CN104022414A - 一种新型的叠层母排 - Google Patents

Abstract

一种新型的叠层母排，它包括多层导电层和多层绝缘层组成的叠层母排本体，叠层母排本体的表面贴合有PCB板。PCB板通过压合的方式贴合于叠层母排本体的表面。PCB板可以贴合于叠层母排本体的上表面，也可以贴合于叠层母排本体的下表面。生产加工时，PCB板与叠层母排本体之间放置有双面具有粘性的绝缘膜，通过压机将PCB板与叠层母排本体压合为一体。本发明将叠层母排本体中导电层需要与元器件进行焊接的安装孔设为长条形，在长条形上开设焊孔，使得元器件可以焊接于叠层母排，从而实现了IGBT芯片或者MOS管与叠层母排的直接焊接，实现了新型的中功率驱动电路，极大地降低了中功率驱动电路的成本。

Description

一种新型的叠层母排

技术领域

本发明涉及一种中等功率驱动系统，特别涉及一种用于电动汽车、风力发电、中功率变频器、中功率逆变器等中等功率驱动系统用的叠层母排。

  

背景技术

是由BJT和MOS组成的复合全控型电压驱动式半导体器件，具有开关速度快，导通压降低，驱动功率小，工作频率高，控制灵活等特点，因此，广泛应用于现代电力电子技术的功率控制电路中。现有功率驱动电路主要分为10KW以下的小功率驱动电路，100KW以上的大功率驱动电路，10KW至100KW之间的中功率驱动电路，其主要特点如下：

1、10KW以下的小功率驱动电路：控制芯片采用IGBT芯片或者MOS管，基体使用PCB板，IGBT芯片或者MOS管通过焊接的方式安装于PCB板，该驱动电路控制电流小，电路结构复杂，但电路集成于PCB板，结构简单，成本低廉，典型应用如小型逆变器、变频器等；

2、100KW以上的大功率驱动电路：控制器件使用大功率IGBT模块，基体使用叠层母排，大功率IGBT模块通过螺栓固定连接于叠层母排，该驱动电路控制电流大，电路结构简单，可靠性高，但价格昂贵，典型应用如轨道交通、船舶驱动、智能电网等；

3、10KW至100KW之间的中功率驱动电路：目前主要采用大功率驱动电路的控制方式进行驱动，利用IGBT模块结合叠层母排，使得中功率驱动电路成本高，价格昂贵，典型应用领域包括电动汽车、太阳能发电、中功率变频器和逆变器等。

对于中功率驱动电路，从设计原理上看，可以采用多个IGBT芯片或者MOS管并联的方式进行驱动，在保证可靠性的前提下降低中功率驱动电路的成本，但是现有的PCB板无法承受中功率驱动电路的电流，而IGBT芯片或者MOS管又无法焊接于现有的叠层母排，使得该技术方案无法实现。因此，如何提供一种新的叠层母排，结合小功率驱动电路和大功率驱动电路优点的同时降低中功率驱动电路的成本，成为功率驱动电路技术领域需要解决的一个重要问题。

  

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的叠层母排，能够进行IGBT芯片或者MOS管的焊接，为中功率驱动电路提供技术基础，本发明提供以下技术方案：

一种新型的叠层母排，它包括多层导电层和多层绝缘层组成的叠层母排本体，叠层母排本体的表面贴合有PCB板。PCB板通过压合的方式贴合于叠层母排本体的表面。PCB板可以贴合于叠层母排本体的上表面，也可以贴合于叠层母排本体的下表面。生产加工时，PCB板与叠层母排本体之间放置有双面具有粘性的绝缘膜，通过压机将PCB板与叠层母排本体压合为一体。

板与叠层母排本体上都开设有多个安装孔，且PCB板与叠层母排本体上的多个安装孔一一对应，PCB板和叠层母排本体贴合为一体后，PCB板与叠层母排本体上的安装孔上下贯穿。叠层母排本体的导电层需要进行焊接的安装孔位置开设有长条形结构，长条形的中间设有焊孔。长条形的宽度比焊孔的直径大0～3mm。这样，在进行元器件焊接时，保证焊孔处热量的有效聚集，可靠地将元器件焊接于叠层母排本体的导电层。元器件焊接于PCB板按照现有的元器件焊接操作即可。

