一种汇流排连接器基板及汇流排连接器

1.本实用新型涉及汇流排连接器技术领域，具体而言，涉及一种汇流排连接器基板及汇流排连接器。


背景技术：

2.汇流排是一种集合了导体、插接口、接地系统、连接头等部件的复杂技术，其安装速度快，易维护，配电质量高，是综合性能最佳的配电选择，广泛应用于需要高效安全输配电的场合，如医院、工业厂房、商业楼等。在功率密集型电气应用中，汇流排对于在组件内部的功能之间传输大量电流水平至关重要。为匹配不同线数汇流排之间的应用，汇流排通道部分的接合需要一个连接器，在设计电路的时候连接器的设计基于汇流排的长度，其功能是连接上下级联的汇流排。
3.目前，汇流排的事故多发生在连接器处，其原因包括：连接器局部过热导致绝缘水平降低而相间短路。
4.鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的之一在于提供一种汇流排连接器基板以解决上述技术问题。
6.本实用新型的目的之二在于提供一种包括上述汇流排连接器基板的汇流排连接器。
7.本实用新型可这样实现：
8.第一方面，本实用新型提供一种汇流排连接器基板，其包括基板本体，基板本体的上表面和/或下表面设有铜涂层；
9.基板本体的厚度不小于2mm，铜涂层的厚度为30-200μm。
10.在可选的实施方式中，基板本体的横截面为长方形，基板本体的设有铜涂层的表面具有空白区，空白区位于设有铜涂层的表面的中间部位，且空白区沿基板本体的长度方向延伸，铜涂层由空白区分隔为相对设置的第一铜涂层和第二铜涂层。
11.在可选的实施方式中，第一铜涂层的宽度不超过基板本体宽度的1/3，和/或，第二铜涂层的宽度不超过基板本体宽度的1/3。
12.在可选的实施方式中，基板本体的横基面为圆形，基板本体的设有铜涂层的表面具有靠近基板本体中心的圆形空白区，铜涂层设置于圆形空白区的外侧。
13.在可选的实施方式中，铜涂层的宽度不超过基板本体直径的2/3。
14.在可选的实施方式中，空白区内设置有固定孔。
15.在可选的实施方式中，固定孔的数量为多个，多个固定孔等距间隔设置。
16.在可选的实施方式中，固定孔的外周还具有限位部。
17.在可选的实施方式中，限位部的中心与固定孔的中心重合。
18.第二方面，本实用新型提供一种汇流排连接器，包括多个前述实施方式任一项的
汇流排连接器基板，多个汇流排连接器基板竖向堆叠设置。
19.本实用新型的有益效果包括：
20.本技术通过在基板本体的上表面和/或下表面设置特定厚度的铜涂层，一方面能够使得汇流排连接器具有较高的硬度和导电性，另一方面能够提高汇流排连接器的散热性能以及耐蚀性能，防止局部过热等因素导致绝缘水平降低而相间短路。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本实用新型实施例提供的汇流排连接器基板在第一视角下的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的汇流排连接器基板在第二视角下的结构示意图。
24.图标：1-基板本体；11-上表面；12-下表面；2-铜涂层；21-第一铜涂层；22-第二铜涂层；3-空白区；4-固定孔；5-限位部。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.此外，若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
30.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间
媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.实施例
32.请参照图1和图2，本实施例提供一种汇流排连接器，该汇流排连接器包括多个汇流排连接器基板，多个汇流排连接器基板竖向堆叠设置。
33.其中，汇流排连接器基板包括基板本体1，基板本体1的上表面11和/或下表面12设有铜涂层2。
34.也即，在一些实施方式中，可以仅有基板本体1的上表面11设有铜涂层2，也可仅有基板本体1的下表面12设有铜涂层2，还可以是基板本体1的上表面11以及下表面12均设有铜涂层2。
35.基于成本和效果综合考虑，优选仅在基板本体1的上表面11或下表面12设置铜涂层2。更优地，竖向堆叠的各汇流排连接器基板所设置的铜涂层2的方向一致，进一步地更优地，各汇流排连接器基板均为上表面11设置铜涂层2。
36.需说明的是，上述“上表面11”及“下表面12”均以使用状态下的上下方位关系作为基准。
37.作为参考地，基板本体1的材质可以为铝，例如可采用牌号为al1060合金、al6101合金、al6061合金或al6063合金制得。
38.基板本体1的表面平整，无凹陷和裂纹。
39.本实施例中，基板本体1的厚度不小于2mm，优选为2-10mm，如2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等。
40.相应的，铜涂层2的厚度可设置为30-200μm，如30μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm或200μm等，也可以为30-200μm范围内的其它任意值。
41.通过设置具有上述厚度的铜涂层2，一方面能够使得汇流排连接器具有较高的硬度和导电性，另一方面能够提高汇流排连接器的散热性能以及耐蚀性能，防止局部过热等因素导致绝缘水平降低而相间短路。
42.若铜涂层2的厚度小于30μm，容易导致涂层不连续以及基体缺喷，影响连接器的散热和耐蚀性能；若铜涂层2的厚度大于200μm，容易导致基体热应力变形弯曲，同时增加材料成本。
43.在本实施例中，基板本体1的横截面可以但不仅限于为长方形、正方形或圆形，也可以为其它形状。本实施例不对基板本体1的长、宽或直径等尺寸进行限定，可根据实际需要进行合理设置。
44.在一些实施方式中，以基板本体1的横截面为长方形为例，基板本体1的设有铜涂层2的表面具有空白区3，空白区3位于设有铜涂层2的表面的中间部位，且空白区3沿基板本体1的长度方向延伸(可理解为：空白区3呈长条状，其长度与基板本体1的长度相等)，铜涂层2由空白区3分隔为相对设置的第一铜涂层21和第二铜涂。
45.较佳地，第一铜涂层21和第二铜涂层22均呈长条状，其长度均与基板本体1的长度相等。换而言之，以基板本体1的上表面11设有铜涂层2为例，该上表面11对应长度方向的两侧(以图1示，分别为左侧和右侧)均设有铜涂层2(即第一铜涂层21和第二铜涂层22)，铜涂层2中间则为空白区3。
46.进一步地，第一铜涂层21的宽度不超过基板本体1宽度的1/3，如可以为基板本体1宽度的1/3、1/4、1/5或1/6等，也可以为不超过基板本体1宽度的1/3范围内的其它任意值。同理地，第二铜涂层22的宽度也不超过基板本体1宽度的1/3，如可以为基板本体1宽度的1/3、1/4、1/5或1/6等，也可以为不超过基板本体1宽度的1/3范围内的其它任意值。优选地，第一铜涂层21与第二铜涂层22的宽度相等。
47.在另一些实施方式中，以基板本体1的横基面为圆形为例(图未示)，基板本体1的设有铜涂层2的表面具有靠近基板本体1中心的圆形空白区3，铜涂层2设置于圆形空白区3的外侧。
48.铜涂层2的宽度不超过基板本体1直径的2/3，如2/3、1/3、1/4或1/5等，也可以为不超过基板本体1直径的2/3范围内的其它任意值。
49.本实施例中，铜涂层2可通过冷喷涂方法制备。冷喷涂技术的主要原理为利用高压气体将金属粉末加热加速(低于材料熔点)，使其剧烈塑性变形而沉积在基材上形成涂层，可避免喷涂过程材料的物化性能变化，保留原始材料组织。
50.利用冷喷涂低温固态特性沉积的纯铜涂层2，具有沉积效率高、涂层厚度可调、涂层硬度高、涂层均匀致密、涂层结合强度等优异综合性能。相比于传统的基于热熔化的方法如电阻焊和热喷涂，冷喷涂的使用避免了金属粉体的氧化和劣化，保证了涂层具有良好导电率。相比于化学电镀法，冷喷涂可显著提高纯铜的结合强度，且涂层厚度不受限制。并且，冷喷涂的沉积速率极高(》20kg/h)，可实现经济高效的大规模工业生产。
51.本实施例通过冷喷涂低温固态沉积技术，在铝母材表面沉积一层薄铜层形成铜铝复合结构汇流排连接器，电流的趋肤效应使铝导体载流量显著提升，同时铝的芯材平衡了成本和轻质的优势。
52.铜涂层2的制备过程可参照：
53.(1)选取合适的粉末，如有需要进行低温脱氧处理，随后装填于高压送粉器中；
54.(2)对铝基材安装工装夹具和掩蔽，并进行表面处理，使其满足冷喷涂的要求；
55.(3)利用高温高压冷喷涂工艺，调用喷涂程序，将粉末加热加速并沉积在铝基体表面，形成致密的高性能薄涂层；
56.(4)去除工装，对涂层进行表面处理，制备出满足服役要求的高性能电子涂层。
57.其中，使用的纯铜粉末的特性包括但不限于：纯cu含量》99％，平均粒径为5-50μm，球形或不规则形状形貌。
58.低温脱氧处理可在真空热处理炉中进行，处理温度可以为200-400℃，保温时间为0.5-1h。
59.工装夹具采用c形夹夹持掩蔽和工件于固定台上。表面处理包括但不限于采用超声除油，丙酮清洗，#240至#1200的sic砂纸打磨。
60.冷喷涂过程中，所用的载气可以为氦气、氮气或氦气/氮气的混合气体，气体压力可以为1-25mpa，气体温度可以为100-900℃，喷枪移动速度可以为50-500mm/s，送粉速率可以为1-100g/min，喷涂距离可以为10-100mm，采用回字形的喷涂轨迹。
61.经上述方式制备得到的铜涂层2与基板本体1的结合强度》50mpa，铜涂层2的孔隙率《0.2％，表面粗糙度ra《10μm，硬度》100hv0.3，沉积效率》95％。
62.进一步地，本实施例的基板本体1的空白区3内设置有固定孔4以用于对竖向堆叠
的多个汇流排连接器基板进行固定。
63.固定孔4的形状示例性地可以为方形或圆形，此外，也不排除可以为其它形状。
64.固定孔4的数量可以仅为1个，也可以为多个。
65.优选地，固定孔4的数量为多个，以更好地起到固定作用。多个固定孔4等距间隔设置。当基板本体1的横截面为长方形时，多个固定孔4沿基板本体1的长度方向在空白区3内等距间隔设置；当基板本体1的横截面为圆形时，多个固定孔4沿基板本体1的周向方向在空白区3内等距间隔设置。其它形状的基板本体1可参照上述方式对多个固定孔4进行类似设置。
66.进一步地，上述固定孔4的外周均还可具有限位部5。限位部5主要用于使上下相邻的汇流排连接器基板之间更好地配合。
67.该限位部5可通过冲压成型的方式形成，所有汇流排连接器基板受冲压的方向一致，例如可在上表面11形成凹陷并由下表面12向外略微凸出，或者由下表面12向上表面11略微凸出。
68.较佳地，每个固定孔4的外周均具有限位部5。此外，也不排除仅部分固定孔4的外周具有限位部5的情况。更优地，限位部5的中心与固定孔4的中心重合。
69.试验例
70.按实施例1提供的方法在汇流排连接器基板的表面制备铜涂层2，其中，主要的制备条件如下：
71.采用的纯铜粉纯铜含量》99％，铝基体的材料为挤出型材al6101-t65。
72.铝基板本体1的横截面为长方形，该基板本体1的尺寸为：长250mm、宽200mm、厚度为5mm。
73.喷涂的铜涂层2的尺寸为长250mm、宽40mm、厚0.05mm。
74.冷喷涂过程中，所用的载气可以为氮气，气体压力为4mpa，气体温度为500℃，喷枪移动速度为500mm/s，送粉速率为5g/min，喷涂距离为50mm，采用回字形的喷涂轨迹。
75.经上述方法制备后，al母材上沉积的cu层致密且均匀，目视无孔隙，涂层与母材结合紧密。
76.涂层的具体性能如表1所示，其中，孔隙率的测定标准参照《gb/t 3489-2015》，结合强度的测定标准参照《gb/t 8642-2002》，电导率的测定标准参照《gb/t 32791-2016》，硬度的测定标准参照《gb/t 4340.1-2009》。
77.表1冷喷涂cu涂层的性能
[0078][0079]
由表1可以看出，本技术提供的方案所制得的铜涂层2具有良好的致密性、结合强度、电导率和硬度，有利于提高汇流排通道部位的导电性能和散热性能等，防止局部过热等因素导致绝缘水平降低而相间短路。
[0080]
综上所述，本技术提供的汇流排连接器基板一方面能够使得汇流排连接器具有较高的硬度和导电性，另一方面能够提高汇流排连接器的散热性能以及耐蚀性能，防止局部过热等因素导致绝缘水平降低而相间短路。
[0081]
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。