CN112563228B - 一种具有防护缓冲结构的电极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有防护缓冲结构的电极，电极包括连接单元和底座单元，连接单元和底座单元电气地和机械地连接，底座单元上具有缓冲结构，连接单元和底座单元分别具有伸出部，连接单元和底座单元的伸出部配合形成限制缓冲结构形变程度的限位结构。该电极的缓冲结构在起到抗震缓冲作用的同时不会发生过度形变，降低电极因意外冲击或应力疲劳而损坏的可能，提高电极的寿命，可应用于多种类型的电极上，可根据加工和装配要求灵活调整实施方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种电极及其制造方法，尤其涉及一种具有防护缓冲结构的电极及其制造方法。
背景技术
电力电子功率模块，尤其是小型封装结构的功率模块，多采用针形电极与外部进行电气连接。为保护封装结构的稳定性，针形电极均具有相应的缓冲结构以缓解外部的冲击。附图1和附图2为常见的两种针形电极。
附图1所示针形电极，为一体冲压制作而成。所采用的材料硬度不宜过大，这就造成端子的头部在加工过程中容易发生变形。缓冲部没有相应的变形止定结构，在外力施加的过程中会持续形变，最终失效。
附图2所示针形电极，为两部分插接而成，其连接单元分结构可参考附图3。由于头部具有pressfit结构，所采用的材料硬度一般较大。在功率模块封装过程中，需要先将底座焊接到基板上，而后再用专用的机器将头部插入到底座中实现连接，既增加了生产成本，又降低了工作效率。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种具有限制缓冲部形变程度的限位结构的电极，在起到抗震缓冲作用的同时能够防止缓冲结构的过度压缩或拉伸。
技术方案：本发明的技术方案为：电极包括连接单元和底座单元，其特征在于所述连接单元和底座单元电气地和机械地连接，连接单元上具有缓冲部或底座单元上具有缓冲部，连接单元具有第一伸出部，底座单元具有第二伸出部，第一伸出部和第二伸出部配合组成限制缓冲部形变程度的限位结构。
底座单元设有对连接单元起导向作用的结构；或者连接单元设有对底座单元起导向作用的结构。
连接单元还包括头部连接部、拼接部；拼接部具有用于定位的上端部，第一伸出部位于拼接部上并自拼接部向外延伸。
底座单元还包括拼接部，拼接部具有用于定位的下端部，第二伸出部位于拼接部上并自拼接部向外延伸。
连接单元的拼接部设置有弹性结构，弹性结构压紧在第二伸出部弯折形成的开口的壁面上；或底座单元的拼接部设置有弹性结构，弹性结构压紧在第一伸出部弯折形成的开口的壁面上。
连接单元的拼接部宽度大于第二伸出部弯折形成的开口宽度；或所述底座单元的拼接部宽度大于第一伸出部弯折形成的开口宽度。
第二伸出部自底座单元向两侧延伸并弯折形成和连接单元配合的开口，所述开口宽度小于弹性结构未受压缩时的宽度；或第一伸出部弯折形成和底座单元配合的开口，所述开口宽度小于弹性结构未受压缩时的宽度。
底座单元还包括用于和基板连接的焊接部以及用于定位的上端部或下端部。
连接单元拼接部的上端部和底座单元的上端部贴合并焊接；或者连接单元的缓冲部具有用于定位的下端部，底座单元拼接部的下端部和连接单元下端部贴合并焊接。
连接单元采用与底座单元相同的材料或机械强度大于底座单元机械强度的材料制成。
头部连接部为弹性结构(如pressfit结构)或刚性结构，缓冲部为至少一个弯折单元，弯折单元数与弯折方向根据待加工端子技术参数确定。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：该电极的缓冲结构在受压或受拉时，起到抗震缓冲作用的同时不会发生过度形变，降低电极因意外冲击或应力疲劳而损坏的可能，提高电极的寿命，可根据电极的类型、技术要求和生产条件选用不同的实施方式，端子为两部分插接的结构，避免了端子被焊接在基板上时限位结构被误焊接导致限位结构失效的可能。
附图说明
图1是现有技术中一种针形电极示意图；
图2是现有技术中另一种针形电极示意图；
图3是现有技术中另一种针形电极的剖面示意图；
图4是本发明实施例1结构图；
图5是本发明实施例1的连接单元结构图；
