CN218215208U - 压接式igbt器件老化测试用加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压接式IGBT器件老化测试用加热装置。其包括对称分布于压接式IGBT器件两侧的压紧加热组件，所述压紧加热组件包括压紧加热部以及与所述压紧加热部适配连接的散热部；对老化测试时的压接式IGBT器件，通过压紧加热组件内的压紧加热部能与压接式IGBT器件相应的侧面紧密接触，以利用所述压紧加热部对压接式IGBT器件压紧的同时进行所需的加热，同时，利用散热部对所适配连接的压紧加热部进行散热，以使得对压接式IGBT器件加热后稳定在所需的温度状态。本实用新型能有效满足压接式IGBT器件的温控需求，提高压接式IGBT器件在老化测试时的稳定性与可靠性。

Description

压接式IGBT器件老化测试用加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种加热装置，尤其是一种压接式IGBT器件老化测试用加热装置。

背景技术

目前，压接式IGBT器件已成为特高压柔性直流输电(HVDC)、静止无功发生器(VSG)和静止同步补偿器(STATCOM)等关键核心器件。由于其独特的应用工况对其可靠性要求非常高，即使出现失效也必须可靠地呈现短路特性，否则会导致电网出现瘫痪而造成严重的经济损失。

压接式IGBT器件与传统的焊接式IGBT器件相比，压接式IGBT器件的主要特点如下：1)、电流电压容量大，目前日立ABB的压接式产品最大电压及电流容量分别是5200V和3000A，其短路电流更是达到了18000A；2)、使用时需要施加130kN的压力，这是由于压接式器件无键合引线，需要外部施加压力来实现芯片-封装-散热器三者之间良好的电学接触及热学接触；3)、失效后呈短路状态，这是由于在HVDC、VSG和STATCOM这些特定的应用中，需要让失效器件呈现短路状态。

老化试验是半导体器件品质评估所使用的一类试验方法，通常是将被测器件放置在严酷的环境中，评估器件在该环境中的使用寿命。例如功率半导体模块可靠性测试常用的HTGB、HTRB、H₃TRB试验。

在对功率半导体器件进行老化试验时，往往需要将器件恒定到较高的温度下进行。目前，已知的加热形式有成品的高温试验箱加热，加热板加热(内部流通高温液体或放置加热棒)或者是高温辐射加热；这些加热方式已在行业内有了较广泛的应用，此处不再赘述。对于压接式IGBT器件，由于其功率很大，在对其进行老化试验时，自身发热功率也同样很大，使用传统的温控方式测试时，对压接式IGBT器件老化试验温度无法恒定，这是由于压接式IGBT器件发热严重，而传统温控的散热能力有限，最终导致热失控，难以满足对压接式IGBT器件的测试需求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其能有效满足压接式IGBT器件的温控需求，提高压接式IGBT器件在老化测试时的稳定性与可靠性。

按照本实用新型提供的技术方案，所述压接式IGBT器件老化测试用加热装置，包括对称分布于压接式IGBT器件两侧的压紧加热组件，所述压紧加热组件包括压紧加热部以及与所述压紧加热部适配连接的散热部；

对老化测试时的压接式IGBT器件，通过压紧加热组件内的压紧加热部能与压接式IGBT器件相应的侧面紧密接触，以利用所述压紧加热部对压接式IGBT器件压紧的同时进行所需的加热，同时，利用散热部对所适配连接的压紧加热部进行散热，以使得对压接式IGBT器件加热后稳定在所需的温度状态。

所述压紧加热部包括压紧加热壳以及若干设置于压紧加热壳内的加热棒；

所述散热部包括散热器以及若干与所述散热器适配连接的热管，所述热管的蒸发端伸入压紧加热壳内，热管的冷凝端与散热器适配连接。

在压紧加热壳内设置若干与加热棒适配的加热棒定位区以及若干与热管适配的热管定位区，位于加热棒定位区内的加热棒以及位于热管定位区热管均匀分布于压紧加热壳内。

所述压紧加热壳包括下壳体以及与所述下壳体适配的上壳体，在所述上壳体以及下壳体内均设置与加热棒适配的棒体槽以及与热管适配的热管槽；

上壳体压盖在下壳体上，上壳体内的棒体槽、热管槽分别与下壳体内的棒体槽、热管槽呈一一正对应，以利用上壳体内的棒体槽以及下壳体内正对应的棒体槽形成加热棒定位区；同时，用以利用上壳体内的热管槽以及下壳体内正对应的热管槽形成热管定位区。

