CN1351396A - 低感母排的设计及制作方法 - Google Patents

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Abstract

由具有定位作用的导电铜柱将依序叠置的外层绝缘层、正铜排、中间绝缘层、负铜排及外层绝缘层等叠置而成的一多层逆变器用低感母排装置,在导电铜柱及母排之间增设着绝缘塞块;在相邻两层之间设有起粘接作用的半固化片;在外绝缘层上两极区间的板体上设有增大爬电距离的爬电结构。并经下料、钻、铣、冲、折弯加工、铆焊、清洗电镀对位叠片、热压成型、检验清理七道工序制成。该低感母排具结构简单紧凑,符合EN50155的要求。

Description

低感母排的设计及制作方法
本发明涉及一种低感母排的设计及制作方法，属逆变器辅件的制作方法类。
在中、大容量IGBT逆变器的工程设计中，合理排布母线、降低分布电感对于保护IGBT元件免遭受瞬态过压击穿非常重要。因此，寻求小于100nH低感母排的结构设计及制作方法已经成为IGBT逆变器主要电路设计的关键技术之一。现有的各种低感母排(Busbar)虽然能满足IGBT逆变器主电路结构设计的基本要求，但也存在以下不足：
1、一些低感母排由于结构设计过于简陋，因此仅能满足低压场合的使用，但当母排间工作电压高于1500VDC时，则很难保障逆变器能长时间可靠工作。
2、一类低感母排虽然在设计上紧凑合理，外形也较美观，但制作这些低感母排的方法往往比较复杂，不仅需要特别的加工模具，而且在高压扬合使用时为保证它安装到IGBT元件上能确保C、E两极间有足够长的爬电距离，往往不得不对低感母排的设计作大的改变，甚至降低低感母排的结构设计的基本原则：使正、负母排两者形状和面积相差较大。从而造成低感母排的分布电感增加，但因此而增加主电路设计的难度。
本发明的目的：旨在提供一种新的低感母排设计结构及制作方法，克服现有低感母排存在的上述缺陷，不仅结构紧凑，外观美观而且制作方便，同时又能满足不同工作电压工作场的要求。
上述发明目的通过下述技术方案来实现：
这种低感母排由正铜排(2)、负铜排(3)、导电铜柱(5)及中间绝缘层(1)和外层绝缘层(4)组成，其特征在于：
A、所述的该母排由起定位作用的导电铜柱(5)将依序搁置的外层绝缘层(4)、正铜排(2)、中间绝缘层(1)、负铜排(3)、外层绝缘层(4)及半固化片(7)经叠置和热压而成的一多层叠置体。
B、所述导电铜柱(5)及正、负母排之间增设着绝缘塞块(6)；在每相邻的两层之间设有起粘接作用的半固化片(7)。
所述的外层绝缘层(4)上位于IGBT的C、E两极区间的板体上设有能增加爬电距离的凹陷状或凸起状爬电结构。
所述的爬电结构是设于外层绝缘层(4)上C、E两极区间板体上铣刻的小凹槽(8)，并且该小凹槽的数量以2～5个为宜，其单个槽宽小于2mm。
所述的爬电结构是设于外层绝缘层(4)上C、E两极区间板体上增设的一块凸起状爬电隔离板(9)；并且可以在其上铣刻小凹槽(8)。
这种母排的具体制作方法如下：
1、下料，即根据上述技术方案，选择适用的电解铜板或铝板来下正、负母排料，用环氧板FR4来下中间绝缘层及外层绝缘层料；用带有粘性的材料制作半固化片料；
2、根据设计方案对用于各个层位的上述各料进行钻、铣、冲及折弯加工，既在每一层位上钻出供导电铜柱定位或铆接的专用孔，在外层绝缘层上铣刻出增大爬电距离的爬电结构；在正、负母排上冲出增设绝缘塞块的空间；
3、铆焊，即将导电铜柱与相配合的对应正、负母排进行铆焊连接；
4、清洗电镀，即对上述各层位构件分别进行清洗电镀；
5、对位叠片，即按照依下而上的顺序，将外层绝缘层、半固化片层、负铜排及绝缘塞块、半固化片层、中间绝缘层、半固化片层、正铜排及绝缘塞块、半固化片层、外层绝缘层分别叠置呈一同位叠置体；
6、进行热压成型处理，即在176℃的温度下完成热压固化处理；
7、检验清理成为最终产品。
根据上述的设计方案及制作方法制作的这种逆变器用低感母排，不仅结构简单紧凑，美观，而且生产工艺也十分简单明了，不用设计专门的工艺模具及夹具；同时还能十分有效的增加C、E两极间的爬电距离，不仅适用低压工作环境，也十分适用于1500VDC以上工作电压环境。
以下给出实施本发明的三个实施例，并结合实施例进一步阐述本发明。
附图1是适用于低压状态时的一种母排结构；
附图2是图1的AA向剖示图；
附图3为设有凹陷状爬电结构的低感母排结构示意图；
附图4为附图3的AA向剖示图：
附图5为设有凸起状爬电结构的低感母排结构示意图；
附图6为附图5的AA向剖示图；
附图7是对位叠片示意图。
图中：1.中间绝缘层，2.正铜排，3.负铜排，4.外层绝缘层，5.导电铜柱，6.绝缘塞块，7.半固化片，8.小凹槽，9.爬电隔离板。
实施例1：
附图1、2给出的低感母排，其正、负母排由2mm以下的电解铜板或铝板制成，中间绝缘层由1.5mm以下的环氧板FR4或挠性基板(如LPET-FR)等绝缘材料组成，外层绝缘层由2mm下的环氧板FR4组成；低感母排与IGBT元件之间的连接均通过铆接在正、负母排上的导电铜柱进行；在每相邻的两层之间叠放着起粘结作用的半固化片(7)；并同时又在正、负母排与导电铜柱之间增设有绝缘塞块(6)。
上述的这种低感母排，由于在结构形式上采取增设绝缘塞块的方法，并充分利用半固化片有流胶的特性，将绝缘塞块和所要填充的母排充分粘接成一体，从而有效地解决了母排的均流要求与爬电距离要匹配的矛盾。
实施例2(见附图3、4)和实施例3(见附图5、6)
这两个实施例实际是对实施例1的两种改进，其共同的目的均是为了增加C、E两极之间的爬电距离。其中实施例2采用的方法是不增加任何外加附件的办法，即在外层绝缘层(4)上铣刻出一定数量的小凹槽(8)，通过这2-5个小凹槽使C、E两极之间爬电距离适度加大。
实施例3则是在C、E两极区间的外层绝缘层(4)上增设一块凸起的爬电隔离板(9)，通过该隔离板(9)或者在该隔离板(9)上另外再增设铣刻的小凹槽(8)，使C、E两极之间的爬电距离加大(当然这种方案增加的爬电距离比实施例2更大)。
正是由于采用了附图3、4和附图5、6的这两种改进，因而使母排能在不改变规格形状的条件下，使C、E两极间的爬电距离得到相应扩展，使母排能适用于工作电压大于1500VDC场合使用。
上述实施例1-3所示的低感母排，其具体制作方法均应按：下料——钻、铣、冲及折弯加工——铆接焊——清洗电镀——对位叠片—一热压成型——检验清理这七道工序制作。
其叠片放置的顺序如附图7所示，进行热压成型时在外层绝缘层(4)的上下应放置层压隔离板(10)，在下隔离板(10)及外层绝缘层(4)之间应放上层压隔纸(12)。热压成型一般可以放在不锈钢板(11)做成的工作面上进行。