图6是本发明实施例1的底座单元结构图；
图7是本发明实施例2示结构图；
图8是本发明实施例2的连接单元结构图；
图9是本发明实施例2的底座单元结构图；
图10是本发明实施例3结构图；
图11是本发明实施例3的连接单元结构图；
图12是本发明实施例3的底座单元结构图；
图13是本发明实施例4结构图；
图14是本发明实施例4的连接单元结构图；
图15是本发明实施例4的底座单元结构图；
图16是本发明实施例5结构图；
图17是本发明实施例5的连接单元结构图；
图18是本发明实施例5的底座单元结构图；
图19是本发明实施例6结构图；
图20是本发明实施例6的连接单元结构图；
图21是本发明实施例6的底座单元结构图；
图22是本发明实施例7结构图；
图23是本发明实施例7的连接单元结构图；
图24是本发明实施例7的底座单元结构图；
图25是本发明实施例8结构图；
图26是本发明实施例8的连接单元结构图；
图27是本发明实施例8的底座单元结构图。
图28是本发明实施例9结构图；
图29是本发明实施例9的连接单元结构图；
图30是本发明实施例9的底座单元结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
由附图4-6可见，本发明的实施例1包括连接单元1和底座单元2。其中连接单元1包括头部连接部13、第一伸出部11、第一伸出部12、拼接部16、弹性结构14，拼接部16上有开槽；底座单元2包括第二伸出部21、第二伸出部22、缓冲部28、焊接部24。
其中，连接单元的第一伸出部11与第一伸出部12宽度相同，且均小于弹性结构14未受压缩时的宽度；第二伸出部21弯折形成的开口宽度大于第二伸出部22弯折形成的开口宽度；弹性结构14的宽度大于第二伸出部21的内部开口宽度；第一伸出部11、12未受压缩时的宽度小于第二伸出部21的内部开口宽度，大于第二伸出部22的内部开口宽度，拼接部16上有位于两侧伸出部之间的开槽，对连接单元起导向作用，使连接单元的伸出部能够通过底座下伸出部的开口并拼插到位。
实施例1的电极制作过程为：先分别加工连接单元1和底座单元2，然后将连接单元1由上而下先后通过底座单元的第二伸出部21、缓冲部28和第二伸出部22插入到底座单元2中，当拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29接触，同时第一伸出部12的上平面与第二伸出部22的下平面接触时，电极拼插完成。
弹性结构14未受压缩时的宽度大于第二伸出部21弯折形成的开口，在拼插过程中会发生缓慢形变，以保证插入过程的继续。弹性结构14的形变，可以使其外壁紧密压接在第二伸出部21弯折形成的开口内壁上，保证连接单元1与底座单元2的紧密连接，防止连接单元晃动。
第一伸出部12在穿过第二伸出部22的开口时，由于受到压缩，会向连接单元1的轴线方向弯曲变形，从而通过第二伸出部22内部。拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29接触后，继续向下按压，使得第一伸出部12完全穿过第二伸出部22并回弹，使其上平面与第二伸出部22的下平面接触。此时，缓冲部28已产生变形，会反作用于连接单元1使其具有向上运动的趋势，从而使第一伸出部12的上平面与第二伸出部22的下平面、拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29紧密接触。
第一伸出部11与第二伸出部22配合，可以有效防止端子被压接时缓冲部28的过度变形；第一伸出部12与第二伸出部22配合，可以有效防止端子被拉拔时缓冲部28的过度变形。
实施例2
由图7-图9可见，本发明的实施例2包括连接单元1和底座单元2。其中连接单元1包括头部连接部13、第一伸出部11、第一伸出部12、拼接部16、弹性结构14，拼接部具有开槽；底座单元2包括第二伸出部21、缓冲部28、第二伸出部22、焊接部24。
弹性结构14具有上宽下窄的倒梯形形状。在拼插过程中，弹性结构宽度大于第二伸出部21弯折形成的开口，受到底座伸出部开口的挤压会发生缓慢形变，以保证插入过程的继续。弹性结构14的形变，可以使其外壁紧密压接在第二伸出部21的内壁上，保证连接单元1与底座单元2的紧密连接，防止连接单元晃动。
