散热封装盒及动力工具的制作方法

文档序号:15421266发布日期:2018-09-11 23:27阅读:135来源:国知局

本实用新型涉及散热技术领域,特别是涉及一种散热封装盒及动力工具。



背景技术:

随着航空、机械、轻工、化工等各个行业的不断发展,整机也向着多功能、小型化方向变化。这样,就要求集成电路的集成度越来越高,功能越来越复杂。相应地,要求集成电路的封装度越来越大,引线数越来越多,而体积越来越小,重量越来越轻,封装结构的合理性和科学性将直接影响集成电路的质量。

考虑到集成电路的运行会产生大量的热量,如果不能及时将热量散出,就会降低集成电路的运行效率,严重时会导致集成电路失效。目前,对于电动工具的控制元件通过散热元件与封装盒相连,置于风道内,从而将控制元件产生的热量通过封装盒及风道内的气流排出,但该种散热方式散热效果不佳,且导致占用空间大。



技术实现要素:

基于此,有必要针对传统的电动工具的散热效果不佳,且占用空间大的问题,提供一种提高散热效果,且节省空间、降低控制元件装配复杂性的散热封装盒及动力工具。

散热封装盒,用于封装电路板,所述电路板包括本体及连接于所述本体一侧的多个功率元器件,所述散热封装盒包括:

封装盒体,具有用于容置所述电路板的收容部,所述收容部包括与所述封装盒体顶部表面连通的开口侧及与所述开口侧相对的封闭侧,所述本体固定于所述收容部,所述功率元器件固定于所述封闭侧的表面;

导热热交换部,设置于所述封装盒体底部表面,所述导热热交换部包括多个金属散热肋片,所述多个金属散热肋片形成若干散热气流通道。

上述的散热封装盒,将电路板集成于收容部,使功率元器件固定于收容部的封闭侧的表面,直接传导热,通过导热热交换部进行换热,节省了空间,且降低了装配的复杂性及成本。

在其中一实施例中,所述封装盒体为金属封装盒体。

在其中一实施例中,所述多个金属散热肋片间隔设置,相邻的所述散热肋片形成所述散热气流通道。

在其中一实施例中,所述多个金属散热肋片呈阵列排布,形成彼此连通的若干所述散热气流通道。

在其中一实施例中,位于与所述功率元器件对应区域的所述金属散热肋片的高度,大于位于与所述本体对应区域的所述金属散热肋片的高度和/或;

位于与所述功率元器件对应区域的所述金属散热肋片的宽度,大于位于与所述本体对应区域的所述金属散热肋片宽度。

在其中一实施例中,所述封装盒体还包括形成于其底部表面与周向表面连接处的引导部,所述引导部被配置为用于引导气流进入所述散热气流通道。

在其中一实施例中,所述引导部包括与所述封装盒体的底部表面及周向表面倾斜连接的引导面。

在其中一实施例中,所述散热封装盒还包括设置于所述收容部周侧且与所述封闭侧的表面具有间隙的定位部,所述本体一侧伸入所述间隙,所述功率元器件与所述封闭侧的表面固定连接,以使所述电路板相对所述封装盒体固定。

在其中一实施例中,所述封装盒体还包括自所述收容部的所述封闭侧表面凹陷形成的凹陷部,以与所述封闭侧的表面之间形成一台阶部,所述本体一侧伸入所述定位部与所述台阶部的水平台阶面之间的间隙,所述功率元器件固定连接于所述台阶部的水平台阶面,以使所述电路板相对所述散热封装盒固定。

在其中一实施例中,所述封装盒体与所述功率元器件对应区域的底壁厚度,小于所述封装盒体与所述本体对应区域的底壁厚度。

动力工具,包括壳体,所述动力工具还包括如上述的散热封装盒,所述壳体开设有进风口,所述散热封装盒设置于所述壳体内,且位于从所述进风口进入所述壳体内的散热气流的流动路径上。

在其中一实施例中,所述散热气流通道的延伸方向与所述散热气流的流动方向相平行。

在其中一实施例中,所述散热封装盒相邻所述进风口而设。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式中的散热封装盒的结构示意图;

图2为图1所示的散热封装盒的另一视角的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在详细对本申请中的散热封装盒进行详细说明之前,首先对电路板的结构进行介绍,以便于更佳地理解本申请的技术方案。

电路板包括本体及连接于本体一侧的多个功率元器件,一般包括复数个功率元器件。功率元器件的引脚连接于电路板的本体(如:通过焊接连接)。其中,功率元器件,又称功率半导体器件,简而言之即用于功率处理、具有处理电压、电流能力的半导体器件。例如,电动工具中的电路板上的功率元器件,根据开关特性不同,可为分半控型器件及全控型器件,根据控制极的不同,可分为电流控制型器件及电压控制型器件。功率元器件在工作过程中,会产生大量的热量,因此,如果不能把这些热量及时排除并使之处于一个合理的水平将会影响功能元器件的正常工作,严重时会损坏开关电源,造成使用不便。

如图1及图2所示,本实用新型一实施方式中的散热封装盒10,包括封装盒体12及导热热交换部14。

封装盒体12,具有用于容置电路板的收容部(图未标),收容部包括与封装盒体12顶部表面连通的开口侧121及与开口侧121相对的封闭侧123,电路板的本体固定于收容部,功率元器件固定于封闭侧123的表面。导热热交换部14设置于封装盒体12底部表面,导热热交换部14包括多个金属散热肋片144,多个金属散热肋片144形成若干散热气流通道142。

具体地,该封装盒体12由导热的金属制成,例如,铝材或铝合金,该收容部包括用于收容电路板的容置腔体,容置腔体的形状、大小与电路板的本体的形状、大小相匹配,更具体地,该散热盒体呈长方体状。

电路板的本体从容置腔体的开口侧121装设固定于容置腔体内,功率元器件固定于容置腔体的封闭侧123的表面。导热热交换部14设置于封装盒体12的底部表面,形成若干散热气流通道142,风道内气流从该散热气流通道142流入,从而将功率元器件传导的热量带走,进而达到快速且较佳的散热效果。

应当理解的是,传统的散热封装盒10是通过将电路板与散热器/散热片连接为一体,然后将电路板与散热器/散热片连接为的一体结构置于散热封装盒10内。例如,在一些实施方式中,电路板与散热器连接为一体,需要在散热封装盒10的内壁设有开口,使散热器从该开口伸出,以达到散热。如此,占用空间大,需要相应的增加散热封装盒10的体积,且不便于加工,装配复杂。本申请中的散热封装盒10,将电路板的本体集成于收容部,使功率元器件固定于收容部的封闭侧123的表面,直接传导热,通过导热热交换部14进行换热,节省了空间,且降低了装配的复杂性及成本。

需要强调的是,多个金属散热肋片144设置于封装盒体12底部表面,形成有若干散热气流通道142,其不同于在封装盒体12底部表面成型散热槽。进一步地说,多个金属散热肋片144远离封装盒体12的一侧作为散热封装盒10与动力工具的壳体接触支撑的一侧。如此,相比在封装盒体12底部表面成型散热槽,在不增加封装盒体12底壁厚度的前提下,形成的散热气流通道142深度更深,散热效果更佳,且散热气流通道142两端具有开口,便于散热气流进入散热气流通道142。

在一实施例中,散热封装盒10还包括设置于收容部周侧且与封闭侧123的表面具有间隙的定位部,本体一侧伸入该间隙,功率元器件与封闭侧123的表面固定连接,以使电路板相对封装盒体12固定。进一步地,功率元器件背离本体的一侧未凸伸出收容部的开口侧121。具体地,该定位部包括至少两个定位柱16,该定位柱16距收容部的封闭侧123表面预设距离,从而对电路板的本体限位。功率元器件设置于本体上侧(即背离封闭侧123的一侧),并固定且紧贴于收容部的封闭侧123的表面,从而形成一端限位,另一端固定的卡位结构,从而将电路板固定于封装盒体12,便于用户拆装维护。

具体到实施方式中,定位柱16为两个,功率元器件为金属-氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor,MOSFET),多个功率元器件一端连接于电路板的本体上侧,另一端从本体周向的一侧延伸而出,并通过螺钉锁紧于收容部的封闭侧123的表面。

需要强调的是,本申请中的封装盒体12为一体成型的金属盒体,通过一端限位,另一端固定紧贴封装盒体12封闭侧的表面的固定结构,不仅节省了空间,降低了装配的复杂性及成本,且直接传导热,通过导热热交换部14进行换热,保证具有较佳的散热效果。此外,该种固定方式还提高了密封效果,提高了电路板封装的可靠性。

