Busbar设计中必须考虑的可装配性问题

Busbar,业界也叫做铜排或者母排,通常是由铜或者铝等导电材质制作的,在电路中起输送电流和连接电气设备的作用,广泛的应用于各种电气设备中。很多设计工程师往往在设计Busbar时,优先考虑的是Busbar的导电能力,而忽略了可装配性,造成产品在工厂开始生产了才发现有装配问题,不能使用,影响产品的正常生产,机械设计工程师往往也会因此而承担巨大的压力。本文主要探讨焊接于PCB上的Busbar在产品生产中可能遇到的问题,对于直接使用螺丝等其它方式装配的Busbar则不在本文的探讨范围内。

Busbar

问题一:Busbar的可焊性

由于铜或者铝可焊性均不好,因此,在设计Busbar时,一定要在Busbar冲压折弯等成形完成后,为Busbar增加一层可焊性比较好的镀层,通常为镀锡。

问题二:Busbar的毛刺方向

由于Busbar通常都是通过冲裁等方式制作出来的钣金零件,不可避免的会有毛刺产生。对于需要通过回流焊焊接于PCB上的Busbar来说,一定要注意毛刺方向,避免毛刺产生于Busbar和PCB之间的焊接面上而影响焊接。特别是对于在产品冲裁前就完成电镀的Busbar来说,一定要重视此问题。因为在冲裁过程中,镀层会不可避免的受到损伤。

问题三:焊接过程中的冷焊问题

众所周知,Busbar 的常用材料铜或者铝都是热的良导体,两都是常用的散热器材料,正是由于此特性,在波峰焊过程中,热很容易被Busbar带走,造成冷焊问题。因此,要解决此焊接不良的问题,就一定要阻止热被Busbar带走。业界通过采取增加阻热孔或者阻热槽的方式来解决此问题,一些外资公司将阻热孔和阻热槽统称为Thermal Relief,这里分开介绍。

  • 阻热孔设计
Busbar阻热孔设计
  • 阻热槽设计
Busbar阻热槽设计
  • Busbar厚度限制

根据热传导公式Q=KAT可知,横截面积越大,传热越快,Busbar越厚,其横截面积就越大。因此,在设计Busbars时,应该尽可能的限制Busbar的厚度尺寸。最好能限制在1.5mm以内。对于超过此厚度的Busbar,应小心设计阻热孔或者阻热槽,必要时可以同时使用阻热孔和阻热槽,必要时尽早的通过实验验证设计。
 

评论

铜排的载流量的要求,很多情况下无法减小厚度宽度等