实施例3
由附图10-12可见，为本发明的实施例3包括连接单元1和底座单元2。其中连接单元1包括头部连接部13、第一伸出部11、拼接部16、第一伸出部12、弹性结构14；底座2包括缓冲部28、第二伸出部21、焊接部24，弹性结构位于连接单元的上伸出部和下伸出部之间。
实施例3的电极制作过程为：先分别加工连接单元1和底座单元2，然后将连接单元1由上而下先后通过缓冲部28和第二伸出部21插入到底座单元2中，当拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29接触，同时第一伸出部12的上平面与第二伸出部21的下平面接触时，电极拼插完成。
在拼插过程中，弹性结构14宽度大于第二伸出部21的开口，其受到第二伸出部21的挤压会发生缓慢形变，以保证插入过程的继续。弹性结构14的形变，可以使其外壁紧密压接在第二伸出部21的内壁上，保证连接单元1与底座单元2的紧密连接。
由于拼接部具有开槽，第一伸出部12宽度大于第二伸出部21弯折形成的开口且本身具有倒角，在穿过第二伸出部21内部时，会向连接单元1的轴线方向弯曲变形，从而通过第二伸出部21。拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29接触后，继续向下按压，使得第一伸出部12完全穿过第二伸出部21并回弹，使其上平面与第二伸出部21的下平面接触。此时，缓冲部28已产生变形，会反作用于连接单元1具有向上运动的趋势，从而使第一伸出部12的上平面与第二伸出部21的下平面、拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29紧密接触。
第一伸出部11与第二伸出部21配合，可以有效防止端子被压接时缓冲部28的过度变形；第一伸出部12与第二伸出部21配合，可以有效防止端子被拉拔时缓冲部28的过度变形。
实施例4
由附图13-15可见，本发明的实施例4包括连接单元1和底座单元2。其中连接单元1包括头部连接部13、第一伸出部11、拼接部16、第一伸出部12；底座单元2包括缓冲部28、第二伸出部21、焊接部24。缓冲部包括两个折弯单元，拼接部16和缓冲部28均有开槽。
其中，第一伸出部12单边宽度大于第二伸出部21的内部间隙。
本发明的电极制作过程为：先分别加工连接单元1和底座2，然后将连接单元1由上而下先后通过缓冲部28和底座单元第二伸出部21插入到底座单元2中，当拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29接触，同时第一伸出部12的上平面与第二伸出部21的下平面接触时，电极拼插完成。
缓冲部28的上部开槽与连接单元1、拼接部16的开槽与底座单元2均为过盈配合，保证连接单元1与底座2的紧密连接。
第一伸出部12在穿过第二伸出部21内部时，由于宽度原因且本身具有倒角，会让第二伸出部21向远离底座2主体的方向变形，使得第一伸出部12通过第二伸出部21内部。拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29接触后，继续向下按压，使得第一伸出部12完全穿过第二伸出部21，第二伸出部21回弹，使其下平面与第一伸出部12的上平面接触。此时，缓冲部28已产生变形，会反作用于连接单元1具有向上运动的趋势，从而使第一伸出部12的上平面与第二伸出部21的下平面、拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29紧密接触。
第一伸出部11与第二伸出部21配合，可以有效防止端子被压接时缓冲部28的过度变形；第一伸出部12与第二伸出部21配合，可以有效防止端子被拉拔时缓冲部28的过度变形。
实施例5
由附图16-19可见，本发明的实施例5包括连接单元1和底座单元2。其中连接单元1包括头部连接部13、第一伸出部11、拼接部16、第一伸出部12，拼接部有开槽；底座单元2包括第二伸出部21、缓冲部28、第二伸出部22、焊接部24。
其中，连接单元的第一伸出部11和第一伸出部12的宽度均大于第二伸出部21和第二伸出部22的开口宽度。连接单元1的主体宽度略小于第二伸出部21和第二伸出部22的开口宽度。
