專(zhuān)利名稱(chēng)：電能模塊以及將其連接至印刷電路板和散熱器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種待安裝在印刷電路板上的電能模塊，其包括第一側(cè)面和第二側(cè)面，其中第一側(cè)面安裝在散熱器的表面上，并且當(dāng)電能模塊位于散熱器上的安裝位置時(shí)，第一側(cè)面配置成大致平行于散熱器；第二側(cè)面設(shè)置有電連接元件，電連接元件適于將電能模塊電連接至印刷電路板。本發(fā)明還涉及將電能模塊連接至印刷電路板和散熱器的方法。
背景技術(shù)：
電能模塊是設(shè)置有半導(dǎo)體器件的模塊，其適合于驅(qū)散由半導(dǎo)體器件生成的熱。在常規(guī)電能模塊中，電能模塊通常通過(guò)螺絲連接至散熱器和印刷電路板兩者。這涉及到電能模塊的費(fèi)力且成本集約的組裝，并需要在印刷電路板上可獲得足夠的空間，因?yàn)楸仨氃谟∷㈦娐钒迳显O(shè)置若干通孔用于安裝電能模塊?；蛘?，可使用螺絲和夾子緊固件來(lái)將電能模塊連接至印刷電路板。印刷電路板在這里通過(guò)電能模塊的殼體的夾子元件連接至電能模塊，而電能模塊通過(guò)螺絲連接至散熱器。因此，電能模塊能夠更容易地連接至散熱器和印刷電路板。然而，該緊固類(lèi)型要求印刷電路板上的比較大的表面通過(guò)銑削而凹入，這再次導(dǎo)致印刷電路板上的表面損失。將電能模塊連接至印刷電路板的另一替代方法是通過(guò)螺絲連接電能模塊和印刷電路板。電能模塊和印刷電路板在這里通過(guò)穿過(guò)一蓋體的螺絲彼此連接。這可能有助于在印刷電路板上安裝電能模塊，但是必須使用蓋體，從而使印刷電路板需要大的表面面積，因?yàn)樯w體是設(shè)置在印刷電路板上的。此外，印刷電路板上的通孔也是必要的，導(dǎo)致印刷電路板的表面上的空間的附加損失。這種電能模塊在DE 19630173C2中有描述。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種安裝在印刷電路板上的電能模塊，允許以簡(jiǎn)單方式并且在印刷電路板上不發(fā)生表面面積損失的情況下，將電能模塊連接至印刷電路板和散熱器。具體說(shuō)，提供一種電氣模塊，其允許在沒(méi)有螺絲和附加工藝步驟的情況下，通過(guò)一個(gè)單一的壓入方法步驟，將電能模塊連接至印刷電路板和散熱器。此外，還提供了將電能模塊連接至印刷電路板和散熱器的相應(yīng)方法。該目的通過(guò)本發(fā)明的以下方面得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電能模塊，其安裝在印刷電路板上，包括 第一側(cè)面，安裝在散熱器的表面上，當(dāng)所述電能模塊位于所述散熱器上的安裝位置時(shí)，所述第一側(cè)面配置成大致平行于所述散熱器；和第二側(cè)面，設(shè)置有電連接元件，所述電連接元件適于將所述電能模塊電連接至所述印刷電路板，其中，所述電能模塊包括至少一個(gè)銷(xiāo)釘形(dowel-shaped)固定元件，或者適于接收至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件，所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件能夠被引入所述散熱器的至少一個(gè)孔洞中、并適于接收夾裝元件 (clampingelement)，使得所述夾裝元件因被引入所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件中而被夾裝在所述散熱器的所述至少一個(gè)孔洞中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種將電能模塊連接至印刷電路板和散熱器的方法，其包括以下步驟將所述電能模塊的第一側(cè)面安裝在散熱器的表面上，其中當(dāng)所述電能模塊位于所述散熱器上的安裝位置時(shí)，所述第一側(cè)面配置成大致平行于所述散熱器；通過(guò)將所述電連接元件引入所述印刷電路板的相應(yīng)通孔中，來(lái)將所述電能模塊的設(shè)置有電連接元件的第二側(cè)面連接至所述印刷電路板；以及將所述電能模塊的至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件引入所述散熱器)的至少一個(gè)孔洞中，其中，通過(guò)將夾裝元件經(jīng)由所述印刷電路板的通孔引入所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件中，以使所述夾裝元件因被引入所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件中而得以?shī)A裝在所述散熱器的所述至少一個(gè)孔洞中，從而使得所述電能模塊進(jìn)入最終安裝狀態(tài)。如上所述，由于所述電能模塊包括至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件或者適于接收至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件，所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件能夠被引入所述散熱器的至少一個(gè)孔洞中、并適于接收夾裝元件，使得所述夾裝元件因被引入所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件中而被夾裝在所述散熱器的所述至少一個(gè)孔洞中，所以能夠以簡(jiǎn)單方式將電能模塊連接至印刷電路板和散熱器。