CN203416495U - 电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统 - Google Patents
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Abstract
电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，包括线路板、贴装在线路板上的电子功率元器件和导热柱模块，线路板上设置通孔，根据当前开设通孔的大小来选择者1或多个导热柱模块贯穿其内，并且该些导热柱模块的一端与1个或多个电子功率元器件的底平面直接或通过绝缘体进行面接触，另一端与壳体直接设置或通过固定装置直接连接；形成从电子功率元器件到导热柱模块、再从导热柱模块到壳体，由壳体将热量排出的导热通道。
Description
技术领域
本实用新型属于电子产品功率元件散热的技术领域，特指一种电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统。
背景技术：
功率型电子产品工作时均会产生一定的热量，功率大一点的产品的功率元件需要外加散热体（导热体）辅助散热（本专利描述的电子产品功率元件散热均是指需要外加散热体进行辅助散热的）。
电子产品功率元件按安装形式分为直插和表面贴装（SMT）两种。参见图7-图10：直插式功率元件5（TO-220）的引脚51是要穿过线路板4的焊盘孔焊接的，通常引脚51之外的直插功率元件主体要和线路板4分离，再通过连接部52与各种导热材料6紧贴散热，直插功率元件封装形式有TO-220、T0-247、TO-3P等。
贴片式功率元器件的封装形式有TO-252，TO-263，TO-266AA等。TO252和TO263是目前应用比较多的表面贴装封装(参见图3—图5)。其中TO-252又称之为D-PAK，TO-263又称之为D2PAK。D-PAK封装的MOSFET有3个电极：栅极(G)13、漏极(D)及源极(S)14。其中漏极(D)的引脚被剪断不用，而是使用底平面19上的散热板12作漏极(D)，直接焊接在线路板4a上，一方面用于输出大电流，一方面通过线路板4a散热。所以线路板的D-PAK焊盘有三处（A、B、C），漏极(D)的焊盘A较大。SO-8采用塑料封装，没有散热底板，散热不良，一般用于小功率MOSFET。SO-8是PHILIP公司首先开发的，以后逐渐派生出TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)等标准规格。这些派生的几种封装规格中，TSOP和TSSOP常用于MOSFET封装。
新型电子产品大多采用贴片式元器件(SMD)及表面贴装(SMT)，贴片式器件尺寸小，可双面贴装,安装密度大，并且高频性能好，重量轻，易于实现自动化，提高生产效率，降低成本。但它有一个缺点：由于它封装尺寸小，对于一些功率器件或耗散功率大的器件来说散热条件差。目前有两种散热方式：一是利用线路板4上的覆铜散热，但线路板4上的覆铜的散热条件很差，只能针对功率很小的器件。另一种是用金属基板（如铝基板和铜基板）或者陶瓷基板进行散热，单面金属基板或者陶瓷基板不能双面贴装元件，安装密度变小，并且导热比较好的单面金属基板或者陶瓷基板价格比较高，双面金属基板或者陶瓷基板加工工艺复杂，基板不能与外壳等其它散热材料接触导热。
也就是说，现有技术存在以下地缺陷：
如果采用导热比较好的材质则成本比较高，如果采用导热性能一般的材质，虽然成本比较低，但是，加工工艺复杂且达不到很好的散热性。也就是说，在导热性和成本上，没有办法达到一个很好的平衡。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种导热效率高且成本适中的电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，以适用于电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统。
本实用新型的目的是这样实现的：
电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，包括线路板、贴装在线路板上的电子功率元器件和导热柱模块，线路板上设置通孔，根据当前开设通孔的大小来选择1个或多个导热柱模块贯穿其内，并且该些导热柱模块的一端与1或多个电子功率元器件的底平面直接或通过绝缘体进行面接触，另一端与壳体直接设置或通过固定装置直接连接；
形成从电子功率元器件到导热柱模块、再从导热柱模块到壳体，由壳体将热量排出的导热通道。
较佳地，导热柱模块是根据通孔开设的最小尺寸设置，一个通孔内可以放置一个或多个导热柱模块。
较佳地，在壳体上开设多个凹槽，凹槽的大小与导热柱模块适配，导热柱模块根据预连通的通孔位置选择对应的凹槽位置进行插接固定。
较佳地，导热柱模块与壳体一体制成。
较佳地，导热柱模块与壳体进行面接触。
