢部件为有缺口的环状结构，所述磁信号检测芯片设置于所述磁聚拢部件的环状结构的缺口内。

进一步地，所述第二输出端口设置有第二输出端子，所述第二输出端子结构为沿竖直方向设置的柱状或桶状，所述磁聚拢部件套设于所述第二输出端子上。

进一步地，所述第二输出端子的横截面为圆形、多边形或环形。

本实用新型实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1.通过对薄膜电容和/或IGBT模组采用通用封装，使电力电子控制器 PEU可针对不同的功率输出要求，采用通用的标准部件，避免了因输出功率变化而对电力电子控制器PEU进行重复设计，提高了产品的通用性，极大的降低了电力电子控制器PEU的设计成本和生产成本。

2.通过采用模块化的IGBT模组、薄膜电容、驱动控制电路、散热组件、电流检测组件和屏蔽板，提高了电力电子控制器PEU的功率密度，有效降低了电力电子控制器PEU开发的风险、难度和周期。

3.功率装置的集成式封装配置有灵活的直流输入接口、交流输出接口、控制电路信号接口和冷却介质通路接口，使得功率装置可以在不同的电力电子控制器PEU中灵活适用于各种电驱动配置场所。

附图说明

图1a是本实用新型实施例提供的功率模块的大输出功率通用封装示意图；

图1b是本实用新型实施例提供的功率模块的小输出功率通用封装示意图；

图2是本实用新型实施例提供的功率模块的正面立体图；

图3是本实用新型实施例提供的功率模块的反面立体图；

图4是本实用新型实施例提供的功率模块的结构爆炸图；

图5是本实用新型实施例提供的IGBT模组立体示意图；

图6是本实用新型实施例提供的薄膜电容、散热组件和IGBT模组连接示意图；

图7是本实用新型实施例提供的薄膜电容和IGBT模组连接端子示意图；

图8是本实用新型实施例提供的薄膜电容立体示意图；

图9是本实用新型实施例提供的散热组件正面立体示意图；

图10是本实用新型实施例提供的散热组件反面立体示意图；

图11是本实用新型实施例提供的薄膜电容和散热组件连接端热传导示意图；

图12是本实用新型实施例提供的电流检测组件结构示意图。

附图中：

1、薄膜电容，11、薄膜芯子，12、输出铜排，13、第一输出端口， 131、第一正极端子，1311、第一通孔，132、第一负极端子，14、第一散热单元，141、第一引脚，1411、第一正极引脚，1412、第一负极引脚， 2、IGBT模组，21、芯片裸片，22、第二输入端口，221、第二正极端子， 222、第二负极端子，2221、第二通孔，23、第二输出端口，231、第二输出端子，3、散热组件，31、散热器，311、冷却介质入口，312、冷却介质出口，32、第二散热单元，321、第二引脚，4、驱动控制组件，41、第二电路板，42、第三电路板，5、屏蔽板，51、预紧柱，6、电流检测组件， 61、第一电路板，62、磁聚拢部件，63、磁信号检测芯片，71、第一导热绝缘片，72、第二导热绝缘片，73、螺钉，74、绝缘压片，75、绝缘块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

图1a是本实用新型实施例提供的功率模块的大输出功率通用封装示意图。

图1b是本实用新型实施例提供的功率模块的小输出功率通用封装示意图。

图2是本实用新型实施例提供的功率模块的正面立体图。

图3是本实用新型实施例提供的功率模块的反面立体图。

图4是本实用新型实施例提供的功率模块的结构爆炸图。

请参照图1a、图1b、图2、图3和图4，一种通用封装的功率装置，包括：薄膜电容1、IGBT模组2、散热组件3、驱动控制组件4和屏蔽板5。薄膜电容1和/或IGBT模组2采用通用封装，薄膜电容1和/或IGBT模组 2的外形的尺寸为预设值。与薄膜电容1和/或IGBT模组2组合使用的散热组件3、驱动控制组件4和屏蔽板5的外形的尺寸为预设值。薄膜电容 1内设置有多个并联的薄膜芯子11连接位，依据功率装置功率输出数值设定薄膜芯子11的数量或大小。IGBT模组2内设置有多个芯片裸片21连接位，依据功率装置功率输出数值设定芯片裸片21的数量或大小。

如图1a和图1b所示，功率装置针对不同的输出功率，采用相同的模块化设计。通过对薄膜电容和/或IGBT模组采用通用封装，使电力电子控制器PEU可针对不同的功率输出要求，采用通用的标准部件，避免了因输出功率变化而对电力电子控制器PEU进行重复设计，提高了产品的通用性，极大的降低了电力电子控制器PEU的设计成本和生产成本。

IGBT模组2设置于散热组件3的上方，且与散热组件3固定连接。散热组件3和IGBT模组2均设置于薄膜电容1的一侧。薄膜电容1分别与 IGBT模组2和散热组件3连接。

