专利名称：使用带绝缘体层和导电迹线的基底板的调压器及方法
技术领域：
本发明涉及调压器，尤其涉及用于控制由在船舶、汽车或机车充电系统中使用的发电机或交流发电机提供的电压和电流的调压器。
背景技术：
用于汽车、卡车、机车或船只的充电系统通常包括带有适当绕组、电枢及定子部件的交流发电机或发电机。调压器调节充电电压和输出电流以在会造成压降和其他工作问题的变化负载期间提供一致的交流发电机或发电机工作。市场上可购买到许多不同的调节器设计，包括分立式晶体管、使用专用集成电路(ASIC)的定制集成电路系统、或者为一特定类型的应用定义一特定功能的硬连线电路。这些调压器通常要求使用散热器以便将热量带离通常被安装在常规印刷电路板(PCB)或印刷接线板(PWB)中的有源和无源调压器部件。散热器将由调压器工作产生的多余热量辐射至大气或安装系统。
这些不必要的热量在集成电路(IC)结点处产生或由构成调压器的其他有源部件产生。如果没有适当地带走产生的热量，这些热量就会损害或损坏调压器。在某些情况下，热量可能会过多，以致于因为调压器接近汽化器、燃料管线或其他可燃物质或设备而起火。这一问题在空间最小，而包括发动机、充电系统、燃料输送系统和其他部件的许多运载工具部件以及相关联的运载工具系统都被彼此十分接近地排列的情况下尤为严重。
同样地，用于大多数市场上可购买到的调压器的设计性能规范假设使用了适当的散热。为了确保适当的热量从调压器流入散热器，有时可以用通风(包括风扇或其他冷却技术)来降低周围温度。这会增加设计成本和噪音，并且可能不符合最初的设计规范。还可以通过降低系统工作功率来降低周围热量，但这并总是恰当的选择，因为在峰值负载要求下，调压器无法恰当地调节电压和/或电流。还可以选择包括任何集成电路在内的额定电流更高的有源和无源部件。这样也会增加成本并通常要求更大容量的调压器，而这在某些情况下是不可接受的设计选择。典型的商用散热器包括Thermalloy、Wakefield、IERC、Staver、TO-204AΔ、TO-204AB、TO-226AA以及已应用于调压器设计的类似的市场上可购买到的散热器。
人们相信现有技术已经提出了一些解决方案，例如由俄克拉荷马州俄克拉荷马城的Unit Parts出售的用于CS130交流发电机的调压器，该调压器使用一种基底板，该基底板具有构成印刷电路图案的导电迹线、绝缘体层以及用作散热器的铜基层。在调压器主体内形成的引线框组件包括直接附连至基底板以连接电路板上的部件或电路图案的内部端子。并不认为该结构是恰当的，因为引线框部件的直接连接对汽车工具而言过于昂贵且难以制造，并且需要高容限。
发明概述由此，本发明的一个目的是提供一种与使用标准印刷接线(或电路)板或厚膜陶瓷的现有技术的调压器相比工作温度更低、工作寿命更长并更为坚固耐用的调压器。
本发明的另一个目的是提供一种无需使用大型散热器的调压器。
本发明的又一个目的是提供一种板尺寸更小、功率密度更高、工作温度更低并且互连数更少的调压器。
本发明的再一个目的是提供一种使用表面安装技术的调压器。
本发明涉及一种控制由发电机或交流发电机提供的电压和电流，并包括容纳在调压器主体上的基底板的调压器。该基底板使热阻抗最小、比标准印刷接线板更为高效和有效地传导热量、并且在机械上比现有技术的调压器中常用的厚膜陶瓷和直接接合铜构造更为坚固。
该基底板被安放在调压器主体上，并被构造成金属基层、该金属基层上的绝缘体层以及在该绝缘体层上并定义一印刷电路图案的电路层。有源和无源调压器部件被安装在该基底板上并由印刷电路图案互连以形成调压电路。调压器主体上载有连接器，并且这些连接器适用于与由调压器控制的包括运载工具的其他部件在内的设备相连接。端子连接固定于基底板，并且工作上与被选的有源和无源部件或印刷电路图案相连接、从基底板中伸出并且与调压器主体上载有的连接器互连。
调压器主体包括其中容纳基底板的板容纳腔。绝缘体材料通常填充该板容纳腔并且覆盖基底板以及有源和无源调压器部件。调压器主体还可包括其上固定有该基底板的金属基的金属表面。
在本发明的另一个方面，调压器主体上载有导线端子并且这些导线端子连接至各端子连接并形成接线线束。调压器主体可被构造成整体形成的金属外壳，或者调压器可以包括由带导体的绝缘体材料构成的引线框组件，其中该导体嵌入在引线框组件内并且与端子连接相连接。在本发明的这一方面，端子连接可以是与嵌入的导体的内部端子相连的导体管脚。
在本发明的另一个方面，调压器主体被构造成整体成形的一片式金属外壳，并可被配置成用于安装在包括船只、汽车或机车在内的动力驱动运载工具上。有源和无源调压器部件可以是表面安装部件并且可通过回流焊接粘附至基底板。
导电基底的金属基层通常由铜或铝构成，并且在本发明的一个方面中优选地由铝构成。焊料连接固定电路层上的有源和无源调压器部件的至少一部分。铝基层的热膨胀系数能使焊接疲劳最小并能增强热扩散。这一铝基层的厚度在一个非限制性示例中可以是约0.020至0.125英寸。
