CN115833741A - 一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒 - Google Patents

Abstract

一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，涉及芯片封装技术领域。包括:盒盖；第一金属件，所述第一金属件固定设置在盒盖内，并设有向下延伸的第一插接端；第二金属件，所述第二金属件与第一金属件间隔固定设置在盒盖内，并设有向下延伸的第二插接端；芯片，所述芯片设置在第一金属件上，并通过连接片与第二金属件连接；和盒体，所述盒体与盒盖可拆卸固定连接，并设有与所述第一插接端适配的第一金属插接位和与所述第二插接端适配的第二金属插接位。所述第一金属件的侧部设有若干与所述定位部适配的定位槽。本发明可以避免锡焊方式对二极管功能产生损失，提升产线生产良率。

Description

一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒

技术领域

本发明涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒。

背景技术

随着光伏行业的近年来的快速发展，光伏市场的竞争越发激烈。目前光伏组件的硅片规格已经由156mm到182mm再到210mm的发展转变。光伏硅片规格的增加，一方面大大提升了单片组件发电功率，由此带来的是，光伏组件系统的电流越来越高，目前光伏组件短路电流已经达到18.6A或者更高，光伏组件作为光伏接线盒的一个关键配件，电流的快速提升也对其性能提出了更高的要求。同时国内光伏组件市场的激烈竞争，平价上网的要求也对光伏接线盒的成本提出更苛刻的要求。如果以更低的成本实现更大的额定电流是摆在线盒尝试的一道难题。

基于成本与电性能需求，目前市场上普遍采用二极管模块作为光伏接线盒的保护器件，不仅可以大幅降低光伏线盒的尺寸和光伏线盒的物料BOM成本，而且可以减少光伏组件商生产过程所需额外的光伏灌封硅胶和光伏背板胶的物料使用量。但这种方式需要大幅提升二极管模块的性能来实现来满足更大功率的光伏组件的额定电流需求。造成光伏线盒的综合成本优势不明显，如何以更低成本实现更大的额点电流需求，是摆在光伏线盒厂商一道必须解决的问题。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种结构紧凑、安装使用简便，降低使用维护成本的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒。

本发明的技术方案是：一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，包括:

盒盖；

第一金属件，所述第一金属件固定设置在盒盖内，并设有向下延伸的第一插接端；

第二金属件，所述第二金属件与第一金属件间隔固定设置在盒盖内，并设有向下延伸的第二插接端；

芯片，所述芯片设置在第一金属件上，并通过连接片与第二金属件连接；和

盒体，所述盒体与盒盖可拆卸固定连接，并设有与所述第一插接端适配的第一金属插接位和与所述第二插接端适配的第二金属插接位。

具体的，所述第一金属件呈板状，并设有镂空部一；

所述第一插接端固定设置在镂空部一处。

具体的，所述第一金属件上设有与第二金属件适配的镂孔二。

具体的，所述芯片的正极侧与第一金属件连接，负极侧通过连接片与第二金属件连接。

具体的，所述盒盖的内侧壁设有若干定位部；

所述第一金属件的侧部设有若干与所述定位部适配的定位槽。

具体的，所述盒盖的顶部设有固定连接的散热片。

具体的，所述盒盖内设有用于填充的导热保护料。

具体的，所述盒盖的侧部设有密封槽；

所述密封槽上设有与盒体适配的密封圈。

具体的，所述盒盖与盒体之间通过卡扣的形式可拆卸固定连接。

具体的，所述盒体内包括：

第三金属件，所述第一金属插接位设置在第三金属件上；和

第四金属件，所述第二金属插接位设置在第四金属件上。

本发明有益效果：

1、采用盒盖密封圈方式，对光伏线盒实现IP68级别的防护能力，取消了目前主流市场采用光伏背板胶进行密封保护的方式，从而降低光伏组件端使用灌封硅胶的物料成本。本案中灌胶是在盒盖部分芯片封装使用环氧树脂灌胶，使用密封圈取消了接线盒内部密封所需要的组件灌封硅胶。灌封硅胶是用来做线盒整体的密封防护，是目前组件长普遍采用的方案。环氧树脂是用做芯片封装的。

2、基于芯片低压封装技术将二极管功能集成在光伏线盒盒盖上，并在盒盖外表面设置散热结构，利于线盒的盒盖大面积散热片进行快速散热，以实现更高的额定电流。常规线盒，需要使用两颗180mil尺寸芯片才能实现30A线盒，使用该方案采用单颗165mil尺寸芯片即可实现。可以大幅降低芯片的物料成本。

