專利名稱：功率半導體器件觸點在散熱面上的布局的制作方法
功率半*器件觸點在散熱面上的布局
本發(fā)明涉;^jt過引出線安^t箱體內的電子元器件，尤其是一個功率半 導體器件的至少一個觸點在散熱面上的一種布局以及一個可以固定在箱體內
部的具有至少一個彈簧支架的彈簧元件的布局，彈簧支^彈簧元件的壓緊 位置把電子元器件向散熱面壓緊。
為了保障功率半導體器件的^#，把它們通過導熱觸點與散熱器連接在 4。這可以通過j線本的大多數(shù)^jd 了彈簧件的設計結構來實現(xiàn)，利用彈 簧件把功率半，器件擠壓在散熱器上。
在德國實用新型說明書G 92 13 671.0中已M^t—種這樣的布局作了說 明。通#一個箱體部件內部預裝一個止動彈簧元件，在F4^進行的組裝箱 體部件時需要冷卻的元器件通過止動彈簧的彈簧觸尖被擠壓在散熱器的內 壁。
美國-專利說明書5,274,193，德國公開說明書3612 862A1,德國專利說 明書195 43 260 C2和德國實用新型說明書DE 200 14 739 Ul都以類似的方 M示了卡緊在功率半導體器件和箱體之間的彈簧元件。不同的只是彈簧元 件在箱體上支撐和緊固方式。因此，例如彈簧元件本身可以通過箱體的間隙 和搭邊或者通過添加的緊固元件如螺4全或夾寺棘支撐。
具有U-形或L-形彈簧夾的止動裝置仍然^4t當前的技術水平，彈簧夾 同時夾住散熱器壁和元器件并通itii種方法保證散熱器和元器件接觸面之間 的壓緊力。
德國實用新型G 92 13 671.0認為全部的沒有附加緊固元件的裝置是下一步的技術J1^I勢，^il些裝置會出現(xiàn)結構部件和焊點承受切應力負荷這 個問題。這可能會導致結構部件或者焊接受損。當在一個與元器件或者散熱 器冷卻接觸面平行的平面組裝裝置時會有力作用到元器件，從而產生切應力。
因此，例如在G92 13 671.0中，利用咬合的止動彈簧把箱體的上半部分安裝 在箱體的下半部分上并iU匕時沿著垂直安置的結構部件導入彈簧，這樣就會 沿引出線方向或引出線的反方向產生一個作用力。或者同樣i4l姿照DE 195 43 260 C2把彈簧元件在引出線的^r向通ita力與元器件的接觸面平行地 仏
在美國專利5，274，193中公開的產品中雖然沒有推力作用于元器件，但是 止動彈簧的固定和彈簧元件的止動力的生成必須通過一個附加的夾板來完 成。
本發(fā)明的任務是創(chuàng)造出一種開始時所描述的類型的布局，這種布局在進 行簡單安裝的時候不會沿引出線方向或引出線的^向對電子元器件 口推 力。
按照本發(fā)明這可以借助下面的方法實現(xiàn)，彈簧元件可以導入箱體而不同 元器件接觸并JLi^箱體配置了彈簧元件止動裝置，以便在安裝彈簧元件的時
候沿引出線方向或引出線的^向不會出iy,力。有利的方議，首先不耗 費大的力就方便^te 單簧元件插入箱體并將其定位在元器件前面的第 一安裝 位置。
在箱體布置了插入槽，可以使彈簧元件與散熱面平行地插入箱體而不與 元器件接觸。有利的方w，在插入過程中功率半導體器件在引出線方向或
引出線的^r向不受推力負荷。
卡槽構成了止動裝置并可以使彈簧元件適當?shù)刈詣渔i定在預先確定的位置。耗費巨大的校準工作可以取消。
箱體上的插入槽和卡槽的布置方式是可以通過一個與散熱面垂直的力的 作用把彈簧元件從第一個安裝位置推AH緊位置。在第二個安裝步驟沿引出 線方向沒有推力^^作用，而是把彈簧元件以適當?shù)姆绞綇牡谝粋€安裝位置中 通過一個純的垂直作用于散熱面的力固定在壓緊位置。
在其它優(yōu)選的實施方式中，彈簧元件由相互平行排列的彈簧支架組成， 彈簧支架垂直地固定在一個用iM^接彈簧元件兩個側面突緣的支粒件上。 該設計方式允許基于材料的剛性聚集高壓緊力，此時有利的方法是，對于全