具體說(shuō)，如果經(jīng)由印刷電路板的通孔將夾裝元件引入至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件中，則能夠在一個(gè)單一的壓入方法步驟中將電能模塊連接至印刷電路板和散熱器。因此，能夠通過(guò)壓入連接元件在一個(gè)單一步驟中將電能模塊壓入印刷電路板中， 并且同時(shí)能夠固定到散熱器上。與用于具有壓入觸頭的通過(guò)將模塊壓入電路板中并擰緊到散熱器上的常規(guī)安裝方法形成對(duì)比，根據(jù)本發(fā)明，是將模塊銷(xiāo)子壓入印刷電路板中，從而在一個(gè)單一步驟中，使模塊相對(duì)于散熱器得到固定、而印刷電路板相對(duì)于模塊得到固定。在本發(fā)明電能模塊的一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件與電能模塊是一體的，并設(shè)置在電能模塊的第一側(cè)面上。在本發(fā)明電能模塊的一個(gè)有利實(shí)施例中，所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件包括兩個(gè)從電能模塊的第一側(cè)面突出的半圓筒體。在本發(fā)明的另一有利實(shí)施例中，電能模塊包括兩個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件，它們各自設(shè)置在電能模塊的一端，并且能夠被引入散熱器的兩個(gè)相應(yīng)孔洞中。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，電能模塊包括接收所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件的至少一個(gè)孔口。在本發(fā)明的一個(gè)有利實(shí)施例中，電能模塊包括接收相應(yīng)銷(xiāo)釘形固定元件的兩個(gè)孔


下面將通過(guò)附圖所示實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的電能模塊的相似或相應(yīng)的細(xì)目在整個(gè)附圖中以相同附圖標(biāo)記示出，附圖中圖1示出了包括本發(fā)明電能模塊、散熱器、印刷電路板和兩個(gè)夾裝元件的系統(tǒng)的透視圖；圖2示出了散熱器的透視圖；圖3示出了本發(fā)明電能模塊的側(cè)面透視圖4示出了通過(guò)夾裝元件連接至散熱器和印刷電路板的本發(fā)明電能模塊的側(cè)視圖；圖5示出了圖4所示構(gòu)造的側(cè)面透視圖；圖6示出了圖1所示系統(tǒng)在預(yù)安裝狀態(tài)下的透視圖；圖7示出了在圖6所示狀態(tài)后續(xù)的安裝狀態(tài)下的放大透視圖；圖8示出了本發(fā)明電能模塊在最終安裝狀態(tài)下的透視圖；圖9示出了本發(fā)明另一實(shí)施例的包括電能模塊、散熱器、印刷電路板、銷(xiāo)釘形固定元件和夾裝元件的系統(tǒng)的透視圖；圖10示出了圖9所示系統(tǒng)在最終安裝狀態(tài)下的透視剖面圖；圖11示出了本發(fā)明另一實(shí)施例的電能模塊的透視圖；圖12示出了圖11所示電能模塊的背面；圖13示出了本發(fā)明再一實(shí)施例的包括與圖11和圖12中相同的電能模塊、散熱器和印刷電路板的系統(tǒng)的透視圖；圖14示出了圖13所示系統(tǒng)在另一安裝狀態(tài)下的透視圖；圖15示出了圖14所示系統(tǒng)在最終安裝狀態(tài)下的透視圖；而圖16示出了圖15所示系統(tǒng)在最終安裝狀態(tài)下的透視剖面圖。
具體實(shí)施例方式透視1示出了包括通過(guò)夾裝元件25相互連接的本發(fā)明的電能模塊2、印刷電路板1和散熱器(heat sink) 3的系統(tǒng)。待安裝在印刷電路板1上的本發(fā)明的電能模塊2包括待安裝在散熱器3的表面上的第一側(cè)面21、和設(shè)置有電連接元件23的待安裝在印刷電路板1上的第二側(cè)面22。電能模塊2的第一側(cè)面21適于安裝在散熱器3的表面上。為此，第一側(cè)面21包括兩個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件M、24'，各自設(shè)置在電能模塊2的一端、并可被引入到散熱的兩個(gè)相應(yīng)孔洞 31,31'中。當(dāng)本發(fā)明的電能模塊2就位于散熱器3上時(shí)，電能模塊2的第一側(cè)面21設(shè)置成大致平行于散熱器3。電能模塊2的第二側(cè)面22的電連接元件23大致垂直于電能模塊2的第二側(cè)面22，并用于將電能模塊2電連接至印刷電路板1。如圖1所示，本發(fā)明的電能模塊還包括兩個(gè)夾裝元件25、25'。優(yōu)選地，夾裝元件 25,25'由塑料制成，并且是貫穿印刷電路板1的相應(yīng)通孔11而進(jìn)入銷(xiāo)釘形固定元件24、 24'的相應(yīng)孔洞M5中的大致呈橢圓形的銷(xiāo)子。