Claims (5)

1、一种低感母排由正铜排(2)、负铜排(3)、导电铜柱(5)及中间绝缘层(1)和外层绝缘层(4)组成，其特征在于：
A、述的该母排由导电铜柱(5)将依序搁置的外层绝缘层(4)、正铜排(2)、中间绝缘层(1)、负铜排(3)、外层绝缘层(4)及半固化片(7)经叠置和热压而成的一多层叠置体：
B、所述导电铜柱(5)及正、负母排之间增设着绝缘塞块(6)；在每相邻的两层之间设有起粘接作用的半固化片(7)。
2、根据权利要求1所述的一种低感母排，其特征在于所述的外层绝缘层(4)上位于IGBT的C、E两极区间的板体上设有能增加爬电距离的凹陷状或凸起状爬电结构。
3、根据权利要求1和2所述的一种低感母排，其特征在于所述的爬电结构是设于外层绝缘层(4)C、E两极区间板体上铣刻的小凹槽(8)，并且该小凹槽的数量以2～5个为宜，其单个槽宽小于2mm。
4、根据权利要求1和2所述的一种低感母排，其特征在于所述的爬电结构是设于外层的绝缘层(4)C、E两极区间板体上增设的一块凸起状爬电隔离板(9)；并且可以在其上铣刻小凹槽(8)。
5、根据权利要求1所述的一种低感母排，其制作方法如下：1、下料，即根据上述技术方案，选择设用的电解铜板或铝板来下正、负母排料，用环氧板FR4来下中间绝缘层及外层绝缘层料；用带有粘性的材料制作半固化片料；2、根据设计方案对用于各个层位的上述各料进行钻、铣、冲及折弯加工，既在每位层位上钻出供导电铜柱定位或铆接的专用孔，在外层绝缘层上铣刻出增大爬电距离的爬电结构；在正、负母排上冲出增设绝缘塞块的空间；3、铆焊，即将导电铜柱与相配合的对应正、负母排进行铆焊连接：4、清洗电镀，即对上述各层位构件分别进行清洗电镀：5、对位叠片，即按照依下而上的顺序，将外层绝缘层、半固化片层、负铜排及绝缘塞块、半固化片层、中间绝缘层、半固化片层、正铜排及绝缘塞块、半固化片层、外层绝缘层分别叠置呈一同位叠置体：6、进行热压成型处理，即在176℃的温度下完成热压固化处理；7、检验清理成为最终产品。
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