用於將功率器件壓緊在冷卻面上的夾緊部件的製作方法

2024-02-13 18:56:15

專利名稱：用於將功率器件壓緊在冷卻面上的夾緊部件的製作方法
技術領域：
本發明涉及在一種夾緊部件，該夾緊部件用於將功率器件 (Leistimgs-Bauelement)，尤其是將諸如晶體三極體、二極體、電阻等半導體元件壓緊在尤 其用於容納電子電路的殼體的冷卻法蘭的冷卻面上。
背景技術：
這種夾緊部件是公知的，其由例如構造成片簧的夾緊元件構成。由於為確保功率半導體與冷卻面之間具有良好的熱傳導需要高的壓緊力，為此需要對片簧零件加以高度彎 曲，因而壓緊件的安裝變得很困難。同時還要為此限制可能的彈力。此外，還存在這樣的危 險，即在安裝夾緊部件的過程中，會對功率半導體與承載電子電路的電路板之間的焊接點 產生高負擔。此外公知的是把功率半導體用螺絲擰牢在冷卻體上。為此，公知的功率半導體具 有中部的通孔，通過該通孔把螺絲以垂直於半導體表面延伸的方式擰到冷卻體中。然而，由 於在許多應用場合下非常有限的安裝空間，因此往往不能夠採取這樣的固定方式。

發明內容
本發明的基本目的在於，對本文開始時所說類型的夾緊部件加以改良，使得在狹 窄的條件下也可以進行安裝，並且能夠以可變的方式調節所要求的壓緊力。根據本發明，上述目的是以如下方式實現的夾緊部件具有殼體框架，以及至少 一個由其框架壁包圍的用於冷卻法蘭和要與所述冷卻法蘭相接觸的功率器件的容納腔，其 中，在框架壁和與之對置的功率器件或者與之對置的冷卻法蘭之間布置壓緊件，並且，在該 壓緊件與該框架壁之間存在分隔間隙，在該分隔間隙中，能夠以在單側上力配合和/或形 狀配合的方式引入膨脹件，從而把所述功率器件壓緊在所述冷卻法蘭上。這樣就可以把根 據本發明的夾緊部件從上方經冷卻法蘭及其所配屬的器件安插，由於在側向上不需要安裝 空間，因而即使在狹窄空間環境下也可以簡單地進行安裝。通過把膨脹件同樣地從上方引 入到所述夾緊部件中的方式，藉助於根據本發明的夾緊部件就可把安裝所述膨脹件時所產 生的平行於功率器件的力轉化成垂直於功率器件或者冷卻法蘭的力。從而可以容易、快速 地進行裝配，而不必克服預定的力。而且，在安裝根據本發明的夾緊部件時，不會在功率部 件、其焊接處和電路板上施加壓力。根據本發明，這裡有利的是所述容納腔具有下面的安插孔，並且所述壓緊件在所 述安插孔的範圍內與所述框架壁柔性地、尤其是通過一種薄膜鉸鏈連接在一起。由此可以 把壓緊件與所述夾緊部件一體地製造，而且在安裝完畢後，所述壓緊件與冷卻面和功率器 件相對齊。此外，適當的是所述膨脹件由可以螺旋擰入到螺紋槽中的膨脹螺絲構成。通過該 膨脹螺絲的擰緊力矩可以調節出一定大小的壓緊力，並且通過從上方擰進平行於冷卻法蘭 延伸冷卻面的螺絲槽中，可把垂直的力轉化成水平的壓緊力。
此外，本發明涉及一個尤其是用於電機的電子設備殼體，其中藉助於根據本發明的夾緊部件，現有的功率器件與冷卻法蘭得以導熱地連接在一起。


本發明的其他有利設計包含在各從屬權利要求中。下面藉助於附圖中所示的實施 例詳細地說明本發明，在圖中，相同的部分相應地用相同的附圖標記標識。圖1是一個採用根據本發明的夾緊部件的定子法蘭的視圖，圖示的定子法蘭具有 配屬的用於電機的電子電路，圖2是本發明的第一實施方式的沿圖1中的II-II線剖切的剖視圖，圖3是圖2所示的根據本發明的夾緊部件的立體頂部視圖，圖4是圖3所示的夾緊部件的立體底部視圖，圖5是本發明的第二實施方式的沿圖1中V-V線剖切的剖視圖，圖6是圖5所示的根據本發明的第二夾緊部件的立體頂部視圖，以及圖7是圖6所示的第二夾緊部件的立體底部視圖。
