CN101421246A - 功率半导体器件触点在散热面上的布局 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过引出线安装在箱体(4)内的电子元器件(24)，尤其是一个功率半导体器件(24)的至少一个触点在散热面(26)上的一种布局以及一个可以固定在箱体(4)内部的具有至少一个弹簧支架(10)的弹簧元件(2)的布局方式，所述弹簧支架在弹簧元件(2)的压紧位置把电子元器件(24)向散热面(26)压紧。所述弹簧元件(2)可以不用跟电子元器件(24)接触而被导入箱体(4)而且给箱体4配备了弹簧元件(2)的止动装置(46a，46b)，以便在安装弹簧元件(2)的时候不会沿引出线的纵向出现推力。本发明此外还涉及一个按照本发明布局使用的弹簧元件(2)以及一个按照本发明布局使用的电子元器件箱(4)。

Description

功率半导体器件触点在散热面上的布局

本发明涉及通过引出线安装在箱体内的电子元器件，尤其是一个功率半导体器件的至少一个触点在散热面上的一种布局以及一个可以固定在箱体内部的具有至少一个弹簧支架的弹簧元件的布局，弹簧支架在弹簧元件的压紧位置把电子元器件向散热面压紧。

为了保障功率半导体器件的冷却，把它们通过导热触点与散热器连接在一起。这可以通过低成本的大多数使用了弹簧件的设计结构来实现，利用弹簧件把功率半导体器件挤压在散热器上。

在德国实用新型说明书G 92 13 671.0中已经对一种这样的布局作了说明。通过在一个箱体部件内部预装一个止动弹簧元件，在随后进行的组装箱体部件时需要冷却的元器件通过止动弹簧的弹簧触尖被挤压在散热器的内壁。

美国-专利说明书5,274,193，德国公开说明书36 12 862 A1，德国专利说明书195 43 260 C2和德国实用新型说明书DE 200 14 739 U1都以类似的方式展示了卡紧在功率半导体器件和箱体之间的弹簧元件。不同的只是弹簧元件在箱体上支撑和紧固方式。因此，例如弹簧元件本身可以通过箱体的间隙和搭边或者通过添加的紧固元件如螺栓或夹板来支撑。

具有U-形或L-形弹簧夹的止动装置仍然代表着当前的技术水平，弹簧夹同时夹住散热器壁和元器件并通过这种方法保证散热器和元器件接触面之间的压紧力。

德国实用新型G 92 13 671.0认为全部的没有附加紧固元件的装置是下一步的技术发展趋势，但这些装置会出现结构部件和焊点承受切应力负荷这个问题。这可能会导致结构部件或者焊接受损。当在一个与元器件或者散热器冷却接触面平行的平面组装装置时会有力作用到元器件，从而产生切应力。因此，例如在G 92 13 671.0中，利用咬合的止动弹簧把箱体的上半部分安装在箱体的下半部分上并且此时沿着垂直安置的结构部件导入弹簧，这样就会沿引出线方向或引出线的反方向产生一个作用力。或者同样地按照DE 19543 260 C2把弹簧元件在引出线的反方向通过压力与元器件的接触面平行地装入。

在美国专利5,274,193中公开的产品中虽然没有推力作用于元器件，但是止动弹簧的固定和弹簧元件的止动力的生成必须通过一个附加的夹板来完成。

本发明的任务是创造出一种开始时所描述的类型的布局，这种布局在进行简单安装的时候不会沿引出线方向或引出线的反方向对电子元器件施加推力。

按照本发明这可以借助下面的方法实现，弹簧元件可以导入箱体而不同元器件接触并且给箱体配置了弹簧元件止动装置，以便在安装弹簧元件的时候沿引出线方向或引出线的反方向不会出现推力。有利的方式是，首先不耗费大的力就方便地把弹簧元件插入箱体并将其定位在元器件前面的第一安装位置。

在箱体布置了插入槽，可以使弹簧元件与散热面平行地插入箱体而不与元器件接触。有利的方式是，在插入过程中功率半导体器件在引出线方向或引出线的反方向不受推力负荷。

卡槽构成了止动装置并可以使弹簧元件适当地自动锁定在预先确定的位置。耗费巨大的校准工作可以取消。

箱体上的插入槽和卡槽的布置方式是可以通过一个与散热面垂直的力的作用把弹簧元件从第一个安装位置推入压紧位置。在第二个安装步骤沿引出线方向没有推力起作用，而是把弹簧元件以适当的方式从第一个安装位置中通过一个纯的垂直作用于散热面的力固定在压紧位置。

在其它优选的实施方式中，弹簧元件由相互平行排列的弹簧支架组成，弹簧支架垂直地固定在一个用来连接弹簧元件两个侧面突缘的支座元件上。该设计方式允许基于材料的刚性聚集高压紧力，此时有利的方法是，对于全部的同式样排列布置的半导体元器件只需要一个弹簧元件。

将参照一个优选的、在图纸中直观说明的实施例准确地解释其它实用的实施方式特征。下面展示的是：

图1根据本发明的弹簧元件的正视图，

图2根据本发明的弹簧元件的后视图，

图3在装入电子元器件箱之前的弹簧元件，

图4在第一个安装位置的弹簧元件，

图5在被锁住的压紧位置的弹簧元件，

图6处于第一个安装位置的弹簧元件的详图，

图7处于锁住的压紧位置的弹簧元件的详图。

图1和图2展示的是一个根据本发明的弹簧元件2，规定要安装在一个电动机的电子元件箱4中。该弹簧元件2由一个支座元件8组成，在支座元件的上边楞模制了例如6个弹簧支架10并且在侧面有两个弯折成一定角度的突缘12a，12b。为了可以阻止突缘12a，12b弯折，突缘12a，12b在其上边楞和下边楞形成了向内弯折成直角的压板(laschen)13。在支座元件的上边楞和下边楞也有很窄的一部分被弯折大约成直角的段14a，14b，下段14a对着弹簧支架10所处的一侧而上段14b对着相反的方向。上段14b等距离延续(图2)并通过支座元件8的上边楞向下朝着段14a的方向弯曲形成彼此平行排列的弹簧支架10。弹簧支架10在其下端部具有向外凸起的弯曲的接触区16，该接触区在弹簧元件2的压紧位置压住元器件24。在支座元件8的中心部位的下面，对着接触区16，是一个与支座元件8的上边楞和下边楞平行的朝着正面拱起的、半圆形的加固加强筋18，它的作用是阻止弹簧元件2弯曲。

图3至图7展示的是按照本发明的弹簧元件2在一个电动机6的电子元器件箱4中的一个可行的应用方案。电子元器件箱4安装在电动机6的转子箱7上，里面安装了带有电子元器件22的印制电路板20以及其它的电连接元件(图3)。电子元器件箱4基本上是由环形壁组成，一个充当散热面的平面侧壁26以及与其相邻的侧壁32，33和一个与平面侧壁26相对的内壁34形成了这个环形壁。在侧壁32，33以及在相对的内壁34上模制带有穿孔37的用于紧固箱体的托座36。可以用一个没有进行说明的箱盖盖住电子元器件箱4，该箱盖与侧壁26，32，33和34的端面上的环绕整个箱体的环形槽38啮合。该箱盖紧固在带有穿孔41的止动突出部40。电子元器件箱4的底部是支撑电子元器件22，24的印制电路板20。功率半导体元器件24被焊接在印制电路板20上，这样的话在电子元器件箱4的内部就可以把它们安装在电子元器件箱4的一个平面侧壁26上。在功率半导体元器件24和平面侧壁26之间插入一个能导热的电绝缘层28，以便能把热量传送给安装了散热片30的侧壁26并改善热传送。

在与平面侧壁26相接的侧壁32和33上装入了垂直下行的槽对，这些槽对充当了插入槽44a，44b以及卡槽46a，46b。这两个插入槽44a，44b位于平面侧壁26两侧的相互对立的侧壁32和33，它们两个与平面侧壁26之间的距离相同。弹簧元件2按照图3中的箭头方向R被轴向插入插入槽44a，44b并进入第一个安装位置(插入位置)。此时，安装在上侧的压板13充当了用手向压板施力的受力面。除了充当安装辅助设施的功能，上侧的压板对13还有另外一项任务：当弹簧元件2被装入电子元器件箱4但还没有完全卡死的时候，由于喷制在箱盖上的凸耳(Zapfen)落在上压板13上，可能会阻止箱盖闭合，因此不能安装箱盖。如果弹簧元件2按规定进行定位，箱盖上的凸耳可以伸到当中空出来的空间并且箱盖安放在上面。可以借此检查，是否按规定安装了弹簧元件2。图4显示的是这个插入位置。图6显示的是在这个插入位置弹簧元件位置的详图。可以识别出，突缘12a通过其端部的支撑被固定在插入槽44a内。在插入过程中弹簧支架10还没有与功率半导体元器件24进行接触，因此不会对元器件24及其焊点施加任何推力。在弹簧支架10与功率半导体元器件24之间保留有空隙45。

卡槽对46a，46b紧挨着插入槽44a，44b并且以相同的方式布置，但与平面侧壁26的间距较小。插入槽44a(44b)和卡槽46a(46b)之间的过渡区域48a，48b的以如下方式形成，即过渡区域的阻力可以通过一个与散热面垂直的对弹簧元件2的力的作用F抵消掉(图4)。此时，弹性的侧面突缘12a，12b在进入处于压紧位置的卡槽46a和46b之前，它们会在向功率半导体元器件24方向的进给运动过程中被过渡区域48a，48b短时地挤压在一起(图5)。

图7显示的是在压紧位置弹簧元件2在侧壁32的位置的详图。突缘12a的终端区域利用其垂直走向的而且已经被嵌入到卡槽46a内的边楞来固定弹簧元件2。在这个压紧位置弹簧支架10压在功率半导体元器件24上，而功率半导体元器件借此被朝着导热绝缘层28和形成有散热面27的侧壁26方向挤压。通过这种方式，在不使用其它例如螺栓或者夹子的连接元件的情况下，保证了安全的热传导。元器件24和焊点不承受推力负载。

本发明并不局限于被说明或描述的实施例，而是也包含全部的与本发明的工作原理相同的实施方式。此外，到目前为止本发明并不局限于在权利要求1中所定义的特征组合，而是可以通过全部的被公布的各项特征中某些特征的任一其它组合进行定义。这意味着，从原则上来讲实际上是权利要求1的每一个单项特征都可以被放弃或者可以通过至少一个在其它申请位置所公布的单项特征来代替。就此而言，可以把权利要求1理解为，它只是第一个尝试着阐述了一项发明。

Claims (14)

1、一种在一个箱体(4)内通过引出线安装的电子元器件(24)，尤其是一个功率半导体器件(24)的至少一个触点在散热面(26)上的布局以及一个可以固定在箱体(4)内的具有至少一个弹簧支架(10)的弹簧元件(2)的布局，所述弹簧支架在弹簧元件(2)的压紧位置把所述电子元器件(24)向着散热面(26)压紧，其特征在于，所述弹簧元件(2)可不用跟元器件(24)接触而被导入箱体(4)而且给箱体(4)配备了弹簧元件(2)的止动装置(46a，46b)，以便在安装弹簧元件(2)的时候不会沿引出线的纵向出现推力。

2、根据权利要求1所述的布局，其特征在于，以如此方式在箱体上布置插入槽(44a，44b)，所述弹簧元件(2)与散热面(26)平行且不接触元器件(24)地通过插入槽(44a，44b)推入箱体(4)进入第一个安装位置。

3、根据权利要求1或2所述的布局，其特征在于，所述卡槽(46a，46b)起止动装置(46a，46b)的功能，其把弹簧元件(2)保持在压紧位置。

4、根据权利要求1～3中任一项所述的布局，其特征在于，在所述箱体(4)上的插入槽(44a，44b)和卡槽(46a，46b)的布置方式是，通过一个与散热面(26)垂直的滑移运动把所述弹簧元件(2)从第一个安装位置推入压紧位置。

5、根据权利要求1～4中任一项所述的布局，其特征在于，所述弹簧元件(2)具有一个在侧面有两个弯折成一定角度的突缘(12a，12b)的支座元件(8)。

6、根据权利要求1～5中任一项所述的布局，其特征在于，所述弹簧支架(10)相互平行地紧固于在印制电路板的安装状态被弯折的支座元件(8)的边楞。

7、根据权利要求1～6中任一项所述的布局，其特征在于，所述支座元件(8)在两个侧面突缘(12a，12b)之间具有一个加固加强筋(18)。

8、根据权利要求1～7中任一项所述的布局，其特征在于，所述支座元件(8)在其纵向侧具有弯折成直角的段(14a，14b)。

9、根据权利要求5～8中任一项所述的布局，其特征在于，所述弹簧元件(2)的边侧突缘(12a，12b)具有模制成直角的压板(13)。

10、根据权利要求1～9中任一项所述的布局，其特征在于，所述弹簧元件(2)应用于全部朝着同一方向排列的元器件(24)。

11、根据权利要求1～10中任一项所述的布局，其特征在于，所述箱体(4)的一个侧壁(26)形成为散热面(26)，其具有一个指向箱体内部的平行的平面接触面并且在其外侧配备了散热片(30)。

12、根据权利要求1～11中任一项所述的布局，其特征在于，在所述散热面(26)和元器件(24)之间安装了一个导热绝缘层(28)。

13、根据权利要求1所述的布局中使用的弹簧元件(2)，其特征在于，根据权利要求1～8中任一项所述的特征。

14、根据权利要求1所述的布局使用的电子元器件箱(4)，其特征在于，根据权利要求1～3中任一项和权利要求8所述的特征。

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