该调压器作为非限制性示例可以适用于船舶发动机系统应用、机车系统应用、A电路(低侧)运载工具系统应用、B电路(高侧)运载工具系统应用以及永磁体应用。相同的制造技术甚至还可以应用于在磁拾取运载工具系统应用中使用的点火模块。还公开了一种形成根据本发明的调压器的方法。
附图简述本发明的其他目的、特征和优点在如下根据附图的本发明详细描述中将变得显而易见，在附图中
图1是一种包括整体成形金属外壳的船舶应用中使用的调压器的分解立体图，并且该图示出了位于该外壳内的基底板以及该外壳承载的用来与作为从基底板中伸出的导体管脚的端子连接相连的导线。
图2是示出了位于外壳内的基底板以及焊至导电管脚的导线端子的图1调压器的立体图。
图3是图2所示的调压器的俯视图，并且该图详细示出了连接至导电管脚的导线端子。
图4是与图2所示的视图相类似但是示出了填充了外壳的板容纳腔并覆盖基底板以及有源和无源部件的绝缘体材料的调压器的立体图。
图4A-4D是图1-4所示的通常在船舶应用中使用的调压器的其他实施例的平面图，但是这些平面图示出了不同的插头构造。
图5是本发明的基底板的一个示例的截面图。
图6是图1-3所示的基底板的俯视图，并且该图示出了印刷电路图案以及互连的有源和无源部件。
图7是图6所示的基底板的放大立体图，并且该图更详细地示出了表面安装并通过焊接固定的各个有源和无源部件。
图8是在CS130系列及类似的交流发电机中使用的本发明调压器的另一示例的分解立体图，并且该图示出了基底板、板容纳腔以及腔盖。
图9是图8所示的调压器的立体图，并且该图示出了容纳在板容纳腔内的基底板。
图10是图9的调压器的一部分的放大立体图，并且该图示出了容纳在板容纳腔内的基底板以及弯曲并连接至引线框组件的内部端子的导电管脚。
图11是用于A电路(低侧)调压系统的本发明的调压器的另一示例，并且该图示出了基底板与引线框组件内的板容纳腔的关系。
图12是图11所示的调压器的俯视图。
图13是图11所示的调压器的另一立体图，并且该图示出了填充物插入在基底板和形成刷状外壳的引线框组件之间的位置。
图14是基底板的俯视图，并且该图示出了用于不同的有源和无源部件的个电路布局的示例。
图15是用于磁性拾取点火系统的点火模块的一个示例的分解立体图，并且该图示出了基底板相对于在引线框组件内形成的板容纳腔之间的关系。
图16是在机车上使用的本发明的调压器的另一示例，并且该图示出了基底板相对于整体成形的外壳及其板容纳腔之间的关系。
图17是其中基底板被容纳在板容纳腔内的图16所示的调压器的立体图。
图18是在永磁体应用中使用的调压器的另一示例的分解立体图，并且该图示出了基底板相对于外壳的板容纳腔的关系。
图19是其中基底板被容纳在板容纳腔内的图18所示的调压器的立体图。
图20是图18和19所示的调压器的分解立体图，并且该图示出了由外壳承载并构成导线线束的导线，以及填充板容纳腔并覆盖基底板与有源和无源调压器部件的绝缘体材料。
较佳实施例的详细描述随后将参考在其中示出了本发明的较佳实施例的附图对本发明进行更为全面的描述。尽管如此，本发明也可以具体实现为许多不同的形式，并且不应被解释为受到在此阐述的实施例的限制。相反，提供这些实施例以使得本公开能够全面且完整，并且能够将本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。相同的标号通篇指示相同的元件，并且最初的符号用于指示替换实施例中的类似元件。
本发明有利地提供一种能够克服现有技术的调压器的要求大型散热器以便将热量从调压电路中带走的这一缺点的调压器，该调压器控制由不同运载工具应用(包括汽车、机车和船舶系统)中的发电机或交流发电机所提供的电压和电流。根据本发明，基底板被容纳在例如构造成为金属外壳或引线框组件的调压器主体内。
该基底板可以被称为绝缘和导电板，因为它包括诸如由铜或铝构成的金属基层、该金属基层上的绝缘体层以及在该绝缘体层上并定义一印刷电路图案的电路层。诸如晶体管、电阻器、电容器、二极管及类似的调压器部件等有源和无源调压器部件被安装在该基底板上，并由印刷电路图案互连以形成调压电路。端子连接(例如，导电管脚)则被固定至该基底板、在工作上连接至被选的有源和无源部件、从基底板中伸出并与由调压器主体承载的连接器互连。这些由调压器主体承载的连接器可以是嵌入在引线框组件中的导体。
使用基底板允许将被表面安装在基底板上的有源和无源部件以高效的方式使用回流焊接。使用基底板还能使热阻抗最小并且能比传统印刷电路(或接线)板更有效且高效地传导热量。该基底板比典型的厚膜陶瓷或直接接合的铜结构系统要坚固，并且不需要使用夹钳、支架、紧固螺丝或通常与现有技术中调压器中使用的散热器相关联的其他安装硬件的大型散热器或热界面材料。
使用基底板还降低了总工作温度，并能延长包括安装在该板上的任何半导体管芯在内的有源和无源部件的寿命。优选地使用包括回流焊接在内的表面安装技术，由此减少互连数目并改善热和机械性能。
