CN102185411A - 一种电压调节器刷架总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电压调节器刷架总成，该电压调节器的芯片与外围电路通过多层线路连接，其特征在于：所述电压调节器的刷架注塑为一体。

Description

一种电压调节器刷架总成

技术领域

本发明涉及一种汽车发电机技术领域，尤指一种电压调节器刷架总成。

背景技术

目前，汽车发电机电压调节器刷架总成多采用将半导体器件集于一块基片上，或辅以厚膜电路，制造出单片集成电路电压或厚膜集成电路调节器(芯片)，芯片引脚通过焊接方式将芯片与刷架进行连接。如图1所示，图1是现有技术中普遍使用的电压调节器刷架总成的整体结构示意图。该电压调节器包括芯片130和引脚131。该芯片140是散热壳体封装形式的集成电路，该芯片平行地放置于刷架上，其芯片140的引脚131垂直地突出于该电压调节器散热壳体上，通过该引脚131分别与刷架的功率电路和信号电路连接。芯片130壳体通过机械或者焊接的方式与刷架110进行固定，在刷架110内部布置有若干金属线路片120，芯片130通过金属线路片120与刷架外部电路进行连接，实现电气功能。

上述电压调节器刷架总成结构特点是采用特殊封装的芯片，即将裸片封装在散热壳体内的集成电路，其制造成本高，且应用适应性差。由于现有汽车发电机的结构种类多样化，对电压调节器刷架总成需求的多样性，使得电压调节器刷架总成设计应用有很多局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种有多层线路连接的电压调节器刷架总成，该电压调节器刷架总成适用性强。

本发明公开一种电压调节器的刷架总成，该电压调节器的芯片与外围电路通过多层线路连接，该电压调节器的刷架注塑为一体。

更进一步地，该多层线路包括信号层与功率层，该功率层包括功率输入层与功率输入层。

更进一步地，功率输入层与该外围电路的B+端口连接，该信号层与该外围电路的L端口、DFM端口与P端口连接，功率输出层与该外围电路的F+端口连接，该功率输入层、信号层及功率输出层均与该外围电路的GND端口连接。

更进一步地，该信号层位于该功率输入层与功率输出层之间。

更进一步地，该功率输入层和功率输出层是由金属片组成的功率电路；该信号层由印刷电路板组成的信号电路。

更进一步地，该印刷电路板上设置开口，用于放置该功率输入层和功率输出层的引脚。

更进一步地，该电压调节器具有两个散热片，其中一个散热片位于该功率输入层的外侧，另一个散热片位于该芯片的外侧。

更进一步地，位于该功率输入层的外侧的散热片的底端与刷架注塑为一体。

更进一步地，位于该芯片的外侧散热片通过固定在该刷架上。

更进一步地，位于该芯片的外侧散热片铆接在该刷架上。

与现有技术相比较，本发明公开的电压调节器刷架总成能将平面的二维分布的芯片引脚与立体分布的发电机电路有效连接。本发明所采用的芯片是通用封装形式，批量制造成本低廉，且利用该芯片可对该刷架与电压调节器总成设计进行任意调整，因此适用于大规模批量生产，降低制造总成本。采用本发明所提供的技术方案，可以实现用户定制。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是现有技术中电压调节器刷架总成的结构示意图；

