一種電壓調節器刷架總成的製作方法

2023-06-06 04:38:56

專利名稱：一種電壓調節器刷架總成的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車發電機技術領域，尤指一種電壓調節器刷架總成。
背景技術：
目前，汽車發電機電壓調節器刷架總成多採用將半導體器件集於一塊基片上，或輔以厚膜電路，製造出單片集成電路電壓或厚膜集成電路調節器(晶片)，晶片引腳通過焊接方式將晶片與刷架進行連接。如圖1所示，圖1是現有技術中普遍使用的電壓調節器刷架總成的整體結構示意圖。該電壓調節器包括晶片130和引腳131。該晶片140是散熱殼體封裝形式的集成電路，該晶片平行地放置於刷架上，其晶片140的引腳131垂直地突出於該電壓調節器散熱殼體上，通過該引腳131分別與刷架的功率電路和信號電路連接。晶片 130殼體通過機械或者焊接的方式與刷架110進行固定，在刷架110內部布置有若干金屬線路片120，晶片130通過金屬線路片120與刷架外部電路進行連接，實現電氣功能。上述電壓調節器刷架總成結構特點是採用特殊封裝的晶片，即將裸片封裝在散熱殼體內的集成電路，其製造成本高，且應用適應性差。由於現有汽車發電機的結構種類多樣化，對電壓調節器刷架總成需求的多樣性，使得電壓調節器刷架總成設計應用有很多局限性。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中存在的缺陷，提供一種有多層線路連接的電壓調節器刷架總成，該電壓調節器刷架總成適用性強。本發明公開一種電壓調節器的刷架總成，該電壓調節器的晶片與外圍電路通過多層線路連接，該電壓調節器的刷架注塑為一體。更進一步地，該多層線路包括信號層與功率層，該功率層包括功率輸入層與功率輸入層。更進一步地，功率輸入層與該外圍電路的B+埠連接，該信號層與該外圍電路的 L埠、DFM埠與P埠連接，功率輸出層與該外圍電路的F+埠連接，該功率輸入層、信號層及功率輸出層均與該外圍電路的GND埠連接。更進一步地，該信號層位於該功率輸入層與功率輸出層之間。更進一步地，該功率輸入層和功率輸出層是由金屬片組成的功率電路；該信號層由印刷電路板組成的信號電路。更進一步地，該印刷電路板上設置開口，用於放置該功率輸入層和功率輸出層的引腳。更進一步地，該電壓調節器具有兩個散熱片，其中一個散熱片位於該功率輸入層的外側，另一個散熱片位於該晶片的外側。更進一步地，位於該功率輸入層的外側的散熱片的底端與刷架注塑為一體。更進一步地，位於該晶片的外側散熱片通過固定在該刷架上。
更進一步地，位於該晶片的外側散熱片鉚接在該刷架上。與現有技術相比較，本發明公開的電壓調節器刷架總成能將平面的二維分布的晶片引腳與立體分布的發電機電路有效連接。本發明所採用的晶片是通用封裝形式，批量製造成本低廉，且利用該晶片可對該刷架與電壓調節器總成設計進行任意調整，因此適用於大規模批量生產，降低製造總成本。採用本發明所提供的技術方案，可以實現用戶定製。


關於本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步用平。
圖1是現有技術中電壓調節器刷架總成的結構示意圖2是本發明所涉及的電壓調節器刷架總成的結構示意圖3是本發明所涉及的電壓調節器刷架總成的部分B-B剖面示意圖4是本發明所涉及的電壓調節器刷架總成的A-A剖面示意圖5是本發明所涉及的電壓調節器刷架總成的多層線路的局部放大剖視圖6為本發明所涉及的具體實施例的爆炸示意圖。
主要符號說明
110刷架120金屬線路片
131引腳130-H-* LL 心片
200刷架總成210刷架
221功率輸入層
221a輸入層內端接口221b輸入層外端接口
222功率輸出層
222a輸出層內端接口
222b輸出層外端接口
223信號層
223a信號層內端接口223b信號層外端接口
229接地229a接地內端接口
229b接地外端接口
230晶片231引腳
2內端接口
241內端接口上端244凹槽
250印刷電路板251矩形孔
262散熱板261散熱板
270塑料充填290耦合平面
510第一表面520第二表面
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施例。本發明所提供的電壓調節器刷架總成，包括晶片和刷架。其具體實施方式