现参考图1，示出了本发明的调压器100的第一实施例的分解立体图。该调压器100可在船舶应用，例如在Mercury-Marine发动机应用中使用。在该具体实施例中，将调压器主体102铸成构成被本领域技术人员称为“罐(can)”的整体成形金属外壳。外壳102包括容纳本发明的基底板106的板容纳腔104。调整基底板106的尺寸以便在板容纳腔104内吻合以形成“罐”。此具体实施例中的外壳102是配置有位于相对侧上的相对的整体成形紧固件容纳突起108的矩形。螺栓或其他紧固件可被容纳在突起108的孔109内。每个孔109都容纳诸如螺栓等紧固件以将调压器100固定在舷外发动机内或船只内的被选位置中。两个接地管脚110被固定在板容纳腔104的底部内并连接至下述从板中伸出的端子连接。
如图所示，基底板106由粘合剂112(例如，导电环氧树脂)粘在板容纳腔104内。该粘合剂的一个示例是RTV、灰/白、SYLGARD、Q3-6605粘合剂。可以在基底板106上以及通过诸如回流焊接被表面安装在该基底板上的有源和无源电子部件116上涂保形涂层114。图1示出了不同的有源和无源部件116以及被构造成导电管脚的端子连接118，这些端子连接被固定至基底板并在工作上连接至被选有源和无源部件。这些端子连接118优选地被构造成形成导电管脚的伸出的粗导线，并且在其末端处包括能与调压器外壳102承载的连接器122相啮合的J钩形连接120。如图所示，索环组件124牢牢抓住各导线126以形成连接器122。索环组件124被容纳在调压器外壳的索环容纳槽128内。调压器外壳上载有不同的导线126并且这些导线由索环组件124固定。每根导线126都包括连接至不同的端子连接的带状末端或端子末端130，如图1、2和3中示出的被焊至端子连接或导电管脚118的J钩形连接120的导线126的端子末端130。虽然可以改变任何端子连接118的具体设计，但是它们通常包括来自基底板并与适当的有源和无源部件以及用于互连的任何电路图案互连的任何必需的定子、励磁、接地、传感、点火、灯或电池(B+)连接。从索环组件124中伸出的导线126形成接线线束132的各部分，并且具有连接至由调节器控制的各设备或控制系统的不同电耦合器134。
图4示出了用于填充板容纳腔并覆盖基底板以及有源和无源调压器部件的绝缘体材料140。此种绝缘体材料140能够被构造成包括氨基甲酸酯活化剂的氨基甲酸酯密封剂基座。
可以改变如图1-4所示的调压器的组装过程，但是通常将诸如导电环氧树脂112等胶质物分散到在基底板106的底部上。基底板106被插入到板容纳腔104内，并且在一个过程示例中在100℃下被热固化30分钟。将构成端子末端130的导线126的带状末端插入到导电管脚118的J钩形连接120中。将J钩形连接120弯皱在端子末端130上并焊接。将索环组件124放置在容纳槽128内并推至适当位置。图1所示的两个接地管脚110与作为导电管脚118和J钩形连接120的端子连接相啮合。
基底板及其有源和无源部件完全由保形涂层114覆盖并在室温下固化15分钟。可以用UV检查灯进行检查并在80℃下进一步固化15分钟。
如图4所示，绝缘体材料，例如带氨基甲酸酯活化剂的电压密封剂基座140，可以用作粘合剂并填充板容纳腔以形成如图4所示的“罐”。
图4A-4B是图1-4所示的用于船舶应用的调压器的其他实施例，但是这些实施例示出了不同的插头构造。
图4A示出了编号为1-6的六个独立的插入端子。端子1可具有灰色引线并连接至转速计连接。端子2可具有黄色引线并连接至AC连接。端子3可具有红色引线并连接至传感端子。端子4可具有红色引线并连接至电池正极端子。端子5可具有黑色引线并连接至负极电池端子。端子6可具有黄色引线并连接至AC端子。电缆可以是额定温度为125℃的单导体、多股铜绝缘型GXL。已经发现AWG 16的尺寸是可接受的。示出了作为阳性和阴性插塞以及端子环、插头和插座的各种端子。
图4B示出了编号为1-5的分别带有转速计、AC、正极电池、负极电池和AC连接器的五个端子。
图4C示出了带有大型第三端子的五个端子，其中该第三端子具有两个用于AC的内部端子连接。图4D除了不没有带红色引线的传感端子之外皆与图4C相类似。
图5是能够在本发明中使用的基底板106的截面图，并且该图示出了金属基层150、金属基层150上的绝缘体层152以及绝缘体层152上通常由铜构成并且定义了印刷电路图案156的电路层154，其中印刷电路图案156在图6中的基底板的俯视图以及图7所示的基底板的放大立体图中得以更好地示出。图5还用虚线示出了焊料掩模158。图6和图7示出了例如晶体管等有源部件116a及例如电容器和电阻器等无源部件116b，这些部件由构造成电路层154的印刷电路图案156互连。
可通过不同的制造技术来形成基底板，并且可用于本发明的板及其制造过程的一个示例在美国专利第4,810,563号中公开，该公开全文结合在此作为参考。可用作本发明的板的市场上可购买到的基底板包括由明尼苏达州明尼阿波利斯的Bergquist公司制造的商标为ThermalClad的基底板，或者是由俄亥俄州克利夫兰的Thermagon有限公司制造的商标为T-Lam的类似的热界面基底板。
