CN212211815U - 一种功率器件的散热装置和控制器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种功率器件的散热装置和控制器，该功率器件的散热装置包括PCB板、散热盒和导热垫片；所述PCB板具有相正对的第一板面和第二板面，所述第一板面上设有用于集成安装功率器件的发热区域，所述第二板面上设有与所述发热区域对应的散热区域，所述PCB板上设有散热过孔，所述散热过孔设于所述发热区域并贯穿所述第一板面和所述第二板面；所述散热盒包括盒体，所述盒体具有用于容置所述PCB板的容纳腔；所述导热垫片贴设在所述散热区域，所述PCB板通过所述导热垫片与所述盒体的内壁面连接。本申请提供的功率器件的散热装置不但结构简单，生产装配便利，并能有效提高散热效果。

Description

一种功率器件的散热装置和控制器

技术领域

本申请属于控制器技术领域，更具体地说，是涉及一种功率器件的散热装置和控制器。

背景技术

在目前常见的低压大功率控制器的实际应用中，由于其经过的电流通常非常大，故在控制器的采用功率器件表贴的电路中，功率器件除了因经常处于高频的开通和关断状态产生开关损耗从而产生大量热量之外，其在正常导通时也会因为其内阻和大电流产生大量的导通损耗而产生大量的热量。在此情况下，若热量不能及时散发，则一方面会导致功率器件的工作安全区大大减小，进而引发功率器件工作在损坏区而失效；另一方面，散热不良会增加PCB板的表面温度，当温度过高就会引起线路层灼烧等现象，因此，功率器件的散热问题就显得尤为重要。然而，目前行业里的功率器件通常使用TOP-247封装方式或 D2PARK封装方式；在TOP-247封装方式中，功率器件主要通过铁封面散热，虽然能起到较好的散热效果，但此方式需要手工操作，生产繁琐，效率低；在 D2PARK封装方式中，功率器件通常采用底面贴装的散热方式，但这种散热方式生产需要经过二次贴片，并通过回流焊炉，且通过过波峰焊时还需要过锡载具，此外，该封装方式的采用的MOS(metal-oxidesemiconductor，金属氧化物半导体)管内阻也比较大，散热效果一般。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种功率器件的散热装置，以解决现有技术中存在的控制器中的功率器件生产装配不便且散热效果较差的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种功率器件的散热装置，包括：

PCB板，所述PCB板具有相正对的第一板面和第二板面，所述第一板面上设有用于集成安装功率器件的发热区域，所述第二板面上设有与所述发热区域对应的散热区域，所述PCB板上设有若干散热过孔，所述散热过孔设于所述发热区域并贯穿所述第一板面和所述第二板面；

散热盒，所述散热盒包括盒体，所述盒体具有用于容置所述PCB板的容纳腔；以及，

导热垫片，若干所述导热垫片贴设在所述散热区域，所述PCB板通过所述导热垫片与所述盒体的内壁面连接。

可选地，所述盒体的两相对内壁上各设有一导槽，所述PCB板的两相对外边缘设置于对应侧的所述导槽中。

可选地，所述盒体与所述第二板面相对的内壁面上凸设有若干散热凸台，且每一所述散热凸台均与一所述导热垫片位置对应，所述导热垫片的背离所述 PCB板的另一面与所述散热凸台的顶端端面贴合。

可选地，所所述第二板面上设有朝向所述盒体的内壁面凸出的螺柱，所述 PCB板通过螺钉穿设所述盒体后与所述螺柱螺接而实现与所述盒体的固定连接。

可选地，所述盒体呈两端敞口设置，所述盒体的外周侧面上设有多个间隔并行排布的散热翅片。

可选地，所述散热盒还包括分别盖合所述盒体的两端敞口的两个端盖，其中一所述端盖上设有过线孔。

可选地，所述盒体的敞口边缘与对应侧的所述端盖之间夹设有密封件。

可选地，所述导热垫片设有背胶层，所述导热垫片通过所述背胶层粘接在所述第二板面的所述散热区域。

可选地，所述PCB板上设有散热焊盘，所述功率器件通过所述散热焊盘焊接在所述PCB板上。

本申请还提出一种控制器，该控制器包括如前所述的功率器件的散热装置。

本申请提供的功率器件的散热装置以及控制器的有益效果在于：与现有技术相比，在本申请功率器件的散热装置中，由于可产生大量热量的若干功率器件安装在PCB板的第一板面的发热区域上，PCB板上设有若干散热过孔，以及在第二板面上与发热区域位置对应的散热区域上贴设有导热垫片，而PCB板可通过导热垫片与散热盒的盒体内壁面连接，故在实际使用时，若干功率器件在第一板面上产生的大量热量就可以通过PCB板和散热过孔传递到第二板面上，特别是传递到第二板面的散热区域，然后，第二板面上的热量就可以通过导热垫片以及整个散热盒传递出去，从而具有更好的散热效果，且本功率器件的散热装置还具有结构简单、装配便利、生产效率高以及密封效果好等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的功率器件的散热装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的功率器件的散热装置的***图；

