CN214627815U - 一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置，包括金属外壳和非金属支架，支架包括外框以及位于外框内部的挡块、支撑板和内隔断，其中挡块和内隔断把外框内部区域分割为两个以上的方形区域，每个方形区域的四个角均设有三角形支撑板，支撑板厚度为0.1～0.3mm，每个方形区域内容纳一个功率元件，并由支撑板支撑功率元件，在功率元件与金属外壳表面之间填充绝缘导热胶，支架上固定功率元件，功率元件的引脚与线路板连接。本实用新型利用导热支架代替铝基板，对功率元件支撑，并通过绝缘导热胶与金属外壳固定，一方面保证功率元件与金属外壳之间的绝缘效果，另一方面提高功率元件的散热效果，且成本相对于铝基板来说大大降低。

Description

一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置

技术领域

本实用新型属于电子元器件的安装、散热技术领域，尤其是一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置。

背景技术

电控技术在各行各业被广泛应用，而控制器的功率元器件（例如：MOSFET、二极管、可控硅等）散热问题一直是设计的要点和难点。一般功率元器件发出的热量要靠金属板以及外壳散出，绝缘问题、体积问题、加工工艺、成本等都是设计的关键。

控制器的功率元器件的固定和散热方式，通常是通过铝基板固定和散发热量，如专利文献（CN201854538U）中公开了一种直插式焊装的大功率元件散热装置，功率元件的金属面紧贴在铝基散热板上，铝基散热板通过螺钉紧固在导热筋上，在电路板上与安装直插式大功率元件的管脚的对应部位设置有通孔焊盘，直插大功率元件的管脚穿过通孔焊盘与电路板进行电连接。这种散热方式是将功率元件焊接在铝基板上，再与金属外壳安装，铝基板达到绝缘导热的目的，将热量传递给金属外壳，从而实现功率元件的散热。

传统铝基板散热结构如附图1所示，主要工艺结构为功率元件使用焊锡膏焊接到铝基板上，铝基板安装到外壳上，然后功率元件管脚与线路板焊接到一起。但是，铝基板成本较高，板厚通常在0.8mm～2.0mm之间，厚度偏小容易变形，厚度偏大影响散热效果，并且需要高温焊接，工艺复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置，该装置利用导热支架代替铝基板，对功率元件支撑，并通过绝缘导热胶与金属外壳固定，一方面保证功率元件与金属外壳之间的绝缘效果，另一方面提高功率元件的散热效果，且成本相对于铝基板来说大大降低。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置，其特征在于包括金属外壳和非金属材质的支架，在支架固定于金属外壳表面，支架包括外框以及位于外框内部的挡块、支撑板和内隔断，其中挡块和内隔断把外框内部区域分割为两个以上的方形区域，每个方形区域的四个角均设有三角形支撑板，支撑板下表面与外框下表面共面，且支撑板厚度为0.1～0.3mm，每个方形区域内容纳一个功率元件，并由支撑板支撑功率元件，在功率元件与金属外壳表面之间形成的0.1～0.3mm间隙内填充绝缘导热胶，支架上固定功率元件，功率元件的引脚与线路板连接。

上述方案中的支架，采用非金属材质，便于打磨和加工，且可以保证支撑板的厚度相对于金属材质的来说，加工至0.3mm以下的厚度，保证本方案的实施，从而提高热传导的散热效率，降低加工成本。另外，功率元件置于方形区域内，通过支撑板支撑，并且周围外框和挡块进行限位，从而实现对功率元件的固定，保证功率元件与线路板组件之间连接及装配。

对上述方案作进一步限定，所述金属外壳一侧面设有散热片，金属外壳另一侧面为平整表面，该平整表面上通过螺钉与支架上分布的定位孔连接。散热片与金属外壳为一体成型，增大散热面积，由热传导提高散热效率。

对上述方案作进一步限定，所述内隔断把支架的内部空间分割为相等的两部分，其中隔断和外框内侧分布有多个挡块，挡块的厚度与外框的厚度相等，挡块的端部为半圆形面。挡块、隔断以及外框的厚度一致，可以一体成型，可以通过注塑成型方式，便于加工，同时考虑到功率元件的装配与拆卸的便利性，设置两个相邻方形区域之间为连通状态，从而形成两个挡块相对布置，并且端部为半圆形面。

对上述方案作进一步限定，每个所述方形区域的一侧设有容纳功率元件管脚的矩形槽，矩形槽有两侧的限位块围成，在该矩形槽的侧面设置三个功率管脚固定槽。考虑到功率元件要与线路板组件通过管脚连接，由于管脚处于功率元件一侧，且容易变形或折断，影响连接效果，因此需要对管脚部分进行限位固定，所以设计了矩形槽和功率管脚固定槽的结构形式。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）本实用新型相对于传统功率元件散热装置来说，增加了非金属材质的支架对功率元件进行固定，取消了原有的铝基板，根据功率元件的结构形式，根据经验设计出支架的具体结构，从而满足了对功率元件的固定、支撑、安装和拆卸以及散热、绝缘等需求；（2）本实用新型尤其在散热方面，通过对功率元件的四角进行小范围、局部支撑，并且支撑高度距离金属外壳为0.1～0.3mm，该间隙保证辐射热量传递的效率，另外在该间隙内填充绝缘导热胶进行固定，也可以实现热量快速传导至金属外壳，从而实现了热辐射和热传导的双重散热，散热效果显著；（3）本实用新型的支架采用非金属材质，比如聚乙烯，相对于金属铝基板来说，加工成本和购买成本显著降低。

