CN209949562U - Pcb模块及车用直流转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种PCB模块及车用直流转换器，所述PCB模块包括至少一个载流增强区，还包括PCB板以及通过表面贴装方式贴装在所述PCB板表面的若干载流部件，所述载流部件与所述载流增强区的内部走线电连接。所述PCB模块还可包括设置在所述PCB板的第二表面的冷却部件以及设置在所述PCB板上的热过孔，以进一步促进所述PCB板散热。所述车用直流转换器包括上述PCB模块。本实用新型提供的PCB模块及车用直流转换器，通过增强PCB板的局部载流能力，并提高所述PCB板在通过大电流时的散热能力，解决了现有技术中采用厚铜PCB板方案引起的成本上升、散热不足等问题，此外，还可达到简化生产工艺，优化载流部件及元器件排布的效果。

Description

PCB模块及车用直流转换器

技术领域

本实用新型涉及PCB技术领域，尤其涉及一种PCB模块及车用直流转换器。

背景技术

PCB(Printed Circuit Board)板又称印刷电路板，它的设计主要是版图设计，提供了电子元器件的电气连接。采用PCB板可以大大减少布线和装配的差错，提高自动化水平和生产劳动率。电子设备采用PCB板后，由于同类PCB板的一致性，可以避免人工接线的差错，并可实现电子元器件自动插装或贴装、自动焊锡、自动检测，保证了电子设备的质量，提高了劳动生产率、降低了成本，并便于维修。PCB板由于其优点，现已广泛用于元器件集成。

在汽车制造领域，也会用到大量的PCB板。以车用直流转换器为例，直流转换器是汽车内电能转换的机电设备，通过在不同电压的直流电源之间进行转换，以达到提高发动机效率及节约汽车油耗的作用。转换时，通过降压转换电路(Buck)将电压相对较大的直流电源转化成电压相对较小的直流电源；通过升压转换电路(Boost)功能将电压相对较小的直流电源转化成电压相对较大的直流电源。这些电路集成于直流转换器的PCB板中，PCB板由于需要转换不同电压的直流电源，因此在局部电路需要运行大电流。

通常PCB板采用厚铜PCB板的方式增加载流能力。厚铜PCB板(内层铜厚如3盎司或6盎司等)相比普通PCB板(内层铜厚1盎司)有较大的载流能力，但是随着电流增大，PCB板内层铜载流能力有限，只有进一步增加内层铜厚才能提高载流能力。但是在PCB板上，内层铜厚的增加会引起成本的大幅上升。而且PCB板上只有部分区域内层走线是有大电流通过的，整体铜厚的增加，会引起成本上的浪费。此外，PCB板内层通过大电流时，发热严重，使PCB板存在过温的风险。

发明内容

本实用新型的提供了一种PCB模块，可以增大PCB板的局部载流能力，并且模块的体积较小，成本较低。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种PCB模块，包括至少一个载流增强区，还包括：

PCB板，包括所述载流增强区的内部走线；以及

若干载流部件，通过表面贴装方式贴装在所述PCB板表面，并与所述载流增强区的内部走线电连接。

可选的，所述载流部件为铜排。

可选的，所述PCB板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述若干载流部件均贴装于所述第一表面、均贴装于所述第二表面或者部分贴装于所述第一表面且部分贴装于所述第二表面。

可选的，当所述若干载流部件部分贴装于所述第一表面且部分贴装于所述第二表面时，至少在一个所述载流增强区，所述第一表面和所述第二表面各设置有一个所述载流部件。

可选的，所述PCB模块还包括：

冷却部件，通过导热介质设置于所述PCB板的第二表面一侧，其中，当所述若干载流部件部分或全部贴装于所述第二表面时，所述冷却部件还通过导热介质覆盖贴装于所述第二表面的载流部件。

可选的，所述导热介质为导热胶。

可选的，所述冷却部件还包括冷却主体和与所述冷却主体连接的若干间隔分布的散热柱，所述冷却主***于所述冷却部件靠近所述PCB板的一侧，所述散热柱位于所述冷却部件远离所述PCB板的一侧。

