CN102820774A - 直流斩波功率模块 - Google Patents

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聂世义
郑军
张敏
姚玉双
王晓宝
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Abstract

本发明涉及一种直流斩波功率模块，包括外壳和主电路板，主电路板包括基板和连接在基板上的半导体芯片、各器件以及至少两个电极端子和控制端子，主电路板通过密封胶与外壳固定，至少两个电极端子分别设置在基板的两侧，电极端子包括设置在外壳内部竖置呈M形的支座以及电极引出板，支座的底平面与基板固定连接，电极引出板穿出外壳顶板并设置在外壳的顶面；控制端子包括至少一个固定座和固定在固定座上的两个以上的引针；所述外壳顶板的外部设有至少两个定位柱和两个以上的驱动电路板座，外壳顶板外部的两侧分别设有至少一限位卡脚。本发明对电极端子、控制端子和外壳进行改进，结构更加合理，抗震性好，能提高其工作可靠性。

Description

直流斩波功率模块
技术领域
本发明涉及一种直流斩波功率模块，属于功率模块制造技术领域。
背景技术
直流斩波功率模块用于计算机硬件电路、各种开关电源的控制器以及电动汽车控制器等，其主要作用是利用主电路元器件的组合将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电输出。现有的直流斩波功率模块主要包括半导体芯片，电容和二极管等器件，电极端子以及控制端子和基板，基板由覆金属陶瓷基板以及铜底板复合构成，半导体芯片、各器件以及电极端子和控制端子均焊接在基板上并构成主电路板，通过各电路元器件实现电路连接并构成直流斩波电路，主电路板再通过灌胶密封固定外壳上。但上述结构的直流斩波功率模块在用于电动汽车和电动摩托车的直流电机供电时，由于汽车和电动摩托车在行驶中的振动对直流斩波功率模块产生的冲击力，虽然各器件、半导体芯片、电极端子以及控制端子焊接后再通过密封胶固定，但仍然会造成影响，尤其电级端子需要外接其它设备，振动对电极端子造成的冲击更大。而目前电极端子均采用立槽底座结构，立槽的底部向内折弯并焊接基板上，虽然可通过立槽结构以释放电极引出板在打弯时其底部焊接处所引起的应力，但电极端子的立槽底座结构不能有效吸收车辆振动对其造成冲击，加之直流斩波功率模块的工作环境是在-40℃至125℃之间进行循环，因此经过一段时间后，会加速电极端子焊接处脱落，从而影响到整体功率器件的寿命。再则，控制端子上的各引针是分别焊接在基板上，由于各引针之间仅通过外壳进行限位，车轮行驶时的振动会影响其连接的可靠性，因此存在单一引针产生脱落问题，使直流斩波功率模块的工作可靠性不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理，抗震性好，能提高工作可靠性的直流斩波功率模块。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种直流斩波功率模块，包括外壳和主电路板，主电路板包括基板和连接在基板上的半导体芯片、各器件以及至少两个电极端子和控制端子，主电路板通过密封胶与外壳固定，其特征在于：所述至少两个电极端子分别设置在基板的两侧，电极端子包括设置在外壳内部竖置的呈M形的支座以及电极引出板，支座的底平面与基板固定连接，电极引出板穿出外壳顶板并设置在外壳的顶面；所述的控制端子包括至少一个固定座和固定在固定座上的两个以上的引针，各引针的底部固定在基板上、上部穿出外壳顶板；所述外壳顶板的外部设有至少两个定位柱和两个以上的驱动电路板座，外壳顶板外部的两侧分别设有至少一限位卡脚。
本发明的直流斩波功率模块其电极端子采用M形的支座以及电极引出板结构，可通过M形的支座不仅能较好的释放电极引出板在打弯时其焊接处所引起的应力，而且还能较好的吸收和缓冲车辆振动时造成的冲击，通过M形的支座能增加电极端子底平面与基板的焊接面积，故能提高电极端子在基板上的剪切力，大幅度提高电极端子与基板连接的可靠性，具有较好的抗震性能。本发明控制端子上的各引针是通过固定座连接，因此使得控制端子为整体设计，可将各引针集成在一起，可增加控制端子整体连接强度，提高了抗震性能，解决了单一引针在振动中脱落问题，也便于用户与驱动电路的连接。本发明在外壳顶板的外部设有至少两个定位柱和两个以上的驱动电路板座，驱动电路板放置在驱动电路板座上再通过定位柱定位，而设置在外壳上的限位卡脚对驱动电路板卡住，因此通过定位柱以及限位卡脚能有效防止驱动电路板在振动中出现应力损伤，也方便用户安装驱动电路板。本发明直流斩波功率模块通过对电极端子、控制端子和外壳进行改进，结构更加合理，抗震性好，能提高用于汽车和电动摩托车的直流斩波功率模块工作可靠性。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明直流斩波功率模块的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视结构示意图。
图3是图2的B-B剖视结构示意图。
图4是本发明直流斩波功率模块的立体结构示意图。
图5是本发明电极端子的结构示意图。
图6是本发明控制端子的结构示意图。
图7是现有直流斩波电路原理图。
其中：1-外壳，1-1-螺母孔，1-2-驱动电路板座，1-3-电极座，1-4-限位卡脚，1-5-定位柱，1-6-筋板，1-7-安装座，2-接地端子，3-衬套，4-电极端子，4-1-支座，4-2-电极引出板，5-控制端子，5-1-固定座，5-2-引针，6-基板，7-器件，8-半导体芯片，9-密封胶。
具体实施方式
见图1～4所示，本发明的直流斩波功率模块，包括外壳1和主电路板，主电路板包括基板6和连接在基板6上的半导体芯片8、各器件7以及至少两个电极端子4和控制端子5，本发明的基板6由覆金属陶瓷基板以及铜底板复合构成，电容、二极管等各器件7以及半导体芯片8、电极端子4和控制端子5均焊接基板6上以实现电路连接并构成如图7所示的直流斩波电路，可将基板6底面固定在散热器上，通过散热器将直流斩波功率模块工作时所生产的热量强制散出，本发明主电路板通过密封胶9与外壳1固定，密封胶可采用硅凝胶。本发明为方便将外壳1与基板6连接和安装，外壳1四角处分别设有安装座1-7，衬套3穿过基板6并与外壳1固定连接。
见图1～4所示，本发明至少两个电极端子4分别设置在基板6的两侧，一侧为输入电极端子4，另一侧为输出电极端子4，本发明可在基板6的一侧设有两个输入电极端子4，基板6的另一侧设有两个输出电极端子4，见图2～3以及图5所示，本发明电极端子4包括设置在外壳1内部竖置呈M形的支座4-1以及电极引出板4-2，支座4-1的底平面与基板6固定连接，通过M形的支座吸收和缓解震动所造成的冲击力，电极引出板4-2穿出外壳1顶板并设置在外壳1的顶面，电极引出板4-2折弯后设置在电极座1-3处，通过紧固件使输入电极端子4与直流电连接，同时通过紧固件使输出电极端子与外部设备连接，实现直流斩波功率模块的输入和输出。
见图1～4、6所示，本发明控制端子5包括至少一个固定座5-1和固定在固定座5-1上的两个以上的引针5-2，固定座5-1采用绝缘材料制得，见图6所示，控制端子5可采用两个固定座5-1和四个引针5-2，各引针5-2固定在固定座5-1上，增加控制端子5的整体连接强度，各引针5-2的底部固定在基板6上、上部穿出外壳1顶板，通过控制端子5与驱动电路板上的驱动电路实现电连接。
见图1～4所示，本发明外壳1顶板的外部设有至少两个定位柱1-5和两个以上的驱动电路板座1-2，通过两个定位柱1-5对驱动电路板进行限位，使驱动电路板不能转动，而驱动电路板座1-2对驱动电路板高度进行限位，外壳1顶板上的驱动电路板座1-2上设有螺纹孔，通过紧固件将驱动电路板进行固定，外壳1顶板外部的两侧分别设有至少一限位卡脚1-4，可对驱动电路板进行卡接，有效防止驱动电路板在振动中出现应力损伤。见图1、4所示，本发明外壳1的顶板上还设有至少两个以上用于放置螺母的螺母孔1-1，用于用户将直流斩波功率模块固定在其它装置上，以增加防震性。见图1～4所示，本发明外壳1内部设有纵横交错的筋板1-6，筋板1-6延伸至密封胶9内，通过筋板1-6有效加可提高外壳1的机械强度和防震性能。
见图1～4的示，本发明基板6上还连接有至少一个接地端子2，接地端子2包括设置在外壳1内竖置呈M形的支座以及接地引出板，接地端子2的结构与电极端子4完全相同，支座的底平面与基板6焊接固定，接地引出板穿出外壳1顶板并设置在外壳1的顶面，接地引出板折弯后设置在电极座1-3处，通过紧固件与地连接，起到防静电作用。