较佳地，所述的导热柱与所述的电子功率元器件的底平面接触的一端表面设置有绝缘薄膜，所述的绝缘薄膜设置成帽或套的形式套在所述导热柱穿过所述通孔部分的外表面。
较佳地，所述的电子功率元器件通过多个焊接点与线路板焊接连接。
较佳地，所述的电子功率元器件通过贴片与线路板连接。
较佳地，电子功率元器件的底平面所覆盖的线路板上设置有通孔，设置有导热柱，导热柱的一端穿过通孔与所述的电子功率元器件的底平面接触。
电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，包括线路板及贴装在线路板上的电子功率元器件，电子功率元器件的底平面所覆盖的线路板上设置有通孔，设置有导热柱，导热柱的一端穿过通孔与所述的电子功率元器件的底平面接触。
上述的导热柱与所述的电子功率元器件的底平面接触的一端表面设置有绝缘薄膜。
上述的绝缘薄膜设置成帽或套的形式套在所述导热柱穿过所述通孔部分的外表面。
上述的导热柱是具有优良导热性的金属或者非金属的导热材料制造的。
上述的导热柱的长度大于所述线路板的厚度。
上述导热柱的另一端伸出所述的通孔外并与外壳连成一体或紧密接触。
上述的通孔内壁为线路板基材本体绝缘材料。
上述的通孔为圆形孔或椭圆形孔或多边形孔或直面与弧形面组合成的孔。
上述的通孔的面积小于电子功率元器件的底平面的表面积。
上述的电子功率元器件至少有三个焊接点与线路板焊接。
上述的线路板为普通绝缘基板。
上述的电子功率元器件至少有相对的两头与线路板之间对应焊接。
本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1、本实用新型将电子功率元器件与线路板连接后，均能较好地将电子功率元器件工作时产生的热量传递到壳体外，确保功率器件的正常工作环境良好，并且成本低，组装简单，导热性好。
2、本实用新型的结构简单，便于实现，适用于各种型号的电子功率元器件与线路板及壳体的连接结构。
3、本实用新型可以将导热柱采用导热柱模块，这样，导热柱模块可以成批量生产，不需要考虑开设具体通孔的大小，只要具体通孔开设出来后，考虑用具体用几个导热柱模块来设置在通孔内，达到很好的散热性，适应性强，且成本低。
4、导热柱模块与电子功率元器件是面接触，提高整个散热效果。
5、导热柱模块与壳体可以一体制成，也可以通过固定结构固定连接，比如，在壳体内开设多个凹槽孔，导热柱模块的另一端可以直接固定在凹槽孔，不仅起来固定汇导热柱的作用，而且也增加了散热面积，提高了散热效果。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例结构原理图。
图2是本实用新型第一实施例线路板上打孔后的局部结构放大图。
图3是本实用新型第一实施例电子功率元器件的立体示意图。
图4是本实用新型第一实施例电子功率元器件的主视图。
图5是背景技术中的电子功率元器件的线路板上的焊盘的布局图。
图6是第一实施例电子功率元器件与线路板的焊接点及支撑点的示意图。
图7是背景技术中电子功率元器件的TO220封装的主视图。
图8是背景技术中电子功率元器件的TO220封装的背面立体示意图。
图9是背景技术中电子功率元器件5与线路板4及导热材料6连接的立体示意图：这种直插的卧式安装的安装方式，实际上要求电子功率元器件5的主体露出线路板，安装工艺复杂，生产成本高。
图10是背景技术中电子功率元器件5与线路板4及导热材料6连接的立体示意图：这种直插的立式安装的电子功率元器件5要求直立于线路板，占用空间大，散热效果不好；
图11是本实用新型第二实施例的部分结构原理图；
图12是本实用新型壳体的一种实施结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步描述，参见图1—图4、图6：电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，包括线路板4及贴装在线路板4上的电子功率元器件1，电子功率元器件1的底平面19所覆盖的线路板4上设置有通孔41，设置有导热柱2，导热柱2的一端穿过通孔41与所述的电子功率元器件1的底平面19接触。
实施例一
请参阅图1，其为本实施例的一种实现方式，在该实施例中，导热柱2与通孔41为一一对应的关系。并且，导热柱2是具有优良导热性的金属或者非金属的导热材料制造的，考虑到制作导热柱2工艺的难易度，在本实施例中，将导热柱2和壳体6一体制成。这样，电子功率元器件1的热量既可以直接通过导热柱2直接传递至壳体6，由壳体6直接排出。
上述的导热柱2与所述的电子功率元器件1的底平面19接触的一端表面设置有绝缘薄膜3。上述的绝缘薄膜3设置成帽或套的形式套在所述导热柱2穿过所述通孔41部分的外表面。
上述导热柱2的另一端伸出所述的通孔41外并与外壳6连成一体或紧密接触。
上述的通孔41的面积小于电子功率元器件1的底平面19的表面积。
上述的电子功率元器件1至少有三个焊接点与线路板焊接，例如电子功率元器件1漏极(D)背面的散热板12向外延长的焊接部11、栅极(G)13、源极(S)14三个焊接点与线路板上的焊盘焊接。上述的线路板4为普通绝缘基板。上述的电子功率元器件1的底平面19的四周至少设置有三个或者四个支撑在通孔41侧边的线路板4上的支撑点（15、16、17、18）。上述的电子功率元器件1至少有相对的两头（11与13和14）与线路板4之间对应焊接。
