CN117202555A - 功率组件及其制作方法、电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率组件及其制作方法、电机控制器，功率组件包括：功率模块，所述功率模块包括功率板和壳体；驱动板，所述驱动板安装于所述壳体上，且位于所述功率板的正上方，所述驱动板开设有通孔；导向柱，所述导向柱的一端固定于所述功率板的上表面，所述导向柱的另一端穿过所述通孔，且所述导向柱与所述通孔间隙配合；弹簧，所述弹簧套设于所述导向柱上，所述弹簧的上端与所述驱动板的下表面相抵，所述弹簧的下端与所述功率板的上表面相抵，所述弹簧还实现所述驱动板与所述功率板之间的电连接。本发明能够很好地释放功率模块与驱动板安装过程时产生的安装应力，保障功率组件长期、稳定运行，驱动板的安装、拆卸都更加便利。

Description

功率组件及其制作方法、电机控制器

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体涉及一种功率组件、一种功率组件的制作方法和一种电机控制器。

背景技术

功率模块可以和驱动板搭建整套电气***，组成功率组件。驱动板一般是指由驱动芯片、驱动辅助电源、驱动***电路及接插件组成的板卡级电路产品，其作用为驱动功率模块以能让其正常工作，同时对功率模块进行保护。因此，驱动板对整个功率组件来说至关重要。而且它可在高压下导通，并在大电流下关断，驱动电路将控制电路输出，以满足功率模块安全、可靠使用。功率组件能否正确可靠地使用，驱动板起着至关重要的作用。

在对功率组件中的驱动板与功率模块安装过程时，需要将每个插针逐一焊接固定于驱动板。由于驱动板与功率模块的电气连接是通过插针连接的，插针的两端需要通过锡料焊接在模块与驱动板的焊盘上，因此，驱动板与模块安装应力全部集中在插针上，在长期使用过程中，会导致焊层脱落，电气连接失效。并且拆卸驱动板时需要逐一融化锡料后，采用吸珠器吸取，如有一颗锡料没有清理干净，驱动板都无法取下，安装和拆卸都较为繁琐。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了功率组件及其制作方法、电机控制器，能够很好地释放功率模块与驱动板安装过程时产生的安装应力，保障功率组件长期、稳定运行，驱动板的安装、拆卸都更加便利。

本发明采用的技术方案如下：

一种功率组件，包括：功率模块，所述功率模块包括功率板和壳体；驱动板，所述驱动板安装于所述壳体上，且位于所述功率板的正上方，所述驱动板开设有通孔；导向柱，所述导向柱的一端固定于所述功率板的上表面，所述导向柱的另一端穿过所述通孔，且所述导向柱与所述通孔间隙配合；弹簧，所述弹簧套设于所述导向柱上，所述弹簧的上端与所述驱动板的下表面相抵，所述弹簧的下端与所述功率板的上表面相抵，所述弹簧还实现所述驱动板与所述功率板之间的电连接。

另外，根据本发明上述提出的功率组件还有可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述功率板包括覆铜基板和功率芯片。

根据本发明的一个实施例，所述导向柱垂直焊接于所述覆铜基板上表面的金属层上。

根据本发明的一个实施例，所述驱动板的下表面、所述通孔处设置有焊盘，所述弹簧的上端与所述焊盘相接触，所述弹簧的下端与所述覆铜基板上表面的金属层相接触，以实现所述驱动板与所述功率板之间的电连接。

根据本发明的一个实施例，所述功率模块还包括散热基板，所述散热基板设置于所述功率板下方。

根据本发明的一个实施例，所述功率芯片焊接于所述覆铜基板上，所述覆铜基板焊接于所述散热基板上。

根据本发明的一个实施例，所述驱动板通过螺钉安装于所述壳体上。

根据本发明的一个实施例，所述功率模块还包括键合线，所述键合线用于所述功率板上的所述功率芯片、所述覆铜基板上的电路之间的电连接。

一种电机控制器，包括上述功率组件。

一种功率组件的制作方法，包括以下步骤：将所述壳体固定于所述功率板上；将所述导向柱固定于所述功率板的上表面，并将所述弹簧套设于所述导向柱上，使所述弹簧的下端与所述功率板上表面接触；在所述壳体上安装所述驱动板，使所述导向柱穿过所述驱动板、所述弹簧的上端与所述驱动板的下表面相抵，以实现所述功率板与所述驱动板之间的电连接。

本发明的有益效果：

本发明通过设置弹簧实现功率板和驱动板之间的电连接并使用导向柱来固定弹簧的位置，可以很好地释放功率模块与驱动板安装过程时产生的安装应力，保障功率组件长期、稳定运行；而且导向柱无需与驱动板焊接固定，驱动板的安装、拆卸都更加便利。

附图说明

图1为本发明一个实施例的功率组件的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的功率组件的功率板的局部结构示意图；