3、在具备二极管功能的盒盖上设有插片，通过插拔方式装配至线盒中，客户端可以实现快速装配。当光伏线盒在客户端发生失效异常，可以实现快速的替换，以降低客户端的使用、维护成本。

4、由于二极管功能区由原来放置盒体下部转移至盒盖区域，盒体部分尺寸可以大幅缩小，降低线盒的整体的物料成本。同时光伏组件商在安装汇流条，可以避免锡焊方式对二极管功能产生损失，提升产线生产良率。

附图说明

图1是本发明拆分状态立体结构示意图，

图2是第一金属件、第二金属件与盒盖拆分状态立体结构示意图，

图3是图2组合状态立体结构示意图，

图4是盒盖内灌入导热保护料时立体结构示意图，

图5是盒体拆分状态立体结构示意图，

图6是盒体组合状态立体结构示意图；

图中100是盒盖，

110是第一金属件，111是第一插接端，

120是第二金属件，121是第二插接端，

130是芯片，131是连接片，

140是散热片，150是导热保护料，

200是盒体，

210是第三金属件，211是第一金属插接位，212是矩形孔，

220是第四金属件，221是第二金属插接位，222是储锡槽，

230是底座，

241是上压块，242是下压块，

300是线缆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、 “下”、 “左”、 “右”、 “竖直”、 “水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明， “多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，也可以是电连接 ；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明如图1-6所示；一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，包括:

盒盖100；

第一金属件110，所述第一金属件110固定设置在盒盖100内，并设有向下延伸的第一插接端111；第一插接端111进行倒角并压扁，，以利于实现对插；

第二金属件120，所述第二金属件120与第一金属件110间隔固定设置在盒盖100内，并设有向下延伸的第二插接端121；

芯片130，所述芯片130设置在第一金属件110上，并通过连接片131与第二金属件120连接；和

盒体200，所述盒体200与盒盖100可拆卸固定连接，并设有与所述第一插接端111适配的第一金属插接位211和与所述第二插接端121适配的第二金属插接位221。

本案使用金属导电件制作二极管功能区域的正负极，即第一金属件110和第二金属件120，将肖特基芯片130焊接至导电体的正极上，通过连接片131采用高温焊接技术将肖特基芯片130的上表面和导电件负极焊接，形成一个具备二极管功能的半成品。具备二极管功能的半成品装配至盒盖100的凹槽中，使用环氧树脂、硅胶等材料填充，填充材料中可以添加导热铝粉、石墨烯等增加其导热性。填充完成、填充材料完全固化，二极管核心肖特基芯片130功能区被保护起来，外露金属导电件形成的接插件结构外露。

金属导电件（第一金属件110和第二金属件120）可以使用T2\H65\C1920等牌号的铜材制作。连接片131可以使用铜、金、银、铝等具备优异导电性的材料制作。

进一步优化，所述第一金属件110呈板状，并设有镂空部一；

所述第一插接端111固定设置在镂空部一处。

本案中第一插接端111制作方式为：在第一金属件110上标注出矩形切割线，切割矩形的三条边，形成板状的第一插接端111，通过折弯工艺将第一插接端111向第一金属插接位211方向弯折。此种方式，不仅可以降低用料，提高第一插接端111连接的稳定性，同时可以提高导热保护料150与第一金属件110连接的可靠性。

