CN219612137U - 一种功率管安装结构及功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率管安装结构及功率模块，功率管安装结构包括电路板、散热器、功率管、绝缘压条、刚性抵压件和锁固件，散热器与电路板间隔相对并彼此固接，其设有锁固部；功率管包括本体和引脚；绝缘压条置于功率管的本体和电路板之间，其设有压紧面和抵接面，其还设有定位孔；刚性抵压件支撑于锁固部上并悬空于电路板，其设有装配孔以及抵接柱；锁固件贯穿装配孔与锁固部锁固，以使绝缘压条的压紧面压紧各功率管的本体直至本体贴合于导热面上。功率模块采用上述功率管安装结构。本实用新型的功率管安装结构及功率模块，无需在功率管本体上开孔即可使得功率管相对电路板和散热器固定且保证了散热效率。

Description

一种功率管安装结构及功率模块

技术领域

本实用新型涉及电路板技术领域，具体涉及一种功率管安装结构及功率模块。

背景技术

PCB板上往往装配有大量的功率管，功率管在工作时会产生大量的热量，因此一般会配置散热器，将功率管贴合在散热器的散热基板上以对功率管散热，现有技术中，功率管一般通过螺钉锁固在散热器的基板上，功率管的引脚则焊接于PCB板上。为了解决功率管和散热器的基板之间的绝缘问题，还会在功率管和散热器的基板之间设置陶瓷片，陶瓷片焊接或锁固在散热器基座上，为此，功率管和陶瓷片贴合时，需要在陶瓷片上开孔，也因此对于散热器表面的平整度要求比较高，而功率管通过螺钉锁固在散热器基座后，螺钉与功率管之间会存在安规问题，现有技术中多是在功率管的本体外设置塑封结构，但塑封结构会使得功率管的散热较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种功率管安装结构及功率模块，其无需在功率管本体上开孔，即可将功率管相对散热器和电路板固定，并保证了功率管的散热效率。

为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

技术方案一，一种功率管安装结构，包括电路板，其沿第一方向布设有若干引脚插孔，其还于引脚插孔沿垂直于第一方向的第二方向的一侧沿第一方向布设有两个第一贯通孔和位于第一贯通孔之间的若干第二贯通孔；散热器，其与所述电路板间隔相对并彼此固接，其设有朝向电路板的导热面以及两个分别适于插入两个第一贯通孔的锁固部；功率管，其包括本体和引脚，所述本体适于绝缘贴合于所述导热面上，所述引脚一端固接于所述本体，另一端贯穿所述引脚插孔并焊接于所述电路板；绝缘压条，其置于功率管的本体和电路板之间，其设有朝向本体的压紧面和朝向电路板的抵接面，其还设有两个分别适于供两个锁固部贯穿的定位孔；刚性抵压件，其适于支撑于所述锁固部上并悬空于所述电路板，其设有两个与第一贯通孔相对应的装配孔以及与第二贯通孔相对应且适于贯穿第二贯通孔并抵接所述抵接面的抵接柱；和锁固件，其贯穿所述装配孔与锁固部锁固，以使绝缘压条的压紧面压紧各功率管的本体直至本体贴合于导热面上。

基于技术方案一，还设有技术方案二，技术方案二中，所述抵接面上还形成与抵接柱相适配的限位槽，所述抵接柱适于在所述刚性抵压件与散热器固接时抵压所述限位槽的槽底。

基于技术方案二，还设有技术方案三，技术方案三中，所述绝缘压条和刚性抵压件均沿第一方向延伸；所述功率管的数量至少为两个，各功率管沿第一方向布设并位于绝缘压条的两个定位孔之间。

基于技术方案三，还设有技术方案四，技术方案四中，所述刚性抵压件设有连为一体的抵压板和弯折板，所述弯折板垂直于抵压板并沿第一方向延伸，所述装配孔和抵接柱形成于所述抵压板上。

基于技术方案一，还设有技术方案五，技术方案五中，所述第一贯通孔与锁固部间隙配合，所述第二贯通孔与抵接柱间隙配合。

基于技术方案一，还设有技术方案六，技术方案六中，所述电路板朝向散热器凸出设有凸出部，所述绝缘压条设有与所述凸出部相对应的避让槽。

基于技术方案一，还设有技术方案七，技术方案五七，还包括绝缘导热片，所述导热面上设有位于两个锁固部之间的容置槽，所述绝缘导热片贴设于所述容置槽的槽底，且所述绝缘导热片朝向所述电路板的表面与容置槽的槽口齐平。

