專利名稱：基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，特別是一種基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊。
背景技術(shù)：
隨著對三相大功率電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的不斷深入,人們對三相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊的要求越來越高。傳統(tǒng)大功率模塊采用IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)，其存在著導(dǎo)通電阻較大、發(fā)熱嚴(yán)重及成本高的問題；采用三橋雙面鋁基電路板，體積大，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中任一橋發(fā)生損壞需要整體替換，造成資源浪費(fèi)；同時(shí)，對于電動(dòng)機(jī)的精確控制而言，電流傳感器起著至關(guān)重要的作用，而傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)控制中的電流檢測，都是采用與功率模塊分離的電流傳感器，這樣造成了安裝的不方便及成本的進(jìn)一步增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可最大限度的降低發(fā)熱程度、制造工藝簡單、同時(shí)集成了電流傳感器功能的基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊。其整體結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，成本低。本發(fā)明的技術(shù)方案是
該基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，包括鋁基電路板，其特殊之處是所述鋁基電路板單面焊接單相上、下橋結(jié)構(gòu)的逆變電路，逆變電路的單相上橋?yàn)槎鄠€(gè)并聯(lián)的MOSFET Q1，逆變電路的單相下橋?yàn)槎鄠€(gè)并聯(lián)的MOSFET Q2，所述MOSFET Ql與MOSFET Q2數(shù)量相等，所述MOSFET Ql的漏極匯集區(qū)處設(shè)置電源正極接線柱B+，所述MOSFET Q2的源極匯集區(qū)處設(shè)置電源負(fù)極接線柱B —，所述MOSFET Ql的源極和MOSFET Q2的漏極匯集區(qū)設(shè)置接線柱U，在所述鋁基電路板邊緣與接線柱U對應(yīng)處設(shè)有電動(dòng)機(jī)相線接線柱U'，所述接線柱U和電動(dòng)機(jī)相線接線柱U'通過導(dǎo)電銅排相連，所述導(dǎo)電銅排上設(shè)置電流傳感器。所述鋁基電路板邊緣另設(shè)有溫度信號及MOSFET驅(qū)動(dòng)信號的接線端子J1。所述電流傳感器包括U形硅鋼片、PCB電路板、設(shè)置于PCB電路板上的電流檢測芯片、濾波元件、供電電源及輸出信號接線端子J2，所述PCB電路板和U形硅鋼片與導(dǎo)電銅排固定為一體，以實(shí)現(xiàn)電流檢測功能。所述導(dǎo)電銅排與鋁基電路板焊接為一體。所述導(dǎo)電銅排與接線柱U、電動(dòng)機(jī)相線接線柱W為一體式結(jié)構(gòu)。所述鋁基電路板表面銅箔層上設(shè)有多個(gè)鍍錫的方形焊盤，通過錫膏焊接元器件，且未焊接元器件的方形裸焊盤上的錫膏在經(jīng)過受熱融化后凝固在銅箔層表面，間接增加了銅箔層厚度，減小了導(dǎo)通電阻并增加了表面散熱面積，改善了發(fā)熱和導(dǎo)熱情況。本發(fā)明的有益效果是
I、相對于三橋雙面鋁基電路板的結(jié)構(gòu)來說，該功率模塊采用的鋁基電路板單面焊接單相上、下橋結(jié)構(gòu)的逆變電路，用于三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用時(shí)，使用三個(gè)該功率模塊組裝即可，減小了鋁基電路板的所需體積，解決了大體積鋁基電路板在回流焊焊接過程中焊接溫度不易控制，焊接過程中電路板容易變形的問題，降低了焊接難度，提高了焊接可靠性。2、功率模塊損壞后可單獨(dú)替換，便于維修，降低維修成本。3、采用的MOSFET (金氧半場效晶體管)具有低導(dǎo)通電阻、熱穩(wěn)定性高、成本低。4、由于電流傳感器通過導(dǎo)電銅排直接設(shè)置于鋁基電路板上，則功率模塊集成了電流傳感器的功能，提升了 MOSFET功率模塊的功能。 5、由于將所有元器件集成在鋁基電路板上，在生產(chǎn)時(shí)通過回流焊焊接一次完成，工序簡單，提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品的一致性，同時(shí)為產(chǎn)品維護(hù)帶來了極大方便。


圖I是本發(fā)明的布局原理 圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明中導(dǎo)電銅排的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明中電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明中鋁基電路板焊盤分布示意 圖6是本發(fā)明應(yīng)用于三相全橋電路中的組裝示意圖。圖中MOSFET Ql的漏極匯集區(qū)1、M0SFET Ql的源極和MOSFET Q2的漏極匯集區(qū)
2、MOSFET Q2的源極匯集區(qū)3、電流傳感器4、U形硅鋼片401、PCB電路板402、電流檢測芯片403、濾波元件404、導(dǎo)電銅排5、正相銅排6、負(fù)相銅排7、螺栓8、散熱片9、方形焊盤10，招基電路板11。
具體實(shí)施例方式如圖I、圖2所示，該三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，包括鋁基電路板11，鋁基電路板11單面焊接單相上、下橋結(jié)構(gòu)的逆變電路，其單相上橋?yàn)?個(gè)并聯(lián)的MOSFET Ql，分別為