可选的，所述冷却主体的面向所述PCB板的表面具有若干凹槽，以容纳贴装于所述第二表面的载流部件。

可选的，所述冷却部件还包括设置于所述散热柱周围的冷却管道，所述冷却管道用于流通冷却介质。

可选的，所述PCB板中设置有若干个热过孔，所述热过孔贯穿所述PCB板，并分布在所述若干载流部件周围。

本实用新型另外还提供一种车用直流转换器，包括上述PCB模块。

本实用新型提供的PCB模块包括至少一个载流增强区，还包括PCB板以及通过表面贴装方式贴装在所述PCB板表面的若干载流部件，所述载流部件与所述载流增强区的内部走线电连接。一方面，在使PCB板具有相同载流能力的情况下，所述PCB模块比厚铜PCB板方案减少了对载流部件的损耗，并有效地降低了成本；另一方面，无需在载流部件和PCB板上设计额外的连接结构，消除了焊接引脚或打螺钉产生的额外体积，减小了产品体积；再一方面，可以将载流部件的贴装与元器件的贴装同时进行，减少生产工序，优化生产工艺，并提高生产效率。

此外，本实用新型提供的PCB模块还可包括冷却部件以及热过孔，所述冷却部件设置在所述PCB板的第二表面，且可设置凹槽覆盖贴装于所述第二表面的载流部件，所述冷却部件还可包括设置于散热柱周围的流通有冷却介质的冷却管道；所述热过孔贯穿所述PCB板，并分布在所述若干载流部件周围。一方面，所述冷却部件及所述热过孔的设置增强了所述PCB模板的散热能力，以防止所述PCB板过热，特别的，所述冷却部件覆盖所述载流部件时，所述载流部件的散热距离会进一步缩短，可以实现更有效的散热，再者，通过可选装于冷却部件上的流通有冷却介质的冷却管道，也可进一步提高散热速率，上述特征综合作用以使得所述PCB模块获得更好的散热效果；另一方面，所述冷却部件上设置的凹槽不仅可以容纳载流部件，还可以容纳元器件，从而消除冷却部件在空间上对载流部件以及元器件的阻碍，使得载流部件及元器件的排布方式更灵活，排布空间更大。

附图说明

图1为本实用新型实施例的PCB模块的示意图。

图2为本实用新型实施例的PCB模块中载流部件和冷却部件的剖面图。

附图标记说明：

10—PCB板；20—载流部件；30—冷却部件；40—导热介质；101—第一表面；102—第二表面；103—热过孔；301—冷却主体；302—散热柱；303—冷却管道；304—凹槽。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如背景技术所述，现有技术中采用厚铜PCB板的方式增加载流能力时，会引起成本的上升，且由于厚铜层存在于PCB板内层，在通过大电流时会导致PCB板严重发热，使PCB板存在过温的风险。

为了解决这一技术问题，本实用新型提供了一种PCB模块，通过表面贴装方式在PCB板表面局部贴装载流部件，不仅可以提高PCB板局部的载流能力，还可以降低成本，减小产品体积。进一步的，为了提高PCB模块在通过大电流时的散热能力，本实用新型的PCB模块还可以包括冷却部件以及热过孔。

图1为本实用新型实施例提供的一种PCB模块的示意图，图2为本实用新型实施例提供的PCB模块中载流部件和冷却部件的剖面图。下面结合图1和图2对本实用新型实施例进行描述。

参阅图1和图2，本实用新型实施例提供了一种PCB模块，包括至少一个载流增强区，还包括：PCB板10和若干个载流部件20。

所述PCB板10可以是普通(或标准)PCB板，其内层走线的材料可以是铜，具体的，其内层铜可以包括一层或多层铜箔，内层铜厚(即内部走线的厚度)可根据性能要求设计，例如0.5盎司、1盎司、2盎司等，本实施例中PCB板10的内层铜厚例如约1盎司(此处盎司的含义是重量1盎司的铜均匀平铺在1平方英尺的面积上所达到的厚度)，PCB板10具有第一表面101和与所述第一表面101相对的第二表面102。本实施例中第一表面101例如是单面贴装的PCB板用于贴装元器件的面，所述载流增强区例如是需要有大电流经过的区域，例如车用48V直流转换器的PCB板上运行转换电路的区域。

所述PCB板10包括内部走线，所述载流增强区的内部走线例如具有在所述内部走线两端的第一载流端和第二载流端。所述第一载流端和第二载流端通过电连接均延伸至所述PCB板10的第一表面101或均延伸至所述PCB板的第二表面102，或均既延伸至所述PCB板的第一表面101又延伸至PCB板的第二表面102。所述第一载流端和所述第二载流端延伸至PCB板第一表面101或/及第一表面101的位置设置有焊盘，用于贴装载流部件20。