請參考圖2。該電壓調節器刷架總成包括晶片230和刷架210，其中晶片230被固定於刷架210上。 該刷架210包括內部埠、外部埠和多層線路，其中內部埠 2是指晶片230的引腳231 與多層線路的連接之處，而外部埠是指多層線路與刷架外的外圍電路的連接之處。圖2 中詳細地展示了多個外部埠，包括與B+埠(蓄電池正極埠)連接的外部埠 221b， 與外圍電路的L埠(充電指示燈埠)、DFM埠(發電機工作狀態信號輸出端)、P埠 (相線圈信號埠)連接的外部埠 223b，與外圍電路的F+埠(發電機的勵磁電源正極埠 )連接的外部埠 222b。如圖2中所示，上述外部埠或平行於XY平面或垂直XY平面，呈立體式錯態分布。現有技術中，如圖1中所示，由於採用的是散熱殼體封裝形式的晶片，該晶片140 平行地放置於刷架上，其晶片140的引腳131垂直地突出於該電壓調節器散熱殼體上，通過該引腳131分別與刷架的功率電路和信號電路連接。晶片130殼體通過機械或者焊接的方式與刷架110進行固定，在刷架110內部布置有若干金屬線路片120，晶片130通過金屬線路片120與刷架外部電路進行連接。在本發明中，為了降低電壓調節器刷架總成的總成本， 以直插式晶片代替散熱殼體封裝形式的晶片。直插式晶片與散熱殼體封裝形式的晶片的區別在於，直插式晶片的引腳從封裝好的晶片一個或多個側面引出，排列成一條直線，即該直插式晶片是2D平面布置的。由於該晶片230的引腳231是沿平面直線分布，而發電機的其他部件的電路是3D立體分布，並且內外端接口存在交叉。因此在本實施方式中設置了立體交叉的分層次的多層線路，該多層線路的內端接口 2能與平面分布的晶片引腳231耦合， 另一端則能與立體分布的外端接口連接。該多層線路按功能分包括信號層和功率層，其中該信號層用於傳輸弱電信號，與控制電路連接，該功率層用於傳輸強電信號，與動力電路連接。功率層又進一步分為功率輸入層和功率輸出層。信號層223、功率輸入層221及功率輸出層222分別位於不同的平面，三者彼此之間在空間上互不接觸，相互絕緣，但其內端接口 2 (即與晶片連接的一端)均位於一個平面290上，並在該耦合面290上與晶片230的引腳 231相焊接。圖3是本發明所涉及的電壓調節器刷架總成的部分B-B剖面示意圖，在圖3中詳細闡述了內端接口的分布情況。如圖3中所示，圖中虛線框內的部分即內端接口 2。該內端接口 2共包括與多層線路的接口和與接地端四0的接口。內端接口 2依次包括信號層內端接口 223a、接地內埠 2^a、功率輸出層內埠 22 和功率輸出層內埠 221a。上述內埠通過同時或分別與晶片引腳231的上下表面相接觸，從而實現多層線路在一個平面的華禹合ο圖4是本發明所涉及的電壓調節器刷架總成的A-A剖面示意圖，圖5是本發明所涉及的電壓調節器刷架總成的多層線路的局部放大剖視圖，藉助圖4和圖5可以詳細理解多層線路如何實現。如圖4中所示，晶片230被放置與該電壓調節器刷架總成200的內部， 其引腳231平行於水平面。在本實施方式中，該耦合平面與信號層223位於同一平面上。該電壓調節器刷架總成的信號層223由一印刷線路板250組成。該印刷線路板250的表面上按照控制電路的設計要求，被預先設置有一層金屬膜，該金屬膜構成了信號層223。同時，該印刷線路板250上設置有若干通孔251，功率層的一端被固定於其中一個通孔251內。為了便於安裝和使用，可以將該通孔設計為矩形。因此儘管信號層、功率層的一端相互交叉設置，並於垂直的外圍電路連接，但是另一端能與平面的晶片引腳相連接。
功率輸出層222是為一導電體，優選地為一金屬片。功率輸出層222的外端接口 222b與外圍電路連接，另一端22 被放置於印刷電路板250的開口內。功率輸出層222的內部埠 22 被設計為一具有凹槽M4的形狀。當晶片230的引腳231和功率輸出層內部埠 222a連接時，引腳231被推至凹槽244中間，引腳231受到上端241的擠壓，迫使引腳231被固定於上端241與下端之間，也因此引腳231與功率輸出層222連接在一起。同樣地，還可以採用另一實施方式，即將凹槽M4的預留空間增大，並將其作為一焊料儲穴。這樣能同樣保持引腳231與功率輸出層222的連接。同理，由於多個印刷電路板開口都位於同一平面上，功率輸入層221與引腳231可以同樣的方式連接。信號埠 233a的印刷電路板金屬膜與晶片引腳231直接接觸，金屬膜比引腳231 面積大，便於焊接。信號層223是在印刷線路板250上形成，該印刷線路板250的表面上按照控制電路的設計要求，在規定的位置被預先設置有一層金屬膜電路，該金屬膜構成信號層223。