虽然公开并优选诸如铝或铜等金属基层150，但是在某些应用中可以将基层一并省去。基底板106的优点包括能够避免使用大型散热器及其相关联的安装硬件或者其他热界面材料，因为基底板可用于使焊接疲劳最小并增强热扩散。此板在功率密度增加的情况下仍具有较低的工作温度并且在有源和无源部件安装到其上时具有减小的板尺寸。所需的互连数目也因为表面安装技术以及回流焊接技术的使用而减少。可以使用自动拾取和放置设备来将基底板插入到板容纳腔中。
金属基层150通常由铝构成，但是也可以使用铜。例如，金属基层可以具有约0.040英寸(1.0毫米)的铝厚度并且其厚度范围在约0.020至约0.125英寸之间。金属基层通常比其他层厚，并且具有能使焊接疲劳最小并使热扩散增强的热膨胀系数。还可以形成厚度在约0.020至约0.125英寸之间的铜基层。
电介质层152通常是提供电绝缘和低热阻抗的聚合物/陶瓷混合材料。该层152抵抗热老化、具有较高的接合强度、并与一优选的陶瓷填充物相结合以增强热传导率并保持较高的介电强度。该层是薄层并且通常厚约0.003英寸，但是其厚度范围取决于需要何种绝缘性可以从小到0.001英寸直至约0.012英寸。
电路层154是部件安装层，并且形成用于互连有源和无源部件116的印刷电路图案156。构成图案156的印刷电路线的迹线宽度可以根据电介质类型、其厚度以及基层而变化。该电路层通常可由铜构造成很薄的箔层。在一个非限制示例中，该电路层的厚度取决于调压器设计和应用可以从小到0.0014英寸直至大到约0.0140英寸。在本发明的另一个示例中，铜电路层154的厚度可以是基层厚度的约10％或更薄。这一比例有助于保持电路平坦，尤其是在使用了铝基层150的情况下。电路设计可以包括各种蚀刻表面，包括通孔。被构造为迹线的印刷电路图案的最小电路宽度可以是从约0.005英寸或更小直至0.015英寸或更大。用于单层(非电镀)的示例性最小间隔/间隙可以是约0.007英寸直至约0.030英寸。还可以将基底板构造成多层板。可以在生产过程中使用焊料掩模以及丝网设计。
可以使用不同的表面加工，包括热空气焊料均匀化(HASL)，它是63/37pB/Sn涂层。有机可焊性保护剂(OSP)可用作保护铜的薄涂层。还可以使用流动可焊锡(FST)。如果使用了铜基层，则回流过程期间的焊接过程通常不应该超过260℃，而如果使用铝基层，则不应该超过300℃。通常推荐最小约0.004英寸的焊料以实现良好的热传递并能抵抗热循环。可以添加银并可使用RMA助焊剂。
图1至图3示出了使用端子连接118的一种连接技术，其中该端子连接118可以被构造成在末端处带有J钩形连接120的导电管脚。还可以使用导线接合作为对板的直接附连，尤其是在使用了板上芯片的情况下。
图6和图7详细示出了在图1至图3中所示的基底板106。诸如晶体管等不同的有源部件116a被固定至基底板，而其他无源部件116b则由印刷电路图案156互连。有源和无源部件被示为焊至构成印刷电路图案156的各迹线的表面安装部件。
图8至图11示出了用于汽车(例如，由Delco制造的使用CS121、CS130、和CS144系列交流发电机的通用汽车的汽车)的B电路(高侧)调压系统中使用的本发明的调压器200的不同实施例。调压器的一个示例是由Transpo Electronics有限公司出售的D411调压器。出于说明的目的，被描述为与图1至图7所示的调压器实施例有关的类似的功能元件用以200系列开始的标号来引用。
在此具体实施例中，调压器主体202包括由绝缘体材料构成的引线框组件260，其中在该引线框组件内带有如虚线所示的构成引线框的嵌入的导体262。引线框262包括外部引线框端子264，这些引线框端子连接至由调压器控制的各设备的导线和端子，或者接收来自其他设备的信号。板容纳腔204如图所示是一个开口腔，而引线框组件260内的嵌入的导体262包括与端子连接218相连接的内部端子266，其中端子连接218被构造成从基底板206中伸出的导电管脚，并且如图9和10所示被弯曲并焊至内部端子266上。基底板包括例如IC或晶体管等有源部件216a以及例如电阻器等无源部件216b。
图8示出了基底板206从下部容纳至板容纳腔204内。可以在基底板被插入到该腔之后在该腔上放置一腔盖(未示出)。可以在一侧及另一侧上使用两个相对的腔盖并在其间填充绝缘材料。可以使用硅胶，甚至是环氧树脂或氨基甲酸酯作为填充物。不同的外部引线框端子264包括接地连接272、励磁连接274、用作B+端子的电池(B+)连接276以及定子连接278。引线框组件能够在接线槽280内容纳接线线束连接器并且如虚线所示包括用于B+的传感连接器282、点火连接器284、灯连接器286以及定子或短接定子连接器288。
在组装期间，当在板容纳腔204内容纳基底板206时，所有的导电管脚218都应该向内弯曲以使它们不会干扰构成内部端子266的嵌入的导体。硅胶或导电环氧树脂或其他粘合剂可用于固定基底板206并在随后用于固定腔盖。导电管脚被弯曲并焊至内部端子，而板容纳腔204则由硅胶填充。腔盖随后被放置在该腔上并用环氧树脂固定。