进一步优化，所述第一金属件110上设有与第二金属件120适配的镂孔二，从而避免第二金属件120与第一金属件110之间局部温度过高，影响器件的性能。

进一步限定，所述芯片130的正极侧与第一金属件110连接，负极侧通过连接片131与第二金属件120连接。

进一步优化，所述盒盖100的内侧壁设有若干定位部；

所述第一金属件110的侧部设有若干与所述定位部适配的定位槽。

进一步优化，所述盒盖100的顶部设有固定连接的散热片140，本案中散热片140可以使用铝、陶瓷等具备优异散热性能的材料。

进一步限定，所述盒盖100内设有用于填充的导热保护料150，本案中导热保护料150采用的是环氧树脂胶。

进一步优化，所述盒盖100的侧部设有密封槽；

所述密封槽上设有与盒体200适配的密封圈，从而提高盒盖100的密封性，防止水汽侵入。

进一步限定，所述盒盖100与盒体200之间通过卡扣的形式可拆卸固定连接。

进一步限定，所述盒体200内包括：

第三金属件210，所述第一金属插接位211设置在第三金属件210上；和

第四金属件220，所述第二金属插接位221设置在第四金属件220上。第三金属件210和第四金属件220可采用铍铜等具备高弹性的金属材料制作。

进一步限定，所述第三金属件210和第四金属件220分别呈Ω形。

进一步限定，所述第三金属件210包括依次连接的第一连接部、U型连接部和第二连接部；

所述U型连接部内设有一对对称设置的卡爪，一对所述卡爪形成第一金属插接位211。

卡爪进一步优化，所述卡爪的顶部呈弧形结构，底部向外侧方向弯折，便于第一插接端111高效稳定的插拔，提高连接的安全性和稳定性。

所述卡爪上设有若干从底部向上延伸的间隔缝，形成若干单卡片，从而进一步提高与第一插接端111的可靠性。

本案中第四金属件220的结构与第三金属件210相同。

进一步限定，所述盒体200内还包括与之固定连接的底座230；

所述底座230上设有与第三金属件210适配的安置位三和与第四金属件220适配的安置位四。

所述安置位三上设有若干第三限位柱，所述第三金属件210上设有若干与所述第三限位柱适配的第三限位孔。第三金属件210压入第三限位柱固定连接，第三限位柱直径稍大于210金属件固定孔，采用过配合工艺卡入，实现固定。

所述安置位四上设有若干第四限位柱，所述第四金属件220上设有若干与所述第四限位柱适配的第四限位孔。

进一步限定，所述盒体200的端部设有出线孔；

所述出线孔上设有与盒体200固定连接的上压块241；

所述上压块241的下方设有与之可拆卸固定连接的下压块242。

进一步限定，所述上压块241与下压块242之间通过卡扣可拆卸固定连接。

第三金属件210和第四金属件220上分别设有供光伏组件的汇流条穿入、装配焊接使用的矩形孔212。

第三金属件210的端部设有用于与光伏线缆300通过电阻焊方式连接的储锡槽222。

本案接线盒使用方式为，以三只接线盒连接为例：

第一只接线盒中的第一金属件110通过汇流带引出，与第二只接线盒中的第二金属件120连接，第二只接线盒中的第一金属件110与第三只接线盒中的第二金属件120连接，第一只接线盒中第二金属件120（负极）和第三只接线盒中第一金属件110（正极）分别通过电缆引出。

后期维护成本：线盒内部二极管击穿失效时，常规线盒需要将整个线盒拆下，重新替换。采用专利方案产品，只需要更换盒盖即可，比现有技术产品成本降低三分之一，而且更换简单方便，极大的降低了维护成本。

性能优势情况：相同体积下，专利方案可以使用更少数量、更低尺寸的芯片来实现相同的电流。如30A额定电流线盒，需要使用两颗180mil尺寸芯片才能实现30A线盒，使用该方案采用单颗165mil尺寸芯片即可实现

相同体积下，采用同等芯片规格。专利方案的散热量明显具有优势。 均选用180mil芯片，25A额定电流下，常规线盒最大结温约为198℃而专利方案最大结温约在160℃，具有明显的散热优势。

对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：

（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；

（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；

以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，包括:

盒盖；

第一金属件，所述第一金属件固定设置在盒盖内，并设有向下延伸的第一插接端；

第二金属件，所述第二金属件与第一金属件间隔固定设置在盒盖内，并设有向下延伸的第二插接端；

芯片，所述芯片设置在第一金属件上，并通过连接片与第二金属件连接；和

盒体，所述盒体与盒盖可拆卸固定连接，并设有与所述第一插接端适配的第一金属插接位和与所述第二插接端适配的第二金属插接位。

2.根据权利要求1所述的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，所述第一金属件呈板状，并设有镂空部一；

所述第一插接端固定设置在镂空部一处。

3.根据权利要求1所述的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，所述第一金属件上设有与第二金属件适配的镂孔二。

4.根据权利要求1所述的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，所述芯片的正极侧与第一金属件连接，负极侧通过连接片与第二金属件连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，所述盒盖的内侧壁设有若干定位部；

所述第一金属件的侧部设有若干与所述定位部适配的定位槽。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，所述盒盖的顶部设有固定连接的散热片。

7.根据权利要求1或5所述的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，所述盒盖内设有用于填充的导热保护料。

8.根据权利要求1或5所述的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，所述盒盖的侧部设有密封槽；

所述密封槽上设有与盒体适配的密封圈。

9.根据权利要求1或5所述的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，所述盒盖与盒体之间通过卡扣的形式可拆卸固定连接。

10. 根据权利要求1所述的一种基于低压芯片封装技术的插拔式光伏接线盒，其特征在于，所述盒体内包括：

第三金属件，所述第一金属插接位设置在第三金属件上；和

第四金属件，所述第二金属插接位设置在第四金属件上。

Images