所述热管和/或加热棒与压紧加热壳间填充有导热连接体，所述导热连接体包括导热硅胶或导热垫。

所述散热器包括若干套设于热管上的散热翅片，所述散热翅片在热管上呈均匀分布；

还包括用于与散热器正对应的强制风冷装置，通过强制风冷装置能对散热器进行风冷。

还包括用于控制压紧加热壳内加热棒工作状态的温控器以及用于检测压接式IGBT器件温度状态的器件温度传感器，所述温控器与器件温度传感器以及强制风冷装置电连接。

所述压紧加热壳呈盒状。

所述散热部内的散热器为一个或两个，当所述散热部内存在两个散热器时，所述两个散热器分布于压紧加热壳的两侧。

本实用新型的优点：在压接式IGBT器件的两侧均设置一压紧加热组件，通过压紧加热部与压接式IGBT器件相应的侧面紧密接触，从而能利用所述压紧加热部对压接式IGBT器件压紧的同时进行所需的加热，同时，利用散热部对所适配连接的压紧加热部进行散热，以使得对压接式IGBT器件加热后稳定在所需的温度状态；即利用散热部能实现对压紧加热部的散热，通过对压紧加热部的散热后，能实现对压接式IGBT器件在老化测试时的热平衡，以使得对压接式IGBT器件加热后稳定在所需的温度状态，提高压接式IGBT器件在老化测试时的稳定性与可靠性。

附图说明

图1为本实用新型对压接式IGBT器件加热时的示意图。

图2为本实用新型与压接式IGBT器件配合时的分解图。

图3为本实用新型压紧加热组件的分解图。

附图标记说明：1-压接式IGBT器件、2-压紧加热壳、3-热管、4-散热器、5-上壳体、6-下壳体、7-加热棒、8-棒体槽以及9-热管槽。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示：为了能有效满足压接式IGBT器件1的温控需求，提高压接式IGBT器件1在老化测试时的稳定性与可靠性，本实用新型包括对称分布于压接式IGBT器件1两侧的压紧加热组件，所述压紧加热组件包括压紧加热部以及与所述压紧加热部适配连接的散热部；

对老化测试时的压接式IGBT器件1，通过压紧加热组件内的压紧加热部能与压接式IGBT器件1相应的侧面紧密接触，以利用所述压紧加热部对压接式IGBT器件1压紧的同时进行所需的加热，同时，利用散热部对所适配连接的压紧加热部进行散热，以使得对压接式IGBT器件1加热后稳定在所需的温度状态。

具体地，压接式IGBT器件1具体可以采用现有常用的形式，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。为了能满足对压接式IGBT器件1的老化测试需要，在压接式IGBT器件1的两个侧面均设置一压紧加热组件，即压接式IGBT器件1任一侧面均与一压紧加热组件适配连接。

具体实施时，压紧加热组件包括压紧加热部以及散热部，其中，在对压接式IGBT器件1老化测试时，利用压紧加热部能与压接式IGBT1相应的侧面紧密接触，在对压接式IGBT器件1相应的侧面紧密接触后，能提供对所接触的侧面提供压紧作用力，且能同时对压接式IGBT器件1进行加热。由上述说明可知，压接式IGBT器件1在老化测试时也会进行散热，为了能满足对压接式IGBT器件1的温控需求，对任一压紧加热部均连接有散热部，利用散热部能实现对压紧加热部的散热，通过对压紧加热部的散热后，能实现对压接式IGBT器件1在老化测试时的热平衡，以使得对压接式IGBT器件1加热后稳定在所需的温度状态，提高压接式IGBT器件1在老化测试时的稳定性与可靠性。

进一步地，所述压紧加热部包括压紧加热壳2以及若干设置于压紧加热壳2内的加热棒7；

所述散热部包括散热器4以及若干与所述散热器4适配连接的热管3，所述热管3的蒸发端伸入压紧加热壳2内，热管3的冷凝端与散热器4适配连接。

本实用新型实施例中，所述压紧加热壳2呈盒状，当然，压紧加热壳2还可以采用其他的形状，压紧加热壳2的具体形状可以根据需要选择，此处不再赘述。压紧加热部与压接式IGBT器件1相应的侧面紧密接触时，具体是指压紧加热壳2与压接式IGBT器件1相应的侧面紧密接触，因此，压紧加热壳2与压接式IGBT器件1接触的表面，需要与所接触压接式IGBT器件1所接触的侧面适配，即能提高压紧加热壳2与压接式IGBT器件1侧面接触的稳定性以及对所述压接式IGBT器件1加热过程中的稳定性与可靠性。

