CN110504818B - 一种点电源模块及电源组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源领域，公开了一种点电源模块及电源组件。该点电源模块包括电源主体、插针、球状焊点以及插接孔，插针设于该电源主体的一侧，球状焊点设于该电源主体的另一侧，以及插接孔设于该电源主体，并与插针位于该电源主体的不同侧，其中，当两个点电源模块连接时，其中一个的插针插入另一个的插接孔，当该点电源模块与电路板连接时，其球状焊点或者其插针连接电路板。该点电源模块既具有表贴封装方式，又具有插针封装方式，因此，该点电源模块既可以用在只能表贴安装的电路板，也可以用在只能插装的电路板，可以使得该点电源模块的使用场合更灵活，安装方式更灵活。

Description

一种点电源模块及电源组件

技术领域

本发明实施方式涉及电源领域，特别是涉及一种点电源模块及电源组件。

背景技术

点电源模块的封装方式基本上是固定的封装方式，一般是BGA封装或者是插针封装，因此对于同一功能的点电源模块，在不同的应用场合中，必须使用不同的模块型号，使得点电源模块不能灵活的安装和使用。

发明内容

本发明实施方式旨在提供一种点电源模块，以能够使得点电源模块的使用场合更灵活，安装方式更灵活。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种点电源模块，包括：

电源主体；

插针，设于所述电源主体的一侧；

球状焊点设于所述电源主体的另一侧；及

插接孔，设于所述电源主体，并与所述插针位于所述电源主体的不同侧；

其中，两个所述点电源模块连接时，其中一个的插针插入另一个的插接孔；所述点电源模块与电路板连接时，所述球状焊点或者所述插针连接所述电路板。

在一些实施例中，所述插接孔与所述球状焊点位于所述电源主体的同一侧。

在一些实施例中，所述插接孔与所述球状焊点位于所述电源主体背向所述插针的一侧。

在一些实施例中，所述电源主体包括外壳，金属电路板以及电路基板；

所述金属电路板与所述电路基板分别设于所述外壳的两相对侧，所述球状焊点与所述插接孔设于所述电路基板背向所述金属电路板的一面，所述插针的一端设于所述电路基板，所述插针的另一端显露于所述外壳背向所述电路基板的一侧。

在一些实施例中，所述电源主体还包括功率器件和非功率器件；

所述功率器件设于所述金属电路板朝向所述基板的一面，所述功率器件与所述电路基板电性连接，所述非功率器件设于所述电路基板朝向所述金属电路板的一面。

在一些实施例中，所述插接孔穿过所述电路基板及所述插针设于所述电路基板的一端。

在一些实施例中，所述插针，所述球状焊点以及所述插接孔通过所述电路基板相并联。

在一些实施例中，所述金属电路板为一弯折的金属板，所述金属板折弯的部分与所述电路基板相连。

在一些实施例中，所述插针是扁平引脚。

本发明实施例的另一方面，提供一种电源组件，包括：

电路板；及

一个或多个上述点电源模块。

发明本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施方式通过提供一种点电源模块，包括电源主体、插针、球状焊点以及插接孔，插针设于该电源主体的一侧，球状焊点设于该电源主体的另一侧，以及插接孔设于该电源主体，并与插针位于该电源主体的不同侧，其中，当两个点电源模块连接时，其中一个的插针插入另一个的插接孔，当该点电源模块与电路板连接时，其球状焊点或者其插针连接电路板。该点电源模块既具有表贴封装方式，又具有插针封装方式，因此，该点电源模块既可以用在只能表贴安装的电路板，也可以用在只能插装的电路板，可以使得该点电源模块的使用场合更灵活，安装方式更灵活。

附图说明

图1是本发明其中一实施例提供的点电源模块的立体剖视图，其中点电源模块的外壳被虚化；

图2是图1所示的点电源模块的正面剖视图，其中点电源模块的外壳被虚化；

图3是图1所示的点电源模块的仰视图，其中点电源模块的外壳被虚化；

图4是图1所示的点电源模块的俯视图，其中点电源模块的外壳被虚化；

图5是本发明其中一实施例提供的点电源模块的电路图；

图6是本发明另一实施例提供的一种电源组件的主视图；

图7是本发明另一实施例提供的一种电源组件的立体图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

点电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，其特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说，这类模块称为负载点(POL)电源供应系统或使用点电源供应系统(PUPS)。由于模块式结构的优点甚多，因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。

芯片或集成电路的封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。一方面可以使芯片与外界隔离，防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降；另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。

点电源模块的封装方式一般都是固定单一封装的形式，例如采用双列直插封装或者采用球栅阵列封装，其中双列直插封装(英语：dual in-line package)也称为DIP封装或DIP包装，简称为DIP或DIL，是一种集成电路的封装方式，集成电路的外形为长方形或矩形，在其两侧则有两排平行的金属引脚，称为插针。DIP包装的元件可以焊接在印刷电路板(PCB)电镀的贯穿孔中，或是插入在DIP插座(socket)上，适合印刷电路板的穿孔安装，而球栅阵列封装，简称BGA(Ball Grid Array Package)，该封装是在封装体基板的底部制作阵列，球状焊点作为电路的I/O端与印刷线路板(PCB)互接，BGA的封装类型多种多样，其外形结构为方形或矩形，适用集成电路或者芯片的I/O引脚较多的场合，采用该项技术封装的器件是一种表面贴装型器件。

点电源模块采用其中一种的封装方式进行封装，因此，其安装的方式也随之固定，而对于同一功能的点电源模块，在不同的应用场合，必须使用不同的模式型号，使得点电源模块的使用非常不灵活。

因此，为了使得点电源模块的使用更加灵活，请参阅图1，本发明其中一实施例提供一种点电源模块100，包括电源主体10，插针20，球状焊点30以及插接孔40。插针设于电源主体10的一侧，成列排列，插针20的一端与插接孔40连接，另一端穿出点电源模块100，暴露于外面，球状焊点30及插接孔40均设于电源主体10背向插针20的的一侧，插接孔40是半封闭孔，其封闭口插入电源主体10与插针20一端连接，其开口设置于电源主体10背向插针20的一侧。

该点电源模块100的封装方式有两种，既有BGA封装方式，又有DIP封装方式，将该点电源模块100安装于电路板时，可以根据电路板的需要的连接方式，选择点电源模块的安装方式，可以用球状焊点进行连接电路板，也可以选择采用插针方式连接电路板，使得点电源模块的安装方式更加灵活，且当需要在线扩大点电源模块的功率时，若需要两个点电源模块进行在线连接，可以将其中一个的插针插入另一个的插接孔即可，可以使得点电源模块的使用场合更多。

电源主体10包括外壳11，金属电路板12，电路基板13，功率器件14以及非功率器件15，金属电路板12与电路基板13分别设于外壳11的两相对侧，功率器件14设于金属电路板12朝向电路基板13的一面，非功率器件设于电路基板13朝向金属电路板12的一面，两者进行电性连接，通过将功率器件14与电路基板13分离，并直接设置在金属电路板12上，功率器件14的大部分热量均可通过金属电路板12直接向外辐射，避免在电路基板13上产生集中的热量而导致散热效率低下。

在一些实施例中，金属电路板12为一折弯的金属板，其折弯部分与电路基板13连接，金属电路板12是一种由金属基材、绝缘体以及铜箔组成的金属电路板，散热效率极高，在一些实施例中，金属电路板10可以是铜基板或者铝基板等。功率器件14设置于金属电路板12未折弯部分朝向电路基板13的一面，或者设置于金属电路板12折弯部分朝向点电源模块100内部的一面。