作为本发明的一种优选方案，所述长条形的宽度比所述焊孔的直径大0.5～2mm。

作为本发明的另一种优选方案，所述长条形的宽度比所述焊孔的直径大0.5～1mm。

叠层母排本体的导电层的长条形结构也可以为其他的规则的或者不规则的结构，可以开设用于焊接元器件的焊孔即可，其最优的整体结构为细长型，既便于生产加工，又可以减缓元器件在焊接过程中热量的传导速度，保证元器件可以可靠地焊接。

叠层母排本体的导电层需要进行焊接的安装孔位置也可以直接设有焊孔，焊孔通过两个以上的肋连接于安装孔。焊孔的外边缘可以为圆形，也可以为方形，或者其他的形状。连接焊孔与安装孔的肋可以根据焊孔的实际大小选择合适的宽度大小。

叠层母排本体中导电层的长条形、安装孔、焊孔、肋等结构通常在加工初期一次性冲压成型，以减少加工工序，提高该结构的整体性和可靠性。

本发明优点是：

1、本发明在叠层母排本体中导电层需要与元器件进行焊接的安装孔中开设有长条形结构，在长条形上开设焊孔，使得元器件可以焊接于叠层母排，从而实现了IGBT芯片或者MOS管与叠层母排的直接焊接；

2、本发明通过安装多片IGBT芯片或者MOS管，替代现有的IGBT模块与叠层母排组合的功率驱动电路，实现了新型的中功率驱动电路，极大地降低了中功率驱动电路的成本；

3、本发明同时将PCB板与现有的叠层母排复合形成新型的叠层母排，当新型的叠层母排上安装有IGBT芯片或者MOS管时，有效实现了IGBT芯片或者MOS管的控制信号与系统控制信号的电连接；且PCB板与叠层母排的有效结合，简化了控制系统的电路结构，使得整体的中功率驱动电路系统体积小巧、使用方便、结构简单；

4、本发明结合了小功率驱动电路和大功率驱动电路的优点，为高可靠性，低成本的中功率驱动电路提供了技术基础，推动功率控制电路技术的进步和发展。

附图说明

图1为本发明叠层母排本体与PCB板贴合立体结构示意图；

图2为本发明叠层母排本体与PCB板分离结构示意图；

图3为本发明爆炸结构示意图；

图4为本发明叠层母排本体的导电层结构主视图；

图5为本发明结构具体应用实施例结构主视图；

图6为图5中A部分局部放大结构示意图；

图7A为图5中A部分方案B的局部放大结构示意图；

图7B为图5中A部分方案C的局部放大结构示意图；

图7C为图5中A部分方案D的局部放大结构示意图；

图7D为图5中A部分方案E的局部放大结构示意图；

图8为本发明结构具体应用实施例结构俯视图。

图中标号为：

1—叠层母排本体                11—导电层            111—长条形

112—安装孔                  113—焊孔                114—肋

12—绝缘膜                    2—PCB板             21—凸出部

3—IGBT芯片             4—散热器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如附图1本发明叠层母排本体与PCB板贴合立体结构示意图所示,叠层母排本体1与PBC板2贴合为一体,叠层母排本体1的连接端子从侧面伸出。PCB板2的凸出部21安装有接插件，该凸出部21还可以安装电子元器件，可以根据控制系统的具体要求进行设计。安装孔112贯穿叠层母排本体1和PCB板2，用于安装IGBT芯片、MOS管、电容等元器件。

如附图2本发明叠层母排本体与PCB板分离结构示意图和附图3本发明爆炸结构示意图所示，叠层母排本体1包括多层导电层11和由绝缘膜12组成的多层绝缘层，本发明可以按照图2的结构，先制作叠层母排本体1，叠层母排本体1制作完成后，再将叠层母排本体1与PCB板2进行压合，使其贴合在一起；本发明也可以按照图3的结构，在准备好叠层母排本体1的所有导电层11和绝缘膜12后，再连同PCB板2一起进行压合，使其一次性压合成型，进一步减少工序，降低生产成本。叠层母排本体1与PCB板2之间有绝缘膜12，或者叠层母排本体1的导电层11与PCB板2之间置有绝缘膜12。

结合附图4本发明叠层母排本体的导电层结构主视图、附图5本发明结构具体应用实施例结构主视图和附图6图5中A部分局部放大结构示意图所示，导电层11上对应安装孔112的位置设有长条形111，长条形111上开设有焊孔113，焊孔113位于长条形111的中间，在本实施例中，长条形11为规则的结构，则焊孔113的最优位置为长条形111的中心位置。在该技术方案中，长条形111的宽度比焊孔113的直径大0～3mm。