图2是本发明所涉及的电压调节器刷架总成的结构示意图；

图3是本发明所涉及的电压调节器刷架总成的部分B-B剖面示意图；

图4是本发明所涉及的电压调节器刷架总成的A-A剖面示意图；

图5是本发明所涉及的电压调节器刷架总成的多层线路的局部放大剖视图；

图6为本发明所涉及的具体实施例的爆炸示意图。

主要符号说明：

110   刷架                    120   金属线路片

131   引脚                    130   芯片

200   刷架总成                210   刷架

221   功率输入层

221a  输入层内端接口          221b  输入层外端接口

222   功率输出层

222a  输出层内端接口

222b  输出层外端接口

223   信号层

223a  信号层内端接口          223b  信号层外端接口

229   接地                    229a  接地内端接口

229b  接地外端接口

230   芯片                    231   引脚

2      内端接口

241    内端接口上端            244    凹槽

250    印刷电路板              251    矩形孔

262    散热板                  261    散热板

270    塑料充填                290    耦合平面

510    第一表面                520    第二表面

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

本发明所提供的电压调节器刷架总成，包括芯片和刷架。其具体实施方式请参考图2。该电压调节器刷架总成包括芯片230和刷架210，其中芯片230被固定于刷架210上。该刷架210包括内部端口、外部端口和多层线路，其中内部端口2是指芯片230的引脚231与多层线路的连接之处，而外部端口是指多层线路与刷架外的外围电路的连接之处。图2中详细地展示了多个外部端口，包括与B+端口(蓄电池正极端口)连接的外部端口221b，与外围电路的L端口(充电指示灯端口)、DFM端口(发电机工作状态信号输出端)、P端口(相线圈信号端口)连接的外部端口223b，与外围电路的F+端口(发电机的励磁电源正极端口)连接的外部端口222b。如图2中所示，上述外部端口或平行于XY平面或垂直XY平面，呈立体式错态分布。

现有技术中，如图1中所示，由于采用的是散热壳体封装形式的芯片，该芯片140平行地放置于刷架上，其芯片140的引脚131垂直地突出于该电压调节器散热壳体上，通过该引脚131分别与刷架的功率电路和信号电路连接。芯片130壳体通过机械或者焊接的方式与刷架110进行固定，在刷架110内部布置有若干金属线路片120，芯片130通过金属线路片120与刷架外部电路进行连接。在本发明中，为了降低电压调节器刷架总成的总成本，以直插式芯片代替散热壳体封装形式的芯片。直插式芯片与散热壳体封装形式的芯片的区别在于，直插式芯片的引脚从封装好的芯片一个或多个侧面引出，排列成一条直线，即该直插式芯片是2D平面布置的。由于该芯片230的引脚231是沿平面直线分布，而发电机的其他部件的电路是3D立体分布，并且内外端接口存在交叉。因此在本实施方式中设置了立体交叉的分层次的多层线路，该多层线路的内端接口2能与平面分布的芯片引脚231耦合，另一端则能与立体分布的外端接口连接。该多层线路按功能分包括信号层和功率层，其中该信号层用于传输弱电信号，与控制电路连接，该功率层用于传输强电信号，与动力电路连接。功率层又进一步分为功率输入层和功率输出层。信号层223、功率输入层221及功率输出层222分别位于不同的平面，三者彼此之间在空间上互不接触，相互绝缘，但其内端接口2(即与芯片连接的一端)均位于一个平面290上，并在该耦合面290上与芯片230的引脚231相焊接。

图3是本发明所涉及的电压调节器刷架总成的部分B-B剖面示意图，在图3中详细阐述了内端接口的分布情况。如图3中所示，图中虚线框内的部分即内端接口2。该内端接口2共包括与多层线路的接口和与接地端290的接口。内端接口2依次包括：信号层内端接口223a、接地内端口229a、功率输出层内端口222a和功率输出层内端口221a。上述内端口通过同时或分别与芯片引脚231的上下表面相接触，从而实现多层线路在一个平面的耦合。

图4是本发明所涉及的电压调节器刷架总成的A-A剖面示意图，图5是本发明所涉及的电压调节器刷架总成的多层线路的局部放大剖视图，借助图4和图5可以详细理解多层线路如何实现。如图4中所示，芯片230被放置与该电压调节器刷架总成200的内部，其引脚231平行于水平面。在本实施方式中，该耦合平面与信号层223位于同一平面上。该电压调节器刷架总成的信号层223由一印刷线路板250组成。该印刷线路板250的表面上按照控制电路的设计要求，被预先设置有一层金属膜，该金属膜构成了信号层223。同时，该印刷线路板250上设置有若干通孔251，功率层的一端被固定于其中一个通孔251内。为了便于安装和使用，可以将该通孔设计为矩形。因此尽管信号层、功率层的一端相互交叉设置，并于垂直的外围电路连接，但是另一端能与平面的芯片引脚相连接。

功率输出层222是为一导电体，优选地为一金属片。功率输出层222的外端接口222b与外围电路连接，另一端222a被放置于印刷电路板250的开口内。功率输出层222的内部端口222a被设计为一具有凹槽244的形状。当芯片230的引脚231和功率输出层内部端口222a连接时，引脚231被推至凹槽244中间，引脚231受到上端241的挤压，迫使引脚231被固定于上端241与下端之间，也因此引脚231与功率输出层222连接在一起。同样地，还可以采用另一实施方式，即将凹槽244的预留空间增大，并将其作为一焊料储穴。这样能同样保持引脚231与功率输出层222的连接。