Claims (6)

1.一种直流斩波功率模块，包括外壳（1）和主电路板，主电路板包括基板（6）和连接在基板（6）上的半导体芯片（8）、各器件（7）以及至少两个电极端子（4）和控制端子（5），主电路板通过密封胶（9）与外壳（1）固定，其特征在于：所述至少两个电极端子（4）分别设置在基板（6）的两侧，电极端子（4）包括设置在外壳（1）内部竖置呈M形的支座（4-1）以及电极引出板（4-2），支座（4-1）的底平面与基板（6）固定连接，电极引出板（4-2）穿出外壳（1）顶板并设置在外壳（1）的顶面；所述的控制端子（5）包括至少一个固定座（5-1）和固定在固定座（5-1）上的两个以上的引针（5-2），各引针（5-2）的底部固定在基板（6）上、上部穿出外壳（1）顶板；所述外壳（1）顶板的外部设有至少两个定位柱(1-5)和两个以上的驱动电路板座（1-2），外壳（1）顶板外部的两侧分别设有至少一限位卡脚(1-4)。
2.根据权利要求1所述的直流斩波功率模块，其特征在于：所述的基板（6）上还连接有至少一个接地端子(2)，接地端子(2)包括设置在外壳（1）内竖置呈M形的支座以及接地引出板，支座的底平面与基板（6）固定连接，接地引出板穿出外壳（1）顶板并设置在外壳（1）的顶面。
3.根据权利要求1所述的直流斩波功率模块，其特征在于：外壳（1）内部设有纵横交错的筋板(1-6)，且筋板(1-6)延伸至密封胶（9）内。
4.根据权利要求1所述的直流斩波功率模块，其特征在于：所述外壳（1）顶板上还设有至少两个以上用于放置螺母的螺母孔（1-1）。
5.根据权利要求1所述的直流斩波功率模块，其特征在于：所述外壳（1）四角处分别设有安装座(1-7)，衬套（3)穿过基板（6）与外壳（1）固定连接。
6.根据权利要求1所述的直流斩波功率模块，其特征在于：所述外壳（1）顶板上的驱动电路板座（1-2）上设有螺纹孔。
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