图3为本发明一个实施例的功率组件的结构示意图；

图4为本发明实施例的功率组件的制作方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的功率组件包括：功率模块100、驱动板200、导向柱300和弹簧400。其中，功率模块100包括功率板110和壳体120；驱动板200安装于壳体120上，且位于功率板110的正上方，驱动板200开设有通孔210；导向柱300的一端固定于功率板110的上表面，导向柱300的另一端穿过通孔210，且导向柱300与通孔210间隙配合；弹簧400套设于导向柱300上，弹簧400的上端与驱动板200的下表面相抵，弹簧400的下端与功率板110的上表面相抵，弹簧400还实现驱动板200与功率板110之间的电连接。

需要说明的是，本发明没有采用插针进行驱动板与功率板之间的电连接，而是使用导向柱来固定弹簧的位置，使弹簧替代插针实现电连接的功能。由于弹簧具有弹性，可弯曲、伸张，形变后可复原，因此可以很好地释放功率模块与驱动板安装过程时产生的安装应力，保障功率组件长期、稳定运行；而且导向柱无需与驱动板焊接固定，导向柱相对于驱动板是可活动的，拆卸驱动板时无需考虑驱动板与导向柱的固定关系，驱动板的安装、拆卸都更加便利。

在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，功率板110可包括覆铜基板111和功率芯片112，其中，功率芯片112可焊接于覆铜基板111上。

具体地，功率芯片112可通过焊片113焊接与覆铜基板111上。

进一步地，功率模块100还可包括键合线，键合线可用于功率板110上的功率芯片112、覆铜基板111上的电路之间的电连接，其中，键合线可以是铝线、铜线等。

在本发明的一个实施例中，导向柱300可垂直焊接于覆铜基板111上表面的金属层上。

在本发明的另一个实施例中，导向柱300也可以粘接于覆铜基板111上表面的金属层上。

在本发明的一个实施例中，导向柱300可采用金属材质。

在本发明的另一个实施例中，导向柱300也可采用绝缘材质。

在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，功率模块100还可包括散热基板130，设置于功率板110下方。

具体地，覆铜基板111可通过焊片焊接于散热基板120上，覆铜基板111也可粘接于散热基板130上。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，可在散热基板130底部设置PIN柱131，增加散热基板130的散热面积。

进一步地，可将功率模块100安装在水冷散热装置上，通过水冷散热吸收散热基板130传递出的热量，实现功率模块100的快速散热。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，驱动板200可通过螺钉500安装于壳体120上，其中，螺钉500可为自攻螺钉。

具体地，驱动板200和壳体120上表面的对应位置分别开设有与螺钉500匹配的通孔和螺钉孔，使驱动板200可以通过螺钉500锁附在螺钉孔上固定于壳体120。拆卸驱动板200时，只需卸载螺钉500，便可将驱动板200取下，驱动板200的安装、拆卸都更加便利。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，驱动板200的下表面、通孔210处可设置有焊盘220，弹簧400的上端与焊盘220相接触，弹簧400的下端与覆铜基板111上表面的金属层相接触，以实现驱动板200与功率板110之间的电连接。

在本发明的一个实施例中，弹簧的下端可焊接于覆铜基板上表面的金属层。

根据本发明实施例的功率组件，通过设置弹簧实现功率板和驱动板之间的电连接并使用导向柱来固定弹簧的位置，可以很好地释放功率模块与驱动板安装过程时产生的安装应力，保障功率组件长期、稳定运行；而且导向柱无需与驱动板焊接，驱动板的安装、拆卸都更加便利。

基于上述实施例的功率组件，本发明还提出一种电机控制器。

本发明实施例的电机控制器，包括本发明上述任一实施例的功率组件。

根据本发明实施例的电机控制器，通过设置弹簧实现功率板和驱动板之间的电连接并使用导向柱来固定弹簧的位置，可以很好地释放功率模块与驱动板安装过程时产生的安装应力，保障功率组件长期、稳定运行；而且导向柱无需与驱动板焊接固定，驱动板的安装、拆卸都更加便利。