若干个所述载流部件20通过表面贴装(Surface MountTechnology，SMT)方式贴装在所述PCB板10的表面，并与所述载流增强区的内部走线电连接。表面贴装技术是一种将无引脚或短引线的片状元器件安装在PCB板的表面或其它基板的表面，然后通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。和采用选择焊或打螺钉的方式组装元器件相比，利用表面贴装技术组装元器件时无需在元器件和PCB板上设计额外的连接结构且自动化程度高，使得利用其生产出的电子产品具有体积小、组装密度高以及生产效率高等特点。因此，本实用新型实施例利用表面贴装方式装配载流部件20，一方面可以减小产品体积；另一方面，可以将载流部件20的贴装与元器件的贴装同时进行，减少生产工序，优化生产工艺，并提高生产效率。

具体的，每个所述载流部件20的两端例如分别与所述第一载流端和第二载流端延伸出的焊盘通过表面贴装方式连接。本实施例中载流部件20优选为铜排，在采用表面贴装方式贴装铜排时，可以通过例如锡焊膏将铜排贴装于所述PCB板10的载流增强区表面。

具体的，所述若干载流部件20在所述PCB板10上的贴装方式可以有多种，例如可以将全部的载流部件20均通过表面贴装方式贴装于所述PCB板10的所述第一表面101，或者将全部的载流部件20均通过表面贴装方式贴装于所述第二表面102，或者还可以在所述第一表面101贴装部分载流部件20，而在所述第二表面102贴装剩余的部分载流部件20。

其中，参阅图2，针对某个载流增强区需要通过更大电流或需要绕线时，所述载流部件20可以对称地设置于所述PCB板10的两侧，也即，在所述载流增强区，所述第一表面101和所述第二表面102至少各设置有一个所述载流部件20。例如，某个载流增强区所需的载流能力靠设置一个载流部件20达不到时，若在同一侧继续贴装载流部件20，会浪费许多空间、增大PCB板10的体积并影响相邻元器件的排布，此时，若在PCB板10的另一侧对称贴装载流部件20，则可以在不影响元器件排布的情况下进一步提升所述载流增强区的载流能力。并且，分别位于第一表面101和所述第二表面102的载流部件20还可以根据设计需要组成一个整体，诸如电感的线圈等。

此外，由于所述载流部件20外加于所述PCB板10上，相对于厚铜PCB板的方案来说，所述载流部件20的散热效果优于位于厚铜PCB板内部的厚铜层。为了进一步优化所述PCB板10的散热效果，以优化所述PCB板10在通过大电流时的性能，本实用新型实施例提供的PCB模块还可以包括冷却部件30。

具体的，所述冷却部件30可通过导热介质40(例如导热胶)设置于所述PCB板10的第一表面101或者第二表面102，本实施例以设置于第二表面102一侧为例。

本实施例中，所述冷却部件30用于为载流部件20散热，以防止载流增强区通过大电流时PCB板10过热，当然，所述冷却部件30也可帮助PCB板10的元器件和内层铜散热。所述冷却部件30可包括冷却主体301和与所述冷却主体301连接的若干个间隔分布的散热柱302，所述冷却主体301位于所述冷却部件30靠近所述PCB板10的一侧，而所述散热柱302位于所述冷却部件30远离所述PCB板10的一侧。参阅图2，所述散热柱302可以增大散热面，增强散热效果。多个散热柱之间可以通过空气的流通帮助散热柱302散热；多个所述散热柱302周围还可以设置散热管道303，即使所述散热管道303经过相邻散热柱302之间的间隙，在所述散热管道303内部通有流动的冷却介质，所述冷却介质可以吸收所述散热柱302的热量来帮助散热，所述散热柱302周围设置通有冷却介质的散热管道303时，冷却速率快于利用空气散热的情况。所述冷却介质优选为冷却水。特别的，所述散热管道303还可以分区域设置，例如，在载流能力要求较高的区域设置通有冷却介质的散热管道303进行散热，在载流能力要求较低的区域通过空气进行散热。通过合理的分区和组合，可以使所述冷却部件30在较低成本下达到最好的散热效果。

