CN220383300U - 一种提高功率电路效率的pcba结构 - Google Patents
一种提高功率电路效率的pcba结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220383300U CN220383300U CN202322061220.2U CN202322061220U CN220383300U CN 220383300 U CN220383300 U CN 220383300U CN 202322061220 U CN202322061220 U CN 202322061220U CN 220383300 U CN220383300 U CN 220383300U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pcb
- heat
- metal sheet
- pad
- heat conduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- RVCKCEDKBVEEHL-UHFFFAOYSA-N 2,3,4,5,6-pentachlorobenzyl alcohol Chemical group OCC1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1Cl RVCKCEDKBVEEHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 41
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 25
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 16
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[C] Chemical compound [AlH3].[C] RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Abstract
本实用新型公开一种提高功率电路效率的PCBA结构，包括PCB板、金属片、第一导热垫、第一散热器之间、第二导热垫、第二散热器和开槽；PCB板上设置有用于连接器件管脚的焊盘；PCB板上器件管脚走线宽度内的区域内设置有开槽；所述开槽内设置有与器件表面贴合的金属片，金属片将热量从PCB板上带到上表面；金属片的另一端穿过PCB板与第一导热垫连接，第一导热垫设置于PCB板和第一散热器之间；所述器件与金属片贴合，金属片的另一侧设置有第二导热垫，第二散热器设置于第二导热垫上。本结构通过芯片双面散热方式，多重散热，热阻并联降低系统热阻；通过大开槽填塞方式解决密集过孔引入的寄生参数问题，同时满足散热要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及功率电路技术领域，特别是一种提高功率电路效率的PCBA结构
背景技术
在电源、电机控制等领域，大功率MOSFET、igbt是核心器件。特别在电机控制器领域，多mosfet、igbt管并联是常用的扩大功率的常用方法。
MOSFET、IGBT电路的效率影响因素有多个方面。其中，温度控制是很重要的因素。影响温度的因素主要有单位截面积通过电流的大小、以及系统的散热能力(包括各个环节的热阻)。使用厚铜板，加大功率部分的占用面积，加大散热器等是一般的做法。在大功率场合，使用铝基板，铜基板也是常用的做法。
但是在一些功率密度要求特别高的场合，系统功率非常大，要求在有限体积内实现几个千瓦到十几个千瓦的功率。这就要求从功率器件出发，到外壳的热阻尽量的小，同时系统内部寄生参数要小，能够减少无效功率消耗。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种提高功率电路效率的PCBA结构，该结构可用于电机控制器逆变电路中。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
本实用新型提供的提高功率电路效率的PCBA结构，包括PCB板、金属片、第一导热垫、第一散热器之间、第二导热垫和第二散热器；所述PCB板上设置有用于连接器件管脚的焊盘；所述PCB板上设置有开槽；所述开槽内设置有与器件表面贴合的金属片；所述金属片的另一端穿过PCB板与第一导热垫连接，所述第一导热垫设置于PCB板和第一散热器之间；所述器件与金属片贴合，所述金属片的另一端设置有第二导热垫上，所述第二散热器设置于第二导热垫上。
进一步，所述金属片采用铜片。
进一步，所述PCB板上设置的开槽为贯穿孔槽。
进一步，所述金属片的一端插入开槽内并通过焊接方式固定。
进一步，所述开槽设置于PCB板上器件管脚走线宽度内的区域内。
