CN116321671A

CN116321671A - 电路板组件

Info

Publication number: CN116321671A
Application number: CN202111487161.4A
Authority: CN
Inventors: 杨青松
Original assignee: Nanjing Chervon Industry Co Ltd
Current assignee: Nanjing Chervon Industry Co Ltd
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2023-06-23

Abstract

本发明提供一种电路板组件，包括：印刷电路板；多个电子元件，焊装在所述印刷电路板的一侧；所述印刷电路板的焊装有所述电子元件的表面上设置有灌封胶，所述灌封胶中含有相变材料。采用以上技术方案能够提供一种有效抑制温升，保证电子元件具有良好的密封状态的同时还具备较好的散热条件的电路板组件。

Description

电路板组件

技术领域

本发明涉及一种电路板组件，尤其是一种适用于电池包、充电器以及电动工具的电路板组件。

背景技术

电动工具正在朝向小型化的方向发展，以致电动工具的电路板组件也向小型化与高集成化发展。然而，电子元件，特别是功率元件的可靠性与温度成反比，随着其温度的升高，寿命逐渐降低。为保证电动工具的正常使用，一般会对一些关键器件进行温度保护监测，当器件到达设定值后，进行保护停机或限流等。但是，因电动工具的结构小型化限制了电路板组件上的电子元件的散热空间，由于大电流以及小散热空间，电路板组件的散热条件并未达到温度平衡，关键器件就已经达到保护温度。同时，鉴于对电子元件的防护要求，会使用有机硅树脂灌封胶或环氧树脂灌封胶进行灌封处理。目前，用在印制电路板上的用于密封的灌封胶，仅能相对地加强内部器件的热传递，对电子元件产生的热量的吸收能力比较弱。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种电路板组件，该电路板组件能够有效抑制温升，保证安装在电路板组件上的电子元件，特别是易产生热量的功率元件，具有良好的密封状态的同时还具备较好的散热条件。

为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种电路板组件，包括：印刷电路板；多个电子元件，焊装在所述印刷电路板的一侧；所述印刷电路板的焊装有所述电子元件的表面上设置有灌封胶，所述灌封胶中含有相变材料。

进一步地，所述相变材料占所述灌封胶质量的10％至30％。

进一步地，所述灌封胶还含有有机硅树脂。

进一步地，所述灌封胶中，所述有机硅树脂与所述相变微胶囊的质量的比值大于等于3且小于等于5。

进一步地，所述相变材料设置为相变微胶囊。

进一步地，所述相变微胶囊的平均粒径大于等于5微米且小于等于20微米。

进一步地，所述电路板组件可用于电池包、充电器以及电动工具。

附图说明

图1是本发明的具体实施例的电路板组件的结构示意图。

具体实施方式

本发明中的电路板组件可适用于电钻、电动扳手、电动螺丝批、电锤钻、电圆锯、砂光机等手持式电动工具机，以及电动割草机、打草机、电剪刀、修枝机、电锯等园林工具。本发明中电路板组件也可以用于电池包或用于给电池包充电的充电器。事实上，本发明的教导可适用于任何类型的需要设置电路板组件的电子设备。

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参见图1所示，电路板组件100包括盒体101以及置于盒体101内的印刷电路板102，印刷电路板102的上侧焊装有若干电子元件103(主要是电阻、电容、功率元件等)。进一步地，为了保证焊装在印刷电路板102上的若干个电子元件之间的绝缘性，以及电路板组件100整体的防水防潮性能，通常会在印刷电路板102的焊接有电子元件103的一侧填充灌封胶104，以将若干各电子元件103进行密封处理。除此之外，灌封胶还具有较好的导热性和阻燃性，灌封胶固化构成柔软的橡胶状，抗冲击性好，附着力强，绝缘，防潮，抗震，耐电晕，抗漏电和耐化学介质功能。目前采用的大多数的灌封胶为环氧树脂灌封胶、有机硅树脂灌封胶或聚氨酯灌封胶等。其中，有机硅树脂灌封胶具有稳定的绝缘性，是防止环境污染的有效保障，同时在较大的温度和湿度范围内能消除冲击和震动所产生的应力，无需要二次固化，能满足粘接、导热、阻燃、高透明等特别要求，且固化后为柔性弹性体。有机硅树脂灌封胶的固化速度均匀，且与灌封的厚度和环境的密闭程度无关。需要说明的是，将灌封胶注入盒体进而对印刷电路板102上的若干电子元件103进行密封处理的步骤，以及注入的量等，本领域的技术人员应均知晓，本发明中将不再赘述。另外，盒体101的形状以及印刷电路板设置在盒体中的位置等均不能作为对本发明的限制。