为了能实现对压接式IGBT器件1的加热，在压紧加热壳体2内设置若干加热棒7，加热棒7具体可以采用现有常用的形式，具体可以根据需要选择。对于散热部，包括散热器4，其中，散热器4通过热管3与压紧加热壳2适配连接，其中，所述热管3的蒸发端伸入压紧加热壳2内，热管3的冷凝端与散热器4适配连接。

具体实施时，热管3可以采用现有常用的形式，一般地，热管3是利用介质在蒸发端蒸发后在冷端冷凝的相变过程(即利用液体的蒸发吸热和凝结散热)，使热量快速传导。热管3内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。通过热管3实现热量快速传递的方式与现有相一致，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。即压紧加热壳2内的热量可通过热管3快速传导至散热器4内，利用散热器4进行快速散热，避免热量在压接式IGBT器件1积累，实现压接式IGBT器件1加热后的温度稳定。

具体实施时，所述散热部内的散热器4为一个或两个，当所述散热部内存在两个散热器4时，所述两个散热器4分布于压紧加热壳2的两侧。散热器4的具体数量可以根据需要选择，此处不再赘述。连接压紧加热壳2与散热器4的热管3数量可以根据需要选择，此处不再赘述。

进一步地，所述散热器4包括若干套设于热管3上的散热翅片，所述散热翅片在热管3上呈均匀分布；

还包括用于与散热器4正对应的强制风冷装置，通过强制风冷装置能对散热器4进行风冷。

本实用新型实施例中，散热器4包括若干散热翅片，散热翅片具体可以采用常用的形式，散热翅片套在热管3的冷凝端。为了能加快散热器4的散热，可以通过强制风冷装置进行风冷，强制风冷装置可以采用现有常用的风机，即利用风机产生的冷风对散热器4进行风冷。当然，强制风冷装置还可以采用其他的形式，具体可以根据需要选择，此处不再赘述。

进一步地，在压紧加热壳2内设置若干与加热棒7适配的加热棒定位区以及若干与热管3适配的热管定位区，位于加热棒定位区内的加热棒7以及位于热管定位区热管3均匀分布于压紧加热壳2内。

本实用新型实施例中，压紧加热壳2一般采用导热的材料制成，加热棒7工作所产生的热量通过压紧加热壳2传导到压接式IGBT器件1的侧面。为了能实现加热与散热的均匀性，位于加热棒定位区内的加热棒7以及位于热管定位区热管3均匀分布于压紧加热壳2内

如图3所示，所述压紧加热壳2包括下壳体6以及与所述下壳体6适配的上壳体5，在所述上壳体5以及下壳体6内均设置与加热棒7适配的棒体槽8以及与热管3适配的热管槽9；

上壳体5压盖在下壳体6上，上壳体5内的棒体槽8、热管槽9分别与下壳体6内的棒体槽8、热管槽9呈一一正对应，以利用上壳体5内的棒体槽8以及下壳体6内正对应的棒体槽8形成加热棒定位区；同时，用以利用上壳体5内的热管槽9以及下壳体6内正对应的热管槽9形成热管定位区。

本实用新型实施例总，下壳体6以及上壳体5呈板状，当然，也可以呈其他形状，具体可以根据需要选择，此处不再赘述。上壳体5压接在下壳体6上，通过壳体连接螺栓能使得上壳体5与下壳体6间紧固连接，即能形成压紧加热壳2。

具体实施时，在所述上壳体5以及下壳体6内均设置与加热棒7适配的棒体槽8以及与热管3适配的热管槽9，棒体槽8以及热管槽9一般均呈圆弧形，具体形状与加热棒7以及热管3的具体形状适配为准。上壳体5压盖在下壳体6上，上壳体5内的棒体槽8、热管槽9分别与下壳体6内的棒体槽8、热管槽9呈一一正对应，以利用上壳体5内的棒体槽8以及下壳体6内正对应的棒体槽8形成加热棒定位区；同时，用以利用上壳体5内的热管槽9以及下壳体6内正对应的热管槽9形成热管定位区。图3中，示出了加热棒7以及热管3在压紧加热壳2内均匀分布的一种情况，当然，还可以采用其他的分布情况，此处不再赘述。

进一步地，所述热管3和/或加热棒7与压紧加热壳2间填充有导热连接体，所述导热连接体包括导热硅胶或导热垫。本实用新型实施例中，通过导热连接体能提高热管3以及加热棒7在压紧加热壳2内的稳定性，也能提高热传导的效果。