对应上述实施例的功率组件，本发明还提出一种功率组件的制作方法。

本发明实施例的功率组件的制作方法，包括以下步骤：

S1，将壳体固定于功率板上。

具体地，可通过粘接的方式将壳体固定于功率板上，保护功率板上的功率器件。

在本发明的一个实施例中，功率模块可包括散热基板，固定于功率板下方。

进一步地，壳体可以粘接固定于散热基板上，保护功率板上的功率器件。

在本发明的一个实施例中，还可在散热基板底部设置PIN柱，增加散热基板的散热面积。

在本发明的一个实施例中，功率板可包括覆铜基板和功率芯片，可通过焊接将功率芯片固定于覆铜基板上。

具体地，可通过焊片焊接将功率芯片固定于覆铜基板上，可通过焊片焊接将覆铜基板固定于散热基板上，也可通过粘接将覆铜基板固定于散热基板上。

进一步地，功率模块还可包括键合线，可用键合线实现功率板上的功率芯片、覆铜基板上的电路之间的电连接，其中，键合线可以是铝线、铜线等。

S2，将导向柱固定于功率板的上表面，并将弹簧套设于导向柱上，使弹簧的下端与功率板上表面接触。

在本发明的一个实施例中，导向柱300可采用金属材质，例如铜材质。

在本发明的另一个实施例中，导向柱300也可采用绝缘材质，例如硬质塑料材质。

在本发明的一个实施例中，可将导向柱垂直焊接于覆铜基板上表面的金属层上。

在本发明的另一个实施例中，也可以将导向柱粘接于覆铜基板上表面的金属层上。

S3，在壳体上安装驱动板，使导向柱穿过驱动板、弹簧的上端与驱动板的下表面相抵，以实现功率板与驱动板之间的电连接。

需要说明的是，本发明没有采用插针进行驱动板与功率板之间的电连接，而是使用导向柱来固定弹簧的位置，使弹簧替代插针实现电连接的功能。由于弹簧具有弹性，可弯曲、伸张，形变后可复原，因此可以很好地释放功率模块与驱动板安装过程时产生的安装应力，保障功率组件长期、稳定运行；而且导向柱无需与驱动板焊接固定，导向柱相对于驱动板是可活动的，拆卸驱动板时无需考虑驱动板与导向柱的固定关系，驱动板的安装、拆卸都更加便利。

在本发明的一个实施例中，，驱动板的下表面、通孔处设置有焊盘，弹簧的上端与焊盘相接触，弹簧的下端与覆铜基板上表面的金属层相接触，以实现驱动板与功率板之间的电连接。

在本发明的一个实施例中，弹簧的下端可焊接于覆铜基板上表面的金属层。在本发明的一个实施例中，可使用螺钉将驱动板安装于壳体上，其中，螺钉可为自攻螺钉。

具体地，驱动板200和壳体120上表面的对应位置分别开设有与螺钉500匹配的通孔和螺钉孔，使驱动板200可以通过螺钉500锁附在螺钉孔上固定于壳体120。拆卸驱动板200时，只需卸载螺钉500，便可将驱动板200取下，驱动板200的安装、拆卸都更加便利。

在本发明的一个实施例中，可将功率模块安装在水冷散热装置上，通过水冷散热吸收散热基板传递出的热量，实现功率模块的快速散热。

根据本发明实施例的功率组件的制作方法，通过设置弹簧实现功率板和驱动板之间的电连接并使用导向柱来固定弹簧的位置，可以很好地释放功率模块与驱动板安装过程时产生的安装应力，保障功率组件长期、稳定运行；而且导向柱无需与驱动板焊接固定，驱动板的安装、拆卸都更加便利。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种功率组件，其特征在于，包括：

功率模块，所述功率模块包括功率板和壳体；

驱动板，所述驱动板安装于所述壳体上，且位于所述功率板的正上方，所述驱动板开设有通孔；

导向柱，所述导向柱的一端固定于所述功率板的上表面，所述导向柱的另一端穿过所述通孔，且所述导向柱与所述通孔间隙配合；

弹簧，所述弹簧套设于所述导向柱上，所述弹簧的上端与所述驱动板的下表面相抵，所述弹簧的下端与所述功率板的上表面相抵，所述弹簧还实现所述驱动板与所述功率板之间的电连接。

2.根据权利要求1所述的功率组件，其特征在于，所述功率板包括覆铜基板和功率芯片。

3.根据权利要求2所述的功率组件，其特征在于，所述导向柱垂直焊接于所述覆铜基板上表面的金属层上。

4.根据权利要求2所述的功率组件，其特征在于，所述驱动板的下表面、所述通孔处设置有焊盘，所述弹簧的上端与所述焊盘相接触，所述弹簧的下端与所述覆铜基板上表面的金属层相接触，以实现所述驱动板与所述功率板之间的电连接。

5.根据权利要求2-4任一项所述的功率组件，其特征在于，所述功率模块还包括散热基板，所述散热基板设置于所述功率板下方。

6.根据权利要求5所述的功率组件，其特征在于，所述功率芯片焊接于所述覆铜基板上，所述覆铜基板焊接于所述散热基板上。

7.根据权利要求1所述的功率组件，其特征在于，所述驱动板通过螺钉安装于所述壳体上。

8.根据权利要求2所述的功率组件，其特征在于，所述功率模块还包括键合线，所述键合线用于所述功率板上的所述功率芯片、所述覆铜基板上的电路之间的电连接。

9.一种电机控制器，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的功率组件。

10.一种根据权利要求1-8中任一项所述的功率组件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述壳体固定于所述功率板上；

将所述导向柱固定于所述功率板的上表面，并将所述弹簧套设于所述导向柱上，使所述弹簧的下端与所述功率板上表面接触；

在所述壳体上安装所述驱动板，使所述导向柱穿过所述驱动板、所述弹簧的上端与所述驱动板的下表面相抵，以实现所述功率板与所述驱动板之间的电连接。