通常而言，信號層223的控制電路與外端接口 320的P埠 222b (相位信號埠 )、 DFM埠(輔助埠)、L埠(充電指示燈埠)連接。印刷電路板金屬膜電路從與晶片引腳231焊接的內端接口 223a開始，在印刷電路板上延伸到信號層外端接口 22 的P埠(相位信號埠)。功率輸入層221緊靠在印刷電路板的無金屬膜區域。同時功率輸出層222位於印刷電路板的另一面，並通過注塑填充的方式與金屬膜區域絕緣。這樣使得金屬膜信號層223與其他層電路保持絕緣，再與整個刷架210注塑為一體。該刷架210注塑為一體，其頂部為散熱片沈1，位於功率輸入層的外側，散熱片的底部與刷架210注塑為一體；電壓調節器總成的底部為散熱片沈2，位於功率輸出層的外側，通過過盈配合固定在刷架210上。電壓調節器的晶片230安裝在散熱片261與散熱片 262之間，信號層的印刷電路板250注塑在刷架210內。這樣，電壓調節器的晶片240通過功率層、信號層與接地端中的埠與外部電路實現連接。同時，電壓調節器晶片230位於散熱片261與散熱片262之間，通過雙層的散熱方式，增加了散熱有效面積。圖6為本發明所涉及的具體實施例的爆炸示意圖。電壓調節器總成依次由散熱片 、刷架210、金屬片221組成功率輸入層、金屬片222組成功率輸出層、印刷電路板250的
金屬膜組成的信號層223、金屬片2 組成的接地端、晶片230和散熱片262配合而成。其中，印刷電路板250具有第一表面510與第二表面520。金屬片221與金屬片222位於印刷電路板250的第一表面510以上。其中金屬片221的引腳穿透第一表面510，並在第二表面 520與晶片230連接。金屬片222的引腳從第一表面510穿透印刷電路板250，並在第二表面520與晶片230連接。金屬片2 位於印刷電路板250的第二表面520以下，其中金屬片229的引腳從第二表面520穿入印刷電路板250，也通過第二表面520與晶片230連接。 由此可見，功率輸入層221、功率輸出層222、信號層223雖然在一個平面與晶片230的引腳 231耦合，但是彼此之間相互隔絕。本說明書中所述的只是本發明的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對本發明的限制。凡本領域技術人員依本發明的構思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發明的範圍之內。
權利要求
1.一種電壓調節器的刷架總成，所述電壓調節器的晶片與外圍電路通過多層線路連接，其特徵在於所述電壓調節器的刷架注塑為一體。
2.一種如權利要求1所述的電壓調節器刷架總成，其特徵在於，所述多層線路包括信號層與功率層，所述功率層包括功率輸入層與功率輸入層。
3.—種如權利要求2所述的電壓調節器刷架總成，其特徵在於，所述功率輸入層與所述外圍電路的B+埠連接，所述信號層與所述外圍電路的L埠、DFM埠與P埠連接， 功率輸出層與所述外圍電路的F+埠連接，所述功率輸入層、信號層及功率輸出層均共用 GND埠與所述外圍電路組成迴路連接。
4.一種如權利要求2所述的電壓調節器刷架總成，其特徵在於，所述信號層位於所述功率輸入層與功率輸出層之間。
5.一種如權利要求1所述的電壓調節器刷架總成，其特徵在於，所述功率輸入層和功率輸出層是由金屬片組成的功率電路；所述信號層由印刷電路板組成的信號電路。
6.一種如權利要求5所述的電壓調節器刷架總成，其特徵在於，所述印刷電路板上設置開口，用於放置所述功率輸入層和功率輸出層的引腳。
7.—種如權利要求1所述的電壓調節器刷架總成，其特徵在於，所述電壓調節器具有兩個散熱片，其中第一散熱片位於所述功率輸入層的外側，第二散熱片位於所述晶片的外側。
8.—種如權利要求7所述的電壓調節器刷架總成，其特徵在於，所述第一散熱片的底端與所述刷架注塑為一體。
9.一種如權利要求7所述的電壓調節器刷架總成，其特徵在於，所述第二散熱片通過機械固定在所述刷架上。
10.一種如權利要求7所述的電壓調節器刷架總成，其特徵在於，所述第二散熱片鉚接於所述刷架上。
全文摘要
本發明公開一種電壓調節器刷架總成，該電壓調節器的晶片與外圍電路通過多層線路連接，其特徵在於所述電壓調節器的刷架注塑為一體。
文檔編號H01L23/488GK102185411SQ201110078180
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者葉勤書, 施騫, 李華鋒 申請人:上海法雷奧汽車電器系統有限公司