进一步，所述金属片插入开槽的一端与开槽形状匹配。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的一种提高功率电路效率的PCBA结构，包括PCB板、金属片、第一导热垫、第一散热器之间、第二导热垫、第二散热器、开槽；所述PCB板上设置有用于连接器件管脚的焊盘；所述PCB板上器件管脚走线宽度内的区域内设置有开槽；所述开槽内设置有与器件表面贴合的金属片，所述金属片将热量从PCB板上带到上表面；所述金属片的另一端穿过PCB板与第一导热垫连接，所述第一导热垫设置于PCB板和第一散热器之间；所述器件与金属片贴合，所述金属片的另一侧设置有第二导热垫，所述第二散热器设置于第二导热垫上。本结构通过芯片双面散热方式，多重散热，热阻并联降低系统热阻；通过大开槽填塞方式解决密集过孔引入的寄生参数问题，同时满足散热要求。
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：
图1为MOSFET结构示意图。
图2为MOSFET的引脚结构示意图。
图3为MOSFET PCB结构示意图。
图4为开槽PCB板结构示意图。
图5为焊接铜片的开槽的PCB板。
图6为设置有导热装置的MOSFET PCB结构示意图。
图7为MOSFET PCB板的热阻串联原理图。
图8为MOSFET PCB板的热阻并联原理图。
图中，1-PCB板、2-金属片、3-第一导热垫、4-第一散热器之间、5-第二导热垫、6-第二散热器、7-器件、8-开槽、21-金属片的插入端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
如图1所示，本实施例提供的方案能改善功率电路板的效率，减少无效功率消耗，现有的贴片封装的MOSFET或IGBT，包括源极、漏极、栅极，一般情况下，主要分为D、S、G三个引脚，且D一般为大焊盘(如图2中阴影部分)，可以实现较好的散热。S引脚一般由一个引脚到多个引脚组成(如图2中黑色部分)，比如在POWER56封装中，由3个引脚组成。在TOLL封装中由7个引脚组成。但是相比D引脚的大焊盘，该引脚焊盘一般较小。有效PCB铜皮面积，特别是扩大S极焊盘连接的铜皮面积，可以增加器件的散热，有助于发挥器件的通流能力。但是，在高功率密度场合，PCB面积很小，无法实现扩大PCB面积。此时器件占有的面积与自身尺寸相比略大而已。在这种情况下，一般通过实用多层PCB，打过孔的方式实现过流，但散热面积无法有效扩大。
而且，由于器件属于高频开关工作状态，过多的过孔将引入寄生电感参数。寄生参数会引起系统震荡，工作能力下降，甚至损坏器件。如图3所示，所述PCB板一侧设置元器件，另一侧通过导热胶与散热器连接，用于将PCB板上的热力带到散热器上。在现有技术中，一般都是通过表贴方式将PCB热量引到芯片上方的散热片。不处理芯片背面的散热。散热效果不好。还有些是将铜片部分采用贴片方式，或者采用灌铜浆方式进行散热，这种方式只能解决散热问题。
如图4、5、6所示，本实施例提供的提高功率电路效率的PCBA结构，包括PCB板、金属片、第一导热垫、第一散热器之间、第二导热垫、第二散热器、开槽；所述PCB板上设置有用于连接器件管脚的焊盘；所述PCB板上器件管脚走线宽度内的区域内设置有开槽；所述开槽内设置有与器件表面贴合的金属片，将金属片插入开槽内并通过焊接方式进行固定，所述金属片将热量从PCB板上带到MOSFET上表面；所述金属片的另一端穿过PCB板与第一导热垫连接，所述第一导热垫设置于PCB板和第一散热器之间；所述器件与金属片贴合，所述金属片的另一侧设置有第二导热垫，所述第二散热器设置于第二导热垫上。
本实施例中的金属片采用采用高导热、高导电性能金属材料，如铜片；或高导电、导热的铝-碳复合材料；
本实施例中的铜片采用与器件形状匹配的铜片，如图5所示，图5中金属片的插入端与开槽配合，以适于将铜片插入开槽内并焊接；
本实施例中所述PCB板上设置的开槽为贯穿孔槽。
所述铜片不仅可实现将热量从PCB上带到上表面，铜片可以作为PCB板上的导电线路，而且同时也增加了电流过流能力，克服了原来铜皮的缺陷，原来PCB板上一般设置的是很窄的铜皮，由于铜皮很薄很窄，因此铜皮不可能过很大电流；而改用本实施例中的铜片，电流很快通过铜片传递，每一个铜片是原有线路上铜皮的几百倍截面积。
本实施例中由于采用的开槽，并插入铜片的方式，替代了多个过孔，该处没有寄生参数，系统可靠性得到有效保证。
本实施例中的开槽形状主要是铜片厚度和芯片(S极)管脚宽度决定，有多个芯片，就开多个槽。槽的深度可穿透PCB板，铜片厚度可根据产品电流指标要求调整。
如图7、8所示，本实施例提供的提高功率电路效率的PCB及PCBA结构，提高了散热能力，本结构可以采用热阻并联的原理进行说明，理由如下：
TA表示环境温度，Tj表示芯片结温，Rxxx表示热阻，若干热阻并联后，总热阻会变小，TA-Tj温差就小，散热好；产生的热会通过传导、辐射、对流，经由各种不同的路径向外部环境进行逃逸，图中，R散热器表示散热器的热阻；R铜片表示铜片的热阻；R导热垫表示导热垫的热阻；R胶壳表示胶壳的热阻；RPCB表示PCB板的热阻；热阻是指物体在传导热量时所遇到的阻力。热阻越大，导热能力越差。热阻的大小取决于物体的材料、形状、尺寸等因素。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种提高功率电路效率的PCBA结构，其特征在于：包括PCB板、金属片、第一导热垫、第一散热器之间、第二导热垫和第二散热器；所述PCB板上设置有用于连接器件管脚的焊盘；所述PCB板上设置有开槽；所述开槽内设置有与器件表面贴合的金属片；所述金属片的另一端穿过PCB板与第一导热垫连接，所述第一导热垫设置于PCB板和第一散热器之间；所述器件与金属片贴合，所述金属片的另一端设置有第二导热垫上，所述第二散热器设置于第二导热垫上。