可以理解，金属电路板12为L形，可以理解，根据实际情况，金属电路板12并不仅限于L形，金属电路板12也可以为T形，U形等。

在一些实施例中，金属电路板12设置有多个相平行的贯通的条形孔，或者多个均匀分布的贯通的圆孔，用于散热。当点电源模块100工作时，可以使用冷气流进行散热，具体地，大部分热量通过金属电路板12传递到与金属电路板12表面接触、温度更低、快速运动的空气中，空气可以带走大部分热量，进而点电源可以快速冷却，进一步达到快速散热的目的。

电路基板13蚀刻有驱动功率器件14及非功率器件15的点电源电路，电路基板13朝向金属电路板12的一面设置有非功率器件15，电路基板13背向金属电路板12的一面设置有球状焊点30与插接孔40，插针20的一端设于电路基板13，另一端穿过外壳11暴露于外壳11，插接孔40穿过电路基板13及插针20设于电路基板13的一端。

电路基板13是印制电路板，又称PCB线路板，是电子元器件电气连接的提供者。它的设计主要是版图设计；采用电路基板13的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产。

功率器件14为点电源模块100中主要的发热器件，可以是集成器件，也可以是分立器件，功率器件14与电路基板13电性连接，功率器件14包括场效应晶体管和电感等大功率器件，所有的功率器件可以设置在金属电路板12的一侧，也可以使得一些大功率器件设于金属电路板12未折弯部分，其他一些大功率器件设于金属电路板12折弯部分，

非功率器件15为点电源模块100中发热较少的器件，可以是集成器件也可以是独立器件，非功率器件15与电路基板13电性连接，非功率器件15可以为电容，电阻，二极管等低功率元器件。

需要说明，上述的电性连接可以通过一些导体连接，如导线、端子等，或者将功率器件14或者非功率器件15设置一些特殊焊点，如表面贴装的焊点等，通过这些特殊焊点直接与电路基板13电性连接。

外壳11的两侧设置有若干个容纳腔，每个容纳腔均设置有一个插针20，插针20的两端中的一端插接于电路基板13上，另一端暴露于外壳11背向电路基板13的一侧，暴露的一端为设置呈尖刺状或者呈扁平状的插接部，安装于电路基板上13的端部与插接孔的底部连接，插接部可以无焊接地插入另一点电源模块的插接孔40中。

在一些实施例中，插针20在与电路基板13连接的一端设有插接孔40，并直接焊接于电路基板13上。图1至图7只展示了插针20的插接部为尖刺状的示例。

将插针20封装于外壳11内，当某个插针损坏时，只需打开壳体，更换该坏掉的插针即可。

插接孔40设置于外壳11的容纳腔内，与球状焊点30位于电源主体10的同一侧，且位于电源主体10背向插针20的一侧，呈半封闭形式，封闭的一端与插针20连接，开口一端呈圆形，或者与插针插接部的形状相匹配，且插接孔40与电路基板13电性连接。插接孔40的数量与插针20的数量匹配，两者成对出现。

在一些实施例中，插接孔40与球状焊点30位于电源主体10的同一侧，插针20位于电源主体10的另一侧，且两侧相邻，插针20的一端与插接孔40、球状焊点30进行并联连接，且均与电路基板13电性连接。

在一些实施例中，球状焊点30与插接孔40位于电源主体10的同一侧，且插针20不设于该侧，球状焊点30与插接孔40位于同一侧的不同平面上，例如电源主体10的某一侧面包括第一平面和第二平面，且第一平面低于第二平面，球状焊点30与插接孔40分别设于该第一平面和第二平面，或者插接孔40设于第一平面，球状焊点30设于第二平面，具体设置可以根据需要而设置，无特殊规定。

在一些实施例中，球状焊点30与插接孔40、插针20分别设于电源主体10的不同侧，但是球状焊点30与插针20不能位于电源主体10的同一侧，例如，电源主体10有六个侧面，电路基板13与金属电路板12位于相对侧面，球状焊点30位于电路基板13上，插接孔40与插针20可以位于剩余四个侧面中不同的两个侧面，球状焊点30与插接孔40、插针20的设置侧更加灵活，使得点电源模块100的安装场合也更加灵活。