常用的灌封胶虽然具有良好的导热性能，但需要额外设置一个散热装置，例如金属散热片等。但是在一些特定的情况下，印刷电路板102上布置有例如传感器等关键器件，且需要对关键器件的温度进行监控，当温度到达设定值后，会采取例如断电等的保护措施。上述的保护措施容易出现电路板组件100的散热条件并未达到温度平衡，关键器件就已经达到保护温度的现象，从而影响电子设备的正常运行。

本发明中采用含有相变材料的灌封胶对印刷电路板上的电子元件进行灌胶处理。具体而言，在灌封胶中按一定的比例加入相变材料。当电子元件在工作过程中，随着运行时间的增加，其产生的热量也逐渐增加。相变材料能够通过自身的相变反应吸收电子元件产生的热量，延长电路板组件中电子元件的温升时间。同时，由于灌封胶本身具有较好的抗冲击性，绝缘，防潮，抗震抗漏电等性能，当在灌封胶中加入了相变材料后，其将兼备抗冲击，绝缘以及防潮等性能的同时，还能快速吸收电子元件产生的大量热量，有效延缓电子元件的温升速度。

在一些实施例中，灌封胶设置为在有机硅树脂灌封胶中加入相变材料。其中，相变材料设置为以聚乙二醇为主的相变材料。相变材料其腐蚀性小、无毒、相变形态稳定，并添加硅胶溶液作为纳米支撑结构，其相变焓可达到150到350J/g。相变材料能通过相变反应吸收热量，当相变材料吸收热量时，会发生固液转换的相变反应。然而，以聚乙二醇为载体的相变材料，其具有溶于水的特性，容易在潮湿的环境中发生材料漏液与材料流失，因此，当选用以聚乙二醇为载体的相变材料时，需要对灌封胶进行密封处理，以防止相变材料在发生相变反应后或吸收水分后出现漏液与流失的现象。

在一些实施例中，参见图1所式，灌封胶104设置为在有机硅树脂灌封胶104a中按预设比例加入相变材料。其中，相变材料为相变微胶囊104b。优选地，相变微胶囊的胶囊壳体的材质为聚酰亚胺树脂，胶囊壳体内装有正烷烃类相变材料。相变微胶囊的胶囊壳体超薄、密性好、机械强度及热稳定性好、粒径可控、相变潜热值高，同时相变微胶囊耐低温、耐高温、热稳定性好，在极低的温度(-269℃)下不会破裂。常温下，将有机硅树脂与相变微胶囊进行混合后，搅拌均匀后进行加热并脱水，冷却后加入从处理剂，最后再与固化剂以及各种交联剂、偶联剂、催化剂等按比例进行混合处理，从而得到本发明的需要保护的灌封胶。本实施例中，灌封胶中的有机硅树脂灌封胶与相变微胶囊的质量的比值大于等于3且小于等于5。优选地，有机硅树脂灌封胶与相变微胶囊的质量比值为4。相变微胶囊占灌封胶质量的10％至30％。进一步地，相变微胶囊占灌封胶质量的10％至15％。进一步地，相变微胶囊占灌封胶质量的15％至20％。进一步地，相变微胶囊占灌封胶质量的20％至25％。进一步地，相变微胶囊占灌封胶质量的25％至30％。优选地，相变微胶囊占灌封胶质量的20％。本实施例中，相变微胶囊的平均粒径大于或等于5微米且小于或等于20微米。当电子元件在工作过程中，随着运行时间的增加，其产生的热量也逐渐增加。相变微胶囊能够通过自身的相变反应吸收电子元件产生的热量，延长电路板组件中电子元件的温升时间。与上述实施例中相变材料不同的是，本实施中采用的相变微胶囊，由于其自身结构的优势，在发生相变反应后以及在潮湿的环境中不易出现材料漏出的现象，进一步地提升了电路板组件的安全系数。当然，也可以采用在有机硅树脂灌封胶中同时加入以聚乙二醇为载体的相变材料和相变微胶囊，或加入其它形式的相变材料。当然，也可以采用在环氧树脂灌封胶或聚氨酯灌封胶中加入相变材料。事实上，本发明的教导可适用于不同形式的灌封胶中按照比例加入相变材料，从而延缓电子元件的温度速度。