具體實施例方式在圖1中示出了定子1的部分視圖，該定子是電機的一部分，其具有端側的環形定 子法蘭2。定子1和定子法蘭2例如製造成鋁壓鑄件。定子法蘭2具有安裝緣3以及垂直 立起的支座片4，所述支座片4與安裝緣3共中心地布置，但是向內錯開。在由支座片4包 圍的內空間中固定有例如帶有電子電路6的圓形電路板5。在支座片4上可安置一個未示 出的蓋。在定子法蘭2上整體地形成至少一個冷卻法蘭7，在圖示的實施例中形成兩個冷卻 法蘭7，所述冷卻法蘭7垂直定子法蘭2的安裝緣3的表面而立，並且超出支座片4向外突 出ο在電路板5上通過焊片10固定功率器件，例如功率半導體9。在此，功率器件9 被布置成使其表面平行於冷卻法蘭7的接觸面11延伸，並且在功率器件9安裝完畢的狀態 下，其一般不貼在接觸面11上，而是以與接觸面11保持微小間隔的形式延伸。根據本發明，在中間夾有圖中未示出的絕緣導熱箔(導熱墊片)的條件下，用夾緊 部件12把功率器件9壓緊在冷卻法蘭7的接觸面11上，以保證對冷卻法蘭7良好的熱傳 導。該夾緊部件12包括殼體框架13，如圖1至4中用於第一實施例的殼體框架所示，該殼 體框架13具有至少一個由其框架壁14、15包圍的容納腔16。功率器件9和冷卻法蘭7形 狀配合地容納在容納腔16中其中，容納腔16與功率器件9和冷卻法蘭7的尺寸相適配。在 框架壁14和與之對置的冷卻法蘭7之間設置有壓緊件17。如從圖2中可以看到，在該實施 例中，壓緊件17處於外框架壁14a與冷卻法蘭7之間。此外，存在膨脹件，其在所示的實施 例中被實施為膨脹螺絲18，該膨脹螺絲18能夠在形成於框架壁14a與壓緊件17之間的螺 紋槽19中朝著容納腔16的下面的安插孔21的方向以平行於壓緊件17延伸的方式擰入。 壓緊件17在安插孔21的範圍內中與框架壁14a柔性地連接，尤其是通過一個薄膜鉸鏈22 一體地連接。夾緊部件12由熱穩定的塑料，例如聚醯胺製成，尤其是實施為噴射模塑件。為了 使夾緊部件12具有足夠的強度，夾緊部件12在容納腔16的上孔23上具有平行於框架壁15延伸的加強接片24。此外，還可以將框架壁15的上端面呈接片狀(stegartig)地擴展，從而實現額外的加強作用。框架壁14、15的壁厚被設計成保證夾緊部件12具有足夠的或 者說理想的形狀穩定性與強度，其中，通過加筋26與材料凹陷27相結合，一方面節省了材 料，另一方面又確保了必要的強度。把根據本發明的夾緊部件12以其安插孔21從上方經冷卻法蘭7和配屬於該冷卻 法蘭7的功率器件9插入，直到夾緊部件12以其外框架壁14a貼靠在支座片4上。適當的 是將外框架壁14a的外側形成為弓形，也就是說使其與支座片4的延伸相適配。在安插入 的位置中，壓緊件17處於外框架壁14a和冷卻法蘭7之間。通過將膨脹螺絲18擰入到螺 紋槽19中，壓緊件17與框架壁14a之間的間隔得以擴大。由此，一方面消除了壓緊件17 與冷卻法蘭7之間的距離間隙，另一方面也消除了功率器件9的正面與框架壁14b之間的 分隔間隙以及功率器件9的背面與冷卻法蘭7之間的分隔間隙。