在一些实施例中，插针20是铜针，这样既可以通过大电流，又可以增强点电源模块100的散热能力。

点电源模块100采用球栅阵列封装，使得电路基板13背向插接孔40的一面有多个球状或柱状焊点30的阵列，这些焊点为点电源模块100的I/O端子，当点电源模块100工作时，大部分热量可以通过金属电路板12散发，还有一部分热量传到电路基板13，通过球状焊点30散热，进一步提高点电源模块100的散热能力。

并且，不仅球状焊点30是为点电源模块100的I/O端子，插接孔40和插针20也是点电源模块100的I/O端子，三者均通过电路基板13进行并联连接，参阅图5，图5所示是点电源模块100的球状焊点30与插接孔40、插针20电气并联的示意图，点电源模块100一共有16个引脚，其中第二引脚分别连接球状焊点30的某一列或者某几个焊点21、插接孔40的一个插接孔31以及插针20的一个插针41，即，电源主体10的一个I/O端子可以与某一列或者某几个球状焊点连接，同一个I/O端子还与一个插接孔、一个插针连接，因此，点电源模块100得一个I/O引脚功能既可以由球状焊点输出，也可以由对应的插接孔以及对应的插针输出，因此点电源模块100可以实现灵活的安装方式，既可以使用表贴安装，又可以使用插针安装。而当两个点电源模块100连接时，其中一个的插针20插入另一个的插接孔40，就可以实现两个点电源模块100内部电路的并联连接，从而在线扩大点电源模块100的功率，为负载提供更大电流或者更高电压等功能。

在一些实施例中，点电源模块100的BGA封装有多种形式，例如，点电源模块100的球状焊点30在电路基板13上的排列方式可以为周边型、交错型或者全阵列型。不同的球状焊点30根据不同的排列方式与插针20和插接孔40相对应。点电源模块100的BAG封装还可以采用不同材质的电路基板13，例如，塑料封装BGA(简称“PBGA”)，采用塑料材料和塑封工艺制作，是最常用的BGA封装形式。PBGA采用的电路基板13类型为PCB基板材料(BT树脂/玻璃层压板)，裸芯片经过粘结和WB技术连接到电路基板13顶部及引脚框架后，采用注塑成型(环氧模塑混合物)方法实现整体塑模。PBGA封装制作成本低，性价比高。

还可以采用陶瓷BGA(简称“CBGA”)，CBGA是将裸芯片安装在多层陶瓷电路基板13载体顶部表面形成的，金属盖板用密封焊料焊接在电路基板13上，用以保护芯片、引线以及焊盘，连接好的封装体经过气密性处理可提高其可靠性和物理保护性能。CBGA封装形式对湿气不敏感，可靠性好，电、热性能优良，连接芯片和元件可返修性较好，封装成本较高。

还可以采用载带球栅阵列封装(简称“TBGA”)，又称为阵列载带自动键合，是一种相对较新颖的BGA封装形式，采用的基板类型为柔性多层布线基板，焊料球材料为高熔点焊料合金，焊接时采用低熔点焊料合金，封装的芯片与电路基板13互连的方式有两种：倒装焊键合和引线键合。TBGA封装是最薄型BGA封装形式，有利于芯片薄型化，与其他PCB板热匹配性好，芯片轻、小，自校准偏差较之其他BGA类型大，适合高性能、多I/O引脚数场合。

点电源模块100的贴片封装，不仅可以使用球状焊点，还可以采用陶瓷焊柱阵列(简称“CCGA”)的封装形式，又称圆柱焊料载体，是CBGA技术的扩展，不同之处在于采用焊球柱代替焊球作为与PCB电路板互连基材，是当器件面积大于32平方毫米时CBGA的替代品。CCGA承受封装体和PCB电路板之间热匹配的能力较好，因此其可靠性要优于CBGA器件，特别是大器件尺寸应用领域，且清洗也较容易，但优于焊柱高度太大，目前应用的较少。