M0SFETQ1-1, M0SFETQI-2, ......M0SFETQ1-9 ;單相下橋?yàn)?9 個(gè)并聯(lián)的 MOSFET Q2，分別為
M0SFETQ2-1，M0SFETQ2-2，......M0SFETQ2-9。在鋁基電路板11上對應(yīng)MOSFET Ql-I Q1-9的漏極匯集區(qū)I處設(shè)置電源正極接線柱B+，并通過電源正極接線柱B+與動(dòng)力電源的正極相連；在鋁基電路板11上對應(yīng)MOSFET Q2-1 Q2-9的源極匯集區(qū)3處設(shè)置電源負(fù)極接線柱B —，并通過電源負(fù)極接線柱B 一與動(dòng)力電源的負(fù)極相連；M0SFET Ql-I Q1-9的源極和MOSFET Q2-1 Q2-9的漏極匯集區(qū)2處設(shè)置接線柱U，在鋁基電路板11邊緣與接線柱U對應(yīng)處設(shè)有電動(dòng)機(jī)相線接線柱U'，接線柱U和電動(dòng)機(jī)相線接線柱U'通過導(dǎo)電銅排5相連，鋁基電路板11邊緣另設(shè)有溫度信號及MOSFET驅(qū)動(dòng)信號的接線端子Jl。所述的導(dǎo)電銅排5與鋁基電路板11焊接為一體，導(dǎo)電銅排5與接線柱U、電動(dòng)機(jī)相線接線柱U'為一體式結(jié)構(gòu)(如圖3所示)，導(dǎo)電銅排5上流經(jīng)相電流，其上設(shè)置有電流傳感器4 (如圖4所示)，電流傳感器4包括U形硅鋼片401、PCB電路板402、PCB電路板402上的電流檢測芯片403、濾波元件404、供電電源及輸出信號接線端子J2，PCB電路板和U形硅鋼片與導(dǎo)電銅排5固定為一體。導(dǎo)電銅排5將電流傳感器4與鋁基電路板11集成為一體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)功率模塊的電流檢測功能。
如圖5所示，鋁基電路板11表面銅箔層上設(shè)有多個(gè)方形焊盤10，用以焊接M0SFET、導(dǎo)電銅排5等元器件，未焊接元器件的方形裸焊盤上的錫膏在經(jīng)過受熱融化后凝固在銅箔層表面。如圖6所示，該功率模塊應(yīng)用于三相全橋電路時(shí)，只需將三個(gè)相同的所述功率模塊并列組裝。具體操作如下
1、三個(gè)電源正極接線柱B+通過正相銅排6連接在一起，三個(gè)電源負(fù)極接線柱B—通過負(fù)相銅排7連接在一起，并分別與外接動(dòng)力電源的正、負(fù)極端相連；
2、三個(gè)電動(dòng)機(jī)相線接線柱U/、U^>U3/分別連接電動(dòng)機(jī)的三相線圈；
3、三個(gè)功率模塊及正、負(fù)相銅排6、7通過螺栓8與底部齒形的散熱片9相連。
權(quán)利要求
1.一種基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，包括鋁基電路板，其特殊之處是所述鋁基電路板單面焊接單相上、下橋結(jié)構(gòu)的逆變電路，逆變電路的單相上橋?yàn)槎鄠€(gè)并聯(lián)的MOSFET Q1，逆變電路的單相下橋?yàn)槎鄠€(gè)并聯(lián)的MOSFET QZjy^iMOSFET Ql與MOSFETQ2數(shù)量相等，所述MOSFET Ql的漏極匯集區(qū)處設(shè)置電源正極接線柱B+，所述MOSFET Q2的源極匯集區(qū)處設(shè)置電源負(fù)極接線柱B—，所述MOSFET Ql的源極和MOSFET Q2的漏極匯集區(qū)設(shè)置接線柱U，在所述鋁基電路板邊緣與接線柱U對應(yīng)處設(shè)有電動(dòng)機(jī)相線接線柱U'，所述接線柱U和電動(dòng)機(jī)相線接線柱U,通過導(dǎo)電銅排相連，所述導(dǎo)電銅排上設(shè)置電流傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，其特征是所述鋁基電路板邊緣另設(shè)有溫度信號及MOSFET驅(qū)動(dòng)信號的接線端子J1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，其特征是所述電流傳感器包括U形硅鋼片、PCB電路板、設(shè)置于PCB電路板上的電流檢測芯片、濾波元件、供電電源及輸出信號接線端子J2，所述PCB電路板和U形硅鋼片與導(dǎo)電銅排固定為一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，其特征是所述導(dǎo)電銅排與鋁基電路板焊接為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，其特征是所述導(dǎo)電銅排與所述接線柱U、電動(dòng)機(jī)相線接線柱U'為一體式結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，其特征是所述鋁基電路板表面銅箔層上設(shè)有多處方形焊盤。
全文摘要
一種基于單面鋁基電路板的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，包括鋁基電路板，其特殊之處是鋁基電路板單面焊接單相上、下橋結(jié)構(gòu)的逆變電路，逆變電路的單相上橋?yàn)槎鄠€(gè)并聯(lián)的MOSFETQ1，單相下橋?yàn)槎鄠€(gè)并聯(lián)的MOSFETQ2，MOSFETQ1的漏極匯集區(qū)處設(shè)置電源正極接線柱B+，MOSFETQ2的源極匯集區(qū)處設(shè)置電源負(fù)極接線柱B－，MOSFETQ1的源極和MOSFETQ2的漏極匯集區(qū)設(shè)置接線柱U，在鋁基電路板邊緣與接線柱U對應(yīng)處設(shè)有電動(dòng)機(jī)相線接線柱U′，并通過導(dǎo)電銅排與電動(dòng)機(jī)相線接線柱U′相連，導(dǎo)電銅排上設(shè)置電流傳感器。其集成了電流傳感器功能，整體結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，成本低。
文檔編號H02M7/48GK102638190SQ20121012094
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者伏思燕, 張大明, 李興全, 程英偉, 金磊 申請人:錦州海伯倫汽車電子有限公司