TWI829371B - 固態繼電器 - Google Patents
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Abstract
一種固態繼電器包含一第一端子、複數金氧半電晶體晶片、一第二端子及一控制線路板，該第一端子供接收電流訊號，該第一端子由金屬材質製成，具有一第一連接區塊；各該金氧半電晶體晶片與該第一連接區塊電性連接，各該金氧半電晶體晶片之底面與該第一連接區塊之上表面直接接觸；該第二端子供輸出電流訊號，該第二端子由金屬材質製成，具有一第二連接區塊與各該金氧半電晶體晶片電性連接，該第二連接區塊位於該第一連接區塊正上方；該控制線路板與各該金氧半電晶體晶片之閘極電性連接並位於該第一連接區塊正上方。
Description
本發明係與固態繼電器有關；特別是指一種具有較佳散熱功能的固態繼電器。
已知電子固態繼電器包含一輸入端、一輸出端及功率元件，該功率元件用以控制輸入端與該輸出端間的導通，當信號由該輸入端輸入之後，透過該功率元件能使該輸出端與該輸入端導通，進而能輸出電流。
而習用之功率元件大多是設置於銅/鋁基板上，再透過打線(wire bonding)的方式與該輸入端及該輸出端連接，由於功率元件下方之絕緣板的散熱性能不佳，因此功率元件操作時所產生之熱能並無法有效排出，進而容易有因溫度過高而無法正常運作的問題，因此，習用之固態繼電器仍有待改善之處。
有鑑於此，本發明之目的在於提供一種固態繼電器，具有較佳的散熱功能。
緣以達成上述目的，本發明提供的一種固態繼電器包含一第一端子、複數金氧半電晶體晶片、一第二端子及一控制線路板，該第一端子供接收電流訊號，該第一端子由金屬材質製成，具有一第一連接區塊；各該金氧半電晶體晶片與該第一連接區塊電性連接，各該金氧半電晶體晶片之底面與該第一連接區塊之上表面直接接觸；該第二端子供輸出電流訊號，該第二端子由金屬材質製成，具有一第二連接區塊與各該金氧半電晶體晶片電性連接，該第二連接區塊位於該第一連接區塊正上方；該控制線路板與各該金氧半電晶體晶片電性連接並位於該第一連接區塊正上方。
本發明之效果在於，由於該第一端子由金屬材質製成，透過將各該金氧半電晶體晶片之底面與該第一連接區塊之上表面直接接觸的方式，各該金氧半電晶體晶片於操作時所產生之熱能能直接傳遞至該第一連接區塊而達到降溫的效果，相較於習用之固態繼電器，本發明固態繼電器具有較佳的散熱功能。
為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1至圖4所示，為本發明一第一較佳實施例之固態繼電器1，包含一第一端子10、複數金氧半電晶體晶片20、一第二端子30、一導熱絕緣板40及一控制線路板50，其中，該第一端子10供接收電流訊號，該第二端子30供輸出電流訊號，該控制線路板50用以輸出電訊號至該些金氧半電晶體晶片20以控制該第一端子10與該第二端子30間之電流路徑為導通或斷路，該控制線路板50可以是一PCB板。
其中，該第一端子10由具有導電性之金屬材質製成，且具有一第一連接區塊101，該第二端子30由具有導電性之金屬材質製成，且具有一第二連接區塊301，該控制線路板50、該第二連接區塊301及各該金氧半電晶體晶片20皆設置於該第一連接區塊101正上方，且如圖3所示，該第二連接區塊301與該控制線路板50彼此相鄰設置，各該金氧半電晶體晶片20設置於該第二連接區塊301與該控制線路板50之間。
請配合圖4，該第一連接區塊101具有一面向上方之一上表面101a，該控制線路板50、各該金氧半電晶體晶片20及該導熱絕緣板40之底面與該第一連接區塊101之上表面101a直接接觸，由於該第一端子10由金屬材質製成，透過將該控制線路板50之底面及各該金氧半電晶體晶片20之底面與該第一連接區塊101之上表面101a直接接觸的方式，該控制線路板50及各該金氧半電晶體晶片20於操作時所產生之熱能能直接傳遞至該第一連接區塊101進而達到散熱及降溫的效果。
請續配合圖4，其中該導熱絕緣板40位於該第一連接區塊101與該第二連接區塊301之間，該導熱絕緣板40之頂面及底面分別與該第二連接區塊301之底面及該第一連接區塊101之上表面101a接觸且貼合，也就是說，該第一連接區塊101、該導熱絕緣板40及該第二連接區塊301依序層疊排列設置，以透過該導熱絕緣板40分隔該第一連接區塊101與該第二連接區塊301。