请参阅图6和图7，本实施例的另一方面，提供一种电源组件200，该电源组件200包括电路板210以及一个或多个点电源模块100，电路板210是印刷电路板，点电源模块100与电路板210通过球状焊点30进行连接，或者通过插针20进行连接，具体连接方式取决于电路板210的需要，多个点电源模块100进行连接时，其中一个点电源模块100的插针插入另一个点电源模块100的插接孔40，两个点电源模块100的I/O引脚进行并联，这样实现不占用电路板210面积的情况下，在线扩展电源组件200的的功率、电压、电流等参数，减小整个电源组件200的占用面积。

点电源模块100不仅可以与另一个点电源模块100进行插接，也可以根据需要，与点电源模块100中的控制模块或者是其他功能模块进行在线插接，扩展点电源组件200的功能，但前提是，扩展的控制模块或者功能模块必须与点电源模块100具有同种封装方式，例如具有插针和插接孔，因此，点电源模块100的使用场合进一步扩大。

有益效果：在本发明提供的点电源模块100及具有此点电源模块100的电源组件200中，该点电源模块100既具有BGA封装，又具有插针封装，使得该点电源模块100的使用场合更灵活，安装方式也更灵活，即可以安装在只能表贴的电路板210，也可以安装在只能插装的电路板210。

当需要在线扩大电源模块的功率、电流等参数时，可以将一个点电源模块100直接插入另一个点电源模块100的插接孔，实现内部电路的电性连接，占用电路板210的面积更小，使用更加方便。

并且，该点电源模块100将功率器件14与电路基板板13相分隔，并直接设置于金属电路板10，当点电源模块100工作时，功率器件14产生的热量直接通过金属电路板10将这些大部分热量向外辐射，避免了在电路基板23上产生集中热点导致散热效率低下的问题，从而加快点电源模块100的散热能力。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施方式，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种点电源模块，其特征在于，包括：

电源主体；

插针，设于所述电源主体的一侧；

球状焊点设于所述电源主体的另一侧；及

插接孔，设于所述电源主体，并与所述插针位于所述电源主体的不同侧；

其中，两个所述点电源模块连接时，其中一个的插针插入另一个的插接孔；所述点电源模块与电路板连接时，所述球状焊点或者所述插针连接所述电路板；

所述电源主体包括外壳，金属电路板以及电路基板；

所述金属电路板与所述电路基板分别设于所述外壳的两相对侧，所述球状焊点与所述插接孔设于所述电路基板背向所述金属电路板的一面，所述插针的一端设于所述电路基板，所述插针的另一端显露于所述外壳背向所述电路基板的一侧。

2.根据权利要求1所述的点电源模块，其特征在于，所述插接孔与所述球状焊点位于所述电源主体的同一侧。

3.根据权利要求2所述的点电源模块，其特征在于，所述插接孔与所述球状焊点位于所述电源主体背向所述插针的一侧。

4.根据权利要求1所述的点电源模块，其特征在于，所述电源主体还包括功率器件和非功率器件；

所述功率器件设于所述金属电路板朝向所述电路基板的一面，所述功率器件与所述电路基板电性连接，所述非功率器件设于所述电路基板朝向所述金属电路板的一面。

5.根据权利要求4所述的点电源模块，其特征在于，所述插接孔穿过所述电路基板及所述插针设于所述电路基板的一端。

6.根据权利要求5所述的点电源模块，其特征在于，所述插针，所述球状焊点以及所述插接孔通过所述电路基板相并联。

7.根据权利要求1所述的点电源模块，其特征在于，所述金属电路板为一弯折的金属板，所述金属板折弯的部分与所述电路基板相连。

8.根据权利要求1-7任一项所述的点电源模块，其特征在于，所述插针是扁平引脚。

9.一种电源组件，其特征在于，包括：

电路板；及

一个或多个根据权利要求1至8任一项所述的点电源模块。

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