本实施例的载流部件20和冷却部件30在PCB板10上的设置可包括以下几种情况。

当所述若干载流部件20全部贴装于所述第一表面101时，所述冷却部件30通过导热介质40覆盖整个第二表面102。此时，贴装在第一表面101的载流部件20的热量通过PCB板10传递到导热介质40上，再通过导热介质40传送到所述冷却部件30上。

当所述若干载流部件20部分或全部贴装于所述第二表面102时，所述冷却部件30还通过导热介质40覆盖贴装于所述第二表面102的载流部件20。优选方案中，所述冷却主体301在面向所述PCB主板10的表面还可以具有若干凹槽304，以容纳贴装于所述第二表面102的载流部件20。根据所述载流部件20分布的位置和分布密度，单个所述凹槽304可以容纳一个或多个载流部件20。例如，在载流增强区分布很密集的区域，所述凹槽304可以设置为可容纳所述区域的所有载流部件20的尺寸和位置；而对于载流增强区相对孤立存在的区域，所述凹槽304可以设置为仅包含单个所述载流部件20的尺寸和位置，以使凹槽304的数量和形成方式简化。进一步的，所述凹槽304例如可以通过在冷却部件30上机械加工的方式形成，例如也可以在所述冷却部件30的注塑过程中形成。特别的，由于PCB板上通常贴装有各种元器件，冷却部件的设置通常会对元器件的排布造成阻碍，使得元器件和冷却部件只能分设于PCB板两侧，而本实用新型实施例提供的冷却部件30设置有若干个凹槽304，所述凹槽304不仅限于对载流部件20的容纳，也可容纳PCB板10的部分元器件，使得冷却部件30不再对载流部件20和元器件贴装的位置产生限制，从而PCB板10两侧的载流部件20和元器件排布方式更灵活，排布空间更大；此外，还可使得设置在所述凹槽304内的载流部件20和元器件的散热距离更短，散热效果更好。

上述导热介质40可以是导热胶，因为所述导热介质40优选具有良好的导热性、粘接性和绝缘性，以实现良好的导热、与所述冷却部件30及所述载流部件20良好的粘结以及不影响所述PCB板10上的电连接等功能。参阅图2，在所述载流部件20与所述冷却部件30不接触的区域，所述导热介质40直接覆盖于所述PCB板10的表面，将所述冷却部件30和所述PCB板10粘结在一起。在所述载流部件20(及元器件)与所述冷却部件30接触的区域，所述导热介质40覆盖于所述载流部件20(及元器件)远离所述PCB板10的一侧并填充整个凹槽301，将所述冷却部件30和所述载流部件20(及元器件)粘结在一起。

此外，本实用新型实施例提供的PCB模块还可包括若干个热过孔103，所述热过孔103贯穿所述PCB板10，可以帮助热量散失和传递。优选设置于与冷却部件30不同侧的载流部件20的周围，进一步用于帮助所述载流部件20散热。所述热过孔103除可帮助所述与冷却部件30不同侧的载流部件20散热外，还可帮助PCB板10的内层铜以及PCB板10上的元器件散热。

参阅图2，所述热量散失的方向为箭头指向方向。作为示例，当所述载流部件20贴装于所述第二表面102时，PCB板10上尤其是增强载流区的热量通过导热介质40传递到冷却主体301，然后由冷却主体301传递到散热柱302进行散失或吸收；当所述载流部件20贴装于所述第一表面101时，热量先由所述载流部件20传递到热过孔103，然后再由所述热过孔103传递到导热介质40，再由导热介质40传递到冷却主体301，然后由冷却主体301传递到散热柱302进行散失或吸收。元器件根据其设置的位置，热量散失方式与所述载流部件20相同。可以看出，所述载流部件20贴装于所述第二表面102时，散热路径更短，散热效果更好。

本实用新型实施例提供的PCB模块，采用表面贴装方式在所述PCB板的载流增强区贴装载流部件，并在PCB板的第二表面设置冷却部件以及在PCB板上设置热过孔以进一步促进所述PCB板散热，可实现如下有益效果：

本实施例中的载流部件通过表面贴装方式贴装在PCB板的载流增强区的一端或两端，一方面，在使PCB板具有相同载流能力的情况下，所述PCB模块比厚铜PCB板方案减少了对载流部件的损耗，并有效地降低了成本；另一方面，无需在载流部件和PCB板上设计额外的连接结构，消除了焊接引脚或打螺钉产生的额外体积，减小了产品体积；再一方面，可以将载流部件的贴装与元器件的贴装同时进行，减少生产工序，优化生产工艺，并提高生产效率。