本发明的电极制作过程为：先分别加工连接单元1和底座单元2，其中第二伸出部21先折弯成如第二伸出部22的形式，然后将连接单元1放入到底座单元2中，同时保证第一伸出部11在第二伸出部21和第二伸出部22之间，第一伸出部12在第二伸出部22下方，拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29贴合，连接单元1和底座单元2的相对主体面贴合。然后将拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29焊接到一起，再将第二伸出部21继续弯折形成最终封闭状态。
第一伸出部11与第二伸出部22配合，可以有效防止端子被压接时缓冲部28的过度变形；第一伸出部12与第二伸出部22配合，可以有效防止端子被拉拔时缓冲部28的过度变形。
实施例6
由附图19-21可见，本发明的实施例6包括连接单元1和底座单元2。其中连接单元1包括头部连接部13、第一伸出部11、拼接部16、第一伸出部12，拼接部有开槽；底座2包括缓冲部28、第二伸出部21、焊接部24。
其中，第一伸出部11和第一伸出部12的宽度均大于第二伸出部21的开口宽度。连接单元1的主体宽度略小于第二伸出部21的开口宽度。
本发明的电极制作过程为：先分别加工连接单元1和底座单元2，其中第二伸出部21先折弯成如其右侧伸出部的形式，然后将连接单元1放入到底座单元2中，同时保证第二伸出部21在第一伸出部11和第一伸出部12之间，拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29贴合，连接单元1和底座单元2的相对主体面贴合。然后将拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29焊接到一起，再将第二伸出部21继续弯折形成最终封闭状态。
第一伸出部11与第二伸出部21配合，可以有效防止端子被压接时缓冲部28的过度变形；第一伸出部12与第二伸出部21配合，可以有效防止端子被拉拔时缓冲部28的过度变形。
实施例7
由附图22-24可见，本发明的实施例7包括连接单元1和底座单元2。其中连接单元1包括头部连接部13、拼接部16、第一伸出部11；底座单元2包括缓冲部28、第二伸出部21、第二伸出部22、焊接部24；连接单元和底座单元均有开槽。
本发明的电极制作过程为：先分别加工连接单元1和底座单元2，其中第一伸出部11末端未弯折，然后将连接单元1由上而下先后通过缓冲部28和第二伸出部21插入到底座单元2中。当拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29接触后，将此处焊接到一起。然后将第一伸出部11的末端向对应侧第二伸出部21与第二伸出部22之间的间隙处弯折，形成最终状态。
缓冲部28的上部开槽与连接单元1为过盈配合、拼接部16的开槽与底座单元2为间隙配合，保证连接单元1与底座单元2的紧密连接。
第一伸出部11与第二伸出部22配合，可以有效防止端子被压接时缓冲部28的过度变形；第一伸出部12与第二伸出部21配合，可以有效防止端子被拉拔时缓冲部28的过度变形。
实施例8
由附图25-27可见，本发明的实施例8包括连接单元1和底座单元2。其中连接单元1包括头部连接部13、拼接部16、第一伸出部11；底座单元2包括缓冲部28、第二伸出部21、焊接部24，底座单元上设有开槽。
本发明的电极制作过程为：先分别加工连接单元1和底座单元2，其中第一伸出部11末端未弯折，然后将连接单元1由上而下沿开槽插入底座单元2中。当拼接部16的上端部17与缓冲部28的上端部29接触后，将此处焊接到一起。然后将第一伸出部11的末端向第二伸出部21所在侧弯折，形成最终状态。
该实施例通过缓冲部28的开槽的下端部23限制第一伸出部11的向下运动，可以有效防止端子被压接时缓冲部28的过度变形；第二伸出部21的下端面限制第一伸出部11的向上运动，可以有效防止端子被拉拔时缓冲部28的过度变形。
实施例9
