CN101594769A - 用于安装发热元件的结构及方法 - Google Patents

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CN101594769A CNA2009102034571A CN200910203457A CN101594769A CN 101594769 A CN101594769 A CN 101594769A CN A2009102034571 A CNA2009102034571 A CN A2009102034571A CN 200910203457 A CN200910203457 A CN 200910203457A CN 101594769 A CN101594769 A CN 101594769A
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Abstract

用于安装发热元件的结构包括：电路板，发热元件安装于所述电路板上；基座，所述电路板竖立设置于所述基座上；罩盖，其具有导热性；导热构件，其与所述发热元件电绝缘；以及传热板。所述传热板附接至所述电路板，以便沿着所述罩盖的滑动方向延伸以覆盖所述导热构件的表面。所述罩盖通过其内表面推压所述传热板以沿着垂直于所述导热构件的方向抵靠所述导热构件，使得所述发热元件通过所述导热构件和所述传热板热连接至所述罩盖的内表面。

Description

用于安装发热元件的结构及方法
技术领域
本发明涉及一种结构及方法，用于将发热元件安装在容置于罩盖和基座之间限定的空间中的电路板上，使得发热元件所产生的热消散至罩盖。
背景技术
例如，工业用交通工具的电子控制单元包括诸如晶体管之类的发热元件，所述晶体管安装在用于容置在壳体中的电路板的印刷基板上。但是，由发热元件所产生的过量的热易导致发热元件遭受热损坏。为了解决这种问题，日本专利申请公开No.2002-280776公开了一种结构，使发热元件所产生的热消散至壳体以便抑制发热元件的温度过度升高。
在上述参考文献No.2002-280776中所公开的用于安装发热件(或发热元件)的结构包括：壳体，所述壳体内具有印刷电路板，在所述印刷电路板上安装有发热件，并且导热片设置于发热件与壳体之间并与发热元件和壳体相接触。具体地，导热片由壳体推压以便与发热件相接触，使得由发热件所产生的热可靠地传递至导热片并消散至壳体。
如在参考文献No.2002-280776中所公开的那样，用于安装发热件的结构通常布置为使得安装有发热元件的电路板水平设置于壳体中，且导热片设置于所述发热件的表面上方。在这种结构中，壳体或类似物从上方推压所述导热片靠住所述发热件，使得所述导热片与所述发热件保持彼此接触。另一方面，已知用于安装发热件的另一结构，所述结构布置成使得电路板竖直设置于壳体中，以便沿着罩盖的滑动方向延伸。在这种情况下，发热元件的表面基本平行于罩盖的滑动方向。由此，处于滑动中的罩盖需要在其内表面处推压导热片抵靠发热件。但是，使用这种结构存在这样的问题：导热片通常是有粘附性的，因此，导热片会粘附至滑动的罩盖并由所述滑动的罩盖拖拉。因而，导热片变形或损坏且不能被可靠地推压以与发热件的表面相接触。如果罩盖的内表面与导热片之间的距离大到足以防止导热片被滑动的罩盖所拖拉，则会产生另一问题：不能充分推压导热片以与发热件的表面相接触。
考虑到上述问题所完成的本发明涉及一种用于安装发热元件的结构及方法，所述结构及方法能防止在罩盖的滑动中导热构件的变形并保证导热构件与发热元件的表面之间的可靠的推压接触。
发明内容
根据本发明一方面，用于安装发热元件的结构包括：电路板，发热元件安装于所述电路板上；基座，所述电路板竖立设置于所述基座上；罩盖，其具有导热性；导热构件，其热连接至所述发热元件并与所述发热元件电绝缘；以及传热板。所述传热板在其一端处附接至所述电路板，以便沿着所述罩盖的滑动方向延伸以覆盖所述导热构件的表面。所述罩盖通过其内表面推压所述传热板以沿着垂直于所述导热构件的方向抵靠所述导热构件，使得所述发热元件通过所述导热构件和所述传热板热连接至所述罩盖的内表面。
从以下结合附图以本发明原理的示例的方式所阐明的说明，本发明的其它方面和优点将变得清楚。
附图说明