技术方案八，一种功率模块，包括技术方案一至七中任一项所述的一种功率管安装结构。

由上述对本实用新型的描述可知，相对于现有技术，本实用新型具有的如下有益效果：

1、技术方案一中，功率管的引脚与电路板焊接固定，功率管的本体被抵接柱抵压在散热器上，抵压件则锁固在散热器上，也即功率管本体相对散热器固定，而电路板和散热器固接，从而使得功率管相对于电路板和散热器固定，也即无需在功率管本体上开孔即可使得功率管相对电路板和散热器固定，加工简单，成本低廉，绝缘压条及抵压件的长度及第二贯通孔和抵接柱的数量均可根据需要进行调整，使得一次性可实现多个功率管的固定；此外，绝缘压条还可避免功率管本体的热量传递至电路板，且压条的结构加工简单，不需要开模，成本更低；安装时，先通过工装将功率管的引脚贯穿电路板的引脚插孔并焊接于电路板，将绝缘压条置于各功率管的本体和电路板之间，将功率管本体绝缘贴合于散热器的导热面上并使得散热器上的锁固部依次穿过绝缘压条的定位孔和电路板的第一贯通孔，将电路板和散热器固接，随后将刚性抵压件的抵接柱一一贯穿第二贯通孔，再将锁固件贯穿装配孔与散热器的锁固部锁固，锁固件锁固后，刚性的抵接柱即抵压绝缘压条使得绝缘压条将功率管的本体压紧直至功率管的本体贴合于导热面上；本技术方案中，无需采用螺钉，利用绝缘压条的形变特性，通过多个抵接柱使得绝缘压条的压力可均匀施加于各功率管的本体上，从而使得各功率管均匀地被施压并贴合于导热面上，从而保证了功率管本体的散热；其中，抵接柱设于抵压件上，安装步骤少，更为简单，通过刚性的抵压件抵压有一定形变量的绝缘压条，再通过绝缘压条压紧功率管的本体，绝缘压条与功率管本体在沿第一方向上的接触面积大，施力更为均衡；刚性抵压件支撑于锁固部上并悬空于电路板，从而保证了与电路板的安规距离。

2、技术方案二中，抵接面上设有与抵接柱相适配的限位槽，可更好地对抵接柱限位，保证抵接柱的压力传递至绝缘压条，从而保证了功率管的本体绝缘贴合于散热器的导热面上，即保证了功率管的散热效率。

3、技术方案三中，功率管的数量至少为两个，各功率管沿第一方向布设，使得一个绝缘压条可同时压住多个功率管，安装更为便捷；当多个功率管本体的厚度因误差存在不一致时，绝缘压条可通过自身的形变保证功率管本体绝缘贴合于导热面上。

4、技术方案四中，抵压件设有连为一体的抵压板和弯折板，加大了整个刚性抵压件的强度，且弯折板便于用手取放，操作更便捷。

5、技术方案五中，第一贯通孔与锁固部间隙配合，第二贯通孔与抵接柱间隙配合，避免了锁固部和抵接柱对电路板造成损伤，且使得散热器、功率管本体的震动或晃动不会通过锁固部或抵接柱传递至电路板。

6、技术方案六中，电路板上由于器件的安装或走线设有凸出部，绝缘压条上设有与凸出部相对应的避让槽，避免了绝缘压条安装时与电路板干涉。

7、技术方案七中，导热面上设有容置槽，绝缘导热片贴设于容置槽的槽底，既便于对绝缘导热片定位，又使得绝缘导热片具有足够的爬电距离；绝缘导热片朝向电路板的表面与容置槽的槽口齐平，便于误差的控制。

8、技术方案八中，本实用新型同时提供一种功率模块，其采用上述技术方案中的功率管安装结构，具有与上述技术方案相同的技术优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型功率模块的示意图；