图5是本实用新型实施例提供的IGBT模组立体示意图。

图6是本实用新型实施例提供的薄膜电容、散热组件和IGBT模组连接示意图。

图7是本实用新型实施例提供的薄膜电容和IGBT模组连接端子示意图。

图8是本实用新型实施例提供的薄膜电容立体示意图。

请参照图5、图6和图7，薄膜电容1的一侧设置有输出铜排12，输出铜排12上设置有至少一个第一输出端口13；IGBT模组2一侧设置有至少一个第二输入端口22，另一侧设置有与第二输入端口22一一对应的第二输出端口23；第一输出端口13与第二输入端口22一一对应连接。

IGBT模组2包括三个IGBT模块，IGBT模块相对的两侧分别设置有第二输入端口22和第二输出端口23，第二输入端口22与薄膜电容1的第一输出端口13连接；第二输入端口22均位于IGBT模组2的一侧，第二输出端口23均位于IGBT模组2上与第二输入端口22侧相对的一侧。

第一输出端口13为第一叠层端子，第一叠层端子包括均为片状结构的第一正极端子1341和设置于第一正极端子131上方的第一负极端子 132；第一正极端子131水平方向的长度长于第一负极端子132水平方向的长度；第一正极端子131和第一负极端子132在竖直方向重叠设置，第一正极端子131和第一负极端子132通过绝缘片连接；第二输入端口22 为与第一叠层端子配合使用的第二叠层端子，第二叠层端子包括均为片状结构的第二正极端子221和设置于第二正极端子221下方的第二负极端子 222，第二正极端子221与第一正极端子131的长度之和与第二负极端子 222和第一负极端子132的长度之和相同，第二正极端子221和第二负极端子222的宽度相同，第二正极端子221和第二负极端子222通过绝缘片连接。第一叠层端子和第二叠层端子采用叠层母排，相比于传统铜排端子，叠层母排的重叠面积大，电流回路面积小，能明显减小杂散电感、电磁干扰影响和IGBT模组开关过程中的尖峰电压。

第一正极端子131远离薄膜电容1的一侧设置有第一通孔1311，第一负极端子132远离薄膜电容1的一侧设置有与第一通孔1311圆周相匹配的弧形缺口；第二负极端子222远离IGBT模组2的一侧设置有与第一通孔1311孔径相同的第二通孔2221，第二正极端子221远离IGBT模组2 的一侧设置有与第二通孔2221圆周相匹配的弧形缺口；第一通孔1311和第二通孔2221内设置有螺钉73，螺钉73通过绝缘压片74与第一叠层端子和第二叠层端子绝缘连接，螺钉73底部与预设位置螺纹连接。通过将与第一叠层端子和第二叠层端子绝缘连接的螺钉73固定于预设位置，第一叠层端子和第二叠层端子连接牢固，确保了电气性能稳定，杜绝了因电路虚接或断开影响电力电子控制器PEU的性能稳定，提高了行车的安全系数。

第一负极端子132和第二负极端子222底部设置有绝缘块75，第一负极端子132和第二负极端子222通过绝缘块75与预设位置绝缘连接。绝缘块75实现了第一负极端子132和第二负极端子222底部与用于固定螺钉73的预设位置之间的绝缘，避免了第一负极端子132和第二负极端子 222与车体之间出现电连通，提高了安全系数。此外，绝缘块75还对第一叠层端子和第二叠层端子连接位置提供了支撑，提高了二者连接结构的稳定。

图9是本实用新型实施例提供的散热组件正面立体示意图。

图10是本实用新型实施例提供的散热组件反面立体示意图。

请参照图9和图10，散热组件3底部的下表面与IGBT模组2顶部的上表面固定连接，以与IGBT模组2实现热传导。

散热组件3上部设置有矩形凹槽状的冷却介质通路，散热组件3底部相对的两侧设置有冷却介质入口311和冷却介质出口312，冷却介质通路一端与冷却介质入口311连通，另一端与冷却介质出口312连通。

散热组件3顶部沿矩形凹槽的边缘设置有密封胶体，矩形凹槽的边缘用点胶机点涂密封胶体，形成特定截面尺寸，固化后成一定尺寸。IGBT 模组与散热器连接后，使用螺钉对IGBT模组与散热器压紧，压缩预成型固化的胶面保证密封效果。

冷却介质入口311和冷却介质出口312边缘设置有密封胶体，冷却介质入口311和冷却介质出口312边缘用点胶机点涂密封胶体，与车载冷却水道连接，并用螺钉进行压紧，确保密封效果，避免了现有技术中安装橡胶圈过程中易脱落造成橡胶圈损坏或使用湿胶所带来的固化时间长等问题。

可选的，密封胶体为双组分或多组分化学合成体，优选的，密封胶体为成型硅橡胶弹性体。

请参照图4，在本实用新型实施例的一个实施方式中，驱动控制组件 4设置于IGBT模组2和屏蔽板5之间，与IGBT模组2电连接，以控制IGBT 模组2的输出功率。

在本实用新型实施例的另一个实施方式中，驱动控制组件4包括：第二电路板41、第三电路板42、驱动电路模块和控制电路模块；驱动电路模块设置于第二电路板41上；控制电路模块设置于第三电路板42上；第二电路板41固定设置于IGBT模组2和屏蔽板5之间，且与IGBT模组2 电连接；第三电路板42固定设置于屏蔽板5上方，且与IGBT模组2电连接。