本发明中以电动扳手作为实施例，电动扳手中设置有大扭力输出档位BOOST模式。试验过程中当电动扳手处于BOOST模式进行打钉操作时，大扭矩必然对应着大电流，因而流经电子元件上的电流也会比较大，电子元件产生的热量也会很高。本实施例中，主要针对电子元件中用于驱动电机的MOS管的温度进行监控。当电动扳手处于BOOST档位进行持续打钉时，由于流经MOS管中的大电流的持续存在，MOS管的温度会逐渐增加，当检测到MOS管的温度大于80摄氏度时，电动扳手会退出BOOST档位。

如下表1，是灌封胶1和灌封胶2的测试结果表。其中，表1中的灌封胶1表示有机硅树脂灌封胶，灌封胶2表示有机硅树脂灌封胶中加入相变微胶囊。从表1中的试验数据可以看出，采用灌封胶1的电动扳手在BOOST模式下，进行打钉操作10次中退出BOOST模式为3次，进行打钉操作9次中退出BOOST模式为4次。采用灌封胶2的电动扳手在BOOST模式下，进行打钉操作12次中退出BOOST模式为3次，进行打钉操作15次中退出BOOST模式为2次。

表1灌封胶1与灌封胶2的测试结果表

其中，表1中的1#和2#为电动扳手的标号。从表1中可以看出，采用灌封胶2，即有机硅树脂灌封胶中加入相变微胶囊，对电动扳手中的电路板组件进行灌胶处理，能够有效地延缓电路板上的大功率电子元件MOS管的温升，从而提高电动扳手的打钉效率。

需要说明的是，上述的对电子元件MOS管的温度进行监控，仅仅为一具体实施例，本领域的技术人员应该理解，本发明的教导应该适用于解决包括但不限于电动工具、电池包以及充电器等电子设备中的电子元件的延缓温升的技术问题。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种电路板组件，包括：

印刷电路板；

多个电子元件，焊装在所述印刷电路板上；

所述印刷电路板的焊装有所述电子元件的表面上设置有灌封胶，

其特征在于，

所述灌封胶中含有相变材料。

2.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，

所述相变材料占所述灌封胶质量的10％至30％。

3.根据权利要求2所述的电路板组件，其特征在于，

所述灌封胶还含有有机硅树脂。

4.根据权利要求3所述的电路板组件，其特征在于，

所述灌封胶中，所述有机硅树脂与所述相变微胶囊的质量比值大于等于3且小于等于5。

5.根据权利要求4所述的电路板组件，其特征在于，

所述相变材料设置为相变微胶囊。

6.根据权利要求5所述的电路板组件，其特征在于，

所述相变微胶囊的平均粒径大于或等于5微米且小于或等于20微米。

7.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，

所述电路板组件可用于电池包、充电器以及电动工具。