部的同iOf排列布置的半導體元器件只需要一個彈簧元件。
將參照一個優(yōu)選的、在圖紙中直觀說明的實施例準確地解釋其它實用的
實施方式特征。下面展示的是
圖l根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的正視圖，
圖2根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的后視圖，
圖3在^電子元器件箱之前的彈簧元件，
圖4在第一個安裝位置的彈簧元件，
圖5在被鎖住的壓緊位置的彈簧元件，
圖6處于第一個安裝位置的彈簧元件的詳圖，
圖7處于鎖住的壓緊位置的彈簧元件的詳圖。
圖1和圖2展示的是一個根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件2，規(guī)定M裝在一個 電動機的電子元件箱4中。該彈簧元件2由一個支ytit件8組成，在支g 件的上邊楞模制了例如6個彈簧支架10并JL^側面有兩個彎折成一定角度的突緣12aJ2b。為了可以阻止突緣12aJ2b彎折，突緣12aJ2b在其上邊才沐 下邊4f^成了向內彎折成直角的壓才Wlaschen)13。在支^L件的上邊4沐下邊 楞M很窄的4分被彎折大約成直角的段14a^l4b，下段14a對著彈簧支 架10所處的一側而上段14b對著相反的方向。上段14b等距離延續(xù)(圖2) 并通過支^t件8的上邊楞向下朝著段14a的方向彎曲形成J皮此平4亍排列的 彈簧支架IO。彈簧支架10在其下端部具有向外凸起的彎曲的接觸區(qū)16,該 接觸區(qū)在彈簧元件2的壓緊位置壓住元器件24。在支^L件8的中心部位的 下面，對著接觸區(qū)16，是一個與支座元件8的上邊沖沐下邊楞平行的朝著正 面拱起的、半圓形的加固加強筋18，它的作用是阻止彈簧元件2彎曲。
圖3至圖7展示的是按照本發(fā)明的彈簧元件2在一個電動4幾6的電子元 器件箱4中的一個可行的應用方案。電子元器件箱4安裝在電動機6的轉子 箱7上，里面安裝了帶有電子元器件22的印制電路板20以及其它的電連接 元件(圖3)。電子元器件箱4^^上是由環(huán)形壁組成， 一個充當散熱面的平 面?zhèn)缺?6以及與其相鄰的側壁32， 33和一個與平面?zhèn)缺?6相對的內壁34 形成了這個環(huán)形壁。在側壁32， 33以^M目對的內壁34上模制帶有穿孔37 的用于緊固箱體的托座36?？梢杂靡粋€沒有進行說明的箱蓋蓋住電子元器件 箱4,該箱蓋與側壁26, 32， 33和34的端面上的環(huán)繞整個箱體的環(huán)形槽38 嚙合。該箱蓋緊固在帶有穿孔41的止動突出部40。電子元器件箱4的底部 是支撐電子元器件22， 24的印制電路板20 。功率半"^^元器件24^i:旱接在 印制電路板20上，這樣的話在電子元器件箱4的內部就可以把它們安裝在電 子元器件箱4的一個平面?zhèn)缺?6上。在功率半導體元器件24和平面?zhèn)缺?6 之間插入一個能導熱的電絕緣層28,以便能把熱量傳i^^安裝了散熱片30 的側壁26并改善熱傳送。
在與平面?zhèn)缺?6相接的側壁32和33上^了垂直下行的槽對，這些槽對充當了插入槽44a^ 44b以及卡槽46a/J6b。這兩個插入槽44a^44b位于平面 側壁26兩側的相互只十立的側壁32和33,它們兩個與平面?zhèn)缺?6之間的距 離相同。彈黃元件2按照圖3中的箭頭方向R被軸向插入插入槽44a/Wb并 敘第一個安裝位置(插入位置)。此時，安絲上側的壓板13充當了用手 向壓^^力的受力面。除了充當安裝輔助設施的功能，上側的壓fe^j"13還有 另外一項任務當彈簧元件2 ^L^v電子元器件箱4 ^ii沒有完4H^死的時 候，由于噴制在箱蓋上的凸耳(Zapfen)落在上壓板13上，可能會阻止箱蓋閉 合，因此不能安裝箱蓋。