图2为本实用新型实施例电路板及其上安装电气元件的示意图一；

图3为本实用新型实施例电路板及其上安装电气元件的示意图二；

图4为本实用新型实施例的散热器的示意图；

图5为本实用新型实施例绝缘压条、刚性抵压件和锁固部的配合示意图；

图6为本实用新型实施例绝缘压条的示意图；

图7为本实用新型实施例功率模块的俯视图；

图8为图7在A-A方向的剖视图；

图9为图7在B-B方向的剖视图；

图10为图7在C-C方向的剖视图。

主要附图标记说明：

电路板10；引脚插孔11；第一贯通孔12；第二贯通孔13；散热器20；导热面21；容置槽211；支撑部212；锁固部22；绝缘导热片30；功率管40；本体41；引脚42；绝缘压条50；压紧面51；抵接面52；限位槽521；避让槽522；定位孔53；刚性抵压件60；抵压板61；装配孔611；抵接柱612；弯折板62；锁固件70；电气元件80；延伸部81。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本实用新型实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，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或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

参见图1-10，图1-10示出了一种功率模块，包括一种功率管40安装结构和电气元件80。功率管40安装结构包括电路板10、散热器20、绝缘导热片30、功率管40、绝缘压条50、刚性抵压件60和锁固件70。其中，功率管40和电气元件80均焊接于电路板10并由散热器20散热。

参见图2，电路板10沿第一方向布设有若干引脚插孔11，其还于引脚插孔11沿垂直于第一方向的第二方向的一侧沿第一方向布设有两个第一贯通孔12和位于第一贯通孔12之间的若干第二贯通孔13，图2中，第一方向为左右方向，第二方向为前后方向；其中，相邻的引脚插孔11、第一贯通孔12和第二贯通孔13可形成一功率管安装孔组，图2中的电路板供形成两个安装孔组，另一功率管安装孔组形成于电路板10的左侧，安装孔组的数量可根据需要设置，本实用新型对此不作限定，第一方向可为每个安装孔组中引脚插孔11的布设方向，因而，对于图2中左边的功率管安装孔组而言，第一方向为前后方向，第二方向为左右方向；以下将主要描述图2中右边的安装孔组。但应理解，安装孔组的数量也可以只设置一个。

参见图3，电气元件80焊接于电路板10并贯穿电路板10设有延伸部81，电气元件80的数量可根据需要设置，如电气元件80可为电感和变压器等，也因此，各电气元件80的延伸部81的高度并不一致。电路板10的背面还凸出设有凸出部。

散热器20与电路板10间隔相对并彼此固接，参见图4，散热器20设有朝向电路板10的导热面21以及与安装孔组中的两个第一贯通孔12相对应并适于插入第一贯通孔12的锁固部22，锁固部22的数量为安装孔组的数量的两倍，本实施例中，导热面21上还设有位于两个相邻的锁固部22之间的容置槽211；图1和图8-9中，散热器20位于电路板10的下方，散热器20与电路板10螺接；散热器20与现有技术基本相同，由一散热基板和凸设与散热基板上的散热齿形成，导热面21形成于散热基板背离散热齿的一侧。本实施例中，仍参见图4，导热面21上设有与延伸部81相对应的支撑部212。支撑部212的高度可不一致，实际应用中，可设置弹性导热垫夹设于支撑部212和延伸部81之间以将电气元件80的热量传递至导热面21，弹性导热垫可事先粘接于支撑部212的上表面，电气元件80的延伸部81也可通过导热胶粘接于弹性导热垫上以更好的传热，导热面21上除容置槽211、支撑部212以及锁固部22以外的部分还会贴上绝缘的风道纸以进一步满足安规要求。

参见图8-9，绝缘导热片30贴设于导热面21上，绝缘导热片30在实际应用中为陶瓷垫片，其事先通过导热硅胶粘接于容置槽211的槽底，绝缘导热片30朝向电路板10的表面与容置槽211的槽口齐平，同时容置槽211的槽壁可限制绝缘导热片30在水平方向的运动。可知，容置槽211的设置既便于对绝缘导热片30定位，又使得绝缘导热片30在功率管40安装后具有足够的爬电距离。

功率管40包括本体41和引脚42，本体41适于贴合于绝缘导热片30上，引脚42一端固接于本体41，另一端贯穿引脚插孔11并焊接于电路板10；引脚42应弯折一定的角度。本体41也可通过导热胶粘接于绝缘导热片30上以更好的传热。