图3为本申请实施例提供的功率器件的散热装置的去除一端的端盖后的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的功率器件的散热装置的端盖的结构示意图。

附图标号说明：

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本申请实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，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申请中的具体含义。

本申请实施例提供一种功率器件的散热装置。

请参阅图1至图3，该功率器件的散热装置包括PCB板100、散热盒200 以及导热垫片300，其中，PCB板100具有相正对的第一板面110和第二板面 120，第一板面110上设有用于集成安装功率器件400的发热区域111，第二板面120上设有与发热区域111对应的散热区域，PCB板100上设有散热过孔，散热过孔设于发热区域111并贯穿第一板面110和第二板面120；散热盒200 包括盒体210，盒体210具有用于容置PCB板100的容纳腔240；导热垫片300贴设在散热区域，PCB板100通过导热垫片300与盒体210的内壁面连接。

基于此结构设计，在本实施例中，由于可产生大量热量的若干功率器件400 安装在PCB板100的第一板面110的发热区域111上，PCB板100上设有若干散热过孔，以及在第二板面120上与发热区域111位置对应的散热区域上贴设有导热垫片300，而PCB板100可通过导热垫片300与散热盒200的盒体210 内壁面连接，故在实际使用时，若干功率器件400在第一板面110上产生的大量热量就可以通过PCB板100和散热过孔传递到第二板面120上，特别是传递到第二板面120的散热区域，然后，第二板面120上的热量就可以通过导热垫片300以及整个散热盒200传递出去，从而具有更好的散热效果。

在此需说明的是，在本申请中，PCB板100的生产装配采用单面表贴器件工艺，具有生产简单、方便、效率高的优点，且为减少发热量，功率器件400 优选采用顶层封装的NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物- 半导体)，多个功率器件400之间则保持一定的距离，多个功率器件400集中布局在同一条或多条线上，包括该条线的一定区域即为发热区域111，且发热区域111可以设置多个，当然，其他发热器件如采样电阻、MCU等也集中布置在该发热区域111内。而设有功率器件400的发热区域111与对应的散热区域之间则通过散热过孔连接。此外，在本实施例中，PCB板100上设有散热焊盘，功率器件400通过散热焊盘焊接在PCB板100上。

请参阅图3，在本实施例中，盒体210的两相对内壁上各设有一导槽211， PCB板100的两相对外边缘滑入对应侧的导槽211中。在实际安装时，可将装配好的PCB板100直接滑入导槽211中，其装配过程十分便利，进而有利于提高生产效率。

进一步地，请参阅图3，在本实施例中，盒体210与第二板面120相对的内壁面上凸设有若干散热凸台212，且每一散热凸台212均与一导热垫片300 位置对应，导热垫片300的背离PCB板100的另一面与散热凸台212的顶端端面贴合。在此，当PCB板100装配好后，其第二板面120相对盒体210的内壁面是具有一定间距的，而设置散热凸台212后，散热凸台212会通过导热垫片 300而与PCB板100的散热区域紧贴在一起，从而有利于提高散热效果。在本实施例中，发热区域111、导热垫片300以及散热凸台212的数量均为两个，当然，于其他实施例中，该数量也可以是一个或两个以上，在此不做限制。优选地，散热凸台212的宽度与发热区域111的宽度以及导热垫片300宽度分别一致，以最大化PCB板100与散热盒200接触的有效面积，提高散热效果。

进一步地，如图3所示，在本实施例中，第二板面120上设有朝向盒体210 的内壁面凸出的螺柱130，PCB板100通过螺钉穿设盒体210后与螺柱130螺接而实现与盒体210的固定连接。可以理解，为方便安装，导槽211的宽度通常是大于PCB板100的厚度的，但这样会导致PCB板100装入散热盒200后容易晃动，而通过螺钉穿设盒体210后与螺柱130螺接的方式，可使得PCB板 100在盒体210中连接更加稳固。然本设计不限于此，盒体210和PCB板100 的固定连接方式也并不限于是螺接等。

进一步地，请参阅图2和图3，在本实施例中，盒体210呈两端敞口设置，盒体210的外周侧面上设有多个间隔并行排布的散热翅片212。具体地，盒体 210呈矩形块状，且散热盒200优选导热效果较好的铝合金材质制成，散热翅片212的长度延伸方向与盒体210的长度方向一致。这样，在盒体210的四面均设置有散热翅片212后，就能大大增加散热面积进而增强散热效果。