2.如权利要求1所述的提高功率电路效率的PCBA结构，其特征在于：所述金属片采用铜片。
3.如权利要求1所述的提高功率电路效率的PCBA结构，其特征在于：所述PCB板上设置的开槽为贯穿孔槽。
4.如权利要求1所述的提高功率电路效率的PCBA结构，其特征在于：所述金属片的一端插入开槽内并通过焊接方式固定。
5.如权利要求1所述的提高功率电路效率的PCBA结构，其特征在于：所述开槽设置于PCB板上器件管脚走线宽度内的区域内。
6.如权利要求1所述的提高功率电路效率的PCBA结构，其特征在于：所述金属片插入开槽的一端与开槽形状匹配。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322061220.2U CN220383300U (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 一种提高功率电路效率的pcba结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322061220.2U CN220383300U (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 一种提高功率电路效率的pcba结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220383300U true CN220383300U (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=89569237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202322061220.2U Active CN220383300U (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 一种提高功率电路效率的pcba结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220383300U (zh) |
-
2023
- 2023-08-02 CN CN202322061220.2U patent/CN220383300U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108417546B (zh) | 电力电子模块 | |
| CN110660762A (zh) | 热传递结构、电力电子模块及其制造方法以及冷却元件 | |
| CN206564724U (zh) | 一种散热电路板、电路板组件及电子设备 | |
| CN111554645B (zh) | 集成叠层母排的双面水冷SiC半桥模块封装结构 | |
| CN211182190U (zh) | 绝缘栅双极型晶体管、智能功率模块及空调器 | |
| CN103384465B (zh) | 电子功率元器件贴装在线路板上的导热系统 | |
| CN220383300U (zh) | 一种提高功率电路效率的pcba结构 | |
| CN210470147U (zh) | 一种功率器件散热装置及电机驱动器 | |
| CN217182187U (zh) | 一种功率模块封装结构 | |
| WO2021179989A1 (zh) | 功率散热装置 | |
| US20040227230A1 (en) | Heat spreaders | |
| CN213847398U (zh) | 电路板散热结构和电器设备 | |
| CN113727515A (zh) | 一种金属覆铜板 | |
| CN208434206U (zh) | 多层功率器件堆叠结构 | |
| CN216752204U (zh) | 一种大功率快速散热的电路板 | |
| CN112366188B (zh) | 一种具有散热齿片的半导体器件封装结构及封装方法 | |
| CN219269156U (zh) | 一种高效散热型陶瓷覆铜基板 | |
| CN220652012U (zh) | 一种基于dbc绝缘散热的to-247-5l封装结构 | |
| CN214672591U (zh) | 一种功率器件封装结构 | |
| CN212587484U (zh) | 一种双重散热半导体产品及电子产品 | |
| CN220023172U (zh) | 具散热结构的电路板 | |
| CN210405765U (zh) | 一种导热性好的金属基板 | |
| CN220753407U (zh) | 一种功率管组件及pcb组件 | |
| CN218416804U (zh) | 功率单元模组和功率设备 | |
| CN214154942U (zh) | 电路板组件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |