CN210042640U - 电子设备及其功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电子设备及其功率模块。本实用新型的功率模块包括：第一电路板、第二电路板、散热器和功率器件；散热器设置于第一电路板的第一表面；第二电路板安装在第一电路板的第二表面上，且第一电路板的第一表面和第二表面相对设置；功率器件直插于第二电路板的第一表面上，并通过第二电路板和第一电路板电连接；第一电路板的第一表面垂直于第二电路板的第一表面；其中，功率器件的散热面和散热器热接触，且功率器件的散热面平行于第一电路板的第一表面。本实用新型通过将功率器件安装于第二电路板上，并使功率器件的散热面与散热器热接触，提高了功率器件的散热效率，同时第二电路板的设置也使得整个功率模块的装配更加方便。

Description

电子设备及其功率模块

技术领域

本实用新型涉及电子设备散热技术领域，尤其涉及一种电子设备及其功率模块。

背景技术

目前，密封在电子设备壳体内的功率器件大多通过散热器进行散热。由于功率器件的发热量很大，因此，如何提高功率器件的散热效率对于保证电子设备正常使用就显得尤为重要。在现有技术中，为了使散热器对功率器件起到更好的散热效果，一般需要增加L型的散热片。在装配时，将功率器件的散热面紧贴于L型散热片的散热面上，通过垂直于L型散热器的散热面的另一面把热量传导到散热器上，但由于L型散热片的散热路径较长，无法达到很好的散热效果，同时，为配合L型散热片，功率器件的电路板通常需倒扣安装于散热器上，组装过程比较复杂。

实用新型内容

本实用新型提供一种电子设备及其功率模块，以克服现有技术中功率器件的散热效果差且装配复杂的问题。

第一方面，本实用新型提供一种功率模块，包括：第一电路板、第二电路板、散热器和功率器件；

散热器设置于第一电路板的第一表面；第二电路板安装在第一电路板的第二表面上，且第一电路板的第一表面和第二表面相对设置；

功率器件直插于第二电路板的第一表面上，并通过第二电路板和第一电路板电连接；第一电路板的第一表面垂直于第二电路板的第一表面；

其中，功率器件的散热面和散热器热接触，且功率器件的散热面平行于第一电路板的第一表面。

可选的，功率器件包括开关管，开关管的散热面通过绝缘导热垫片与散热器热接触。

可选的，功率模块还包括有紧固件，紧固件用于将开关管与散热器固定。

可选的，紧固件包括压紧部件和固定部件，压紧部件至少有一部分压持在开关管背离散热器的一侧，固定部件用于将压紧部件和散热器固定。

可选的，压紧部件为压条；固定部件为螺栓，螺栓穿过压条与散热器固定。

可选的，固定部件为螺栓；压紧部件为弹性片，弹性片包括自由端和紧固端；紧固端通过螺栓固定在散热器上，自由端压持在开关管背离散热器的一侧。

可选的，紧固件为螺钉，螺钉穿过开关管与散热器固定。

可选的，沿第二电路板的第一表面的底部边缘设置有多个所述开关管。

可选的，所述第一电路板的内部具有开口，所述功率器件的至少部分的所述散热面延伸进所述开口中。

可选的，所述功率器件的至少部分的所述散热面延伸出所述第一电路板的边缘。

可选的，所述第一电路板的边缘具有开口，所述功率器件的至少部分的所述散热面延伸进所述开口中。

可选的，所述第二电路板包括功率端子，所述第二电路板通过所述功率端子安装于所述第一电路板的第二表面上，并与所述第一电路板电连接。

可选的，所述第二电路板还包括用于在所述第一电路板和第二电路板之间传递信号的信号端子。

可选的，所述第二电路板还包括固定端子，所述固定端子用于增强所述第一电路板和第二电路板的机械连接强度。

可选的，在所述第二电路板的两端各设置有一个所述固定端子。

可选的，散热器具有凸起部，功率器件的散热面和凸起部的顶面热接触。

可选的，所述功率模块还包含驱动电路、采样电路及吸收电路，所述驱动电路、所述采样电路及所述吸收电路中的任意一个或多个设置于所述第二电路板上。

可选的，所述功率模块还包含控制电路和母线电容，所述控制电路和所述母线电容设置于所述第一电路板上。

第二方面，本实用新型提供一种电子设备，包括如上所述的功率模块。

本实用新型提供一种电子设备及其功率模块。本实用新型的功率模块包括：第一电路板、第二电路板、散热器和功率器件；散热器设置于第一电路板的第一表面；第二电路板安装在第一电路板的第二表面上，且第一电路板的第一表面和第二表面相对设置；功率器件直插于第二电路板的第一表面上，并通过第二电路板和第一电路板电连接；第一电路板的第一表面垂直于第二电路板的第一表面；其中，功率器件的散热面和散热器热接触，且功率器件的散热面平行于第一电路板的第一表面。本实用新型通过在第一电路板的第一表面安装散热器，在第一电路板的第二表面安装第二电路板，并将功率器件安装于第二电路板上，以使功率器件的散热面与散热器热接触，并使功率器件的散热面平行于第一电路板的第一表面，这样设置缩短了功率器件的散热路径，有效提高了功率器件的散热效率，同时，第二电路板的设置也使得整个功率模块的装配更加方便，进一步提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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是本实用新型实施例一的功率模块的第一种结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的功率模块中第二电路板的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一的功率模块的第二种结构示意图；

图4是本实用新型实施例二的功率模块的第一种结构示意图；

图5是本实用新型实施例二的功率模块的第二种结构示意图；

图6是本实用新型实施例二的功率模块的第三种结构示意图。

附图标记说明：

1—第一电路板；

11—开口；

2—第二电路板；

3—散热器；

31—凸起部；

4—功率器件；

41—开关管；

5—绝缘导热垫片；

6—功率端子；

7—信号端子；

8—固定端子；

9—紧固件；

91—压条；92—弹簧片；93—螺栓；94—螺钉；

921—自由端；922—紧固端。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有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。

目前，电子设备中的功率器件大多都被密封在壳体内，然后通过设置在壳体背面的散热器进行散热。由于功率器件的发热量很大，因此，如何提高功率器件的散热效率对于保证电子设备正常使用就显得尤为重要。

为了解决现有技术中功率模块的散热效果差且装配复杂的问题，本实施例提供一种功率模块。

实施例一

图1是本实用新型实施例一的功率模块的第一种结构示意图；图2是本实用新型实施例一的功率模块中第二电路板的结构示意图；图3是本实用新型实施例一的功率模块的第二种结构示意图。

参照图1至图3所示，本实施例一提供的功率模块包括：第一电路板1、第二电路板2、散热器3和功率器件4；散热器3设置于第一电路板1的第一表面；第二电路板2安装在第一电路板1的第二表面上，且第一电路板1的第一表面和第二表面相对设置；功率器件4直插于第二电路板2的第一表面上，并通过第二电路板2和第一电路板1电连接；第一电路板1的第一表面垂直于第二电路板2的第一表面；其中，功率器件4的散热面和散热器3热接触，且功率器件4的散热面平行于第一电路板1的第一表面。

具体地，第一电路板1的第一表面和第二表面分别指第一电路板1的上下表面，第一电路板1的第一表面和第二表面相对设置。第二电路板2的第一表面指垂直于第一电路板1的第一表面的任意一个侧面，换句话说，功率器件4可设置于第二电路板2上垂直于第一电路板1的第一表面的任意一个侧面。

具体地，功率器件4的散热面与安装在第一电路板1的第一表面上的散热器3之间的热接触方式可为多种，例如，在本实施例中，如图1和图3所示，在第一电路板1上设有至少一开口，将功率器件4的散热面穿过开口与散热器3热接触；或者，在另一些实施例中，将第二电路板2安装在第一电路板1边缘，使功率器件4的散热面伸出第一电路板1与散热器3热接触；或者，在再一些实施例中，当第一电路板1的导热性能比较好时，功率器件4的散热面也可以通过第一电路板1与散热器3热接触，例如第一电路板1为铝基板时。需要说明的是，本领域技术人员应当知晓，在功率器件4的散热面和散热器之间的散热路径上可设置有导热材料，例如硅脂等。

本实施例中的功率模块缩短了功率器件4的散热面与散热器3之间的散热路径，相比于现有技术中的L型散热器，不仅能够保证功率器件4的热量有效的传递至散热器3上，还能使该功率模块的散热效率得以提高。同时，第二电路板2和第一电路板1的配合设置，也使得功率器件4与散热器3之间的装配更加方便。并且，通过将功率器件4直插于第二电路板2上，则无需弯折功率器件4的引脚，也简化了该功率模块的安装工序。

在本实施例中，功率模块的装配过程可以为：先将功率器件4安装在第二电路板2的第一表面后，再将第二电路板2装配于第一电路板1的第二表面上。本实施例的功率模块的拆卸过程可为上述装配过程的逆过程。从上述装配过程可看出，本实施例的功率模块在保证功率器件4的散热效果的基础上，功率器件4与散热器3之间的装配过程相比于现有技术中的L型散热器更加方便，也便于各个部件的拆卸及更换，提高了本实施例的功率模块的装配效率。

如图2和图3所示，本实施例中，功率器件4包括开关管41，对开关管41进行有效的散热能够使得功率模块的整体温度更均衡，开关管41可以为绝缘栅双极型晶体管，双极型三极管和绝缘栅型场效应管等。在其他应用场景中，功率器件4还可包括功率二极管等其他功率器件。

其中，功率器件4中设置有多个开关管41，且多个开关管41沿第二电路板2的第一表面的底部边缘设置，以便于开关管41的散热面与散热器3热接触。为了保证了每个开关管41与散热器3之间的绝缘效果，可在每个开关管41与散热器3之间设置绝缘导热垫片5，也可在所有的开关管41的下方共同设置一个绝缘导热垫片5，即所有的开关管41共用一个绝缘导热垫片5，进而减少了零部件的数量，提高了零部件的装配效率，也进一步节约了功率模块的加工成本。其中，该绝缘导热垫片5可设置于开关管41的散热面与散热器3的第一表面之间。其中，散热器3的第一表面具体指散热器3朝向第一电路板1的第一表面的表面。

进一步地，还可在主电路板1边缘或内部开设开口11，以使功率器件4的至少部分的散热面延伸至开口11中，使得功率器件4的至少部分的散热面能够通过开口11与安装在第一电路板1的第一表面的散热器3进行热接触。

具体的，为了使发热量较大的开关管41能够得到有效的散热，可将功率器件4中的开关管41正对开口设置，并使该开关管41的散热面延伸至该开口11中。其中，由于功率器件4包括多个开关管41，且多个开关管41沿第二电路板2的第一表面的底部边缘设置，因此，为了保证每个开关管41的散热面均能通过开口11与散热器3热接触，可在第一电路板1间隔开设多个与每个开关管41相对应的开口11，使每个开关管41分别延伸至各自的开口11内与散热器3热接触。还可在第一电路板1上仅设置一个开口11，该开口11的长度不小于所有开关管41的总长度，以保证每个开关管41的散热面均能够延伸至共用的开口11中，即所有的开关管41共用一个开口11。其中，为了使开关管41的散热面延伸至开口11后能够与散热器3之间的连接更加稳定，可将开关管41锁附于散热器3上。

参照图1和图3所示，本实施例中，第二电路板2可安装于第一电路板1的第二表面的内部，也可安装于第一电路板1的第二表面的边缘位置。

具体的，当第二电路板2可安装于第一电路板1的第二表面的内部时，相应的，设置于第二电路板2上的功率器件4也均位于第一电路板1的第二表面的内部，上述开口11也相应的开设于第一电路板1的第二表面的内部。当第二电路板2安装于第一电路板1的第二表面的边缘位置时，设置在第二电路板2上的功率器件4的至少部分的散热面也相应的延伸出第一电路板1的边缘位置。进一步地，为了便于安装，该边缘位置相应地开设有开口11，换句话说，开口11的位置可根据第二电路板2在第一电路板1上的位置而定，以保证至少部分功率器件4能够通过开口11与安装于第一电路板1的第一表面的散热器3热接触。其中，本实施例中将第二电路板2固定于第一电路板1的边缘位置，使得安装更加方便。

如图1所示，当功率器件4和散热器3的第一表面的距离一定时，为了使功率器件4的散热面与散热器3之间的散热路径更短，可在散热器3的靠近第一电路板1的第一表面上设置凸起部31，使得功率器件4的散热面和散热器3的凸起部31的顶面热接触，有效的提高了功率器件4的散热效率。进一步地，当第一电路板1上开设有开口11时，该凸起部31可设置于该开口中，功率器件4的至少部分的散热面延伸至开口11中，并和该凸起部31的顶面热接触。

本实施例中，第二电路板2包括功率端子6，第二电路板2通过功率端子6安装于第一电路板1的第二表面上，并与第一电路板1电连接。

具体的，第二电路板2上的功率器件4通过功率端子6实现和第一电路板1的功率电能的交换。。其中，功率端子6和第二电路板2可以是一体制成，例如功率端子6可由第二电路板2敷铜的方式实现，或者，功率端子6是插接于第二电路板2上的功率连接件，例如铜排，插接件等。

本实施例中，第二电路板2还包括用于在第一电路板1和第二电路板2之间传递信号的信号端子7。

当第二电路板2上安装有信号电路时，第一电路板1和第二电路板2之间的信号可通过信号端子7进行传递。

为了使第二电路板2与第一电路板1之间的实现稳定连接，第二电路板2还包括固定端子8，固定端子8用于增强第一电路板1和第二电路板2的机械连接强度。

具体的，第二电路板2与第一电路板1之间通过固定端子8进行固定，有效的改善了第一电路板1和第二电路板2的连接强度，减小了应力，避免了因第二电路板2在第一电路板1上连接不稳定而造成功率器件4的散热面无法与散热器3实现正常的热接触的情况，影响散热效率。且当第二电路板2与第一电路板1之间连接有功率端子6和信号端子7时，若第二电路板2与第一电路板1之间的连接不稳固时，极易损坏功率端子6和信号端子7，使得第一电路板1与第二电路板2之间的信号无法正常传递。固定端子8的设置进一步保证了整个功率模块的散热效果和功率器件4的稳定工作。

其中，固定端子8作为第二电路板2与第一电路板1之间的附加连接件，其结构可为多种，在此处不做限制，例如螺栓或卡件等可拆卸的固定件。固定端子8的数量可为多个，例如，在第二电路板2的两端分别设置一个固定端子8，进一步提高了第二电路板2与第一电路板1之间的机械连接强度。

本实施例的功率模块中第一电路板1及第二电路板2的结构设置，使得功率模块的各器件可合理的排布于该功率模块内部，且能够保证功率器件4的散热效果，也使得该功率器件4、第一电路板1、第二电路板2与散热器3互相之间的装配和拆卸更加方便。

在另一些的实施方式中，功率模块还可包含驱动电路、采样电路、吸收电路、控制电路和母线电容等电路元件，根据实际情况可将这些电路元件的其中之一或几种设置于第一电路板1或第二电路板2上，以节约功率模块的占用空间。具体实现时，可将体积较小且与功率器件4在电气连接上较近的驱动电路、采样电路、吸收电路等电路元件设置于第二电路板上，将体积较大或者与功率器件4在电气连接上较远的控制电路、母线电容等电路元件中的一个或多个设置于第一电路板1上。

可以理解的是，当第一电路板1和第二电路板2上的电路元件较多时，还可设置第三电路板，可将驱动电路、采样电路、吸收电路、控制电路和母线电容等电路元件中的任意一种或几种设置在第三电路板上。根据实际需要，功率模块可设置多个电路板。其中，第三电路板可为电解电容板或控制板等，该第三电路板可独立设置，也可设置在第一电路板1的第二表面上，以减小功率模块内部的各个零部件的占用空间。

实施例二

图4是本实施例二提供的功率模块的第一种结构示意图；图5是本实施例二提供的功率模块的第二种结构示意图；图6是本实施例二提供的功率模块的第三种结构示意图。

参照图4至图6所示，在上述实施例一的基础上，为了使功率器件4中的开关管41能够与散热器3之间的接触更加紧密，本实施例提供的功率模块还包括有紧固件9，紧固件9用于将开关管41与散热器3固定。

本实施例在开关管41与散热器3之间通过紧固件9作进一步固定，使开关管41的热量有效的传递至散热器3上，实现开关管41的有效散热。

其中，紧固件9的结构可为多种，例如，紧固件9可包括压紧部件和固定部件，压紧部件至少有一部分压持在开关管41背离散热器3的一侧，固定部件用于将压紧部件和散热器3固定。

具体的，为了使开关管41与散热器3之间的接触更加紧密，先通过压紧部件将开关管41压持于散热器3上，再通过固定部件将该压紧部件固定于散热器3上，压紧部件和固定部件的共同配合，有效的提高了开关管41与散热器3之间的连接紧密性，保证了散热器3对开关管41的散热效果。

参照图4所示，其中，压紧部件可为压条91，固定部件可为螺栓93，螺栓93穿过压条91与散热器3固定。具体固定时，压条91沿第二电路板2的长度方向压设在多个开关管41的背离散热器3的表面上，然后通过螺栓93将压条91固定于散热器3上，其中，该螺栓93可穿过多个开关管41之间的间隙固定于散热器3上。