屏蔽板5设置于IGBT模组2和薄膜电容1的上方，且分别与薄膜电容1和散热组件3固定连接。

图11是本实用新型实施例提供的薄膜电容和散热组件连接端热传导示意图。

请参照图8和图11，薄膜电容1的输出铜排12上设置有若干个第一散热单元14；散热组件3包括散热器31和设置于散热器31一侧的若干个第二散热单元32；第一散热单元14与第二散热单元32一一对应且导热绝缘连接。通过第一散热单元14和第二散热单元32的连接，IGBT模组2 传导至薄膜电容1的热量及薄膜电容1自身产生的热量被传导散热组件3 中，降低了薄膜电容1的温度，提高了薄膜电容1的性能和寿命。

第一散热单元14包括第一引脚141，第二散热单元32包括第二引脚 321，第一引脚141与第二引脚321一一对应；第二引脚321的上表面通过第一导热绝缘片71与第一引脚141的下表面连接；屏蔽板5底部设置有与第一散热单元14一一对应的若干个预紧柱51，预紧柱51的底部通过第二导热绝缘片72与第一引脚141的上表面连接。预紧柱51和第二引脚 321分别通过绝缘材料与第一引脚141实现绝缘导热连接，并从第一引脚 141的上表面和下表面实现了与第一引脚141的连接，确保第一引脚141 和第二引脚321有效导热连接，避免了因震动或撞击导致热传导连接部件发生松动或位置的偏移而导致散热能力降低或无法实现散热功能，提高了散热结构的稳定性。

若干个第一引脚141包括间隔设置的第一正极引脚1411和第一负极引脚1412，第一正极引脚1411与输出铜排12的正极连接，第一负极引脚 1412与输出铜排12的负极连接。分别与薄膜电容1的输出铜排12的正极和负极连接的第一引脚141，通过与散热组件3的第二引脚321连接，实现了对薄膜电容1的输出铜排12的正极和负极同时降温，提高了对薄膜电容1自身产生热量的散热效果，改善了薄膜电容1的性能。

图12是本实用新型实施例提供的电流检测组件结构示意图。

本功率装置还包括：设置于IGBT模组2和屏蔽板5之间的电流检测组件6；电流检测组件6包括：第一电路板61、与第一电路板61绝缘固定连接的磁聚拢部件62和与第一电路板61电连接的磁信号检测芯片63，第一电路板61与IGBT模组2固定连接；磁聚拢部件62为有缺口的环状结构，磁信号检测芯片63设置于磁聚拢部件62的环状结构的缺口内。

第二输出端口23设置有第二输出端子231，第二输出端子231结构为沿竖直方向设置的柱状或桶状，磁聚拢部件62套设于第二输出端子231 上。

通过在IGBT模组2的交流输出端设立圆柱状输出导体，使用磁聚拢部件62对IGBT模组2输出电流变化带来的磁场变化进行检测，由磁信号检测芯片63对磁信号的变化值进行计算，推算出IGBT模组的三相交流输出电流值。此外，通过集成化的垂直的电流检测组件6，节省了功率装置的横向空间，增加了空间利用率，提高了功率密度。

可选的，第二输出端子231的横截面为圆形、多边形或环形；优选的，第二输出端子231的横截面为圆形。

综上所述，本实用新型旨在保护一种通用封装的功率装置，包括：薄膜电容、IGBT模组、散热组件、驱动控制组件和屏蔽板；所述薄膜电容和/ 或IGBT模组采用通用封装，所述薄膜电容和/或IGBT模组的外形的尺寸为预设值；与所述薄膜电容和/或IGBT模组组合使用的所述散热组件、驱动控制组件和屏蔽板的外形的尺寸为预设值；所述薄膜电容内设置有多个并联的薄膜芯子连接位，依据所述功率装置功率输出数值设定所述薄膜芯子的数量或大小；所述IGBT模组内设置有多个芯片裸片连接位，依据所述功率装置功率输出数值设定所述芯片裸片的数量或大小。本实用新型的上述技术方案具备如下效果：

1.通过对薄膜电容和/或IGBT模组采用通用封装，使电力电子控制器 PEU可针对不同的功率输出要求，采用通用的标准部件，避免了因输出功率变化而对电力电子控制器PEU进行重复设计，提高了产品的通用性，极大的降低了电力电子控制器PEU的设计成本和生产成本。

2.通过采用模块化的IGBT模组、薄膜电容、驱动控制电路、散热组件、电流检测组件和屏蔽板，提高了电力电子控制器PEU的功率密度，有效降低了电力电子控制器PEU开发的风险、难度和周期。

3.功率装置的集成式封装配置有灵活的直流输入接口、交流输出接口、控制电路信号接口和冷却介质通路接口，使得功率装置可以在不同的电力电子控制器PEU中灵活适用于各种电驱动配置场所。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。