CN211959879U - 用于多个分立电子器件的热界面 - Google Patents

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Abstract

一种用于分立半导体器件(诸如IGBT)的热界面，该热界面具有：热传导结构；PCB，该PCB装有分立电子部件，并且每个分立半导体部件具有延伸超出PCB的边缘并且沿基本平行于PCB平面的方向延伸的壳体，以及固定到热传导结构的夹持杆，该夹持杆适用于将每个壳体压缩地固定到热传导结构，并且适于维持每个壳体的表面与热传导结构的表面之间的热接触。热传导且电绝缘的垫定位在半导体器件壳体与热传导结构之间。封围截面和PCB的外壳包括形成在外壳的后壁上的热传导结构。

Description

用于多个分立电子器件的热界面
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年4月5日提交的美国临时申请第62/830,030 号，题为“用于多个分立电子器件的热界面(Thermal Interface For Plurality Of Discrete ElectronicDevices)”的优先权，其全部内容为了所有目的通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及分立电子器件，并且更具体地涉及由诸如在机动车辆系统中使用的开关器件之类的分立电子器件产生的热量的热管理。
背景技术
电动车辆和混合动力车辆使用电力的电子和电气部件，这些部件在运行期间产生大量热量。例如，在电动车辆和混合动力车辆中使用的汽车电动机可包括多相交流(AC)电动机，其需要逆变器以使用由电池提供的直流(DC)电力。可能需要整流器以将AC电力转换为DC电力以用于为电池充电。此外，可能需要DC至DC转换器来升高或降低电力电子系统中的DC电压电平。这样的汽车逆变器和DC至DC转换器通常包括可产生大量热量的分立的开关部件。
例如，汽车逆变器和/或DC至DC转换器通常包括多个分立电子半导体开关器件的布置，所述多个分立电子半导体开关器件是通常用在汽车电力电子系统中的发热的分立半导体固态开关器件。电力电子系统中经常使用的电子开关器件的一个示例是绝缘栅双极晶体管(IGBT)，这是一种功率半导体开关器件，众所周知，其结合了高效和快速的开关。每个IGBT 通常包括构造成单个或分立单元的电子器件，诸如集成电路(芯片)问世之前的电子器件，那时所有晶体管、电阻器、电容器和二极管都构成分立器件。分立电子部件广泛用于放大器和其它使用大量电流并且通常会产生大量热量的电子产品中。
为了确保有效(efficient)的系统运行、防止部件故障以及最小化或减小电力电子系统的重量和体积，期望对汽车电力电子系统中包括的电子半导体器件进行有效(effective)且高效(efficient)的冷却。此外，车辆应用中的电力电子系统在车辆运行期间经受大量的热循环和物理应力，并且因此期望能以考虑到这样的器件在其使用寿命中会受到的组合的热应力和物理应力的方式来实施用于电子半导体器件的热管理方案。因此，需要用于包括电子开关器件的分立电子半导体器件的有效热管理方案。
实用新型内容
为了解决前述问题和其它问题中的至少一些，提供了用于多个分立电子器件的热界面的实施例。根据本公开的第一方面的是一种电子系统，该电子系统包括：热传导结构，该热传导结构从结构的壁延伸；PCB，该安装在壳体内的PCB安装在外壳内；半导体器件，该半导体器件包括封装在壳体内的半导体电路以及从壳体延伸的用于半导体电路的端子引脚。延伸的端子引脚固定至PCB，并且壳体从PCB延伸。固定至热传导结构的夹持杆包括弹簧夹持元件，该弹簧夹持元件与壳体接合，以维持壳体的表面与热传导结构的表面热接触。
根据另一方面，公开了一种热界面，该热界面包括：热传导结构； PCB，该PCB相对于热传导结构固定在适当位置；多个半导体器件，该多个半导体器件各自包括封装在壳体内的半导体电路以及从壳体延伸的用于半导体电路的端子引脚，延伸的端子引脚固定至PCB；以及夹持杆，该夹持杆固定至热传导结构的夹持杆，并且包括多个弹簧夹持元件，每个弹簧夹持元件与相应的半导体器件的壳体接合，以维持壳体的表面与热传导结构热接触。