相信具有新颖性的本发明的特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考目前优选的实施方式的以下说明以及附图，可以最好地理解本发明及其目的和优点，在所述附图中：
图1是根据本发明的优选实施方式的电子控制单元的截面图；
图2是示出根据本发明的优选实施方式的安装在电路板上的传热板的局部放大的正视图；
图3是示出根据本发明的优选实施方式的由形成于罩盖的侧壁的推压突起部所推压的传热板的截面俯视图；
图4是示出根据本发明的优选实施方式的由滑动的罩盖所推压的传热板的局部截面图；
图5是示出根据本发明的优选实施方式的安装在基座上的罩盖的局部截面图。
具体实施方式
以下将参考图1至图5对优选实施方式进行说明，其中本发明应用于一种结构和方法，该结构和方法用于安装工业用交通工具的电子控制单元中所使用的发热元件。参考图1，参考标记T标明用于工业用交通工具(未示出)的电子控制单元。电子控制单元T包括壳体11，壳体11中容置电源电路14和驱动电路17。电源电路14具有电路板13，功率半导体器件12安装在电路板13上。驱动电路17具有电路板16，用于控制电源电路14的功率半导体器件12的电子元件15安装在电路板16上。电子元件15为在俯视图中呈矩形片形状的诸如功率器件(例如晶体管)之类的发热元件。
壳体11包括基座20，基座20的上表面上具有框架10和罩盖30。基座20呈由铜合金制成的板的形式。框架10呈由树脂制成的矩形形式并且在其顶部和底部处敞开。罩盖30呈在其底部敞开的盒子的形式。为了形成壳体11，通过沿如图1中所示箭头方向Y、沿着框架10的竖直的外表面将罩盖30滑向基座20的方式，将罩盖30安装在基座20上。由此，在基座20与罩盖30之间限定用于容置电源电路14和驱动电路17的空间S。
罩盖30由顶壁32以及分别从顶壁32的四个边缘向下延伸的四个侧壁31形成为在底部敞开的盒子形状。罩盖30由铝合金压铸件制成。罩盖30的每个侧壁31都从顶壁32至所述侧壁31的下端略微向外倾斜，使得在罩盖30内形成的内部空间N朝向壳体11的底部增大。即，如图5所示，每个侧壁31都相对于罩盖3的滑动方向Y倾斜角度θ。如图1和图3所示，面向驱动电路17的其中一个侧壁31设置有推压突起部31A，所述推压突起部31A以恒定的宽度从侧壁31的内表面向内突出，其从位于顶壁32处的侧壁31的上端朝向侧壁31的下端延伸。
当罩盖30安装在基座20上时，每个侧壁31都在其每个端部31B处与框架10的外表面接合。这种接合作为定位手段以便将罩盖30相对于基座20进行定位。
电源电路14按照使电路板13布置成平行于基座20的方式固定地安装在壳体11中的基座20上。另一方面，驱动电路17按照使电路板16布置成垂直于基座20的方式固定至设置于壳体11中的框架10的一侧上的台阶。即，驱动电路17竖立设置在基座20上以便电路板16沿着罩盖30的滑动方向Y延伸。电子元件15安装在驱动电路17的电路板16上，使得该电子元件15的与安装表面相反的表面15A面向罩盖30的其中一个侧壁31，且沿着罩盖30的滑动方向Y延伸。
导热片18与电子元件15的表面15A热连接且电绝缘，以便作用为用于传导由电子元件15所产生的热的导热构件。导热片18形成为由具有粘附性、导热性以及电绝缘特性的硅橡胶材料制成的矩形片。导热片18基本形成为与俯视图中的表面15A相同的矩形形状。由电子元件15所产生的热从表面15A传递至导热片18。
如图2所示，电路板16的一端(图2中的上端)具有两个接合凸部16A，用于附接至传热板22。如图1所示，传热板22的纵向一端附接至电路板16的上端并从电路板16的上端向下延伸以便覆盖导热片18。传热板22由含铁材料制成并形成为矩形板。传热板22是弯曲的以便具有弯曲顶部23和从所述弯曲顶部23向下延伸的传热部24，以形成如图4所示轻微弧度。如图3所示，弯曲顶部23设置有一对接合孔23A，用于在其中容纳电路板16的接合凸部16A。返回参考图2和图3，每个接合孔23A的开口都略大于接合凸部16A的周界，以便当接合凸部16A与接合孔23A相接合时，在接合凸部16A的外表面与接合孔23A的周向表面之间形成间隙。
如图2所示，传热板22的传热部24具有沿与罩盖30的滑动方向Y的方向相垂直的方向所测量的宽度W1。导热片18包括表面18A，所述表面18A具有在与传热板22的宽度W1相同的方向上的宽度W2。如在图2中清晰示出的，宽度W1略小于宽度W2。传热部24的宽度方向上的相反边缘位于在相同宽度方向上的表面18A的相反边缘的范围内。即，导热片18的表面18A的相反边缘横向延伸至传热板22的传热部24的相反端部的外侧。另一方面，传热板22的传热部24的纵向下端位于表面18A的长度范围内。即，表面18A的下端沿纵向从传热部24向外延伸。此外，如图3所示，传热部24的宽度W1略大于侧壁31的推压突起部31A的宽度W3。
如图1和图3所示，侧壁31的推压突起部31A推压传热板22的传热部24抵靠导热片18的表面18A。在此状态下，罩盖30的侧壁31在侧壁31的推压突起部31A处与传热板22的传热部24推压接触，传热部24与热连接至电子元件15的表面15A的导热片18的表面18A形成推压接触。根据本优选实施方式，传热板22的传热部24的一部分作用为接触部以便保持与表面18A形成推压接触。在导热片18和传热部24设置于电子元件15与侧壁31之间的情况下，电子元件15热连接至侧壁31使得由电子元件15所产生的热通过导热片18和传热部24消散至侧壁31。
以下将对根据本发明优选实施方式的用于在驱动电路17中安装电子元件15的方法进行说明。
首先，如图4所示，电子元件15安装在电路板16上使得电子元件15面向形成于罩盖30的侧壁31的内表面的推压突起部31A，导热片18连接至沿罩盖30的滑动方向Y延伸的电子元件15的表面15A，从而将电子元件15与导热片18热连接在一起，并且电路板16竖立设置在基座20上。随后，传热板22的接合孔23A分别与电路板16的接合凸部16A相接合。在这种状态下，传热板22的弯曲顶部23附接至电路板16使得传热板22在倾斜离开表面18A的情况下向侧壁31的底部延伸以覆盖导热片18的表面18A。即，传热板22沿罩盖30的滑动方向Y向下延伸。
接下来，罩盖30朝向基座20滑移使得传热板22的传热部24由侧壁31的推压突起部31A向内推压。因此，被推压的传热板22绕接合孔23A与接合凸部16A之间的接合部分朝向导热片18的表面18A转动，如图5中的实线和双点划线所示。传热板22沿垂直于表面18A的方向朝向表面18A移动。由于罩盖30的每个侧壁31都是倾斜的以便向着侧壁31的底部增大罩盖30内形成的内部空间N，所以，随着罩盖30移向基座20，推压突起部31A接近传热部24。因此，推压突起部31A以逐渐增大的力推压传热部24。
当罩盖30设置成侧壁31的下端31B在框架10的外表面处与框架10相接合时，罩盖30沿着基座20的进一步移动受到限制，且传热部24保持为由推压突起部31A推压。在此状态下，传热部24还保持为与连接至电子元件15的表面15A的导热片18的表面18A推压接触。因此，电子元件15通过导热片18和传热板22热连接至侧壁31。
此外，如图3所示，通过安装在基座20上的罩盖30，由于导热片18被传热板22的传热部24推压，所以迫使导热片18的相反侧部在宽度方向上超出传热部24以便朝向侧壁31扩展。
根据本发明的上述优选实施方式的用于安装发热元件的结构及方法提供了以下有利效果。
(1)通过与安装在电路板16上的电子元件15相连接的导热片18，将传热板22在其一端处附接至电路板16以便覆盖导热片18。朝向基座20滑移的罩盖30的侧壁31推压传热板22抵靠导热片18。因此，传热板22沿垂直于表面18A的方向移向导热片18，从而推压抵靠导热片18。这防止导热片18在所述方向Y上受到滑动的罩盖30的拖拉。由此，导热片18免于因受到滑动的罩盖30的拖拉而引起的任何变形。因而，确保了电子元件15的表面15A与导热片18之间的足够的接触区域以成功散热。
(2)由于传热板22是由具有足够强度甚至具有减小的厚度的含铁材料制成的，所以防止了传热板22因由沿方向Y滑动的罩盖30的侧壁31所施加的推压力而产生变形。由此，罩盖30沿滑动方向Y的滑动允许传热板22可靠地推压抵靠导热片18。此外，传热板22能够在不降低强度的情况下制造得较薄，这限制了由于传热板22所引起的导热性的降低，因而从电子元件15至罩盖30的散热得以有效进行。
(3)传热板22的传热部24的宽度W1略小于表面18A的宽度W2，且侧壁31的推压突起部31A的宽度W3小于传热部24的宽度W1。这保证了电子元件15的相反侧与传热部24之间在宽度方向上的最小电绝缘距离。推压传热部24的推压突起部31A位于传热部24的宽度W1内。注意，如果侧壁31在没有推压突起部31A的情况下推压传热部24，则不能保证侧壁31的内表面与电子元件15的相反侧之间在宽度方向上的最小电绝缘距离。由此，因为形成具有小于传热部24的宽度W1的宽度W3的推压突起部31A，所以在电子元件15的相反侧与侧壁31之间保证了最小电绝缘距离。
(4)传热部24的宽度W1略小于表面18A的宽度W2，在侧壁31的内表面与电子元件15的相反侧之间在宽度方向上具有最小电绝缘距离的情况下，这保证了将热从导热片18传导至罩盖30的足够的区域。
(5)罩盖30的每个侧壁31都从顶壁32倾斜，使得形成于罩盖30内的内部空间N朝向壳体11的底部增大。因此，当罩盖30朝向基座20滑移时，随着罩盖30接近基座20，推压突起部31A接近传热部24。因而，传热部24被可靠地推压抵靠导热片18的表面18A。
(6)通过安装在设置有框架10的基座20上的罩盖30，侧壁31的每个下端31B都与框架10的外表面相接合。由此，罩盖30沿基座20的移动以及侧壁31推压传热部24的移动都受到限制，使得传热部24保持为由侧壁31推压。因此，侧壁31和传热部24彼此推压接触，传热部24和导热片18也彼此推压接触。因此，连接至电子元件15的导热片18保持为彼此推压接触。
(7)通过与传热板22的接合孔23A相接合的电路板16的接合凸部16A，在接合凸部16A的外表面与接合孔23A的周向表面之间形成了间隙。所述间隙允许传热板22的一端以如下倾斜状态附接至电路板16：朝向传热板22的另一端，传热板22以渐增的间隔距离离开表面18A。这使得传热板22能够随着罩盖30朝向基座20滑移而沿垂直于表面18A的方向朝向表面18A转动。由此，防止传热板22与罩盖30一起沿滑动方向Y移动，并防止导热片18通过传热板22在滑动方向Y上被罩盖30所拖拉。
(8)传热板22利用接合孔23A与电路板16的接合凸部16A之间的接合附接至电路板16。不同于诸如用于将传热板22固定至电路板16的一端的螺钉之类的结构，在将传热板22附接至电路板16的一端的过程中，本实施方式的传热板22未被推压向电路板16的下端。由此，这种结构防止了导热片18被传热板22向下拖拉。
(9)形成于侧壁31的内表面的推压突起部31A的宽度W3小于传热部24的宽度W1。依靠这种结构，当导热片18由于通过传热部24被推压突起部31A推压而朝向侧壁31扩展时，扩展后的导热片18与侧壁31的内表面之间的干涉得以防止。由此，罩盖30在不拖拉扩展后的导热片18的情况下沿滑动方向Y移动。
本发明不局限于上述优选的实施方式，而是可以在发明的范围内进行各种修改。例如，可以如以下示例对上述实施方式进行修改。
罩盖30的每个侧壁31不必从处于顶壁32处的上端朝其下端倾斜。
根据优选实施方式，推压突起部31A形成于侧壁31的内表面。可替代地，可以在侧壁31的内表面的能够与传热部24接触的区域的两侧设置有凹部，以便防止扩展后的导热片18与侧壁31的内表面之间的干涉。
传热板22可以是由诸如铝合金或铜之类的任何高导热性材料制成的板。
根据优选实施方式，罩盖30由具有顶壁32和四个侧壁31的一体的盒状构件形成。可替代地，可以将罩盖30设置为使得面向传热板22的其中一个侧壁31能够从罩盖30拆除。在这种情况下，与所述能够拆除的侧壁31相邻的两个侧壁31的每一个都具有从顶壁32朝向侧壁31的下端延伸的槽，所述能够拆除的侧壁31在其相反边缘与所述槽接合的情况下沿着所述槽滑移。在这种结构的罩盖30的组装过程中，罩盖30的除所述能够拆除的侧壁31之外的侧壁31都预先安装至基座20。然后，所述能够拆除的侧壁31在其相反边缘与所述槽接合的情况下朝向基座20滑移。如此向下滑动的能够拆除的侧壁31推压传热板22抵靠导热片18，从而推压导热片18抵靠电子元件15的表面15A。
传热板22可以通过设置于壳体11中的支架附接至电路板16。
推压突起部31A可以形成为从处于顶壁32处的上端一直延伸至侧壁31的下端。
导热片18不必具有粘附性。
尽管本发明体现为上述的结构及方法，上述结构和方法用于安装工业交通工具用电子控制单元T中使用的电子元件15，但是本发明可以体现为以下结构及方法：该结构及方法用于安装诸如电动交通工具之类的任何其它交通工具中使用的发热元件。

Claims (9)

1.一种用于安装发热元件的结构，包括：
电路板(16)，发热元件(15)安装于所述电路板上；
基座(20)，所述电路板(16)竖立设置于所述基座上；
罩盖(30)，其由具有导热性的材料制成，所述罩盖(30)能够沿所述电路板(16)的竖直表面朝向所述基座(20)滑移以便安装于所述基座(20)上；以及
导热构件(18)，其热连接至所述发热元件(15)的表面(15A)并与所述发热元件(15)的所述表面(15A)电绝缘，
其特征在于，
传热板(22)在其一端处附接至所述电路板(16)，以便沿着所述罩盖(30)的滑动方向延伸以覆盖所述导热构件(18)的表面(18A)，其中，所述罩盖(30)通过其内表面推压所述传热板(22)以沿着垂直于所述导热构件(18)的所述表面(18A)的方向抵靠所述导热构件(18)，使得所述发热元件(15)通过所述导热构件(18)和所述传热板(22)热连接至所述罩盖(30)的内表面。
2.如权利要求1所述的用于安装发热元件的结构，其特征在于，所述传热板(22)呈由含铁材料制成的矩形板的形式。
3.如权利要求1或2所述的用于安装发热元件的结构，进一步包括：接合孔(23A)，其设置于所述传热板(22)的一端；以及接合凸部(16A)，其形成于所述电路板(16)的一端，用于与所述接合孔(23A)相接合以便将所述传热板(22)附接至所述电路板(16)，其中，所述接合孔(23A)的开口大于所述接合凸部(16A)的周界，以便在所述接合孔(23A)与所述接合凸部(16A)之间形成间隙。
4.如权利要求1或2所述的用于安装发热元件的结构，进一步包括形成于所述罩盖(30)的侧壁(31)的内表面的推压突起部(31A)，用于推压所述传热板(22)，其中，当沿着与所述罩盖(30)的所述滑动方向相垂直的方向测量时，所述推压突起部(31A)的宽度(W3)小于所述传热板(22)的宽度(W1)，其中，所述传热板(22)的宽度(W1)小于所述导热构件(18)的所述表面(18A)的宽度(W2)。
5.如权利要求1或2所述的用于安装发热元件的结构，其特征在于，所述罩盖(30)由顶壁(32)以及从所述顶壁(32)的边缘向下延伸的侧壁(31)形成，限定所述罩盖(30)的内部空间(N)的所述罩盖(30)的每个侧壁(31)从所述顶壁(32)至所述侧壁(31)的下端向外倾斜。
6.如权利要求1或2所述的用于安装发热元件的结构，进一步包括定位装置(10、31B)，在将所述罩盖(30)安装于所述基座(20)上时，所述定位装置(10、31B)用于相对于所述基座(20)来定位所述罩盖(30)。
7.如权利要求1或2所述的用于安装发热元件的结构，其特征在于，所述导热构件(18)由具有粘附性、导热性以及电绝缘特性的呈片状的硅橡胶材料制成。
8.一种用于安装发热元件的方法，包括以下步骤：
将发热元件(15)安装于电路板(16)上；
将导热构件(18)热连接至所述发热元件(15)的表面(15A)；
将所述电路板(16)竖立设置于基座(20)上；
将传热板(22)的一端附接至所述电路板(16)以便延伸成以如下状态覆盖所述导热构件(18)的表面(18A)：从所述传热板(22)的所述一端至另一端以一定距离倾斜离开所述导热构件(18)，以及
将具有导热性的罩盖(30)从所述传热板(22)的所述一端滑动至所述基座(20)，使得所述传热板(22)沿着垂直于所述导热构件(18)的所述表面(18A)的方向朝向所述导热构件(18)移动，由此将所述发热元件(15)通过所述导热构件(18)和所述传热板(22)热连接至所述罩盖(30)。
9.如权利要求8所述的用于安装发热元件的方法，进一步包括以下步骤：
在所述电路板(16)的一端形成接合凸部(16A)；
在所述传热板(22)的一端形成接合孔(23A)，使得所述接合孔(23A)的开口设定为大于所述接合凸部(16A)的周界，以及
通过将所述接合孔(23A)与所述接合凸部(16A)相接合，将所述传热板(22)附接至所述电路板(16)。
CNA2009102034571A 2008-05-26 2009-05-21 用于安装发热元件的结构及方法 Pending CN101594769A (zh)

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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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