绝缘压条50置于功率管40的本体41和电路板10之间，绝缘压条50的数量与安装孔组的数量相等，参见图6，其设有朝向各本体41的压紧面51和朝向电路板10的抵接面52，其还设有两个分别适于供两个锁固部22贯穿的定位孔53；本实施例中，绝缘压条50对应于安装孔组的引脚插孔11的布设方向延伸，即绝缘压条50沿第一方向延伸，抵接面52上沿绝缘压条50的长度方向布设有若干限位槽521，绝缘压条50还设有与电路板10的凸出部相对应的避让槽522。图6中，避让槽522和限位槽521沿长度方向间隔布设。

刚性抵压件60适于支撑于锁固部22上并悬空于电路板10，刚性抵压件60的数量与安装孔组的数量相等，其设有两个分别与第一贯通孔12相对应的装配孔611以及与第二贯通孔13相对应且适于贯穿第二贯通孔13并抵接抵接面52的抵接柱612；刚性抵压件60设有连为一体的抵压板61和弯折板62，弯折板62垂直于抵压板61并沿第一方向延伸，装配孔611和抵接柱612形成于抵压板61上。刚性抵压件60设有连为一体的抵压板61和弯折板62，加大了整个刚性抵压件60的强度，且弯折板62便于用手取放，操作更便捷。

锁固件70贯穿装配孔611与锁固部22锁固，以使绝缘压条50的压紧面51压紧各功率管40的本体41直至本体41贴合于导热面21上。锁固件70在具体实施中为螺钉，其数量与锁固部22的数量一致。

具体实施中，功率管40的数量至少为两个，各功率管40沿第一方向布设并位于绝缘压条50的两个定位孔53之间，如此使得一个绝缘压条50可同时压住多个功率管40，安装更为便捷；当多个功率管本体41的厚度因误差存在不一致时，绝缘压条50可通过自身的形变保证功率管本体41绝缘贴合于导热面21上。其中，第一贯通孔12与锁固部22间隙配合，第二贯通孔13与抵接柱612间隙配合，以避免锁固部22和抵接柱612对电路板10造成损伤，且使得散热器20、功率管40本体41的震动或晃动不会通过锁固部22或抵接柱612传递至电路板10。

安装时，先通过工装将功率管40的引脚42贯穿电路板10的引脚插孔11并焊接于电路板10，将绝缘压条50置于各功率管40的本体41和电路板10之间，将绝缘导热片30置于容置槽211内，功率管40本体41绝缘贴合于散热器20的导热面21上并使得散热器20上的锁固部22依次穿过绝缘压条50的定位孔53和电路板10的第一贯通孔12，将电路板10和散热器20固接，随后将刚性抵压件60的抵接柱612一一贯穿第二贯通孔13，再将锁固件70贯穿装配孔611与散热器20的锁固部22锁固，锁固件70锁固后，刚性的抵接柱612即抵压绝缘压条50使得绝缘压条50将功率管40的本体41压紧直至功率管40的本体41贴合于导热面21上；

可知，本技术方案中，功率管40的引脚42与电路板10焊接固定，功率管40的本体41被抵接柱612抵压在散热器20上，抵压件则锁固在散热器20上，也即功率管40本体41相对散热器20固定，而电路板10和散热器20固接，从而使得功率管40相对于电路板10和散热器20固定，也即无需在功率管40本体41上开孔即可使得功率管40相对电路板10和散热器20固定，加工简单，成本低廉，绝缘压条50及抵压件60的长度及第二贯通孔13和抵接柱612的数量均可根据需要进行调整，使得一次性可实现多个功率管40的固定；此外，绝缘压条50还可避免功率管40本体41的热量传递至电路板10，且压条的结构加工简单，不需要开模，成本更低；本技术方案中，利用绝缘压条50的形变特性，通过多个抵接柱612使得绝缘压条50的压力可均匀施加于各功率管40的本体41上，从而使得各功率管40均匀地被施压并贴合于导热面21上，从而保证了功率管40本体41的散热；其中，抵接柱612设于抵压件上，安装步骤少，更为简单，通过刚性抵压件60抵压有一定形变量的绝缘压条50，再通过绝缘压条50压紧功率管40的本体41，绝缘压条50与功率管40本体41在沿第一方向上的接触面积大，施力更为均衡，当多个功率管40本体41的厚度因误差存在不一致时，绝缘压条50可通过自身的形变保证各功率管40本体41绝缘贴合于导热面21上；刚性抵压件60支撑于锁固部22上并悬空于电路板10，从而保证了与电路板10的安规距离。