进一步地，还包括用于控制压紧加热壳2内加热棒7工作状态的温控器以及用于检测压接式IGBT器件1温度状态的器件温度传感器，所述温控器与器件温度传感器以及强制风冷装置电连接。

本实用新型实施例中，温控器以及器件温度传感器均可以采用现有常用的形式，具体可以根据需要选择。器件温度传感器可以采集压接式IGBT器件1在测试中的温度。温控器可以通过开关等与加热棒7连接，当器件温度传感器所采集压接式IGBT器件1测试中的温度与预设的测试温度不匹配时，温控器可以通过调节加热棒7的工作状态以及强制风冷装置的工作，能使得压接式IGBT器件的工作温度与预设的测试温度保持一致。如采集压接式IGBT器件1测试的温度大于预设的测试温度时，温控器可以降低加热棒7的加热功率或减少处于工作状态加热棒7的数量，同时，还可以开启强制风冷装置或加大强制风冷装置的功率，以能使得压接式IGBT器件1的温度与预设的测试温度匹配。

预设的测试温度具体可以根据需要选择，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。压接式IGBT器件1测试中的温度与预设的测试温度匹配，具体是指压接式IGBT器件测试中的温度与预设的测试温度的差值在一个允许的范围内，具体所允许的差值范围可以根据实际需要选择，此处不再赘述。

Claims (9)

1.一种压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其特征是：包括对称分布于压接式IGBT器件(1)两侧的压紧加热组件，所述压紧加热组件包括压紧加热部以及与所述压紧加热部适配连接的散热部；

对老化测试时的压接式IGBT器件(1)，通过压紧加热组件内的压紧加热部能与压接式IGBT器件(1)相应的侧面紧密接触，以利用所述压紧加热部对压接式IGBT器件(1)压紧的同时进行所需的加热，同时，利用散热部对所适配连接的压紧加热部进行散热，以使得对压接式IGBT器件(1)加热后稳定在所需的温度状态。

2.根据权利要求1所述的压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其特征是：所述压紧加热部包括压紧加热壳(2)以及若干设置于压紧加热壳(2)内的加热棒(7)；

所述散热部包括散热器(4)以及若干与所述散热器(4)适配连接的热管(3)，所述热管(3)的蒸发端伸入压紧加热壳(2)内，热管(3)的冷凝端与散热器(4)适配连接。

3.根据权利要求2所述的压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其特征是：在压紧加热壳(2)内设置若干与加热棒(7)适配的加热棒定位区以及若干与热管(3)适配的热管定位区，位于加热棒定位区内的加热棒(7)以及位于热管定位区热管(3)均匀分布于压紧加热壳(2)内。

4.根据权利要求3所述的压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其特征是：所述压紧加热壳(2)包括下壳体(6)以及与所述下壳体(6)适配的上壳体(5)，在所述上壳体(5)以及下壳体(6)内均设置与加热棒(7)适配的棒体槽(8)以及与热管(3)适配的热管槽(9)；

上壳体(5)压盖在下壳体(6)上，上壳体(5)内的棒体槽(8)、热管槽(9)分别与下壳体(6)内的棒体槽(8)、热管槽(9)呈一一正对应，以利用上壳体(5)内的棒体槽(8)以及下壳体(6)内正对应的棒体槽(8)形成加热棒定位区；同时，用以利用上壳体(5)内的热管槽(9)以及下壳体(6)内正对应的热管槽(9)形成热管定位区。

5.根据权利要求2至4任一项所述的压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其特征是：所述热管(3)和/或加热棒(7)与压紧加热壳(2)间填充有导热连接体，所述导热连接体包括导热硅胶或导热垫。

6.根据权利要求2至4任一所述的压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其特征是：所述散热器(4)包括若干套设于热管(3)上的散热翅片，所述散热翅片在热管(3)上呈均匀分布；

还包括用于与散热器(4)正对应的强制风冷装置，通过强制风冷装置能对散热器(4)进行风冷。

7.根据权利要求6所述的压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其特征是：还包括用于控制压紧加热壳(2)内加热棒(7)工作状态的温控器以及用于检测压接式IGBT器件(1)温度状态的器件温度传感器，所述温控器与器件温度传感器以及强制风冷装置电连接。

8.根据权利要求2至4任一项所述的压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其特征是：所述压紧加热壳(2)呈盒状。

9.根据权利要求根据权利要求2至4任一项所述的压接式IGBT器件老化测试用加热装置，其特征是：所述散热部内的散热器(4)为一个或两个，当所述散热部内存在两个散热器(4)时，所述两个散热器(4)分布于压紧加热壳(2)的两侧。

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