如果彈簧元件2按^L^進行定位，箱蓋上的凸耳可 以伸到當中空出來的空間并且箱蓋安放在上面。可以借otM全查，是否4鈔見定 安裝了彈簧元件2。圖4顯示的另_這個插入位置。圖6顯示的是在這個插入 位置彈簧元件位置的詳圖?？梢宰R別出，突緣12a通過其端部的支撐被固定 在插入槽44a內。在插入過程中彈簧支架10還沒有與功率半#元器件24 進行接觸，因此不會對元器件24及其焊點 口^[可推力。在彈簧支架10與 功率半#元器件24之間保留有空隙45。
卡槽對46a， 46b緊4錄插入槽44a， 44b并且以相同的方式布置，但與 平面?zhèn)缺?6的間距較小。插入槽44a( 44b)和卡槽46a(46b)^間的過渡區(qū)域 48a^48b的以如下方式形成，即it^度區(qū)域的阻力可以通過一個與散熱面垂直的 對彈簧元件2的力的作用F抵消掉(圖4)。此時，彈性的側面突緣12W2b 在ii7v處于壓緊位置的卡槽46a和46b之前，它們會在向功率半導體元器件 24方向的進給運動過程中被過渡區(qū)域48a^48b短時地橋壓在一起(圖5 )。
圖7顯示的是在壓緊位置彈簧元件2在側壁32的位置的詳圖。突緣12a 的終端區(qū)域利用其垂1A向的而且已經(jīng)被^A到卡槽46a內的邊楞來固定彈 簧元件2。在這個壓緊位置彈簧支架10壓在功率半導體元器件24上，而功 率半導體元器件借iH^皮朝著導熱絕緣層28和形^散熱面27的側壁26方向擠壓。通過這種方式，在不^JI]其它例如螺栓或者夾子的連接元件的情況下，
保證了^的熱傳導。元器件24和焊點不承受推力負載。
本發(fā)明并不局限于被說明或描述的實施例，而是也包含全部的與本發(fā)明
的工作原J對目同的實施方式。jth^卜，到目前為止本發(fā)明并不局限于在權利要 求l中所定義的特征組合，而是可以通過全部的被公布的^^貞特征中某些特 征的任一其它組合進行定義。這意味著，從原則上來講實際上是權利要求1 的^"個單項特;fiL^可以被放棄或者可以通過至少一個在其它申請位置所公 布的單項特4正來^C替。；^jt匕而言，可以:fef又利^"求1理解為，它只是第一個
嘗試著闡述了一項發(fā)明。
權利要求
1、一種在一個箱體(4)內通過引出線安裝的電子元器件(24)，尤其是一個功率半導體器件(24)的至少一個觸點在散熱面(26)上的布局以及一個可以固定在箱體(4)內的具有至少一個彈簧支架(10)的彈簧元件(2)的布局，所述彈簧支架在彈簧元件(2)的壓緊位置把所述電子元器件(24)向著散熱面(26)壓緊，其特征在于，所述彈簧元件(2)可不用跟元器件(24)接觸而被導入箱體(4)而且給箱體(4)配備了彈簧元件(2)的止動裝置(46a，46b)，以便在安裝彈簧元件(2)的時候不會沿引出線的縱向出現(xiàn)推力。
2、 根據(jù)權利要求1所述的布局，其特征在于，以如此方式在箱體上布 置插入槽(44a/Wb),所述彈簧元件(2)與散熱面(26)平行且不4妄觸元器 件(24)地通過插入槽(44^44b)推入箱體(4)進入第一個安裝位置。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的布局，其特44于，所述卡槽(46a， 46b) 起止動裝置(46a, 46b)的功能，期d單簧元件(2)保持在壓緊位置。 f、 ^又^^求1 ~ 3 *—項所述的布局,*#*^于，^f^WW (4)上的插入槽(44M4b)和卡槽(46a, 46b)的布置方M，通過一個與 散熱面(26)垂直的滑移運動把所述彈簧元件(2)從第一個安裝位置推A^ 緊位置。
4.