由此，在中間夾有圖中未 示出的導熱件(導熱墊片)的條件下，把功率器件9壓在冷卻法蘭7上，從而在這兩個部件 之間能夠實現理想的熱傳導。根據本發明的夾緊部件12的優點在於，其從上方插到冷卻法蘭7和功率器件9 上，並且所述膨脹件，也就是該實施例中的膨脹螺絲18也可以從上方引入和操作，從而即 使在狹窄的空間條件下也可以容易地進行操作。此外，也不會由於安裝和夾緊過程而不利 地加重功率器件9和電路板5之間的焊接處的負擔。通過膨脹螺絲18的擰緊力矩可以實 現夾緊力的調節。為了使膨脹螺絲18的螺帽不會妨礙地突出，所述膨脹螺絲被設計成在擰 入的狀態下，其螺帽埋入於上表面，為此，在夾緊部件12的上表面形成與所述螺帽相適配 的凹陷29。在圖4中示出了根據本發明的夾緊部件12的底部，從該圖中可以看到，在外框架 壁14a上，分別在壁端前側留出開放的間隙30，在該間隙中可以容納支座片的凸肩，由此實 現與定子法蘭2的形狀配合的連接。在外框架壁14a的下接觸面的外緣上彼此間隙開的凸 肩31同樣起到定位的作用。在圖1中的Y處和圖5至7中示出了根據本發明的夾緊部件35的第二實施方式。 在此，與圖2至圖5中相同的部分或者功能相同的部分用相同的附圖標記標識。夾緊部件 35具有兩個並置的容納腔16，這兩個容納腔16通過橫壁36彼此分開。每個容納腔16均 用於容納功率器件9和配屬於所述功率器件9的冷卻法蘭7，這樣，這一根據本發明的實施 方式的夾緊部件35能夠同時將兩個功率器件9固定在其相應的冷卻法蘭7上。在該實施 方式中，壓緊件17布置在內框架壁14b與功率半導體9之間。通過把膨脹螺絲18擰入到 螺紋槽19中，內框架壁14b與位置可變的壓緊件17之間的間隔得以擴大，因此能夠同樣在 中間夾有絕緣導熱件的條件下把功率器件9壓在冷卻法蘭7上，且同時也把外框架壁14a 壓在冷卻法蘭7上。另外，根據本發明的夾緊部件12和35的外輪廓被設計成以優化的方式與各種裝 配環境相適配。把夾緊部件12和35用塑料製造成噴射模塑成型件是有利的。本發明不限於所描述的實施例，而是包括所有在本發明的意義上具有相同作用的 設備。另外，本發明迄今為止也不局限於權利要求1中限定的特徵組合，它還可以被定義為 由全部已公開的單個特徵中的某些特徵組合而成的任意一種其他組合。這就是說，原則上 並且實際上，權利要求1中每一單個特徵均可刪去或者可以被至少一個在本申請的其它地方公開的單個特徵所替代。就此而言，權利要求1隻可被理解為對於一個發明的一種最初表達嘗到試。
權利要求
夾緊部件，用於將功率器件(9)壓緊在尤其是用於容納電子電路的殼體的冷卻法蘭(7)的冷卻面上，其特徵在於，該夾緊部件具有殼體框架(13)，該殼體框架(13)具有至少一個由其框架壁(14a、14b、15)包圍的用於冷卻法蘭(7)以及要與所述冷卻法蘭(7)相接觸的功率器件(9)的容納腔(16)，其中，在所述框架壁(14a、14b)和與之對置的功率器件(9)或者與之對置的冷卻法蘭(7)之間布置有壓緊件(17)，並且在所述壓緊件(17)與所述框架壁(14a、14b)之間存在分隔間隙，在所述分隔間隙中能夠以在單側上力配合和/或形狀配合的方式引入膨脹件(18)，從而把所述功率器件(9)壓在所述冷卻法蘭(7)上。