夾裝元件可呈不同形狀，例如由螺栓和頭部組成的普通(Plain)形狀、或圓錐形形狀、或包括有肩部的形狀。其功能將在以下通過(guò)其它附圖更詳細(xì)地說(shuō)明。圖2示出了包括有孔洞31、31'的散熱器3的透視圖。散熱器3大致是可在其上安裝電能模塊2的熱傳導(dǎo)板，其孔洞31、31'的數(shù)量根據(jù)電能模塊2的第一側(cè)面21上的銷(xiāo)釘形固定元件M、24'的數(shù)量相應(yīng)選擇。圖3示出了電能模塊2的側(cè)面透視圖。從該圖可看出，電能模塊2包括由從電能模塊2的第一側(cè)面21突出的兩個(gè)半圓筒體241、242制成的銷(xiāo)釘形固定元件M。圖4示出了電能模塊2處于散熱器3的表面上的安裝位置的放大側(cè)視圖，其中電
5能模塊2還未處于最終安裝位置。示出了夾裝元件25，其插穿印刷電路板1的通孔(未示出)，并進(jìn)入圖3所示的銷(xiāo)釘形固定元件M的孔口 245中。電能模塊2的電連接元件23設(shè)置在印刷電路板1的相應(yīng)通孔中，但是電連接元件23還未處于它們的最終安裝位置。圖5示出了處于圖4所示構(gòu)造的電能模塊2的側(cè)面透視圖。圖6示出了用于將電能模塊2連接至印刷電路板1和散熱器3的方法要求優(yōu)選通過(guò)按壓夾裝元件25、25'來(lái)將夾裝元件25、25'引入銷(xiāo)釘形固定元件M、24'中。圖7示出了沿上下方向按壓夾裝元件 25,25'是如何向兩個(gè)半圓筒體Ml J42的上部施加壓力的。因此，向銷(xiāo)釘形固定元件M 中引入夾裝元件25使得，夾裝元件25被夾裝在散熱器3的孔洞中，從而獲得電能模塊2的最終安裝狀態(tài)，如圖8所示。圖9示出了包括本發(fā)明的電能模塊2、印刷電路板1和散熱器3的系統(tǒng)的另一實(shí)施例。從圖9可看出，該電能模塊2包括單個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件M。所述單個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件 24大致位于電能模塊2的第一側(cè)面21的中心。銷(xiāo)釘形固定元件M從電能模塊2的第一側(cè)面21突出，并且能夠被引入散熱器3的相應(yīng)孔洞31中。在電能模塊2的第二側(cè)面22上設(shè)置有與印刷電路板1中的通孔12相對(duì)應(yīng)的相應(yīng)孔口 M5，夾裝元件25經(jīng)由設(shè)置在印刷電路板1與夾裝元件25之間的蓋體4被引入孔口 245中。通過(guò)引入夾裝元件25，電能模塊2 被帶入根據(jù)上述原理的最終安裝狀態(tài)。圖10示出了電能模塊2的最終安裝狀態(tài)的透視剖面圖。圖11示出了本發(fā)明的電能模塊2的另一實(shí)施例，其中銷(xiāo)釘形固定元件與電能模塊 2不是一體的。圖11所示電能模塊2包括適于接收相應(yīng)固定元件(未示出)的兩個(gè)孔口 245-1,245-2.圖12示出了圖11所示電能模塊2的另一側(cè)。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的系統(tǒng)的透視圖，包括印刷電路板1和散熱器3，使用了如圖11和圖12所示的實(shí)施例的電能模塊2。在本實(shí)施例中，銷(xiāo)釘形固定元件 M-l、24-2被引入電能模塊2的相應(yīng)孔口 Μ5-1、Μ5-2(未示出)中，并進(jìn)入散熱器3的相應(yīng)孔洞(未示出)中。如上相對(duì)于第一實(shí)施例所描述的，夾裝元件25、25'被引入印刷電路板1的相應(yīng)孔口中，并進(jìn)入固定元件對(duì)-1、24-2中，使散熱器3和印刷電路板1兩者在一個(gè)單一步驟中同時(shí)連接至電能模塊2。圖14示出了在將夾裝元件25、25'弓丨入印刷電路板1的相應(yīng)孔口前的安裝狀態(tài)。 圖15示出了該系統(tǒng)的最終安裝狀態(tài)。圖16示出了處于最終安裝狀態(tài)的圖15所示系統(tǒng)的透視剖面圖。
權(quán)利要求
1.一種電能模塊O)，安裝在印刷電路板⑴上，包括第一側(cè)面(21)，安裝在散熱器C3)的表面上，當(dāng)所述電能模塊( 位于所述散熱器(3) 上的安裝位置時(shí)，所述第一側(cè)面配置成大致平行于所述散熱器(3)；和第二側(cè)面(22)，設(shè)置有電連接元件(23)，所述電連接元件適于將所述電能模塊 ⑵電連接至所述印刷電路板(1)，其中，所述電能模塊(2)包括至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件(M)、或者適于接收至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件(M)，所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件04)能夠被引入所述散熱器( 的至少一個(gè)孔洞(31)中、并適于接收夾裝元件(25)，使得所述夾裝元件05)因被引入所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件04)中而被夾裝在所述散熱器(3)的所述至少一個(gè)孔洞(31)中。