所示的调压器200主要用于由CS系列调压器(例如，CS130系列交流发电机)。该调压器电路还可以结合具有连接至B+以及集成电路芯片(例如其端子A)的漏极端子的场效应晶体管。外部传感连接器可以与IC芯片的端子3相连，其中该连接器通常具有外部或内部的双重传感能力。该调压器200是作为电压设定点约为14.7伏的高侧驱动器的B电路。该调压器可以是等激活的，并且定子输入可以关闭灯。该调压器优选地具有软起动特征。
图11至图14示出了在用于三菱调压器的A电路(低侧)调压中使用的，例如在福特Tracer、Probe和马自达以及类似的车辆上使用的本发明调压器的另一实施例。此实施例中与有关图1至图7的第一实施例以及图8至图10的第二实施例的功能元件相类似的功能元件参考300系列进行解释。
此示例中的A电路调压装置通常包括约26毫米ID的滑动刷环。调压器300如图11所示包括调压器主体302，该调压器主体302包括由使用嵌入的导体362的绝缘体材料构成的引线框组件360，其中引线框组件360包括外部引线框端子364以及连接至作为基底板306上的导电管脚的端子连接318的内部端子366(由虚线示出)。
被构造成导电管脚的端子连接318被容纳在构造成引线框组件360的一部分的刷握359的管脚容纳槽359a内。来自引线框组件360的内部端子366与这些导电管脚318相连接。引线框组件360包括外部引线框端子364以形成B+三重端子372、定子端子374以及“F”或底部刷状端子376，并且可包括环形组件(未示出)。此类三菱调压器作为Transpo Electronics有限公司的设计IM265的一个示例名下来出售，它具有12伏的系统电压并且用于“A”电路或带三重激励的低侧驱动器。它是指示灯激活的，并且在一个示例中是28毫米刷环并具有范围从约-40℃到约125℃的工作温度。它具有约4安培的励磁电流以及约14.5伏的4000rmp处的电压设定点。它包括B-端子378，并且可在其顶部包括励磁端子380。作为来自基底板的端子连接的管脚包括在一侧的传感管脚382、灯管脚384和三重管脚386，以及在另一侧的励磁管脚388和接地管脚390，并且如图14中的基底板的俯视图中所示。该侧还有一个S-L连接392，并且包括作为S的B+传感连接以及作为L的B+三重连接。定子末端连接394能够N/C短接至定子末端并且还可以是用作P连接器的定子输出。
导电管脚通常经由作为引线框组件一部分的刷握359插入并被弯曲和焊接。可以在基底板和作为引线框组件的一部分的刷握359之间的开口中添加环氧树脂或其他粘合剂395以在组装期间填充整个腔。
图14概括地示出了带有焊料掩模396、接地、励磁、三重、传感和灯导电管脚及其用以在基底板上支承这些导电管脚的基支承件的基底板的俯视图。两个晶体管Q1和Q2被示为有源部件316a，它们被放置在基底板上、由印刷电路图案连接并与包括电阻器和电容器的各类无源部件316b相连接。
还可以对某些点火模块使用关于调压器的基底板和制造技术。图15是其构造类似于图8至图10所示的调压器实施例的点火模块。参考标号以400系列开始。引线框组件460由绝缘体材料构成、具有如虚线所示的嵌入的导体462并且包括外部引线框端子464以及与构造成板容纳腔404内的基底板406的导电管脚418的端子连接418相连接的内部端子466。导电管脚418经由电路图案互连有源和无源部件416。此类点火模块用于磁性拾取系统，该系统由在所有管脚上都带有瞬态保护的模块集中(dwell)控制。此类点火模块的一个示例在Transpo Electronics有限公司的设计DM1906名下出售。如图所示，P+和P-端子480和482被放置在一侧，而B+和线圈端子484和486被放置在另一侧。P+和P-也可被称为工作(W)和接地(G)端子。引线框组件460和基底板406还包括如图所示的紧固件容纳孔。可以在腔上放置腔盖并且可如以上调压器的实施例的描述那样制造并填充该腔。有源和无源部件416构成用于运载工具中使用的点火模块400的电路。
图16示出了用于机车的调压器500的另一实施例，该机车可以诸如哈利-戴维森(Harley-Davidson)机车，并且作为一非限制性示例在Transpo Electronics有限公司的设计H1988名下出售。参考标号以500系列开始。调压器500包括用以形成外壳502的整体成形金属主体构件，并且包括允许调压器通过螺栓或其他紧固件附连至机车车架，例如附连至机车车架的前部上的支承腿503。外壳502包括位于外表面上的冷却风扇502a。基底板506如图所示包括有源和无源部件516，并且通过粘合剂512被固定在腔504内。作为接线线束的一部分的导线可以为了到机车部件的较长引线长度而与导电管脚518相连接。可以填充腔504并且其制造步骤可与前述相类似。调压器500可以被螺栓固定在机车车架上，可根据待调节的机车模型的型号而设计，并且其范围能够在15安培工作直至30安培工作。