申请人在实施该方案后，发现存在以下需要改进之处：
首先，并非所有的线路板4上可以很方便地在任何位置打通孔，在线路板4上打通孔41需要考虑到线路板的设计等各个方面的因素。另外，线路板上4需要安装的电子功率元器件1可以有多个，电子功率元器件1的尺寸各有差异，如果将导热柱2与通孔41一一对应的话，导热柱2设计的尺寸可能会存在很大差异，这样，导热柱2的加工存在很大的问题，特别是将导热柱2与外壳6一体制成时，就更加导致导热柱2加工工艺难及成本高的问题。
接着，线路板4和电子功率元器件1的电连接不仅仅局限于焊接，这一块也有需要改进的方案。
再则，绝缘薄膜3起到是绝缘功效，还是可以用其它绝缘体来替换。
为此，本申请人又进行了以下实施例的创作。
实施例2
请参阅图11，其为本实用新型第二实施例的一部分实施例图。本申请人可以以模块化处理理念来进行分实用新型的设计。
导热柱2做成导热柱2模块，导热柱2模块的尺寸一般与通孔41的最小规格相适配。这样，当线路板4上根据电子功率元器件1的具体情况及线路板4的实际情况，可以开设不同大小的通孔41，这样，只需要通孔41内设置一个或多个导热柱2模块。如图11所示，在通孔41内设置三个导热柱模块21、22、23，导热柱模块21、22、23的一端面接触与电子功率元器件1，另一端与壳体6相接触，形成从电子功率元器件到导热柱模块、再从导热柱模块到壳体，由壳体将热量排出的导热通道。
需要说明地是，这种模式，导热柱模块可以成批量生产，不需要考虑开设具体通孔41的大小，只要具体通孔41开设出来后，考虑用具体用几个导热柱模块来设置在通孔41内，达到很好的散热性，适应性强，且成本低。
还有，通孔41与电子功率元器件1也不一定存在一一对应关系，当某个电子功率元器件1存在散热性要求高的问题，则该电子功率元器件1可能对应设置多个通孔41，来满足其散热性要求高的问题。或者该电子功率元器件1上的某个器件特别需要散热，则在该器件下方对应之处设置对应的通孔41。还有，某个通孔41可以设置大一些，上面有两个或多个电子功率元器件1，即，通孔41设置在电子功率元器件1的交界处。以上仅是举例，并非用于局限本实例。
另外，导热柱模块的一端面接触与电子功率元器件1，或通过绝缘体与与电子功率元器件1相接触。另一端面与壳体6相固定。考虑到该些导热柱模块与壳体6相固定时的牢固性，导热柱模块可以采用各种手段与壳体6相固定。在本实例中，在壳体6上设置多个凹槽65（请参阅图12），该些凹槽的孔径大小与导热柱模块相适配，这样，导热柱模块根据具体的情况需要设置在对应的凹槽内即可。这样，既解决了壳体6的适应性问题，又解决了壳体6与导热柱模块相固定的问题，并且，这种设计也能增加散热效果。
还需要说明是，线路板4和电子功率元器件1可以通过焊接方式进行电连接，也可以通过贴片等进行贴合连接。
实施例3
在该实施例中，导热柱模块可以做成若干规格尺寸，对应的通孔可以设置对应规格尺寸的，或者，通孔的规格尺寸是某些不同导热柱模块的尺寸规格的集合。这样，导热柱模块和通孔也不一定存在对应关系，而且使用非常方便。
应用例
上述安装有电子功率元器件的电路板浸没在内腔填充有绝缘导热液的密封壳体内的绝缘导热液内，所述的密封壳体至少有一个面或壁用金属材料制成，便于将电子功率元器件工作时产生的热量通过通孔及绝缘导热液及时传递到密封盒体的金属侧壁或底壁上，在利用密封壳体的金属侧壁或底壁外表面上的散热片散发到外界大气中，由于密封壳体的金属侧壁或底壁的体积大、散热面积大，因此其散热快，而又不占有电路板的体积及空间，使得电器产品例如控制器等的体积可以做的较小，使用的原材料少，生产成本低，故障率低，使用寿命长，所述的绝缘导热液为变压器油、电器绝缘导热油等。
本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，其特征在于：包括线路板、贴装在线路板上的电子功率元器件和导热柱模块，线路板上设置通孔，根据当前开设通孔的大小来选择一个或多个导热柱模块贯穿其内，并且该些导热柱模块的一端与一个或多个电子功率元器件的底平面直接或通过绝缘体进行面接触，另一端与壳体直接设置或通过固定装置直接连接；
形成从电子功率元器件到导热柱模块、再从导热柱模块到壳体，由壳体将热量排出的导热通道。
2.如权利要求1所述的电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，其特征在于：导热柱模块是根据通孔开设的最小尺寸设置，一个通孔内可以放置一个或多个导热柱模块。
3.如权利要求1所述的电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，其特征在于：在壳体上开设多个凹槽，凹槽的大小与导热柱模块适配，导热柱模块根据预连通的通孔位置选择对应的凹槽位置进行插接固定。