其中，抵接面52上设有与抵接柱612相适配的限位槽521，可更好地对抵接柱612限位，保证抵接柱612的压力传递至绝缘压条50，从而保证了功率管40的本体41绝缘贴合于散热器20的导热面21上，即保证了功率管40的散热效率。绝缘导热片30朝向电路板10的表面与容置槽211的槽口齐平，便于误差的控制。

本实用新型的功率模块，在散热器20的导热面21上形成容置槽211和支撑部212，电气元件80通过弹性导热垫向支撑部212散热，功率管40通过绝缘导热片30向导热面21散热，尤其是在电路板10与散热器20之间的高度存在误差时，弹性导热垫也能保证电气元件80的散热。

上述说明书和实施例的描述，用于解释本实用新型保护范围，但并不构成对本实用新型保护范围的限定。通过本实用新型或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本实用新型实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种功率管(40)安装结构，其特征是，包括

电路板(10)，其沿第一方向布设有若干引脚插孔(11)，其还于引脚插孔(11)沿垂直于第一方向的第二方向的一侧沿第一方向布设有两个第一贯通孔(12)和位于第一贯通孔(12)之间的若干第二贯通孔(13)；

散热器(20)，其与所述电路板(10)间隔相对并彼此固接，其设有朝向电路板(10)的导热面(21)以及两个分别适于插入两个第一贯通孔(12)的锁固部(22)；

功率管(40)，其包括本体(41)和引脚(42)，所述本体(41)适于绝缘贴合于所述导热面(21)上，所述引脚(42)一端固接于所述本体(41)，另一端贯穿所述引脚插孔(11)并焊接于所述电路板(10)；

绝缘压条(50)，其置于功率管(40)的本体(41)和电路板(10)之间，其设有朝向本体(41)的压紧面(51)和朝向电路板(10)的抵接面(52)，其还设有两个分别适于供两个锁固部(22)贯穿的定位孔(53)；

刚性抵压件(60)，其适于支撑于所述锁固部(22)上并悬空于所述电路板(10)，其设有两个与第一贯通孔(12)相对应的装配孔(611)以及与第二贯通孔(13)相对应且适于贯穿第二贯通孔(13)并抵接所述抵接面(52)的抵接柱(612)；和

锁固件(70)，其贯穿所述装配孔(611)与锁固部(22)锁固，以使绝缘压条(50)的压紧面(51)压紧各功率管(40)的本体(41)直至本体(41)贴合于导热面(21)上。

2.如权利要求1所述的一种功率管(40)安装结构，其特征是，所述抵接面(52)上还形成与抵接柱(612)相适配的限位槽(521)，所述抵接柱(612)适于在所述刚性抵压件(60)与散热器(20)固接时抵压所述限位槽(521)的槽底。

3.如权利要求2所述的一种功率管(40)安装结构，其特征是，所述绝缘压条(50)和刚性抵压件(60)均沿第一方向延伸；所述功率管(40)的数量至少为两个，各功率管(40)沿第一方向布设并位于绝缘压条(50)的两个定位孔(53)之间。

4.如权利要求3所述的一种功率管(40)安装结构，其特征是，所述刚性抵压件(60)设有连为一体的抵压板(61)和弯折板(62)，所述弯折板(62)垂直于抵压板(61)并沿第一方向延伸，所述装配孔(611)和抵接柱(612)形成于所述抵压板(61)上。

5.如权利要求1所述的一种功率管(40)安装结构，其特征是，所述第一贯通孔(12)与锁固部(22)间隙配合，所述第二贯通孔(13)与抵接柱(612)间隙配合。

6.如权利要求1所述的一种功率管(40)安装结构，其特征是，所述电路板(10)朝向散热器(20)凸出设有凸出部，所述绝缘压条(50)设有与所述凸出部相对应的避让槽(522)。

7.如权利要求1所述的一种功率管(40)安装结构，其特征是，还包括绝缘导热片(30)，所述导热面(21)上设有位于两个锁固部(22)之间的容置槽(211)，所述绝缘导热片(30)贴设于所述容置槽(211)的槽底，且所述绝缘导热片(30)朝向所述电路板(10)的表面与容置槽(211)的槽口齐平。

8.一种功率模块，其特征是，包括权利要求1-7中任一项所述的一种功率管(40)安装结构。