请参阅图3，在本实施例中，散热盒200还包括分别盖合盒体210的两端敞口的两个端盖220，其中一端盖220上设有过线孔221。这样，两端盖220 和盒体210连接后，就能形成四面封闭的盒装结构，有利于散热盒200的密封效果，同时，通过在一个端盖220上设置多个过线孔221，也能很方便的实现与PCB板100连接的多个导线的引出。

进一步地，如图1和图2所示，在本实施例中，盒体210的敞口边缘与对应侧的端盖220之间夹设有密封件230。该密封件230可以但不限于为密封橡胶片等，如此，可进一步提高散热盒200的密封效果。

请参阅图3，在本实施例中，导热垫片300设有背胶层，导热垫片300通过背胶层粘接在第二板面120的散热区域。如此，可很方便地实现导热垫片300 的粘接。此外，导热垫片300优选采用热传导系数大、压缩比高且具有粘性的材质，为减少热阻，导热垫片300厚度的设计在满足可以平整PCBA底面小凸点的前提下而尽量薄。在装配时，可预先在PCB板100的第二板面120上画出需粘贴导热垫片300的散热区域，进而有利于导热垫片300方便快捷的粘贴。而粘贴好导热垫片300的PCB板100则可以采用倒立安装的方式装进散热盒 200里。

综上所述，在PCB板100上经过SMT上件，或经过DIP插件的整个制程简称PCBA(Printed Circuit Board Assembly，装配印刷电路板)。而在本申请中，由于在PCBA的制作工序中，只需要一次SMT(Surface Mounted Technology，表面贴装技术)和HI工序，而不需要过锡载具；而在PCBA生产完成后，将具有粘性的导热垫片300贴在PCB板100的第二板面120的散热区域后，就可以很方便的将PCB板100倒扣着装进散热盒200的导槽211中，然后，在从散热盒200的底部往PCB板100的螺钉座子上打螺钉固定。由以上过程可知，本功率器件的散热装置具有生产简单、装配方便、散热效果好且密封效果佳的优点。

本申请还提出一种控制器，该控制器包括功率器件的散热装置，该功率器件的散热装置的具体结构参照上述实施例，由于本控制器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率器件的散热装置，特征在于，包括：

PCB板，所述PCB板具有相正对的第一板面和第二板面，所述第一板面上设有用于集成安装功率器件的发热区域，所述第二板面上设有与所述发热区域对应的散热区域，所述PCB板上设有散热过孔，所述散热过孔设于所述发热区域并贯穿所述第一板面和所述第二板面；

散热盒，所述散热盒包括盒体，所述盒体具有用于容置所述PCB板的容纳腔；以及，

导热垫片，所述导热垫片贴设在所述散热区域，所述PCB板通过所述导热垫片与所述盒体的内壁面连接。

2.如权利要求1所述的功率器件的散热装置，其特征在于，所述盒体的两相对内壁上各设有一导槽，所述PCB板的两相对外边缘设置于对应侧的所述导槽中。

3.如权利要求2所述的功率器件的散热装置，其特征在于，所述盒体与所述第二板面相对的内壁面上凸设有若干散热凸台，且每一所述散热凸台均与一所述导热垫片位置对应，所述导热垫片的背离所述PCB板的另一面与所述散热凸台的顶端端面贴合。

4.如权利要求3所述的功率器件的散热装置，其特征在于，所述第二板面上设有朝向所述盒体的内壁面凸出的螺柱，所述PCB板通过螺钉穿设所述盒体后与所述螺柱螺接而实现与所述盒体的固定连接。

5.如权利要求1所述的功率器件的散热装置，其特征在于，所述盒体呈两端敞口设置，所述盒体的外周侧面上设有多个间隔并行排布的散热翅片。

6.如权利要求5所述的功率器件的散热装置，其特征在于，所述散热盒还包括分别盖合所述盒体的两端敞口的两个端盖，其中一所述端盖上设有过线孔。

7.如权利要求6所述的功率器件的散热装置，其特征在于，所述盒体的敞口边缘与对应侧的所述端盖之间夹设有密封件。

8.如权利要求1至7任一项所述的功率器件的散热装置，其特征在于，所述导热垫片设有背胶层，所述导热垫片通过所述背胶层粘接在所述第二板面的所述散热区域。

9.如权利要求1至7任一项所述的功率器件的散热装置，其特征在于，所述PCB板上设有散热焊盘，所述功率器件通过所述散热焊盘焊接在所述PCB板上。

10.一种控制器，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的功率器件的散热装置。

Images