图17示出了已被容纳在外壳502或本领域普通技术人员熟知的“罐”内形成的板容纳腔504内的基底板502。
图18至20示出了本发明的调压器600的另一实施例。参考标号以600系列开始。该调压器600可用于永磁体系统，例如Briggs和Stratton小型马力发动机，在其中调压器主体602被构造为整体成形的金属主体构件以形成外壳602或“罐”，并且包括板容纳腔604。也可以使用更大的发动机。粘合剂612将基底板606附连在腔604内，腔604包括与图1至图7的实施例中相同的两个接地管脚610。基底板606包括有源和无源部件616以及带J形连接器620的导电管脚618，这些J形连接器以弯皱的方式与导线626的末端相连接并被焊接。
图20示出了构成端子连接的导电管脚618是如何容纳作为接线线束632(与相对于图1至图7所述的实施例相同)的一部分的导线626。整体成形的金属主体构件形成本领域普通技术人员已知的“罐”。该类调压器作为一个非限制性的示例可用于连续型调节，可以在用于8至20马力发动机的10至16安培充电系统上使用，并且作为一个非限制性的示例可以由Transpo Electronics有限公司以零件号BR4890出售。其他的示例包括草坪和花园、船舶、机车以及私人船只(水艇)应用。图20示出了填充物640(例如，氨基甲酸酯或环氧树脂)是如何用于固定接线线束632并覆盖基底板以及有源和无源部件的。
本发明是有利的，并且提供了用于汽车、机车以及船舶应用的增强型调压器，如上所述在该调压器中，基底板被固定至调压器主体并且容纳有源和无源调压器部件以提供增强的调压器工作以及能够抗热并提供更大热传导率的高级设计。
从上述说明书和附图中呈现的教示中获益的本领域普通技术人员将能够设想本发明的许多修改和其他实施例。因此，应该理解本发明不限于所公开的具体实施例，并且那些修改和实施例应被认为是包括在所附权利要求书的范围之内。
权利要求
1.一种用于控制由发电机或交流发电机提供的电压和电路的调压器，包括调压器主体；连接器，所述连接器由所述调压器主体承载并且适用于连接至由所述调压器控制的设备；基底板，所述基底板被容纳在所述调压器主体上，并且包括金属基层、所述金属基层上的绝缘体层、以及在所述绝缘体层上并定义一印刷电路图案的电路层；有源和无源调压器部件，所述有源和无源调压器部件被安装在所述基底板上。并由所述印刷电路图案互连以形成调压电路；以及端子连接，所述端子连接被固定至所述基底板、在工作上与被选的有源和无源部件或印刷电路图案相连接、从所述基底板中伸出并互连由所述调压器主体承载的所述连接器。
2.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体包括其中容纳所述基底板的板容纳腔。
3.如权利要求2所述的调压器，其特征在于，还包含填充所述板容纳腔并覆盖所述基底板及所述有源和无源调压器部件的绝缘体材料。
4.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体还包括其上固定有所述基底板的金属基的金属表面。
5.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述连接器包含由所述调压器主体承载、连接至所述端子连接并形成一接线线束的导线端子。
6.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体还包含整体成形的金属外壳。
7.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体还包含由绝缘体材料构成的引线框主体，以及嵌入在所述引线框主体内并与所述端子连接相连接的导体。
8.如权利要求7所述的调压器，其特征在于，所述端子连接包含与所述嵌入的导体相连接的导电管脚。
9.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体包含整体成形的一片式金属外壳，所述金属外壳被配置成用于安装在包括船只、汽车或机车在内的动力驱动运载工具上。
10.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述有源和无源调压器部件包含表面安装部件。
11.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述有源和无源调压器部件通过回流焊接粘附至所述基底板。
12.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述金属基层由铜或铝构成。
13.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合在船舶发动机系统应用中使用。
14.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合在机车系统应用中使用。