叠层母排本体的导电层需要与元器件进行焊接的安装孔位置有多种不同的技术方案，分别如附图7A、图7B、图7C、图7D所示，焊孔113的中心孔为圆形，外边缘可以为附图7A、图7B、图7C所示的圆形，也可以为图7D所示的方形，还可以为其他类似的形状。焊孔113通过两根以上的肋114连接于安装孔112，如附图7A和附图7B所示，连接的肋114为两根，如附图7C所示，连接的肋114为三根，如附图7D所示，连接的肋114为四根。

以下为本发明具体应用的实施例1：

如附图5本发明结构具体应用实施例结构主视图和附图8本发明结构具体应用实施例结构俯视图所示，图中的散热器4未与IGBT芯片3进行连接,以便于对本发明技术进行详细的说明，而并非表示本发明的最终连接状态。一种新型的叠层母排，它包括由多层导电层11和多层绝缘层组成的叠层母排本体1,绝缘层由绝缘膜12组成，叠层母排本体1的表面贴合有PCB板2，叠层母排本体1和PCB板2上的安装孔112上安装有12个IGBT芯片3，IGBT芯片3上连接安装有散热器4。IGBT芯片3通过焊孔113焊接于叠层母排本体1，本实施例中，焊孔113直径为1.8mm，长条形111的宽度为3mm，长条形111的宽度比焊孔113的直径大1.2mm。本实施例中，本发明实施例的电源为三相380V电源，每两相线之间安装有4个IGBT芯片，单个IGBT芯片的驱动电流为25A，经过估算，本发明实施例安装12个IGBT芯片后的驱动能力大约为380×25×4=38KW，是一个基本的中功率驱动电路。

以本发明产品为基础生产加工而成的中功率驱动电路结构简单，IGBT芯片可以自由分布，更有利于系统的散热；12个IGBT芯片的成本约为30元，相比IGBT模块，成本降低至十分之一以内。本发明技术为新型中功率驱动电路的发展提供了技术基础。

实施例2：

本实施例与实施例1的差别为：焊孔113的直径为1.8mm，长条形111的宽度也为1.8mm，长条形111的宽度比焊孔113的直径大0mm。

实施例3：

本实施例与实施例1的差别为：焊孔113的直径为1.8mm，长条形111的宽度为2.3mm，长条形111的宽度比焊孔113的直径大0.5mm。

实施例4：

本实施例与实施例1的差别为：焊孔113的直径为1.8mm，长条形111的宽度为2.8mm，长条形111的宽度比焊孔113的直径大1mm。

实施例5：

本实施例与实施例1的差别为：焊孔113的直径为1.8mm，长条形111的宽度为3.8mm，长条形111的宽度比焊孔113的直径大2mm。

实施例6：

本实施例与实施例1的差别为：焊孔113的直径为1.8mm，长条形111的宽度为4.8mm，长条形111的宽度比焊孔113的直径大3mm。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种新型的叠层母排，它包括多层导电层和多层绝缘层组成的叠层母排本体，其特征在于：所述叠层母排本体的表面贴合有PCB板。

2.根据权利要求1所述的一种新型的叠层母排，其特征在于：所述PCB板通过压合的方式贴合于所述叠层母排本体的表面。

3.根据权利要求1或者2所述的一种新型的叠层母排，其特征在于：所述PCB板与所述叠层母排本体上都开设有多个安装孔，所述叠层母排本体的导电层需要进行焊接的安装孔位置开设有长条形结构，所述长条形的中间设有焊孔。

4.根据权利要求3所述的一种新型的叠层母排，其特征在于：所述长条形的宽度比所述焊孔的直径大0～3mm。

5.根据权利要求3所述的一种新型的叠层母排，其特征在于：所述长条形的宽度比所述焊孔的直径大0.5～2mm。

6.根据权利要求3所述的一种新型的叠层母排，其特征在于：所述长条形的宽度比所述焊孔的直径大0.5～1mm。

7.根据权利要求1或者2所述的一种新型的叠层母排，其特征在于：所述PCB板与所述叠层母排本体上都开设有多个安装孔，所述叠层母排本体的导电层需要进行焊接的安装孔位置设有焊孔，所述焊孔通过两个以上的肋连接于安装孔。