此外，本实施例的所述PCB模块还可包括冷却部件以及热过孔，一方面，所述冷却部件及所述热过孔的设置增强了所述PCB模板的散热能力，以防止所述PCB板过热，特别的，所述冷却部件覆盖所述载流部件时，所述载流部件的散热距离会进一步缩短，可以实现更有效的散热，再者，通过可选装于冷却部件上的流通有冷却介质的冷却管道，也可进一步提高散热速率，上述特征综合作用以使得所述PCB模块获得更好的散热效果；另一方面，所述冷却部件上设置的凹槽不仅可以容纳载流部件，还可以容纳元器件，从而消除冷却部件在空间上对载流部件以及元器件的阻碍，使得载流部件及元器件的排布方式更灵活，排布空间更大。

本实用新型实施例还提供一种车用直流转换器，所述车用直流转换器包括上述PCB模块。

所述车用直流转换器是电动汽车动力***中的一个重要组成部分，是不同电压的直流电源相互传输能量时的能量转换桥梁。直流转换器从功能上至少包括有接插件模块和PCB模块两个部分。以车用48V直流转换器为例，所述车用48V直流转换器的接插件模块包括48V接插件，12V接插件和信号接插件3个独立部分，分别与PCB模块的PCB板上的48V电路、12V电路及控制电路连接。由于要进行直流转换，车用直流转换器的PCB模块通常具有至少一个载流增强区，例如48V电路和12V电路之间的转换电路区域会形成载流增强区，根据本实施例，在所述增强载流区设置有载流部件与内部走线电连接，一方面可以提高所述增强载流区的载流能力，另一方面相对于采用厚铜PCB板方案的PCB模块体积较小，成本也较低。在此基础上，为了提高直流转换器运行高压电源电路时所述PCB模块的散热能力，所述PCB模块上还可包括有冷却部件和热过孔，以防止所述PCB模块过热。

上述仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型权利范围的限定。任何本领域技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种PCB模块，包括至少一个载流增强区，其特征在于，包括：

PCB板，包括所述载流增强区的内部走线；以及

若干载流部件，通过表面贴装方式贴装在所述PCB板表面，并与所述载流增强区的内部走线电连接。

2.如权利要求1所述的PCB模块，其特征在于，所述载流部件为铜排。

3.如权利要求1所述的PCB模块，其特征在于，所述PCB板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述若干载流部件均贴装于所述第一表面、均贴装于所述第二表面或者部分贴装于所述第一表面且部分贴装于所述第二表面。

4.如权利要求3所述的PCB模块，其特征在于，当所述若干载流部件部分贴装于所述第一表面且部分贴装于所述第二表面时，至少在一个所述载流增强区，所述第一表面和所述第二表面各设置有一个所述载流部件。

5.如权利要求3所述的PCB模块，其特征在于，所述PCB模块还包括：

冷却部件，通过导热介质设置于所述PCB板的第二表面一侧，其中，当所述若干载流部件部分或全部贴装于所述第二表面时，所述冷却部件还通过导热介质覆盖贴装于所述第二表面的载流部件。

6.如权利要求5所述的PCB模块，其特征在于，所述导热介质为导热胶。

7.如权利要求5所述的PCB模块，其特征在于，所述冷却部件还包括冷却主体和与所述冷却主体连接的若干间隔分布的散热柱，所述冷却主***于所述冷却部件靠近所述PCB板的一侧，所述散热柱位于所述冷却部件远离所述PCB板的一侧。

8.如权利要求7所述的PCB模块，其特征在于，所述冷却主体的面向所述PCB板的表面具有若干凹槽，以容纳贴装于所述第二表面的载流部件。

9.如权利要求7所述的PCB模块，其特征在于，所述冷却部件还包括设置于所述散热柱周围的冷却管道，所述冷却管道用于流通冷却介质。

10.如权利要求1至9任一项所述的PCB模块，其特征在于，所述PCB板中设置有若干个热过孔，所述热过孔贯穿所述PCB板，并分布在所述若干载流部件周围。

11.一种车用直流转换器，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的PCB模块。

Images