15.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合在A电路(低侧)运载工具系统应用中使用。
16.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合在B电路(高侧)运载工具系统应用中使用。
17.如权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合在永磁体应用中使用。
18.一种点火模块，包括点火模块主体；连接器，所述连接器由所述点火模块主体承载并且适用于连接至由所述点火模块控制的各种设备；基底板，所述基底板被容纳在所述点火模块主体上，并且包括金属基层、所述金属基层上的绝缘体层、以及在所述绝缘体层上并定义一印刷电路图案的电路层；有源和无源点火模块部件，所述有源和无源点火模块部件被安装在所述基底板上并由所述印刷电路图案互连以形成点火模块电路；以及端子连接，所述端子连接被固定至所述基底板、在工作上与被选的有源和无源部件或印刷电路图案相连接、从所述基底板中伸出并互连由所述点火模块机体承载的所述连接器。
19.一种用于控制由发电机或交流发电机提供的电压和电路的调压器，包括调压器主体；基底板，所述基底板被容纳在所述调压器主体上，并且包括铝基层、所述铝基层上的绝缘体层、以及在所述绝缘体层上并定义一印刷电路图案的电路层；有源和无源调压器部件，所述有源和无源调压器部件被安装在所述基底板上并由所述印刷电路图案彼此互连以形成调压电路，并且所述调压器还包括将所述有源和无源调压器部件的至少一部分固定在所述电路层上，以使所述铝基层的热膨胀系数能使焊接疲劳最小并增强热扩散的焊料连接。
20.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述铝基层具有约0.020至约0.125英寸的厚度。
21.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，还包括由所述调压器主体承载并且适用于与由所述调压器控制的设备相连接的连接器，以及被固定至所述基底板上且从中伸出并互连由所述调压器主体承载的连接器的端子连接。
22.如权利要求21所述的调压器，其特征在于，所述连接器包含连接至所述端子连接并形成一接线线束的导线端子。
23.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体包括其中容纳所述基底板的板容纳腔。
24.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，还包含填充所述板容纳腔并覆盖所述基底板及所述有源和无源调压器部件的绝缘体材料。
25.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体还包括其上固定有所述基底板的铝基的金属表面。
26.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体还包含整体成形的金属外壳。
27.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体还包含由绝缘体材料构成的引线框主体，以及嵌入在所述引线框主体内并与所述端子连接相连接的导体。
28.如权利要求27所述的调压器，其特征在于，所述端子连接包含与所述嵌入的导体相连接的导电管脚。
29.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器主体包含整体成形的一片式金属外壳，所述金属外壳被配置成用于安装在包括船只、汽车或机车在内的动力驱动运载工具上。
30.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述有源和无源调压器部件包含表面安装部件。
31.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述有源和无源调压器部件通过回流焊接粘附至所述基底板。
32.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合在船舶发动机系统应用中使用。
33.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合在机车系统应用中使用。
34.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合在A电路(低侧)运载工具系统应用中使用。
35.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合于在B电路(高侧)运载工具系统应用中使用。
36.如权利要求19所述的调压器，其特征在于，所述调压器适合在永磁体应用中使用。