根据另一方面，公开了一种具有用于多个分立电子半导体器件的热界面的机动车辆电力电子系统，该系统包括：外壳，该外壳适于将多个器件封围在封围空间中，该外壳具有从外壳的壁向内延伸到封围的空间中的热传导结构；PCB，该PCB安装在封围的空间内，并装有分立电子部件；多个分立电子半导体器件中的每个具有壳体和从壳体延伸的端子引脚，并且每个壳体沿基本上平行于包括PCB的平面的方向延伸超出PCB的边缘；以及夹持杆，该夹持杆固定至热传导结构并且包括多个弹簧夹持元件，每个弹簧夹持元件压缩地固定多个器件中的相应一个，以维持器件壳体的表面与热传导且电绝缘的垫之间的热接触，热传导且电绝缘的垫被定位在热传导结构的表面上。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
附图作为说明书的一部分并入本文。本文描述的附图示出了当前公开的主题的实施例，并且说明了本公开的所选原理和教导。然而，附图未示出当前公开的主题的所有可以能的实施例，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1是根据示例实施例的电力电子系统的局部分解立体图；
图2是图1的系统的电子模块的俯视立体图；
图3是图2的电子模块的端视图；
图4是图2的电子模块的仰视立体图；
图5是图2的电子模块的半导体功率器件的立体图；
图6是图5的器件的半导体电路的示意图；
图7是在图1的电力电子系统的外壳内的图2的电子模块的示意性局部立体图；
图8是在图1的电力电子系统的外壳内的图2的电子模块的示意性局部端视图；
图9是沿图7的线IX-IX截取的局部截面图；
图10是用在图1的电力电子系统中的绝缘套圈的立体图；
图11是图10的绝缘套圈的截面图；
图12是用在图1的电力电子系统中的导热垫的平面图；
图13是用在图1的电力电子系统中的夹持杆的平面图；
图14是沿着图13的线XIV-XIV截取的夹持杆的截面图；
图15是图13的夹持杆的端视图；
图16是图13的夹持杆的立体图；
图17是由圈示部分XVII指示的图14的部分的放大图；
类似的附图标记可在不同的附图中使用来表示类似的部件。根据一些实施例，图1至图4大致按比例显示。根据一些实施例，图7至图9 被示出为具有彼此成比例的尺寸的部件。
具体实施方式
应当理解，除非明确地指出相反，否则本实用新型可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的特定组件和系统仅仅是本文所定义的实用新型构思的示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，与所公开的实施例相关的具体尺寸、方向或其它物理特征不应被看作是限制。此外，在本申请的该部分中，在本文所描述的各实施例中的相似的元件可以用相似的附图标记来共同地指代，但可能并非如此。
总地来看，图1示出了具有外壳和盖的示例性机动车辆电力电子系统的分解图，外壳和盖用于封围用于多个分立电子半导体器件的热界面。图2至5示出了印刷电路板(PCB)的各种示例性定向和视图以及附接到其上的分立电子部件。图6示出了示例性开关部件的示意图。图7和8示出了包括保持在夹持杆和热传导结构之间的多个分立半导体器件的壳体的示例性热界面，该热界面组件远离PCB的平面边缘延伸。图9至11示出优选地导热且电绝缘地固定到热传导结构的夹持杆的示例性细节视图。图 12至17示出了夹持杆的示例性细节视图，该夹持杆具有形成在其中的弹簧夹持元件。
本申请的发明人确定需要对具有产生大量热量的开关部件的汽车车辆系统进行改进，汽车车辆系统诸如是具有逆变器和/或DC至DC转换器的电池充电系统。用于绝缘栅双极晶体管(IGBT)(发热的固态开关元件)的构造包括以90度角将IGBT连接到PCB或将每个IGBT的端子引脚焊接至铜母线，该构造特别是在使用多个开关部件时可能不如所希望的那么紧凑，成本效益也更低。本申请的发明人发现并发明了本文所述的实施例，该实施例包括：使诸如IGBT的多个开关部件定向以沿平行方向从 PCB的边缘向外延伸，以及利用处在开关壳体和外壳之间的(导)热垫，在U形/U通道的热传导杆与热传导结构之间均匀地从一个开关到另一个开关来压缩每个开关壳体，上述热传导结构形成为从外壳壁(外壳壁封围系统的电力电子和电气部件)向内延伸。压缩杆优选地包括用于维持开关壳体和导热垫之间的接触的整体形成的夹具特征。这样，本申请的发明人发现，产生的热量可以在空间上与系统内的其它电气部件距离较远地消散，从而改善了整个系统的热管理；电力电子系统可以包括更紧凑的单元，具有的高度比包括不是定向成从PCB的边缘向外并且大致与PCB的边缘平行的开关部件的系统的高度要来得低；并且该系统包括从外壳材料延伸的热传导结构，而不需要附加的空气运动风扇、散热翅片结构、焊接至铜母线和/或其它方法，因而降低了复杂性和成本。
图1是电力电子系统100的选定部件的分解立体图，示出了根据本公开的示例实施例的热管理系统的一种可能的实施方式。从以下描述中将显而易见，除了图1所示的特定电力电子系统外，本文所述的热管理系统还可以采用不同的构造，并用于不同类型的电力电子电路和电力电子系统。
在图1的说明性示例中，电力电子系统100尤其是包括：外壳 102；多个电子模块104(在图1中仅示出一个模块104)，这些电子模块 104被接纳在外壳102的腔室108内；以及前盖106，前盖106可以固定到外壳102以保护腔室108的内容物不受外部元件的影响。在所示的示例中，电力电子系统100是隔离的双向DCDC转换器系统，并且电力电子模块104 每个都是隔离的双向DCDC转换器模块。就这一点而言，在示出的示例中，每个电子模块104被构造成以第一DCDC方向模式操作，以将从整流器/ 逆变器电路接收的处于第一电流/电压电平的DC电压转换为第二电流/电压电平以便为电池充电，以及以第二个DCDC方向模式操作，以执行反向操作，为整流器/逆变器电路提供直流电流，该直流电流可以转换为电动机的交流电流。
在示例实施例中，外壳102包括限定内部腔室108的四个侧壁 111和后壁113，并且外壳102由刚性导热材料(例如金属)形成。在示出的示例中，外壳腔室108包括多个(例如，在示出的示例中为四个)子腔室区域110，每个子腔室区域110被构造成接纳相应的电子模块104。每个子腔室区域110沿着一侧由从外壳102的后壁113延伸的相应的热传导支承结构112来界定。在图1的示例中，每个热传导支承结构112形成为外壳102的一部分，并且因此与外壳102形成热集成，并且呈限定平面支承表面114的总体上矩形的结构。在示例实施例中，外壳102包括从外壳后壁113向前延伸到子腔室区域110中的多个PCB安装结构166。安装结构 166各自具有前端，该前端用于限定用于相应的机用螺钉的螺纹开口。
在示出的示例中，外壳102由铝或铝合金的单个整体件形成，该单个整体件被机械加工以产生图1所示的外壳结构。在替代示例实施例中，外壳102可以被铸造或模制为一体结构。在一些替代示例中，外壳102可以由焊接或以其它方式固定在一起的多个分立部件来形成，并且在一些示例中，至少一些外壳部件可以是挤出成型部件。
图2至4更详细地示出了电子模块104的示例。电子模块104 包括印刷电路板(PCB)116，该PCB 116包括安装在一侧(例如，如图2 至所示的PCB前侧)的多个较小的电子部件118，以及固定至PCB 116相对侧(例如，如图4所示的PCB背侧)上的多个较大的分立电子部件120。在示例实施例中，PCB前侧上的电子部件118由PCB 116支承，并且可以例如包括控制电路部件、诸如电阻器、电容器、变压器以及其它有源和无源部件。在PCB背侧上的电子部件120尤其可包括更大体积、高电压、高发热的电力电路部件，诸如电容器模块、电阻器模块和变压器模块。在示例实施例中，在外壳102的后壁113上设置交错的支承表面，以用于接合PCB 116的PCB下侧上的至少一些电子部件120，以针对如下的双重目的：支承电子部件120和为这些部件提供散热器。除非另外指出，否则电子部件118、120的构造、类型和操作在各种实施例中可以采取许多不同的形式，并且不是本公开的重点。
在本公开中特别令人感兴趣的是，电子模块104包括沿着PCB 116的边缘固定的一行分立功率半导体器件，例如电子开关器件122。电子开关器件122是分立的，因为它们每个都是彼此独立地物理安装到PCB 116 的独立的物理单元。如图5和6所示，每个电子开关器件122包含相应的半导体开关电路123，该半导体开关电路123封装在不导电的矩形壳体124中。一组导电引脚126从开关电路123的端子延伸并且从壳体124的一端向外。在所示的示例中，电子开关电路123包括具有反并联二极管 (antiparallel diode)的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。IGBT包括分别电连接到相应的引脚126，即集电极引脚C、发射极引脚E、开尔文发射极引脚K和栅极引脚G的集电极、发射极、开尔文发射极和栅极端子。在示例实施例中，壳体124的背侧(后侧)表面覆盖有导电垫128，该导电垫128 与集电极引脚C电联接至开关电路123的IGBT集电极。在非限制性示例实施例中，每个分立电子开关器件122由部件号为“1KZ50N65EH5 650V双包装(DuoPack)IGBT”的英飞凌(INFINEON TM)高速IGBT以及二极管组成。在示例实施例中，引脚126各自从壳体124延伸大约20mm(0.787 英寸)的长度，并且壳体124的前侧和背侧表面的尺寸为约21mm(0.83 英寸)×16mm(0.63英寸)、厚度为约5mm(0.2英寸)。
如图2到图4所示，在所示的实施例中，成组的板通孔(PTH) 130穿过PCB 116排成一行地设置，用于接纳和固定分立电子开关器件122 的引脚126。在PCB组装之前或期间，每个电子开关器件122的引脚126 在中间位置弯曲以包括90度弯曲部，并且引脚126的弯曲端子端穿过相应的PTH 130并焊接在相应的PTH 130中来接纳，以将电子开关器件122固定到PCB 116。如图2至图4所示，PTH 130处在足够靠近PCB 116的侧边缘132的行中，以使每个开关器件122的壳体124能够从侧边缘132侧向向外延伸。在所示的示例中，如图3最佳所示，在每个开关器件122的壳体124与PCB边缘132之间存在间隙“g”。在所示的实施例中，开关器件122从PCB边缘132以彼此物理对齐的方式延伸，并且它们相应的壳体124 位于大致平行于PCB平面的平面中。在一些示例实施例中，在壳体124与 PCB边缘132之间的最近点处的间隙”g”在大约0.5mm和3mm(0.02英寸至0.12英寸)的范围内。在所示的实施例中，每个开关器件122的引脚126 从PCB 116的背侧插入到PTH 130中，结果是，每个电子开关器件122的背侧表面大致平行于PCB 116的背表面并且向后偏移距离“d”。在示例实施例中，表面偏移距离“d”在大约1mm和4mm(0.04英寸至0.16英寸)的范围内。在所示的示例中，如在图3和图8的侧视图中最佳所示，PCB 116 的顶侧或前侧从每个壳体124的对应顶表面偏移。
现在将参照图1的分解图、图7的局部视图和图8的截面图来描述电子模块104在外壳102内的安装。在电力电子系统100的组装期间，电子模块104被放置在其相应的子腔室区域110内，并且模块的背侧电子部件120中的至少一些搁置在由外壳后壁113限定的相应热支承表面上。 PCB 116放置在，并且用诸如机用螺钉164的一个或多个紧固件固定至位于子腔室区域中的PCB安装结构166的前端。
如图中所示，电子模块104的成行的电子开关器件122布置成使其相应的壳体124沿着热传导支承结构112的平面支承表面114定位，沿着PCB 116的侧面并与PCB 116邻近地延伸。特别地，每个电子开关器件 122的背表面与平面支承表面114热接触。
如图1、7和8所示，在所示实施例中，细长的夹持杆140用于将成行的电子开关器件122压缩地固定到热传导支承结构112。在所示的实施例中，使用诸如六角机用螺钉142之类的紧固件将夹持杆140固定至热传导支承结构112。在这方面，如图1所示，在示例性实施例中，热传导支承结构112形成有向前延伸超出支承表面114的对应的多个圆柱形突出部144。每个突出部144限定相应的开口，该相应的开口在热传导支承结构112 内设有螺纹，以用于接纳相应的一个机用螺钉142的端部。
图9是截面图，示出了延伸穿过由突出部144中的一个限定的开口的机用螺钉142。如图1、7和9所示，在示例实施例中，在安装模块104 之前，在组装期间将电绝缘的圆柱形环或套圈136安装在每个突出部144 上。提供绝缘套圈136是为了使电子开关器件122的任何暴露的导电元件能与突出部144的无意电接触或电弧形成电绝缘。图10和图11示出了根据示例实施例的绝缘套圈136的进一步的立体图和截面图。如图中所见，绝缘套圈136可在其背端处包括径向凸缘138，该径向凸缘138用于在突出部144从其余的热传导支承结构112延伸出的位置处围绕突出部144周缘接触热传导支承结构112。在一些示例中，可以在支承表面114中围绕每个突出部144形成周缘凹部，以适应(容纳)凸缘138。尽管以上描述为圆柱形，但是突出部144及其相应的绝缘套圈136可具有其它形状，诸如多边形或卵形。尽管在图中示出了用于固定夹持杆140的三个突出部144和三个对应的机用螺钉142，但是在其它实施例中可以使用更少或更多。
在示例实施例中，电绝缘的热传导界面，例如导热垫134，位于成行的电子开关器件122与热传导支承结构112的面向前的支承表面114 之间。参考图1、7、8和12，在示例实施例中，导热垫134被构造成覆盖热传导支承结构112的支承表面114，并且限定用于由套圈环绕的突出部 144的相应的穿过开口146。在一个非限制性示例中，导热垫134的矩形表面尺寸为大约188mm(7.40英寸)×32mm(1.26英寸)。在示例实施例中，导热垫134使用可从贝格斯(Bergquist)获得的电绝缘的导热SIL-PAD TM材料来实施。如上所述，在某些示例中，电子开关器件122可以在壳体的背表面上具有暴露的背侧集电极端子垫，并且在至少一些示例实施例中，导热垫134用于将背侧集电体端子垫与热传导支承结构112电绝缘，同时在每个分立电子开关器件122的壳体124和热传导支承结构112的表面114 之间提供均匀的热传导界面。
图13至图15示出了夹持杆140的示例实施例。如上所述，夹持杆140用于将成行的分立电子开关器件122，特别是这种器件的壳体124 压缩地固定至热传导支承结构112的支承表面114。由于制造公差和在操作期间壳体124可能发生的附加的热膨胀和收缩，每个开关器件壳体124的尺寸在各电子开关器件122间是可以变化的。此外，由于振动和热膨胀/收缩中的一种或两种因素，在操作期间，PCB 116和热传导支承结构112可能发生相对运动。因此，在示例实施例中，夹持杆140被构造成单独地对每个开关器件壳体124施加离散的、柔性的压缩力以适应这些因素。
在这方面，如图13至图16所示，夹持杆140包括多个突出的弹性夹持元件150，每个夹持元件150构造成与相应的开关器件壳体124压缩接合，以将开关器件壳体124保持在抵靠热传导支承结构112的支承表面114的位置。在示例实施例中，夹持杆140是具有细长的中心基部壁152 的细长的金属U形杆，该中心基部壁构件由细长的相对的侧壁154、156 界定相对两侧。在示例实施例中，通过从中心基部壁152切割U形突片以及弯曲每个所得的突片以形成板簧结构来形成弹性夹持元件150。图17更详细地示出了弹性弹簧夹持元件150的侧视截面图。参照图13至图16，弹性弹簧夹持元件150包括：固定的第一端158，该第一端158附接至基部壁 152；以及自由端163。弹性弹簧夹持元件150在其固定的第一端158与其自由端163之间包括中间的钩形弯曲部以提供接触部分160，该接触部分 160在基部壁152的底表面下面突出距离“a”。在说明性示例实施例中，距离a为约3.1mm(0.122英寸)。
在一些示例中，可以使用冲压操作在基部壁152中切割并形成弹性夹持元件150。在一些示例中，夹持杆140可以由平面、矩形的金属坯料形成，该金属坯料使用一次或多次冲压操作冲压以形成侧壁154、156、夹持元件150和紧固孔162。在所示的实施例中，沿着基部壁152的长度形成八个弹性夹持元件150，以用于将八个分立电子开关器件壳体124分别固定到热传导支承结构112的支承表面114。在所示的实施例中，穿过基部壁 152限定了三个紧固孔162，以便与热传导支承结构112的相应的圆柱形突出部144对齐，并接纳相应的机用螺钉142以将夹持杆140固定在热传导支承结构112上的适当位置。当夹持杆140固定就位时，每个弹性弹簧夹持元件150的接触部分160将相应的电子开关器件壳体124接合抵靠于导热垫134和支承表面114。在图示的实施例中，两个紧固孔162位于夹持杆 140的相对两端附近，而一个紧固孔162位于夹持杆140的中心，并且在该中心紧固孔162的两侧具有相等数量的弹性夹持元件150。在一些示例中，位于中心紧固孔162的一侧上的弹性夹持元件150可以与位于中心紧固孔162的另一侧上的弹性夹持元件150以相反的方向来定向。
如图9最佳所示，在示例实施例中，由夹持杆140的基部壁152 限定的紧固孔162各自的直径小于从热传导支承结构112延伸出的圆柱形突出部144的直径，能使得夹持杆140的基部壁152搁置在圆柱形突出部 144的突出端上并固定抵靠至这些突出端，由此在夹持杆基部壁152的相对表面与每个电子开关器件壳体124之间提供间隙“b”。间隙“b”小于每个弹簧夹持元件150的接触部分160从基部壁152的底表面突出的距离“a”。在说明性示例实施例中，间隙“b”为约2mm(0.08英寸)。
在一些示例中，夹持杆140可以由不锈钢、铝、铝合金或其它金属合金形成。在一些示例中，夹持杆140可以由塑料材料形成。
在至少一些示例实施例中，使用未直接固定到PCB 116并且与外壳102的后壁113热集成的热传导支承结构112，可以提供从电子开关器件 122的有效(efficient)散热。使用包含成行的可独立压缩的弹簧夹持元件 150的夹持杆140允许将不同的弹性夹持力同时施加到每个电子开关器件 122，允许各电子开关器件122之间的差异，并且还减少由于热循环和振动力而本来可能施加至引脚126与PCB 116之间的焊接连接的应力。
在一些替代示例中，开关器件引脚126沿相反方向弯曲，并且 PCB 116被构造成使得每个开关器件122的引脚126从PCB 116的前表面穿过PTH 130插入，在这种情况下，每个开关器件122的背侧表面将大致平行于PCB 116的前表面并且从PCB 116的前表面向前偏移。在一些示例中，支承表面114和开关器件122可以以不平行于PCB 116的平面的角度来布置。
再次参考图7和8，示出了向外延伸并远离PCB 116的边缘的电子模块104的边缘，使多个开关电路元件122的壳体被压缩在U形夹持杆 140的弹簧夹持部件150与外壳102的导热垫134以及热传导结构112之间。如图7所示，多个电子开关器件122被定位成行并且被U形通道夹持杆140 夹持，从而维持与其下方的导热垫134以及热传导支承结构112的热接触。紧固件(机用螺钉142)和套圈136中的每一个优选地将夹持杆140固定到热传导支承结构112。如图8所示，包括夹持杆140、半导体壳体124，导热垫134和热传导支承结构112的夹持杆组件具有延伸到由外壳102和盖 106封围的空间中的夹持杆组件高度，并且定位成向外且远离PCB 116的边缘如图所示，包括夹持杆140的前述夹持杆组件与包括PCB 116和附接至PCB 116的底侧的分立电子部件120的PCB组件呈并排(side by side) 定向，并且开关器件122的引脚126将夹持杆140组件和PCB 116组件互连。并排布置允许外壳后壁(或后壁材料、或基部、或基部材料)113的各部分在每对夹持杆和PCB组件之间。这种并排布置允许电气系统100的分立电子部件在空间上分离。这种并排布置还提供了基于夹持杆或PCB组件中的一个或另一个来确定的外壳侧壁111的高度，并且高度(沿远离壳体基部/后壁113的方向，并且向内朝向被封围在外壳102和盖106内的空间) 要比如果该高度是基于一个(夹持杆或PCB)组件和另一个(PCB或夹持杆)组件的至少一部分的组合来确定时要来得短。
此外如图8所示，热传导支承结构112优选地包括沿基本上垂直于PCB 116和壳体124的方向从外壳后壁(或基部)113向内延伸到由外壳102和盖106封围的空间中的材料，PCB 116和壳体124基本上彼此平行，从而使得形成每个夹持杆组件的下部的热传导支承结构112从外壳后壁113向内延伸到热传导结构的如下高度，该高度足够大，以使壳体124 的顶表面至少在PCB 116的下表面的上方(沿远离外壳后壁113的方向)，在PCB 116的下表面上附接有分立电子部件120。
在某些实施例中，形成每个夹持杆组件的下部的热传导支承结构 112从壳体基部/后壁113向内延伸到热传导结构的如下高度，该高度足够大，使得夹持杆140与基部/后壁113之间的距离等于或大于附接到PCB 116 的下表面的分立电子部件120的最大高度，或者等于或大于基部与PCB 116 的下表面之间的距离。因此，如图8所示，热传导支承结构112优选地从后壁113延伸足够远以适应附接到PCB 116的下表面的分立组件。
在一实施例中，一种用于多个分立电子半导体器件的热界面，该热界面包括：热传导结构，该热传导结构从基部延伸；PCB，该PCB相对于热传导结构安装在适当位置并且装有分立电子部件；多个分立电子半导体器件中的每个具有壳体和从壳体延伸的端子引脚，并且每个壳体沿基本上平行于包括PCB的平面的方向延伸超出PCB的边缘；以及夹持杆，该夹持杆固定至热传导结构并且适于将每个壳体压缩地固定在夹持杆和热传导结构的表面之间，并维持每个壳体的表面与热传导结构的表面之间的热接触。
一方面，界面还包括在每个壳体的表面与热传导结构之间定位在热传导结构的表面上的热传导且电绝缘的垫。
一方面，夹持杆包括多个弹簧夹持元件，每个弹簧夹持元件压缩地固定多个器件中的相应一个，以维持器件壳体的表面与热传导结构之间的热接触。
一方面，多个弹簧夹持元件形成在夹持杆的基部壁上。
一方面，夹持杆包括U形杆，基部壁沿相对的侧边缘由侧壁界定。
一方面，多个分立电子半导体器件中的每一个包括开关电路。
一方面，多个分立电子半导体器件中的每一个包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
一方面，热传导结构与基部一体形成，PCB安装至基部。
一方面，夹持杆包括多个弹簧夹持元件，每个弹簧夹持元件压缩地固定多个器件中的相应一个，以维持器件壳体的表面与热传导且电绝缘的垫之间的热接触，热传导且电绝缘的垫被定位在热传导结构的表面上。
一方面，热传导结构沿基本垂直于PCB平面且基本垂直于每个壳体表面的方向从基部延伸，每个壳体的表面基本上彼此平行，使得热传导结构从基部延伸，以适应基部与PCB下表面之间所需的距离，在PCB的下表面上附接有分立电子部件。
在另一实施例中，一种机动车辆电力电子系统具有用于多个分立电子半导体器件的热界面，该系统包括：外壳，该外壳适于将多个器件封围在封围空间中，该外壳具有从外壳的壁向内延伸到封围的空间中的热传导结构；PCB，该PCB安装在封围的空间内，并装有分立电子部件；多个分立电子半导体器件中的每个具有壳体和从壳体延伸的端子引脚，并且每个壳体沿基本上平行于包括PCB的平面的方向延伸超出PCB的边缘；以及夹持杆，该夹持杆固定至热传导结构并且适于将每个壳体压缩地固定在夹持杆和热传导结构的表面之间，并维持每个壳体的表面与热传导结构的表面之间的热接触。
一方面，系统还包括在每个壳体的表面与热传导结构之间定位在热传导结构的表面上的热传导且电绝缘的垫。
一方面，夹持杆包括多个弹簧夹持元件，每个弹簧夹持元件压缩地固定多个器件中的相应一个，以维持器件壳体的表面与热传导结构之间的热接触。
一方面，多个弹簧夹持元件形成在夹持杆的基部壁上。
一方面，夹持杆包括U形杆，基部壁沿相对的侧边缘由侧壁界定。
一方面，多个分立电子半导体器件中的每一个包括开关电路。
一方面，多个分立电子半导体器件中的每一个包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
一方面，热传导结构与外壳一体形成，PCB安装至外壳。
一方面，夹持杆包括多个弹簧夹持元件，每个弹簧夹持元件压缩地固定多个器件中的相应一个，以维持器件壳体的表面与热传导且电绝缘的垫之间的热接触，热传导且电绝缘的垫定位在热传导结构的表面上。
一方面，热传导结构沿基本垂直于PCB平面且基本垂直于每个壳体表面的方向从外壳壁向内延伸到封围的空间内，每个壳体的表面基本上彼此平行，使得热传导结构从外壳壁向内延伸，以适应外壳壁与PCB下表面之间所需的距离，在PCB的下表面上附接有分立电子部件。
图1至4和7至9示出了带有各个部件的相对定位的示例构造。如果示出为彼此直接接触或直接联接，则至少在一个示例中，这样的元件可以分别被称为是直接接触或直接联接的。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此连续或彼此相邻的元件可以是分别彼此连续或彼此相邻的。作为示例，彼此共面接触地放置的部件可以被称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，定位成彼此间隔开、其间仅具有间隔而没有其它部件的元件可以被如此称呼。作为又一示例，彼此上/下、彼此相对侧或彼此左/ 右地示出的元件可以相对于彼此如此称呼。此外，如附图中所示，在至少一个示例中，最顶上的元件或元件的位置可称为部件的“顶部”，而最底下的元件或元件的位置可称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的竖直轴线并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。这样，在一个示例中，在其它元件上方示出的元件垂直地位于其它元件上方。作为又一个示例，在附图中描绘的元件的形状可以被称为具有如此形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆滑的、倒角的、成角度的，等等)。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。更进一步，在一个示例中，示出为在另一个元件内或在另一个元件外的元件可以如此称呼。
可以对所描述的实施例进行某些改编和修改。因此，以上讨论的实施例被认为是说明性的而非限制性的。本公开的范围不受本文描述的具体实施方案的限制。另外的示例实施例还可以包括在本说明书中提及或指示的所有步骤、特征、组合物和化合物，单独地或共同地，以及步骤或特征的任何两个或更多个的任意和所有组合。
在整个文献中，当在权利要求和/或说明书中与术语“包括”结合使用时，使用词语“一”或“一个”可以表示“一个”，但它也与“一个或多个”、“至少一个”“一个或多于一个”的含义一致。类似地，单词“另一个”可表示至少第二个或更多个。以下词汇：“正包括(comprising)”(以及“正包括”的诸如“包括”(一般语态)和“包括(第三人称单数)”之类的任何形态)、“正具有(having)”(以及“正具有”的诸如“具有(一般语态)”和“具有(第三人称单数)”之类的任何形态)、“正包括(including)”(以及“正包括”的诸如“包括(一般语态)”和“包括(第三人称单数)”之类的任何形态)或“正包含(containing)”(以及“正包含”的诸如“包含(一般语态)”和“包含(第三人称单数)”之类的任何形态)是包容性的或开放式的，并且不排除其它未列举的元件或流程步骤。
在本说明书和所附权利要求中，使用了本质上诸如“纵向”、“水平”、“前”、“向前”、“向后”、“后”、“向上”、“向下”等定向的、几何的和/ 或空间的各种术语。应当理解，这些术语仅用于说明和相对意义，并且不以任何方式用作指定绝对方向或定向。
本文描述的实施例可包括一个或多个值的范围(例如，大小、位移和场强等)。值的范围将被理解为包括该范围内的所有值，包括限定该范围的值，以及导致相同或基本相同的结果的、与该范围相邻的值，因为这些值紧邻限定范围的边界的值。例如，本领域技术人员将理解，范围的上限或下限的10％的变化可能是完全合适的，并且被本公开所涵盖。更具体地，范围的上限或下限的变化将是5％或如本领域中所公知的，以较大者为准。
在整个说明书中，使用相对的语言，诸如单词“大约(about)”和“大致(approximately)”。该语言旨在将至少10％的变化性并入指定的数字或范围。该变化性可能是指定的特定数字的正10％或负10％。

Claims (10)

1.一种用于多个分立电子半导体器件的热界面，其特征在于，所述界面包括：
热传导结构，所述热传导结构从基部延伸；
PCB，所述PCB安装在相对于所述热传导结构的位置并且装有分立电子部件；
所述多个分立电子半导体器件中的每个具有壳体和从所述壳体延伸的端子引脚，并且每个所述壳体沿基本上平行于包括所述PCB的平面的方向延伸超出所述PCB的边缘；以及
夹持杆，所述夹持杆固定至所述热传导结构并且适于将每个所述壳体压缩地固定在所述夹持杆与所述热传导结构的表面之间，并维持每个所述壳体的表面与所述热传导结构的表面之间的热接触。
2.根据权利要求1所述的界面，其特征在于，还包括在每个所述壳体的表面与所述热传导结构之间定位在所述热传导结构的表面上的热传导且电绝缘的垫。
3.根据权利要求1所述的界面，其特征在于，所述夹持杆包括多个弹簧夹持元件，每个所述弹簧夹持元件压缩地固定所述多个器件中的相应一个，以维持所述器件壳体的表面与所述热传导结构之间的热接触。
4.根据权利要求3所述的界面，其特征在于，所述多个弹簧夹持元件形成在所述夹持杆的基部壁上。
5.根据权利要求4所述的界面，其特征在于，所述夹持杆包括U形杆，所述基部壁沿相对的侧边缘由侧壁界定。
6.根据权利要求1所述的界面，其特征在于，所述多个分立电子半导体器件中的每一个包括开关电路。
7.根据权利要求6所述的界面，其特征在于，所述多个分立电子半导体器件中的每一个包括绝缘栅双极晶体管，即IGBT。
8.根据权利要求1所述的界面，其特征在于，所述热传导结构与所述基部一体形成，所述PCB安装至所述基部。
9.根据权利要求1所述的界面，其特征在于，所述夹持杆包括多个弹簧夹持元件，每个所述弹簧夹持元件压缩地固定多个器件中的相应一个，以维持所述器件壳体的表面与热传导且电绝缘的垫之间的热接触，所述热传导且电绝缘的垫定位在所述热传导结构的表面上。
10.根据权利要求1所述的界面，其特征在于，所述热传导结构沿基本垂直于所述PCB的平面且基本垂直于每个所述壳体的表面的方向从所述基部延伸，每个所述壳体的表面基本上彼此平行，使得所述热传导结构从所述基部延伸，以适应所述基部与所述PCB的下表面之间所需的距离，在所述PCB的下表面上附接有所述分立电子部件。
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