附图说明

图1是传统带有铝基板散热装置；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3和图4是本实用新型中支架的结构示意图；

图中：1、线路板；2、功率元件；3、支架；4、绝缘导热胶，5、金属外壳，6、外框，7、内隔断，8、挡块，9、支撑板，10、功率管脚固定槽，11、限位块，12、定位孔，13、铝基板，14、导热脂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图2为控制器用功率元件的新型散热支撑装置的结构示意图，该装置包括金属外壳5和非金属材质的支架3，在支架3固定于金属外壳5表面，金属外壳5一侧面设有散热片，金属外壳5另一侧面为平整表面，该平整表面上通过螺钉与支架3上分布的定位孔12连接，支架3上对功率元件2进行支撑和限位，并功率元件2的引脚与处于上方的线路板1连接。该装置与附图1相比，是通过非金属材质的支架3代替了铝基板13，可以有效降低生产成本。

附图3和4为支架的结构示意图，根据功率元件2的结构形式，根据经验设计出支架3的具体结构，支架3包括外框6以及位于外框6内部的挡块8、支撑板9和内隔断7，内隔断7把支架3的内部空间分割为相等的两部分，其中隔断7和外框6内侧分布有多个挡块8，挡块8的厚度与外框6的厚度相等，挡块8的端部为半圆形面；其中挡块8和内隔断7把外框6内部区域分割为两个以上的方形区域，每个方形区域的四个角均设有三角形支撑板9，支撑板9下表面与外框6下表面共面，且支撑板6厚度为0.1～0.3mm，每个方形区域内容纳一个功率元件2，并由支撑板9支撑功率元件2，在功率元件2与金属外壳5表面之间形成的0.1～0.3mm间隙内填充绝缘导热胶4。

上述的支架3结构满足了对功率元件2的固定、支撑、安装和拆卸以及散热、绝缘等需求。具体如下：支架3采用非金属材质，便于打磨和加工，且可以保证支撑板9的厚度相对于金属材质的来说，加工至0.3mm以下的厚度，保证本方案的实施，从而提高热传导的散热效率，降低加工成本。另外，功率元件2置于方形区域内，通过支撑板9支撑，并且周围外框6和挡块8进行限位，从而实现对功率元件2的固定，保证功率元件2与线路板组件1之间连接及装配。

在支架3内部的每个方形区域的一侧设有容纳功率元件2管脚的矩形槽，矩形槽有两侧的限位块11围成，在该矩形槽的侧面设置三个功率管脚固定槽10。可以保证功率元件2一侧的管脚进行限位固定，避免因装配和拆卸式出现变形和折断等问题。

本实施例中，本装置在具体使用过程中的操作步骤如下：

1）支架通过定位孔安装到外框上；

2）将功率管散热片处涂上导热胶，然后一一放置在支架相应位置，确保安装到位，金属管脚确保固定在定位槽内；

3）将固定好支架和功率元件的外框组件放入烘箱内进行胶的固化，此种胶的固化条件为130℃放置2h。

4）固化后取出恢复常温，功率元件与支架固定在外框上，然后将线路板与功率元件进行组装焊接。

本实用新型的设计要点主要是取代了铝基板，使用支架进行定位保证功率管与外 框之间的间隙，达到了绝缘的目的，通过导热胶进行热量传递。以下是一组温升对比以及成 本对比数据，温升差是在相同环境相同条件下测试对比结果：

	温升（℃）	成本差（¥）
			本实用新型支架方案与铝基板方案对比	本实用新型支架方案温升降低10℃以上	本实用新型支架方案成本降低¥2.5左右

通过对比，本实用新型方案可以替代铝基板散热方案，且工艺操作性简单，散热效果好，成本低。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置，其特征在于包括金属外壳（5）和非金属材质的支架（3），在支架（3）固定于金属外壳（5）表面，支架（3）包括外框（6）以及位于外框（6）内部的挡块（8）、支撑板（9）和内隔断（7），其中挡块（8）和内隔断（7）把外框（6）内部区域分割为两个以上的方形区域，每个方形区域的四个角均设有三角形支撑板（9），支撑板（9）下表面与外框（6）下表面共面，且支撑板（9）厚度为0.1～0.3mm，每个方形区域内容纳一个功率元件（2），并由支撑板（9）支撑功率元件（2），在功率元件（2）与金属外壳（5）表面之间形成的0.1～0.3mm间隙内填充绝缘导热胶（4），支架（3）上固定功率元件（2），功率元件（2）的引脚与线路板（1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置，其特征在于所述金属外壳（5）一侧面设有散热片，金属外壳（5）另一侧面为平整表面，该平整表面上通过螺钉与支架（3）上分布的定位孔（12）连接。

3.根据权利要求1所述的一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置，其特征在于所述内隔断（7）把支架（3）的内部空间分割为相等的两部分，其中隔断（7）和外框（6）内侧分布有多个挡块（8），挡块（8）的厚度与外框（6）的厚度相等，挡块（8）的端部为半圆形面。

4.根据权利要求1所述的一种控制器用功率元件的新型散热支撑装置，其特征在于每个所述方形区域的一侧设有容纳功率元件（2）管脚的矩形槽，矩形槽有两侧的限位块（11）围成，在该矩形槽的侧面设置三个功率管脚固定槽（10）。

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