37.一种点火模块，包括点火模块主体；基底板，所述基底板被容纳在所述点火模块主体上，并且包括铝基层、所述铝基层上的绝缘体层以及在所述绝缘体层上并定义一印刷电路图案的电路层；有源和无源点火模块部件，所述有源和无源点火模块部件被安装在所述基底板上并由所述印刷电路图案互连以形成点火模块电路，并且所述点火模块还包括将所述有源和无源点火模块部件的至少一部分固定在所述电路层上，以使所述铝基层的热膨胀系数能使焊接疲劳最小并增强热扩散的焊料连接。
38.一种形成调压器的方法，包括在调压器主体上安装一基底板，所述基底板包括金属基层、所述金属基层上的绝缘体层、以及在所述绝缘体层上并定义一印刷电路图案的电路层，并且包括被安装在所述基底板上并由所述印刷电路图案彼此互连以形成调压电路的有源和无源调压器部件；以及将各端子连接互连至由所述调压器主体承载、并适用于与由所述调压器控制的设备相连接的连接器，所述端子连接被固定至所述基底板上、在工作上与被选的有源和无源部件或印刷电路图案相连接并从所述基底板中伸出。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括将所述基底板插入到所述调压器主体的板容纳腔内。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，还包括用绝缘体材料填充所述板容纳腔以覆盖所述基底板及任何有源和无源部件。
41.如权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括将所述调压器主体构造成整体成形的金属外壳。
42.如权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括将所述调压器主体构造成包括由绝缘体材料构成的引线框组件，所述引线框组件包括用来与各端子连接相连接的嵌入的导体。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括将所述端子连接构造成导电管脚并将所述导电材料连接至所述引线框组件内的嵌入的导体。
44.如权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括在所述基底板上表面安装所述有源和无源调压器部件。
45.如权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括在所述基底板上回流焊接有源和无源调压器部件。
46.如权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括由铜或铝构成所述基底板的所述金属基层。
47.一种形成调压器的方法，包括形成一基底板，所述基底板具有铝基层、所述铝基层上的绝缘体层、以及在所述绝缘体层上并定义一印刷电路图案的电路层；在所述基底板上焊接有源和无源调压器部件并由所述印刷电路图案彼此互连以形成调压电路，以使所述铝基层的热膨胀系数能使焊接疲劳最小并增强热扩散；以及将所述基底板应用到调压器主体上。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，还包括形成具有约0.020至0.125英寸的厚度的所述铝基层。
49.如权利要求37所述的方法，其特征在于，包括将固定至所述基底板的端子连接互连至由所述调压器主体承载的、适用于与由所述调压器控制的各设备相连接连接器。
50.如权利要求47所述的方法，其特征在于，还包括将所述基底板插入到所述调压器主体的板容纳腔内。
51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，还包括用绝缘体材料填充所述板容纳腔以覆盖所述基底板及任何有源和无源部件。
52.如权利要求47所述的方法，其特征在于，还包括将所述调压器主体构造成整体成形的金属外壳。
53.如权利要求47所述的方法，其特征在于，还包括将所述调压器主体构造成包括由绝缘体材料构成的引线框组件，所述引线框组件包括用来与各端子连接相连接的嵌入的导体。
54.如权利要求47所述的方法，其特征在于，还包括在所述基底板上表面安装所述有源和无源调压器部件。
55.如权利要求47所述的方法，其特征在于，还包括在所述基底板上回流焊接有源和无源调压器部件。
全文摘要
一种调压器包括调压器主体以及由该主体承载的连接器，该连接器与由该调压器所控制的设备相连接。基底板被容纳在调压器主体的板容纳腔内，并且包括金属基层、该金属基层上的绝缘体层、以及在该绝缘体层上并定义一印刷电路图案的电路层。有源和无源调压器部件被安装在基底板上并由印刷电路图案互连以形成调压电路。诸如导电管脚等端子连接被固定至基底板、在工作上连接至被选的有源和无源部件、并且从基底板中伸出用以互连调压器主体承载的连接器。
文档编号H01L25/11GK101073191SQ200580042280
公开日2007年11月14日 申请日期2005年10月5日 优先权日2004年11月5日
发明者M·德弗罗尔, G·莫里塞特, R·L·勃朗宁 申请人:威特锐同仁股份有限公司