进一步地,由于封装盒体12为金属盒体,为保证电气安全性及可靠性,电路板与收容部之间电气绝缘。具体地,在电路板与收容部之间设有电气绝缘层,具体到实施方式中,在电路板与收容部之间填充有电气绝缘胶。

在一实施例中,导热热交换部14包括多个相互间隔设置的金属散热肋片144,相邻的金属散热肋片144形成散热气流通道142。进一步地,多个金属散热肋片144基本平行地设置于散热封装盒10的底部表面,相邻的金属散热肋片144形成彼此基本平行延伸的散热气流通道142。具体地,金属散热肋片144凸设于散热封装盒10底部表面,且彼此间隔均匀地自散热封装盒10底部表面一侧边缘延伸至另一侧边缘,从而保证气流均匀地、充分地与金属散热肋片144及散热封装盒10底部表面接触,进而提高散热效果。

理论上散热面积越大散热效果越好,虽然不希望受到理论的约束,本申请的申请人研究发现,散热效果还与金属散热肋片144的布置形式、金属散热肋片144凸伸出散热封装盒10底部表面的高度有关。具体到实施方式中,该散热封装盒10应用于电动工具领域,该金属散热肋片144基本平行布设,且凸伸出散热封装盒10底部表面的高度为大致为1~10毫米(本实施例中,采用1毫米),可达到较佳的散热效果,且散热封装盒10的占用空间小。

可以理解,该导热热交换部14的形式还可以为其他形式,例如,作为一种较佳地实施方式,该导热热交换部14包括呈阵列排布的多个金属散热肋片144,以形成纵横交错,且彼此连通的若干散热气流通道142。具体地,多个金属散热肋片144呈矩阵形式布设于散热封装盒10的底部表面,即每一行和每一列均包括多个纵长地布置且间隔的金属散热肋片144,从而形成沿横向延伸及纵向延伸的彼此连通的若干散热通道。

还可以理解的是,在其他一些实施方式中,亦可根据功率元器件的功率大小,调整相应的金属散热肋片144的布置形式、数量及凸伸出散热封装盒10底部表面的高度,在此不作限定。

需要强调的是,本申请中的散热封装盒,相比现有的金属封装盒,通过设置金属散热肋片形成若干散热气流通道142,增大了散热面积,散热效果更佳。

在一实施例中,位于与功率元器件对应区域的金属散热肋片144a的高度(金属散热肋片144a相对封装盒体12底部表面的高度),大于位于与本体对应区域的金属散热肋片144b的高度(金属散热肋片144b相对封装盒体12底部表面的高度)。如此,增大了散热面积,从而提高了散热效果。

进一步地,封装盒体12还包括自收容部的封闭侧123表面凹陷形成的凹陷部126,以与封闭侧123的表面之间形成一台阶部128。本体一侧伸入定位柱16与台阶部128的水平台阶面125之间的间隙,功率元器件固定(如,通过螺丝进行固定,这时需在台阶面125配置匹配螺丝的螺纹,图未示)连接于台阶部128的水平台阶面125,从而达到电路板相对散热封装盒固定的功效。此时,由于凹陷部126凹陷形成于收容部的封闭侧123表面,对应地,封装盒体12的底部表面亦对应形成有台阶(图未标),位于与功率元器件对应区域的金属散热肋片144a的高度,大于位于与本体对应区域的金属散热肋片144b的高度,增大了散热面积,从而提高了散热效果。

应当注意的是,凹陷部126的设置,使与本体对应区域的金属散热肋片144a远离封装盒体12的底部表面的一侧距封装盒体12的顶部表面的距离,大于与功率元器件对应区域的金属散热肋片144b远离封装盒体12的底部表面的一侧距封装盒体12顶部表面的距离。也就是说,凹陷部126的形成使与功率元器件对应区域的金属散热肋片144b与本体对应区域的金属散热肋片144a形成错峰。从而提高了散热效果。

如此,散热气流可首先进入与功率元器件对应区域的散热气流通道,再进入与本体对应区域的散热气流通道,并受到封装盒体12的底部表面对应形成有台阶的阻挡,增加了散热气流在与功率元器件对应区域的散热气流通道的停留时间,提高了散热效果。