由附图28-30可见，为本发明的实施例9包括连接单元1和底座单元2。其中连接单元1包括头部连接部13、第一伸出部11、缓冲部15；底座2包括第二伸出部21、拼接部26、第二伸出部22、焊接部24、弹性结构27，弹性结构27位于连接单元的上伸出部和下伸出部之间。
本发明的电极制作过程为：先分别加工连接单元1和底座单元2，然后将底座单元2由下而上先后通过缓冲部15和第一伸出部11插入到连接单元1中，当拼接部26的下端部23与缓冲部15的下端部18接触，同时连接单元第一伸出部11的上平面与第二伸出部21的下平面接触时，电极拼插完成。
在拼插过程中，弹性结构27的宽度大于第一伸出部11的开口，所以会发生缓慢形变，以保证插入过程的继续。弹性结构27的形变，可以使其外壁紧密压接在第一伸出部11的内壁上，保证连接单元1与底座单元2的紧密连接。
由于拼接部具有开槽，第二伸出部21宽度大于第一伸出部11的开口且本身具有倒角，在穿过第一伸出部11内部时，会向底座单元2的轴线方向弯曲变形，从而通过第一伸出部11。拼接部26的下端部23与缓冲部15的下端部18接触后，继续向上按压，使得第二伸出部21完全穿过第一伸出部11并回弹，使其下平面与第一伸出部11的上平面接触。此时，缓冲部15已产生变形，会反作用于连接单元1，使其具有向上运动的趋势，从而使第二伸出部21的下平面与第一伸出部11的上平面、拼接部26的下端部23与缓冲部15的下端部18紧密接触。
第二伸出部22与第一伸出部11配合，可以有效防止端子被压接时缓冲部15的过度变形；第二伸出部21与第一伸出部11配合，可以有效防止端子被拉拔时缓冲部15的过度变形。
Claims (6)
1.一种具有防护缓冲结构的电极，包括连接单元（1）和底座单元（2），其特征在于所述连接单元（1）和底座单元（2）电气地和机械地连接，连接单元（1）具有缓冲部（15）或底座单元（2）具有缓冲部（28），连接单元（1）具有第一伸出部（11、12），底座单元（2）具有第二伸出部（21、22），第一伸出部和第二伸出部配合组成限制缓冲部形变程度的限位结构；
连接单元（1）还包括头部连接部（13）、拼接部（16）；拼接部（16）具有用于定位的上端部（17），第一伸出部（11、12）位于拼接部（16）上并自拼接部（16）向外延伸；所述连接单元（1）的拼接部（16）设置有弹性结构（14），所述弹性结构（14）压紧在第二伸出部（21、22）弯折形成的开口的壁面上；所述第二伸出部（21、22）自底座单元（2）向两侧延伸并弯折形成和连接单元（1）配合的开口，所述开口宽度小于弹性结构（14）未受压缩时的宽度；
或，底座单元还包括拼接部（26），拼接部（26）具有用于定位的下端部（23），第二伸出部（21、22）位于拼接部（26）上并自拼接部向外延伸；所述底座单元的拼接部（26）设置有弹性结构（27），所述弹性结构（27）压紧在第一伸出部（11、12）弯折形成的开口的壁面上；第一伸出部弯折形成和底座单元（2）配合的开口，所述开口宽度小于弹性结构（27）未受压缩时的宽度。
2.根据权利要求1所述的具有防护缓冲结构的电极，其特征在于底座单元（2）设有对连接单元（1）起导向作用的结构；或者连接单元（1）设有对底座单元（2）起导向作用的结构。
3.根据权利要求1所述的具有防护缓冲结构的电极，其特征在于所述连接单元（1）的拼接部（16）宽度大于第二伸出部（21、22）弯折形成的开口宽度；或所述底座单元的拼接部（26）宽度大于第一伸出部（11、12）弯折形成的开口宽度。
4.根据权利要求3所述的具有防护缓冲结构的电极，其特征在于所述底座单元（2）还包括用于和基板连接的焊接部（24）以及用于定位的上端部（29）或下端部（23）。
5.根据权利要求1或2所述的具有防护缓冲结构的电极，其特征在于连接单元（1）拼接部（16）的上端部（17）和底座单元（2）的上端部（29）贴合并焊接； 或者连接单元的缓冲部（15）具有用于定位的下端部（18），底座单元拼接部（26）的下端部（23）和连接单元下端部（18）贴合并焊接。
6.根据权利要求1所述的具有防护缓冲结构的电极，其特征在于连接单元（1）采用与底座单元（2）相同的材料或机械强度大于底座单元（2）机械强度的材料制成。
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