同理，由于多个印刷电路板开口都位于同一平面上，功率输入层221与引脚231可以同样的方式连接。

信号端口233a的印刷电路板金属膜与芯片引脚231直接接触，金属膜比引脚231面积大，便于焊接。信号层223是在印刷线路板250上形成，该印刷线路板250的表面上按照控制电路的设计要求，在规定的位置被预先设置有一层金属膜电路，该金属膜构成信号层223。通常而言，信号层223的控制电路与外端接口320的P端口222b(相位信号端口)、DFM端口(辅助端口)、L端口(充电指示灯端口)连接。印刷电路板金属膜电路从与芯片引脚231焊接的内端接口223a开始，在印刷电路板上延伸到信号层外端接口223b的P端口(相位信号端口)。功率输入层221紧靠在印刷电路板的无金属膜区域。同时功率输出层222位于印刷电路板的另一面，并通过注塑填充的方式与金属膜区域绝缘。这样使得金属膜信号层223与其他层电路保持绝缘，再与整个刷架210注塑为一体。

该刷架210注塑为一体，其顶部为散热片261，位于功率输入层的外侧，散热片261的底部与刷架210注塑为一体；电压调节器总成的底部为散热片262，位于功率输出层的外侧，通过过盈配合固定在刷架210上。电压调节器的芯片230安装在散热片261与散热片262之间，信号层的印刷电路板250注塑在刷架210内。这样，电压调节器的芯片240通过功率层、信号层与接地端中的端口与外部电路实现连接。同时，电压调节器芯片230位于散热片261与散热片262之间，通过双层的散热方式，增加了散热有效面积。

图6为本发明所涉及的具体实施例的爆炸示意图。电压调节器总成依次由散热片261、刷架210、金属片221组成功率输入层、金属片222组成功率输出层、印刷电路板250的金属膜组成的信号层223、金属片229组成的接地端、芯片230和散热片262配合而成。其中，印刷电路板250具有第一表面510与第二表面520。金属片221与金属片222位于印刷电路板250的第一表面510以上。其中金属片221的引脚穿透第一表面510，并在第二表面520与芯片230连接。金属片222的引脚从第一表面510穿透印刷电路板250，并在第二表面520与芯片230连接。金属片229位于印刷电路板250的第二表面520以下，其中金属片229的引脚从第二表面520穿入印刷电路板250，也通过第二表面520与芯片230连接。由此可见，功率输入层221、功率输出层222、信号层223虽然在一个平面与芯片230的引脚231耦合，但是彼此之间相互隔绝。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种电压调节器的刷架总成，所述电压调节器的芯片与外围电路通过多层线路连接，其特征在于：所述电压调节器的刷架注塑为一体。

2.一种如权利要求1所述的电压调节器刷架总成，其特征在于，所述多层线路包括信号层与功率层，所述功率层包括功率输入层与功率输入层。

3.一种如权利要求2所述的电压调节器刷架总成，其特征在于，所述功率输入层与所述外围电路的B+端口连接，所述信号层与所述外围电路的L端口、DFM端口与P端口连接，功率输出层与所述外围电路的F+端口连接，所述功率输入层、信号层及功率输出层均共用GND端口与所述外围电路组成回路连接。

4.一种如权利要求2所述的电压调节器刷架总成，其特征在于，所述信号层位于所述功率输入层与功率输出层之间。

5.一种如权利要求1所述的电压调节器刷架总成，其特征在于，所述功率输入层和功率输出层是由金属片组成的功率电路；所述信号层由印刷电路板组成的信号电路。

6.一种如权利要求5所述的电压调节器刷架总成，其特征在于，所述印刷电路板上设置开口，用于放置所述功率输入层和功率输出层的引脚。

7.一种如权利要求1所述的电压调节器刷架总成，其特征在于，所述电压调节器具有两个散热片，其中第一散热片位于所述功率输入层的外侧，第二散热片位于所述芯片的外侧。

8.一种如权利要求7所述的电压调节器刷架总成，其特征在于，所述第一散热片的底端与所述刷架注塑为一体。

9.一种如权利要求7所述的电压调节器刷架总成，其特征在于，所述第二散热片通过机械固定在所述刷架上。

10.一种如权利要求7所述的电压调节器刷架总成，其特征在于，所述第二散热片铆接于所述刷架上。

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