專利名稱：用于電氣/電子設備的單模塊系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于電氣/電子設備的單模塊系統，具體涉及一種將所有器件全模塊化的用于電氣/電子設備的單模塊系統，其可避免電氣安裝在采用逆變器的電氣/電子設備中占據大量空間，從而減小了電氣/電子設備的體積。


圖1是示意性表示常規電氣/電子設備的逆變器的部件布置的方框圖。
參見圖1，在常規逆變器中，所有電路部件都安裝在印刷電路板(PCB)10上。各個電路部件具有雙列直插式封裝(DIP)的結構。
在這些電路部件中，將諸如橋式二極管(BD)2，開關模式電源(SMPS)5，三端雙向可控硅開關元件4，智能電源模塊(IPM)6等等的發熱器件連接到一個散熱片。
構成逆變器的一個重要部分的IPM6是在其中嵌入有以下部件的模塊，這些部件包括六個絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，續流二極管(FWD),IGBT驅動電路，和用于保護IGBT防止其過(電)流的IGBT保護電路等等。附圖標號7表示用于控制整個逆變器電路的微機。
如上構造的常規逆變器接收AC電源。AC電源流過濾波器1，而后通過BD2和平滑電容器(Cap)3變換為DC電源。通過SMPS5將DC電源調節到諸如5V,15V或其它值的所需電壓。三端雙向可控硅開關4用于驅動外部負載。
但是，常規逆變器的缺陷在于，由于所有部件都安裝在PCB10上，使PCB10的體積增大，由此使得電氣/電子設備的體積也增大。
因此，本發明意欲解決現有技術中出現的問題，本發明的一個目的是提供一種用于電氣/電子設備的單模塊系統，其模塊化所有器件以避免電氣安裝在采用逆變器的電氣/電子設備中占據大量空間，從而減小電氣/電子設備的體積。
為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供一種用于電氣/電子設備的單模塊系統，包括第一模塊部分，其具有由陶瓷或金屬基的材料構成的第一PCB和位于該第一PCB上的發熱器件；和第二模塊部分，其具有由環氧樹脂或苯酚基的材料構成的第二PCB和位于該第二PCB上的非發熱器件。
根據本發明的另一個方面，第一模塊部分和第二模塊部分的結構被設計為，第一和第二PCB通過支撐條相互連接并由支撐條支撐。
根據本發明的另一個方面，用于該單模塊系統的器件包括裸露型部件。
根據本發明的特征，可以將安裝在常規逆變器的PCB上的所有電路部件均模塊化，使得發熱器件和非發熱器件獨立地分別位于第一和第二層上。在本發明中，第一層由具有良好傳熱特性的材料例如陶瓷或金屬基的PCB形成，以便利于消散發熱器件產生的熱，第二層由環氧樹脂或苯酚基的PCB構成。為了進一步減小模塊的尺寸，發熱和非發熱器件包括裸露型部件。結果，本發明提供的優點在于，有可能實現采用逆變器的家用電器電路的單個模塊化部分。
在結合附圖閱讀以下詳細說明后，本發明的上述目的，和其它特征和優點將變得更加明顯，附圖中圖1是示意性表示常規電氣/電子設備的逆變器部件布置的方框圖；圖2和3是分別表示根據本發明一個實施例的電氣/電子設備的單模塊系統的電源板和控制板的方框圖；圖4是表示根據本發明的電氣/電子設備的單模塊系統的電源板和控制板的雙層布置的剖視圖；圖5a到5c是表示根據本發明的電氣/電子設備的單模塊系統中電源板和控制板之間的多種連接圖形的剖視圖；圖6a到6c是表示根據本發明的電氣/電子設備的單模塊系統的外表面上形成的外部連接管腳的多種構型。
下面將參照附圖中的例子對本發明的優選實施例進行更詳細的說明。在可能的情況下，相同的標號在附圖和說明書中表示相同或相似的部分。
參見圖2和3，根據本發明一個實施例的電氣/電子設備的單模塊系統被設計為具有雙層結構，從而能夠將大量部件模塊化。
在根據本發明的單模塊系統的雙層結構中，發熱器件位于第一層，組成與控制有關的部件的非發熱器件位于第二層。用于形成第一層的第一PCB111可以使用陶瓷PCB，金屬PCB或具有良好傳熱特性的類似PCB。
換句話說，如圖2所示，用于限定第一層的第一模塊部分110包括構成逆變器電路部分的IGBT/FWD112；IGBT柵驅動113；IGBT保護電路114，具有用于保護易受圖形布線影響的IGBT的過電流(OC)部分和超溫度(OT)部分；SMPS開關晶體管115；以及橋式二極管116，用作整流器。如上所述，IGBT/FWD112,IGBT柵驅動113,IGBT保護電路114,SMPS開關晶體管115和橋式二極管116是發熱器件，位于第一PCB111上。
此外，如圖3所示，用于限定第二層的第二模塊部分120包括微機122；負載驅動部分123；以及自舉電路124，用于向位于第二PCB121上的逆變器電路提供器件驅動電源。此處，由于第二層除了第一層以外不包括任何發熱器件，形成第二層的第二PCB由環氧樹脂或苯酚基的材料構成，而不是由用于形成第一層的陶瓷或金屬基的材料構成。
在用于第一層和第二層的各種器件中，諸如電阻器和電容器的無源器件由表面安裝器件型部件構成。而且，IGBT，二極管，晶體管，微機等等由裸露型部件構成，并通過絲焊連接到它們各自的PCB。
圖4是表示根據本發明的電氣/電子設備的單模塊系統的電源板和控制板的雙層布置的剖視圖。
參見圖4，由裸露型部件構成的各個發熱器件位于由陶瓷或金屬基的材料構成的第一PCB111上，并通過絲焊連接到一圖形。此時，通過使用鋁(Al)的絲焊將通過大電流的IGBT/FWD112，橋式二極管116和SMPS開關晶體管115連接到該圖形，并通過使用金(Au)的絲焊將用于驅動IGBT的HVIC113連接到該圖形。
而且，微機122位于由環氧樹脂或苯酚基的材料構成的第二PCB121上，并通過使用鋁(Al)的絲焊連接到一圖形。此時，由于第一和第二層上存在裸露型部件，要使用硅膠密封這些裸露型部件，從而防止這些裸露型部件在空氣中氧化。附圖標號117表示用于促進熱量排放的熱擴散器。
另一方面，圖5a到5c是表示根據本發明的電氣/電子設備的單模塊系統中電源板和控制板之間的各種連接圖形的剖視圖。
圖5a表示第一和第二層通過支撐條130相互連接的結構。借助于該結構，有可能同時完成第一和第二層之間的連接以及第二層的支撐，而無需使用單獨構件來支撐第二層。
圖5b表示第一和第二層通過插座140相互連接的另一種結構。
圖5c表示第一和第二層通過插座140和跨接線150相互連接的另一種結構，其使得圖5b中的連接操作以更容易的方式實現。
考慮到外部電動機，用戶和電氣/電子設備之間的接口等等，使用圖5a到5c中顯示的第一和第二層之間連接結構的單模塊系統100必須具有用于將逆變器連接到外部電路或外部負載的管腳。
圖6a到6c是表示在根據本發明的電氣/電子設備的單模塊系統的外部表面上形成的外部連接管腳的各種構形的透視圖。
圖6a表示的結構中，在單模塊系統100的外部表面設有連接到第一層的引線管腳161和連接到第二層的IC插座型連接管腳162。引線管腳161和IC插座型管腳162與外部電路或外部負載相連接。
圖6b表示的另一種結構中，單模塊系統100的外部表面設有連接到第一層的第一管腳170和連接到第二層的第二管腳170。第一和第二管腳170分別成直線相互對準，以便與外部電路或外部負載連接。
圖6c表示的另一種結構中，單模塊系統100的外部表面設有連接到第一模塊部分110的第一管腳182和連接到第二模塊部分120的第二管腳181。由于第一管腳182與電源有關，因此第一管腳182位于第二管腳181的內側。第一管腳182和第二管腳181與外部電路或外部負載相連接。
如上所述，利用該電氣/電子設備的單模塊系統，安裝在常規逆變器的PCB上的所有電路部件都可被模塊化，使得發熱器件和非發熱器件獨立地分別位于第一和第二層上。在本發明中，第一層由具有良好傳熱特性的材料例如陶瓷或金屬基的PCB形成，以便利于消散發熱器件產生的熱。第二層由環氧樹脂或苯酚基的PCB構成。為了進一步減小模塊的尺寸，發熱器件和非發熱器件包括裸露型部件。結果，本發明的優點在于，有可能實現采用逆變器的家用電器電路的單個模塊化部分。此外，有可能開發出在電路尺寸，操作可靠性和制造成本方面有優勢的設備。
以上已經在附圖和說明書中說明了本發明的優選實施例，雖然采用了特定的術語，但它們是以通用的和說明性概念給出的，并不用于限制所附權利要求中提出的本發明的保護范圍。
權利要求
1．一種用于電氣/電子設備的單模塊系統，包括第一模塊部分，具有由陶瓷或金屬基的材料構成的第一PCB和位于第一PCB上的發熱器件；和第二模塊部分，具有由環氧樹脂或苯酚基的材料構成的第二PCB和位于第二PCB上的非發熱器件。
2．根據權利要求1的單模塊系統，其中第一模塊部分和第二模塊部分的結構被設計為，第一和第二PCB通過支撐條相互連接并由支撐條支撐。
3．根據權利要求1的單模塊系統，其中第一模塊部分和第二模塊部分的結構被設計為，第一和第二PCB通過插座相互連接。
4．根據權利要求3的單模塊系統，其中第一模塊部分和第二模塊部分的結構被設計為，它們通過多個跨接線相互連接，每個跨接線將第一模塊部分的插座和第二模塊部分的插座相互連接。
5．根據權利要求1到4中任何一項的單模塊系統，其中單模塊系統的外部表面設有用于第一模塊部分的引線管腳和用于第二模塊部分的IC插座型連接管腳，以便與外部電路或外部負載相連接。
6．根據權利要求1到4中任何一項的單模塊系統，其中單模塊系統的外部表面設有連接到第一模塊部分的多個第一管腳和連接到第二模塊部分的多個第二管腳，第一管腳和第二管腳以直線相互對準，以便與外部電路或外部負載連接。
7．根據權利要求1到4中任何一項的單模塊系統，其中單模塊系統的外部表面設有連接到第一模塊部分的多個第一管腳和連接到第二模塊部分的第二管腳，第一管腳位于第二管腳的內側，第一管腳和第二管腳與外部電路或外部負載連接。
8．根據權利要求1的單模塊系統，其中發熱器件和非發熱器件包括裸露型部件。
全文摘要
公開了一種用于電氣/電子設備的單模塊系統。該單模塊系統包括:第一模塊部分,具有由陶瓷或金屬基的材料構成的第一PCB和位于第一PCB上的發熱器件;和第二模塊部分,具有由環氧樹脂或苯酚基的材料構成的第二PCB和位于第二PCB上的非發熱器件。
文檔編號H02M3/00GK1306385SQ00132639
公開日2001年8月1日 申請日期2000年11月16日 優先權日2000年1月19日
發明者李在春, 黃旼圭, 李相均 申請人:Lg電子株式會社