請配合圖3及圖4，其中各該金氧半電晶體晶片20之源極透過打線的方式與該第二連接區塊301電性連接，於其他實施例中，各該金氧半電晶體晶片20之源極也可以是透過金屬片焊接的方式與該第二連接區塊301電性連接，於本實施例中，各該金氧半電晶體晶片20之源極是透過複數條金屬線材與該第二連接區塊301電性連接，且該第二連接區塊301與該控制線路板50電性連接，以將源極訊號輸出至該控制線路板50；各該金氧半電晶體晶片20之汲極與該第一連接區塊101電性連接，於本實施例中，各該金氧半電晶體晶片20之汲極位於各該金氧半電晶體晶片20之底部並透過與該上表面直接接觸而與該第一端子10電性連接，舉例來說，各該金氧半電晶體晶片20可以透過回焊(Reflow)的方式連接於該第一連接區塊101之該上表面，藉此，以大幅降低電流路徑之阻值；各該金氧半電晶體晶片20之閘極透過打線的方式與該控制線路板50電性連接。
再說明的是，於本實施例中，該第一連接區塊101與該第二連接區塊301皆呈平板狀，該第一連接區塊101之面積大於該第二連接區塊301之面積，且該第一連接區塊101與該第二連接區塊301以彼此相互平行的方式設置。
除此之外，於本實施例中，該第一端子10具有一第一彎折段102，該第一彎折段102之一端接該第一連接區塊101之一側，另一端往遠離且垂直於該第一連接區塊101之上表面101a的方向延伸，該第二端子30具有一第二彎折段302，該第二彎折段302之一端接該第二連接區塊301之一側，另一端往遠離且垂直於該第二連接區塊301之上表面的方向延伸，該第一彎折段102及該第二彎折段302如圖2所示能透過例如螺帽之緊固件以鎖付的方式與外部端點電性連接。
請配合圖5至9，為本發明一第二較佳實施例之固態繼電器2，該固態繼電器2與上述第一同樣較佳實施例之固態繼電器1具有大致相同之結構且一樣包含有該第一端子10、該些金氧半電晶體晶片20、該第二端子30、該導熱絕緣板40及該控制線路板50，且各該金氧半電晶體晶片20之底面與該第一連接區塊101之上表面101a直接接觸，各該金氧半電晶體晶片20、該控制線路板50及該第二連接區塊301位於該第一連接區塊101正上方；不同之處在於，於該第二較佳實施例中，該固態繼電器2進一步包含一閘極線路板60、一導熱絕緣片70及一散熱片80，且該控制線路板50具有不同的設置位置，該閘極線路板60可以是一PCB板。
請配合圖9，該散熱片80、該導熱絕緣片70、該第一連接區塊101、該導熱絕緣板40、該第二連接區塊301、該閘極線路板60及該控制線路板50由下至上依序堆疊排列，該導熱絕緣片70設置於該第一連接區塊101及該散熱片80之間，且該導熱絕緣片70分別與該第一連接區塊101之下表面及該散熱片80之上表面接觸且貼合，該閘極線路板60設置於該第二連接區塊301之上表面101a，該控制線路板50透過一導線601與該閘極線路板60電性連接(配合圖7)，且透過該控制線路板50該閘極線路板60與各該金氧半電晶體晶片20之閘極電性連接，其中該閘極線路板60是透過打線的方式與各該金氧半電晶體晶片20之閘極電性連接，透過該散熱片80、該導熱絕緣片70、該第一連接區塊101、該導熱絕緣板40、該第二連接區塊301、該閘極線路板60及該控制線路板50堆疊排列之設計能達成大幅縮減該固態繼電器2整體體積之效果。
其中各該金氧半電晶體晶片20與該第二連接區塊301相鄰設置，且位於該第二連接區塊301之左右兩側，於其他實施例中，各該金氧半電晶體晶片也可以是設置於該第二連接區塊301之同一側。
再說明的是，於本實施例中，該第一端子10具有一第一延伸段104，該第一延伸段104之一端連接該第一彎折段102，該第二端子30具有一第二延伸段304，該第二延伸段304之一端連接該第二彎折段302，該第一延伸段104及該第二延伸段304如圖6及圖7所示，能透過例如螺帽之緊固件以鎖付的方式與外部端點電性連接。
除此之外，於本實施例中，該固態繼電器2包含二連接端子，該二連接端子90中之一者分別與該第一端子10及該控制線路板50電性連接，該二連接端子90中之另一者分別與該第二端子30及該控制線路板50電性連接，藉此，以監控該第一端子10及該第二端子30之電壓。
於本實施例中，該二連接端子90分別設置於該控制線路板50之對角處，且該二連接端子90一端連接該控制線路板50，另一端透過螺絲鎖付的方式分別與該第一端子10及該第二端子30連接，藉此，以將該控制線路板50設置於該第一連接區塊101及該第二連接區塊301之上方的位置。
綜上所述，由於本發明之固態繼電器之該第一端子由金屬材質製成，透過將各該金氧半電晶體晶片之底面與該第一端子之該第一連接區塊的上表面直接接觸的方式，各該金氧半電晶體晶片於操作時所產生之熱能能直接傳遞至該第一連接區塊而達到降溫的效果，相較於習用之固態繼電器，本發明固態繼電器具有較佳的散熱功能。