4.如权利要求1所述的电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，其特征在于：导热柱模块与壳体一体制成。
5.如权利要求1所述的电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，其特征在于：导热柱模块与壳体进行面接触。
6.根据权利要求1所述的电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，其特征在于：所述的导热柱与所述的电子功率元器件的底平面接触的一端表面设置有绝缘薄膜，所述的绝缘薄膜设置成帽或套的形式套在所述导热柱穿过所述通孔部分的外表面。
7.根据权利要求1所述的电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，其特征在于：所述的电子功率元器件通过多个焊接点与线路板焊接连接。
8.根据权利要求1所述的电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，其特征在于：所述的电子功率元器件通过贴片与线路板连接。
9.如权利要求1所述的电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，其特征在于，安装有电子功率元器件的电路板浸没在内腔填充有绝缘导热液的密封壳体内的绝缘导热液内，所述的密封壳体至少有一个面或壁用金属材料制成，便于将电子功率元器件工作时产生的热量通过通孔及绝缘导热液及时传递到密封盒体的金属侧壁或底壁上，在利用密封壳体的金属侧壁或底壁外表面上的散热片散发到外界大气中。
10.电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统，包括线路板及贴装在线路板上的电子功率元器件，其特征在于：电子功率元器件的底平面所覆盖的线路板上设置有通孔，设置有导热柱，导热柱的一端穿过通孔与所述的电子功率元器件的底平面接触。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: WENZHOU SANLI ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHEN XIAXIN Effective date: 20140820 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 317511 TAIZHOU, ZHEJIANG PROVINCE TO: 325025 WENZHOU, ZHEJIANG PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140820 Address after: 325025 Zhejiang city of Wenzhou province Wenzhou economic and Technological Development Zone Jinhai three road No. 311 building five floor D3 Patentee after: Wenzhou Sanli Electronic Technology Co., Ltd. Address before: 317511, Zhejiang Province, Taizhou city Wenling city pine door town No. 499 cross door Patentee before: Chen Xiaxin |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170125 Address after: 325000 Zhejiang province Wenzhou Jinhai economic and Technological Development Zone Jinhai three road No. 311 building D3 No. -1 Patentee after: Wenzhou Faction Vehicle Parts Co., Ltd. Address before: 325025 Zhejiang city of Wenzhou province Wenzhou economic and Technological Development Zone Jinhai three road No. 311 building five floor D3 Patentee before: Wenzhou Sanli Electronic Technology Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140129 Termination date: 20200624 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |