專利名稱：用于緊固功率半導(dǎo)體的彈性夾件式裝置的制作方法
用于緊固功率半導(dǎo)體的彈性夾件式裝置 技術(shù)領(lǐng)域
本說明書涉及一種在制造功率半導(dǎo)體時(shí)用于將功率半導(dǎo)體整體地固定(緊固)至 散熱器的裝置，例如作為電動(dòng)車輛的核心部件并且與室桿(booth bar)等形成整體的逆變 器和充電器，特別涉及一種用于使用整體的彈性(有彈力的)夾件來緊固功率半導(dǎo)體的裝 置，其能夠通過將U形夾件整體地模制在塑料模塊的殼體上而利用U形夾件的彈性來固定 功率半導(dǎo)體(如二極管和MOSFET)。
背景技術(shù)：
通常，功率半導(dǎo)體模塊作為用于功率轉(zhuǎn)換的核心半導(dǎo)體器件而被使用，其將直流 (DC)或交流(AC)電壓或電流轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所要求的適當(dāng)?shù)男问胶痛笮　９β拾雽?dǎo)體模塊經(jīng) 常被應(yīng)用至工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域(諸如逆變器、不間斷電源、焊機(jī)、升降機(jī)等)以及車輛領(lǐng)域。
為了克服通過固定到功率半導(dǎo)體器件上而被使用的散熱器的問題，諸如晶體管和 MOSFET的功率半導(dǎo)體器件通過在散熱器處直接形成螺釘插入孔或通過以各自的長(zhǎng)度切削 的鋁制桿遮蔽半導(dǎo)體器件，并且通過螺釘將所述鋁制桿固定至散熱器而固定到散熱器上。 然而，這導(dǎo)致了在散熱器處形成不必要的螺釘插入孔的問題。
現(xiàn)有技術(shù)采用了其中功率半導(dǎo)體以焊接的方式組裝至印刷電路板(PCB)上并且以 螺栓連接的方式聯(lián)接到用于冷卻的散熱器上的方案。為了確保在這一方案中進(jìn)行有效的組 裝，當(dāng)所述半導(dǎo)體位于PCB的外部或內(nèi)部時(shí)，孔額外地形成于PCB處。
將參照?qǐng)D1描述依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于功率半導(dǎo)體的固定結(jié)構(gòu)，圖1示出了所述半 導(dǎo)體位于PCB外部的構(gòu)造。
每個(gè)功率半導(dǎo)體器件100以接觸狀態(tài)安裝在散熱器18的半導(dǎo)體安裝部19上，并 且橋接器110以焊接的方式連接至PCB 20的一側(cè)。該P(yáng)CB 20被插入到散熱器10的PCB 固定凹槽24中。如圖1所示，夾件式固定裝置10以推壓的方式單獨(dú)地聯(lián)接至每個(gè)功率半 導(dǎo)體器件100以適于散熱器的特定結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D2，即使當(dāng)采用橋接器模塊以經(jīng)由殼體將功率半導(dǎo)體連接至電子電路時(shí)，位 于殼體下方的功率半導(dǎo)體100也必須通過單獨(dú)的固定夾件60固定在外部。這里，螺釘被插 入到貫穿半導(dǎo)體固定件130形成的固定開口 133中以固定功率半導(dǎo)體，并且固定夾件60(鋼 夾)的推壓件65彈性地固定功率半導(dǎo)體。同樣地，可以單獨(dú)地使用插入到夾件固定開口 67 中的螺釘來固定所述固定夾件60。
此處，對(duì)于具有小容量(capacity)的半導(dǎo)體，使用了塑料螺釘。然而，其具有耐熱 性差的缺點(diǎn)。而且，所述固定夾件60完全地覆蓋半導(dǎo)體，其額外地需要用于允許插入工具 (諸如驅(qū)動(dòng)器)的孔。這可能導(dǎo)致了電路設(shè)計(jì)的限制。
在如圖1和圖2所示出的現(xiàn)有技術(shù)中，所述半導(dǎo)體位于PCB的外部以聯(lián)接用于固 定半導(dǎo)體的螺釘?；蛘撸绻@樣的結(jié)構(gòu)是不可能的，就需要用于允許插入工具(諸如驅(qū)動(dòng) 器等)的孔。由于位置限制，這樣會(huì)降低PCB的模式設(shè)計(jì)的自由度。此外，需要螺栓以用于 固定夾件，因此增加了組件的數(shù)量。
此外，如前述內(nèi)容所提及的，使用了塑料螺釘來固定小的半導(dǎo)體。因此，由于半導(dǎo) 體產(chǎn)生的熱量，這種螺釘可能變形并且因此固定力可能會(huì)減小或者損失。發(fā)明內(nèi)容
因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，詳細(xì)說明書的一個(gè)方案在于提供一種用于固定 功率半導(dǎo)體的整體夾件式模塊，其能夠通過將彈性(有彈力的)夾件整體地安置到塑料模塊 的殼體的下表面上以利用夾件的彈性來固定諸如二極管和MOSFET的半導(dǎo)體，從而提高組 裝效率以及減小對(duì)PCB模式設(shè)計(jì)的限制。
詳細(xì)說明書的另一方案在于通過減少用于固定所述固定夾件的諸如單獨(dú)的螺釘 和螺栓的所需組件的數(shù)量并且不使用塑料螺釘，從而解決如由于半導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量而造成 的螺釘?shù)淖冃巍⒐潭档鸵约皳p耗的問題。
為了實(shí)現(xiàn)這些以及其他的優(yōu)勢(shì)并且根據(jù)本說明書的目的，正如此處具體實(shí)施和寬 泛描述的，提供了一種用于將功率半導(dǎo)體固定(緊固)至散熱器的裝置，其包括功率半導(dǎo) 體，其用于電動(dòng)車輛的逆變器和充電器；殼體，其與功率半導(dǎo)體一起固定到散熱器上并且具 有印刷電路板(PCB)，PCB布置在殼體上，PCB上具有諸如逆變器、充電器等電子電路，并且 PCB經(jīng)由通孔連接至位于殼體下方的功率半導(dǎo)體的橋接器；以及彈性夾件，其整體地安置 在殼體的下表面上以彈性地推壓下方的功率半導(dǎo)體從而將所述功率半導(dǎo)體固定到散熱器 上。
依據(jù)另一示例性實(shí)施例，所述彈性夾件可包括多個(gè)U形凹部，其在鋼板的寬度方 向上延伸從而形成多個(gè)推壓件，并且鋼板的平面部可形成整體地模制在殼體上的模制部。
如上文所述，本公開在下文將說明的最佳模式、構(gòu)造以及組裝和相關(guān)操作的方面 可以具有下列效果。
本公開可以不需要單獨(dú)的用于固定半導(dǎo)體的螺釘，而是將彈性夾件整體地安置在 塑料模塊的殼體的下表面上從而利用夾件的彈性來固定諸如二極管或MOSFET的半導(dǎo)體， 其可能導(dǎo)致組裝效率的提高以及減小對(duì)印刷電路板的模式設(shè)計(jì)的限制。
而且，可以減少用于固定夾件的諸如螺釘和螺栓的所需組件的數(shù)量，因而獲得經(jīng) 濟(jì)效益。
此外，在不使用由塑料制成的螺釘?shù)那闆r下，可避免由于半導(dǎo)體產(chǎn)生熱量而導(dǎo)致 的螺釘?shù)淖冃?、固定力降低以及損耗，可以使組裝操作變得容易，并且可以增強(qiáng)半導(dǎo)體的安 裝位置的自由度。
通過下面給出的詳細(xì)描述，本申請(qǐng)的進(jìn)一步適用范圍將變得更加顯而易見。然而， 應(yīng)當(dāng)理解的是，由于在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變化和改進(jìn)通過詳細(xì)描述對(duì)本領(lǐng)域技 術(shù)人員來說將變得顯而易見，所以雖然示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但詳細(xì)的描述和特定 示例僅通過闡釋的方式給出。


所包含的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且被并入和構(gòu)成了本說明書的一 部分，附圖示出了示例性實(shí)施例并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中
圖1為示出了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于將功率半導(dǎo)體固定至散熱器的裝置的視圖2為示出了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的將功率半導(dǎo)體固定到橋接器模塊上的固定方式的 視圖3為示出了依據(jù)本公開的將功率半導(dǎo)體固定到橋接器模塊上的固定方式的視 圖4為示出了依據(jù)本公開的使用彈性(有彈力的)夾件來固定功率半導(dǎo)體器件的操 作的視圖5為示出了在殼體和彈性夾件之間的模制關(guān)系的視圖；以及
圖6為示出了依據(jù)本公開的彈性夾件通過推壓功率半導(dǎo)體而固定功率半導(dǎo)體的 視圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)給出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于固定功率半導(dǎo)體的整體夾件 式模塊的描述。
在本說明書中使用的技術(shù)術(shù)語僅僅被用于闡明特定的實(shí)施例，并且應(yīng)該理解的 是，其并非旨在對(duì)本公開進(jìn)行限定。在沒有被分別定義的情況下，包括技術(shù)或科學(xué)術(shù)語在內(nèi) 的所有在此使用的術(shù)語可具有與本公開所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所普遍理解的相同的含義，而 不應(yīng)該被解釋為具有過于寬泛性的含義或過于限制性的含義。
在詳細(xì)的說明書和附圖中描述的構(gòu)造的優(yōu)選的示例性實(shí)施例僅僅為闡釋性的，而 非整體表示本公開的技術(shù)范圍。因此，應(yīng)該理解的是，在提交本申請(qǐng)時(shí)存在各種等同方案和 變型作為替代。
在下文中，將參照?qǐng)D3至圖6詳細(xì)描述本公開的構(gòu)造以及優(yōu)選的示例性的實(shí)施例。
一種用于將功率半導(dǎo)體固定(緊固)在散熱器上的裝置可包括功率半導(dǎo)體100，其 用于電動(dòng)車輛的逆變器和充電器；殼體200，其與功率半導(dǎo)體100 —起固定到散熱器上并且 具有印刷電路板(PCB)，PCB布置在殼體上，PCB上具有諸如逆變器、充電器等電子電路，并 且PCB經(jīng)由通孔230連接至位于殼體200下方的功率半導(dǎo)體100的橋接器110 ；以及彈性 夾件300，其整體地安置在殼體200的下表面上以彈性地推壓下方的功率半導(dǎo)體從而將所 述功率半導(dǎo)體固定到散熱器上。
參照?qǐng)D3，所述功率半導(dǎo)體100位于殼體200的下方并且散熱器(未示出)可位于 功率半導(dǎo)體100的下方。功率半導(dǎo)體橋接器110可經(jīng)由通孔230向上突出而穿過殼體200， 通孔230貫穿殼體200形成。所述橋接器110可將功率半導(dǎo)體100連接至包括在逆變器、 充電器等中且位于其上的PCB (未示出)。
用于將這種類型的全橋接器模塊連接至散熱器的方案是在用于逆變器和充電器 的典型連接方法中所采用的。因此，將省略該方案的詳細(xì)描述。
使用彈性夾件固定功率半導(dǎo)體的方法可以應(yīng)用于模制包裝，諸如功率因數(shù)校正器 (PFC)模塊和全橋接器模塊。
仍然參照?qǐng)D3，使用功率半導(dǎo)體固定裝置的固定方法可以實(shí)施為使得位于殼體 200下方的功率半導(dǎo)體100以接觸狀態(tài)固定到位于其下方的散熱器上。因此，功率半導(dǎo)體 100可包括固定元件130，其向功率半導(dǎo)體100的一側(cè)突出以固定到散熱器上，并且經(jīng)由固定元件130的固定開口 133整體地固定到下方的散熱器上。
通過向下推壓功率半導(dǎo)體100而對(duì)其進(jìn)行固定的殼體200可以包括殼體固定開口 210，殼體200通過該開口固定到散熱器上。
參照?qǐng)D3和圖4，依據(jù)本發(fā)明的裝置可包括彈性夾件300，其用于通過彈性地推壓 功率半導(dǎo)體100而將功率半導(dǎo)體100固定到散熱器上。彈性夾件300可位于殼體200和功 率半導(dǎo)體100之間并且整體地附著到殼體200的下表面上。
如參照?qǐng)D2的現(xiàn)有技術(shù)所示，通過整體地附著到殼體200的下表面上的彈性夾件 300，無需用單獨(dú)的夾件將功率半導(dǎo)體100固定在外部。因此，功率半導(dǎo)體100的固定器件 130可以是隱藏的。這允許保證足夠的工作空間并且利于半導(dǎo)體的位置調(diào)整，從而引起了工 作效率的提高。
圖4為示出了通過用形成在殼體200的下表面上的彈性夾件300推壓功率半導(dǎo)體 100而固定下方的功率半導(dǎo)體100的操作的視圖。而且，圖5示出了彈性夾件300的形狀以 及彈性夾件300至殼體200的下表面上的聯(lián)接。
參照?qǐng)D4和圖5，彈性夾件300可由具有向下彎曲的凹部的鋼板形成。這種彈性夾 件300可整體地聯(lián)接到殼體200的下表面上。
盡管未示出，作為另一示例，彈性夾件300可由鋼板或塑料面板形成，其在寬度方 向上具有波狀的凹凸形狀。此處，凸部可通過粘合劑整體地聯(lián)接到殼體200上或模制在殼 體200上。凹部可形成用于固定地推壓下方的功率半導(dǎo)體100的推壓件330。
參照?qǐng)D5，彈性夾件300可具有在鋼板或塑料板上在寬度方向上凹進(jìn)的凹部，鋼板 或塑料板具有平坦的表面。該凹部可實(shí)施為推壓件330。平面部可形成整體地聯(lián)接到殼體 200的下表面上的模制部350。
彈性夾件300的推壓件330為在鋼板的寬度方向上延伸的多個(gè)U形凹部，并且其 可被安裝在多個(gè)位置上，特別地，安裝在與固定到彈性夾件300的下表面上的功率半導(dǎo)體 100的位置相對(duì)應(yīng)的位置上。鋼板的平面部可形成為模制部350，其整體地模制在殼體上或 者借助于粘合劑整體地聯(lián)接到殼體上。
仍參照?qǐng)D5，彈性夾件300可優(yōu)選地以模制的方式整體地安裝在塑料殼體200的下 表面上?？蛇x地，彈性夾件300可通過使用粘合劑而整體地安裝。
圖6為示出了彈性夾件300的推壓件330通過向下推壓功率半導(dǎo)體100而將其固 定的正視圖。此處，當(dāng)殼體200經(jīng)由固定開口 210固定到散熱器上時(shí)，力P被向下地施加在 殼體200上。彈性夾件300的推壓件330之后緊密地附著到功率半導(dǎo)體100上，從而將功 率半導(dǎo)體100固定到散熱器上。這樣即使沒有單獨(dú)的功率半導(dǎo)體固定裝置也可以容許設(shè)計(jì) 成套型全橋接器模塊。
也就是說，在將全橋接器模塊組裝到散熱器上時(shí)，功率半導(dǎo)體100通過被位于功 率半導(dǎo)體100上的彈性夾件300推壓而緊密地附著到散熱器上。這種結(jié)構(gòu)可允許功率半導(dǎo) 體器件以緊密附著的狀態(tài)組裝到散熱器上而不使用如螺釘?shù)葐为?dú)的聯(lián)接元件。因此，可以 減少諸如螺釘?shù)冉M件的數(shù)量從而減少制造成本并且可以使組裝操作變得容易。此外，當(dāng)使 用塑料聯(lián)接螺栓時(shí)，由于半導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量可能導(dǎo)致螺栓的變形或固定力的損耗。然而，這 種問題能夠被克服。
而且，半導(dǎo)體的安裝位置的自由度的提高可使得位置限制被克服，因此提高了 PCB的模式設(shè)計(jì)的自由度。
前述實(shí)施例及優(yōu)勢(shì)僅僅是示例性的，而不應(yīng)當(dāng)解釋為對(duì)本公開進(jìn)行限制。本教導(dǎo) 能夠容易地應(yīng)用于其它類型的裝置。本說明書意圖是闡釋性的，而不限制權(quán)利要求的范圍。 許多可選方案、改進(jìn)及變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。這里所描述的示例 性實(shí)施例的特征、結(jié)構(gòu)、方法和其他特性可以通過各種方式進(jìn)行組合，以獲得另外的和/或 可選的示例性實(shí)施例。
由于可以在不偏離其特性的情況下以多種形式來實(shí)施本發(fā)明的特征，因此還應(yīng)當(dāng) 理解的是，上述實(shí)施例不受前述說明書的任一細(xì)節(jié)的限制，除非另有說明，而是應(yīng)當(dāng)在如所 附權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)進(jìn)行寬泛的解釋，因此落在權(quán)利要求的邊界和界限或者這些邊界 和界限的等同范圍內(nèi)的全部改變和改進(jìn)旨在被所附的權(quán)利要求所包含。
權(quán)利要求
1.一種用于使用在用于將功率半導(dǎo)體器件固定至散熱器的裝置中的整體彈性夾件來固定功率半導(dǎo)體的裝置，其包括功率半導(dǎo)體；殼體，其位于功率半導(dǎo)體的上方以將所述功率半導(dǎo)體固定至所述散熱器從而限定全橋接器模塊；以及印刷電路板，其位于所述殼體上并且具有安裝于其上的逆變器和充電器，其中，所述功率半導(dǎo)體包括橋接器，所述橋接器向上彎曲以電連接至上方的印刷電路板，并且所述橋接器通過形成在所述殼體處的通孔將所述功率半導(dǎo)體連接至所述印刷電路板，所述裝置包括彈性夾件，其整體地安置在所述殼體的下表面上以彈性地推壓位于所述殼體下方的功率半導(dǎo)體從而將所述功率半導(dǎo)體固定到所述散熱器上。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述彈性夾件整體地模制在所述殼體的下表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述彈性夾件由具有平面部和凹部的鋼板形成并且所述平面部整體地模制在所述殼體上。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述彈性夾件包括在所述鋼板的寬度方向上延伸的多個(gè)U形凹部，所述多個(gè)U形凹部形成多個(gè)推壓件，并且其中，所述鋼板的平面部形成整體地模制在所述殼體上的模制部。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述推壓件形成在與位于所述殼體下方的所述功率半導(dǎo)體的位置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)位置處。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述彈性夾件在所述殼體的下表面上利用彈性力固定地推壓下方的功率半導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于緊固功率半導(dǎo)體的彈性夾件式裝置，尤其涉及一種用于使用整體有彈力的(彈性)夾件來緊固功率半導(dǎo)體的裝置，其能夠通過將夾件整體地模制在塑料模塊的殼體上而利用U形夾件的彈性來固定如二極管或MOSFET的功率半導(dǎo)體。所述裝置包括在橋接器模塊中整體地模制在殼體的下表面上并且向下彎曲成類似U形的彈性(有彈力的)夾件，在該橋接器模塊中，功率半導(dǎo)體的橋接器突出而穿過殼體的通孔以連接至印刷電路板，從而通過殼體推壓功率半導(dǎo)體的力而固定功率半導(dǎo)體。
文檔編號(hào)H05K7/12GK103037658SQ20121033776
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月4日
發(fā)明者許瑉 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社