2.如權(quán)利要求1所述的電能模塊，其中，所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件04)與所述電能模塊( 是一體的，并且設(shè)置在所述電能模塊的第一側(cè)面上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電能模塊，其中，所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件04)包括兩個(gè)從所述電能模塊的第一側(cè)面突出的半圓筒體041、242)。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的電能模塊，其中，所述電能模塊(2)包括兩個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件04、M')，這兩個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件04、M')各自設(shè)置在所述電能模塊(2) 的一端處，并且能夠被引入所述散熱器(3)的兩個(gè)相應(yīng)孔洞(31、31')中。
5.如權(quán)利要求1所述的電能模塊，其中，所述電能模塊(2)包括接收所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件(24-1)的至少一個(gè)孔口(245-1)。
6.如權(quán)利要求5所述的電能模塊，其中，所述電能模塊( 包括兩個(gè)孔口(M5-1、 245-2)，以接收兩個(gè)相應(yīng)的銷(xiāo)釘形固定元件(M-l、24-2)。
7.一種包括如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的電能模塊的系統(tǒng)，其中，所述散熱器(3) 的所述至少一個(gè)孔洞(31)是普通孔洞、圓錐孔洞或螺紋孔洞中的一個(gè)，并且所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件04)具有相應(yīng)的普通、圓錐或螺紋外形。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述印刷電路板(1)與所述夾裝元件05) 之間的蓋體⑷。
9.一種將電能模塊(2)連接至印刷電路板⑴和散熱器(3)的方法，包括以下步驟將所述電能模塊( 的第一側(cè)面安裝在散熱器(3)的表面上，其中當(dāng)所述電能模塊(2)位于所述散熱器C3)上的安裝位置時(shí)，所述第一側(cè)面配置成大致平行于所述散熱器⑶；通過(guò)將所述電連接元件引入所述印刷電路板(1)的相應(yīng)通孔(11)中，來(lái)將所述電能模塊的設(shè)置有電連接元件的第二側(cè)面0 連接至所述印刷電路板(1)；以及將所述電能模塊的至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件04)引入所述散熱器(3)的至少一個(gè)孔洞(31)中，其中，通過(guò)將夾裝元件0 經(jīng)由所述印刷電路板(1)的通孔(1 引入所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件04)中，以使所述夾裝元件05)因被引入所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件 (24)中而得以?shī)A裝在所述散熱器C3)的所述至少一個(gè)孔洞(31)中，從而使得所述電能模塊 (2)進(jìn)入最終安裝狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種安裝在印刷電路板(1)上的電能模塊(2)，其包括第一側(cè)面(21)和第二側(cè)面(22)，其中第一側(cè)面(21)安裝在散熱器(3)的表面上，并且當(dāng)電能模塊(2)位于散熱器(3)上的安裝位置時(shí)，第一側(cè)面(21)配置成大致平行于散熱器(3)；第二側(cè)面(22)設(shè)置有電連接元件(23)，電連接元件(23)適于將電能模塊(2)電連接至印刷電路板(1)。如果所述電能模塊(2)包括至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件(24)、或者適于接收至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件(24)，則電能模塊(2)能夠更容易連接至印刷電路板(1)和散熱器(3)，其中所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件(24)能夠被引入散熱器(3)的至少一個(gè)孔洞(31)中、并適于接收夾裝元件(25)，使得所述夾裝元件(25)因被引入所述至少一個(gè)銷(xiāo)釘形固定元件(24)中而被夾裝在所述散熱器(3)的所述至少一個(gè)孔洞(31)中。
文檔編號(hào)H05K7/20GK102271467SQ20111014726
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者賈諾斯.納比雷克 申請(qǐng)人:文科泰克控股公司