参照图5所示，该压紧部件还可为弹簧片92，固定部件为螺栓93；其中，弹性片92包括自由端921和紧固端922；自由端921压持在开关管41背离散热器3的一侧，以使开关管41与散热器3之间紧密接触；紧固端922通过螺栓93固定在散热器3上，保证了弹簧片92与散热器3的稳固连接在另一些实施例中，也可多个开关管41共用一个弹簧片92。

其中，为了保证上述压条91或弹簧片92分别与开关管41之间的绝缘效果，可在压条91与开关管41的接触面之间、弹簧片92与开关管41的接触面之间均设置有绝缘片。

参照图6所示，本实施例中的紧固件9还可为螺钉94，该螺钉94穿过开关管41与散热器3固定，以使开关管41的散热面与散热器3之间紧密接触，保证了散热器3对开关管41的散热效果。

其他技术特征与实施例一相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。

本实用新型实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述各个实施例的功率模块，该功率模块中，通过在第一电路板的第一表面安装散热器，在第一电路板的第二表面安装第二电路板，并将功率器件安装于第二电路板上，以使功率器件的散热面与散热器热接触，并使功率器件的散热面平行于第一电路板的第一表面，这样设置缩短了功率器件的散热路径，有效提高了功率器件的散热效率，进一步降低该电子设备中功率模块的工作温度，使得该电子设备能够稳定工作。同时，第二电路板的设置也使得整个功率模块的装配更加方便，进一步提高了工作效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种功率模块，其特征在于，包括：第一电路板、第二电路板、散热器和功率器件；

所述散热器设置于所述第一电路板的第一表面；所述第二电路板安装在所述第一电路板的第二表面上，且所述第一电路板的所述第一表面和所述第二表面相对设置；

所述功率器件直插于所述第二电路板的第一表面上，并通过所述第二电路板和所述第一电路板电连接；所述第一电路板的所述第一表面垂直于所述第二电路板的所述第一表面；

其中，所述功率器件的所述散热面平行于所述第一电路板的所述第一表面。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率器件包括开关管，所述开关管的所述散热面与所述散热器之间设置有绝缘导热垫片。

3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括有紧固件，所述紧固件用于将所述开关管与所述散热器固定。

4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述紧固件包括压紧部件和固定部件，所述压紧部件至少有一部分压持在所述开关管背离所述散热器的一侧，所述固定部件用于将所述压紧部件和所述散热器固定。

5.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述压紧部件为压条；所述固定部件为螺栓，所述螺栓穿过所述压条与所述散热器固定。

6.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述固定部件为螺栓；所述压紧部件为弹性片，所述弹性片包括自由端和紧固端；所述紧固端通过所述螺栓固定在所述散热器上，所述自由端压持在所述开关管背离所述散热器的一侧。

7.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述紧固件为螺钉，所述螺钉穿过所述开关管与所述散热器固定。

8.根据权利要求2-7任一所述的功率模块，其特征在于，沿第二电路板的第一表面的底部边缘设置有多个所述开关管。

9.根据权利要求1-7任一所述的功率模块，其特征在于，所述第一电路板的内部具有开口，所述功率器件的至少部分的所述散热面延伸进所述开口中。

10.根据权利要求1-7任一所述的功率模块，其特征在于，所述功率器件的至少部分的所述散热面延伸出所述第一电路板的边缘。

11.根据权利要求1-7任一所述的功率模块，其特征在于，所述第一电路板的边缘具有开口，所述功率器件的至少部分的所述散热面延伸进所述开口中。

12.根据权利要求1-7任一所述的功率模块，其特征在于，所述第二电路板包括功率端子，所述第二电路板通过所述功率端子安装于所述第一电路板的第二表面上，并与所述第一电路板电连接。

13.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第二电路板还包括用于在所述第一电路板和第二电路板之间传递信号的信号端子。

14.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第二电路板还包括固定端子，所述固定端子用于增强所述第一电路板和第二电路板的机械连接强度。

15.根据权利要求14所述的功率模块，其特征在于，在所述第二电路板的两端各设置有一个所述固定端子。

16.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述散热器具有凸起部，所述功率器件的所述散热面和所述凸起部的顶面热接触。

17.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包含驱动电路、采样电路及吸收电路，所述驱动电路、所述采样电路及所述吸收电路中的任意一个或多个设置于所述第二电路板上。

18.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包含控制电路和母线电容，所述控制电路和所述母线电容设置于所述第一电路板上。

19.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至18任一项所述的功率模块。

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