以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
［本發明］
1,2:固態繼電器
10:第一端子
101:第一連接區塊
101a:上表面
102第一彎折段
104:第一延伸段
20:金氧半電晶體晶片
30:第二端子
301:第二連接區塊
302:第二彎折段
304:第二延伸段
40:導熱絕緣板
50:控制線路板
60:閘極線路板
601:導線
70:導熱絕緣片
80:散熱片
90:連接端子
圖1為本發明一第一較佳實施例之固態繼電器的立體圖。
圖2為上述第一較佳實施例之固態繼電器的部分構件分解示意圖。
圖3為圖2之部分構件的俯視圖。
圖4為圖3之4-4方向剖視圖。
圖5為本發明一第二較佳實施例之固態繼電器的立體圖。
圖6為上述第二較佳實施例之固態繼電器的部分構件分解示意圖。
圖7為圖6之部分構件分解示意圖。
圖8為圖7之部分構件的俯視圖。
圖9為圖8之9-9方向剖視圖。
1:固態繼電器
10:第一端子
101:第一連接區塊
102:第一彎折段
20:金氧半電晶體晶片
30:第二端子
301:第二連接區塊
302:第二彎折段
50:控制線路板
Claims (10)
- 一種固態繼電器，包含： 一第一端子，供接收電流訊號，該第一端子由金屬材質製成，具有一第一連接區塊； 複數金氧半電晶體晶片，各該金氧半電晶體晶片與該第一連接區塊電性連接，各該金氧半電晶體晶片之底面與該第一連接區塊之上表面直接接觸； 一第二端子，供輸出電流訊號，該第二端子由金屬材質製成，具有一第二連接區塊與各該金氧半電晶體晶片電性連接，該第二連接區塊位於該第一連接區塊正上方；以及 一控制線路板，與各該金氧半電晶體晶片之閘極電性連接並位於該第一連接區塊正上方。
- 如請求項1所述之固態繼電器，其中該第一連接區塊之該上表面面向上方，各該金氧半電晶體晶片之汲極位於各該金氧半電晶體晶片之底部並與該上表面直接接觸而電性連接。
- 如請求項1所述之固態繼電器，其中該第一連接區塊與該第二連接區塊皆呈平板狀，且該第一連接區塊與該第二連接區塊以相互平行的方式設置。
- 如請求項2所述之固態繼電器，其中該控制線路板之底面與該上表面接觸。
- 如請求項2所述之固態繼電器，包含一導熱絕緣板位於該第一連接區塊與該第二連接區塊之間，該導熱絕緣板之頂面及底面分別與該第二連接區塊之底面及該第一連接區塊之該上表面接觸。
- 如請求項1所述之固態繼電器，其中該第二連接區塊透過打線或金屬片焊接與各該金氧半電晶體晶片之源極電性連接，該控制線路板透過打線與各該金氧半電晶體晶片之閘極電性連接。
- 如請求項1所述之固態繼電器，包含一閘極線路板，該第一連接區塊、該第二連接區塊、該閘極線路板及該控制線路板依序堆疊排列，該控制線路板透過該閘極線路板與各該金氧半電晶體晶片之閘極電性連接。
- 如請求項7所述之固態繼電器，其中該閘極線路板設置於該第二連接區塊之上表面。
- 如請求項1所述之固態繼電器，包含一導熱絕緣片及一散熱片，該導熱絕緣片設置於該第一連接區塊及該散熱片之間，且該導熱絕緣片分別與該第一連接區塊之下表面及該散熱片之上表面接觸。
- 如請求項1所述之固態繼電器，其中該第一端子具有一第一彎折段，該第一彎折段之一端接該第一連接區塊之一側，另一端往遠離且垂直於該第一連接區塊之上表面的方向延伸，該第二端子具有一第二彎折段，該第二彎折段之一端接該第二連接區塊之一側，另一端往遠離且垂直於該第二連接區塊之上表面的方向延伸。
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| WO2015162253A1 (de) * | 2014-04-25 | 2015-10-29 | Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg | Andockmodul für einen stromwandler zur vermeidung von überspannungen und stromwandler mit einem andockmodul |
| CN114665855A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 基于印刷电路板的固态继电器 |
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- 2022-09-29 TW TW111137040A patent/TWI829371B/zh active
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