2.如權利要求1所述的夾緊部件，其特徵在於，所述容納腔(16)具有下面的安插孔 (21)，並且所述壓緊件(17)在所述安插孔(21)的區域中與所述框架壁(14a、14b)柔性地 連接在一起。
3.如權利要求2所述的夾緊部件，其特徵在於，為了柔性連接，在所述框架壁(14a、 14b)與壓緊件(17)之間構造有薄膜鉸鏈。
4.如權利要求1至3中任一項所述的夾緊部件，其特徵在於，所述膨脹件(18)能夠朝 著安插孔(21)的方向以平行於壓緊件(17)延伸的方式被引入。
5.如權利要求4所述的夾緊部件，其特徵在於，所述膨脹件由能夠螺旋擰入到螺紋槽 (19)中的膨脹螺絲(18)構成。
6.如權利要求1至5中任一項所述的夾緊部件，其特徵在於，以彼此分離的方式構造兩 個容納腔(16)，所述兩個容納腔(16)分別具有配屬的壓緊件(17)。
7.如權利要求1至6中任一項所述的夾緊部件，其特徵在於，所述殼體框架(13)和相 應的壓緊件(17)是用熱穩定的塑料，尤其是聚醯胺製造而成的。
8.如權利要求1至7中任一項所述的夾緊部件，其特徵在於，所述殼體框架(13)和相 應的壓緊件(17)被構造成一體式的噴射模塑件。
9.如權利要求1至8中任-項所述的夾緊部件，其特徵在於，在所述容納腔(16)的上 面的開口(23)上構造有平行於所述框架壁(15)而延伸的加強接片(24)。
10.如權利要求1至9中任一項所述的夾緊部件，其特徵在於，在所述框架壁(15)的上 端面上形成起到加強作用的接片狀展寬部分。
11.如權利要求1至10中任一項所述的夾緊部件，其特徵在於，所述框架壁(14a、14b、 15)被設計成確保夾緊部件(12)具有足夠的形狀穩定性和強度，其中，通過加筋(26)與材 料凹陷(27)相結合而節省了製造材料且保證了必要的強度。
12.用於電機的電子設備殼體，其具有殼底，所述殼底由定子(1)的由金屬製造的定子 法蘭(2)構成，在所述殼底上形成至少一個突起的冷卻法蘭(7)，其特徵在於，藉助於權利 要求1至11中任一項所述的夾緊部件(12，35)，把功率器件(9)在接觸壓力下夾緊地固定 在所述冷卻法蘭(7)上。
全文摘要
本發明涉及一種在殼體的冷卻法蘭(7)的冷卻面上壓緊功率器件(9)的夾緊部件，所述殼體尤其是用於容納電子電路。該夾緊部件具有殼體框架(13)，該殼體框架(13)具有至少一個由其框架壁(14a、14b、15)包圍的用於冷卻法蘭(7)以及要與所述冷卻法蘭(7)相接觸的功率器件(9)的容納腔。在一個框架壁(14a、14b)和與之對置的功率器件(9)或者與之對置的冷卻法蘭(7)之間布置有壓緊件(17)。在該壓緊件(17)與該框架壁(14a、14b)之間存在一個分隔間隙，在該分隔間隙中能夠以在單側上力配合和/或形狀配合的方式引入膨脹件(18)，從而把所述功率器件(9)壓緊在所述冷卻法蘭(7)上。
文檔編號H05K7/12GK101827508SQ20101014916
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月4日 優先權日2009年3月4日
發明者埃裡希·菲德勒, 蒂洛·埃格納, 迪特爾·貝斯特, 馬克·海因策 申請人:依必安-派特穆爾芬根股份有限兩合公司