5、 根據(jù)權利要求l 4中^^項所述的布局，其特4確于，所述彈簧元 件(2)具有一個在側面有兩個彎折成一定角度的突緣(12aJ2b)的支^L件 (8)。
6、 根據(jù)權利要求1 5中任一項所述的布局，其特4iMt于，所述彈簧支 的邊楞。
7、 根據(jù)權利要求l 6中任一項所述的布局，其特征在于，所述支M 件(8)在兩個側面突緣(12aJ2b)之間具有一個加固加強筋(18)。
8、 根據(jù)權利要求l 7中^""項所述的布局，其特;f雄于，所述支勝 件(8)在其縱向側具有彎折成直角的段(14aJ4b)。
9、 根據(jù)權利要求5 8中任一項所述的布局，其特4碌于，所述彈簧元 件(2)的邊側突緣(12aJ2b)具有才莫制成直角的壓板(13 )。
10、 根據(jù)權利要求1 9中^^項所述的布局，其特44于，所述彈簧元 件(2)應用于全部朝著同一方向排列的元器件(24)。
11、 根據(jù)權利要求l IO中任一項所述的布局，其特;fi^于，所述箱體 (4)的一個側壁(26)形成為散熱面(26),其具有一個指向箱體內部的平行 的平面接觸面并且在其外側西漆了散熱片(30)。
12、 根據(jù)權利要求l ~ 11中^^項所述的布局，其特;[4于，在所述散 熱面(26)和元器件(24)之間安裝了 一個導熱絕緣層(28 )。
13、 根據(jù)權利要求l所述的布局中使用的彈簧元件(2),其特征在于， 根據(jù)權利要求1 8中任一項所述的特征。
14、 根據(jù)權利要求1所述的布局使用的電子元器件箱(4 )，其特征在于， 根據(jù)權利要求1 ~3中<—項和權利要求8所述的特征。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過引出線安裝在箱體(4)內的電子元器件(24)，尤其是一個功率半導體器件(24)的至少一個觸點在散熱面(26)上的一種布局以及一個可以固定在箱體(4)內部的具有至少一個彈簧支架(10)的彈簧元件(2)的布局方式，所述彈簧支架在彈簧元件(2)的壓緊位置把電子元器件(24)向散熱面(26)壓緊。所述彈簧元件(2)可以不用跟電子元器件(24)接觸而被導入箱體(4)而且給箱體4配備了彈簧元件(2)的止動裝置(46a，46b)，以便在安裝彈簧元件(2)的時候不會沿引出線的縱向出現(xiàn)推力。本發(fā)明此外還涉及一個按照本發(fā)明布局使用的彈簧元件(2)以及一個按照本發(fā)明布局使用的電子元器件箱(4)。
文檔編號A61K31/395GK101421246SQ200780013751
公開日2009年4月29日 申請日期2007年4月4日 優(yōu)先權日2006年4月20日
發(fā)明者哈特曼·施內魏斯, 安雅·烏爾默, 馬蒂亞斯·馬施克 申請人:依必安-派特穆爾芬根股份有限兩合公司