特别指出的是,凹陷部126的设置,使本体与凹陷部126之间隔出一个腔体,该功率元器件产生的热量由于电路板的本体一定程度的阻挡位于该腔体内,导热热交换部14可较为集中地、快速地将热量带走,从而保证功率元器件处于一个较佳的工作状态;当然,亦可在该腔体中填充有电气绝缘胶,在此不作限定。

在一实施例中并结合图1来描述,封装盒体12的定位柱(也可为定位孔)16可配置在装盒体12的封闭侧123的表面和/或凹陷部126的表面。电路板与功率元器件(如MOS开关),配置曾2层结构,功率元器件的引脚连接电路板一侧的预订位置;连接后,功率元器件与凹陷部126连接侧的表面与该引脚连接电路板一侧的表面大致平行;功率元器件固定于(如,通过螺丝进行固定,这时需在台阶面125配置匹配螺丝的螺纹,图未示)凹陷部126的表面;电路板通过该定位孔固定于封装盒体12。这时电路板连接功率元器件的一侧面的台阶面125区域以及台阶部128区域可配置电气绝缘层。增大了用于散去功率元器件热量的散热面积,从而提高了散热效果。本方案中,从封装盒体的整体上看,功率元器件对应的金属散热肋片的高度,与固定电路板侧对应的金属散热肋片的高度大致相同。

在一实施例中,位于与功率元器件对应区域的金属散热肋片144的宽度,大于位于与本体对应区域的金属散热肋片144宽度。如此,增大了散热气流与金属散热肋片144的接触面积,进一步地提高了功率元件器的散热效果。

在一实施例中,位于与功率元器件对应区域的金属散热肋片144其远离封装盒体12底部表面的一端的宽度大于另一端的宽度(其界面大致呈倒三角形或倒梯形)。如此,增大了散热气流与金属散热肋片144的接触面积,进一步地提高了功率元件器的散热效果。

在一实施例中,封装盒体12与功率元器件对应区域的底壁厚度L1,与封装盒体12与本体对应区域的底壁厚度L2可不同,(如L1≥L2)。如此,便于热量排出,进一步提高散热效果。

在一实施例中,该封装盒体12还包括形成于其底部表面与周向表面连接处的引导部124,引导部124被配置为用于引导气流进入散热气流通道142。进一步地,引导部124包括与封装盒体12的底部表面及周向表面倾斜连接的引导面。具体地,该封装盒体12呈长方体状,在该散热封装盒10体的底部表面的边缘角处作倒角处理,从而形成前述的引导面。具体到实施方式中,该倒角为45度,即该引导面相对于封装盒体12的底部表面与周向表面的夹角均为45度。

如此,散热气流到达该散热封装盒10体的一侧,在该引导面的引导下进入散热气流通道142,从而进一步地提高了散热效果。

基于上述的散热封装盒10,本实用新型还提供一种动力工具,该动力工具包括壳体及上述任一实施例中的散热封装盒10。壳体开设有进风口,散热封装盒10设置于壳体内,且位于从进风口进入壳体内的散热气流的流动路径上。

如此,从进风口流入的气流流经散热封装盒10的散热气流通道142,与导热热交换部14进行热交换,带走功率元器件产生的热量,完成散热封装盒10内的电子元件的散热。

进一步地,散热气流通道142的延伸方向与散热气流的流动方向相平行。如此,便于散热气流流入散热通道,进一步地提高散热效果。

进一步地,散热封装盒10相邻进风口而设。具体地,导热热交换部14正对进风口,从而提高了流过散热气流通道142的气流量,具有较高的散热效率。

本实用新型中的散热封装盒10及动力工具,相比现有技术具有以下优点:

1)功率元器件的一侧表面与容置腔体的封闭侧123的表面相接触。导热热交换部14固定于封装盒体12的底部表面,形成若干散热气流通道142,风道内气流从该散热气流通道142流入,从而将功率元器件传导的热量带走,进而达到快速且较佳的散热效果;

2)将电路板的本体集成于收容部,使功率元器件的表面与收容部的封闭侧123的表面相接触,直接传导热,通过金属散热肋片144形成的散热气流通道进行换热,节省了空间,且降低了装配的复杂性及成本。

3)降低了装配的复杂性及成本的同时,还便于后期维护。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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