CN104470346B - 功率变换器 - Google Patents

Abstract

提供一种功率变换器。该功率变换器包含设有保持单元的散热器、布置在该散热器上的多个半导体器件以及朝向该散热器挤压每一个半导体器件以固定半导体器件的固定组件。该固定组件包含布置在半导体器件上的下推动单元以及布置在该下推动单元上以向下挤压该下推动单元的上推动单元，该上推动单元联接至该保持单元。上推动单元包含部分地向下突出的中央弯曲部分、布置该中央弯曲部分的在左/右方向上的两端中的每一端上的插入部分以及插入该插入部分的固定杆，该插入部分之间具有向上逐渐增加的左/右距离。

Description

功率变换器

技术领域

本公开涉及一种功率变换器，并且更具体地，涉及一种易于与半导体器件联接的功率变换器。

背景技术

功率变换器是指将某一功率变换成电流、电压、频率等方面不同的功率的装置。

近来，大部分的功率变换器各自包含印刷电路板(PCB)和安装在该PCB上的多个半导体器件。

图1为依照相关技术的功率变换器的示意图。

参考图1，在依照相关技术的功率变换器中，联接孔20A限定在固定至印刷电路板(PCB)10的散热器20中，固定孔30A限定在功率半导体器件的上部以与联接孔20A配合，从而通过联接螺钉40而将功率半导体器件30固定至散热器20。

然而，这种功率半导体器件具有固定结构，在该固定结构中，通过在功率半导体器件联接至散热器时逐一手动地拧紧和释放螺钉，功率半导体器件会固定到散热器和从散热器分离。结果，功率半导体器件的附接/拆卸会是麻烦的和不便的，并且因此使产率劣化。

由于PCB和半导体器件在焊接之后通过使用螺栓而彼此联接，因此，当PCB和半导体器件通过使用螺栓彼此联接时，在半导体器件中会发生扭转。因此，会使功率变换器在耐用性方面劣化。

发明内容

实施例提供一种功率变换器，半导体器件能够容易地联接在所述功率变换器中而不使用螺栓。

在一个实施例中，功率变换器包括：设有保持单元的散热器；布置在所述散热器上的多个半导体器件；以及朝向所述散热器挤压每一个所述半导体器件以固定所述半导体器件的固定组件；其中所述固定组件包括：布置在所述半导体器件上的下推动单元；以及布置在所述下推动单元上以向下挤压所述下推动单元的上推动单元，所述上推动单元联接至所述保持单元。

所述保持单元可包括向下凹进的凹槽，并且所述上推动单元包含：部分地向下突出的中央弯曲部分；以及布置所述中央弯曲部分的在左/右方向上的两端中的每一端上的插入部分，所述插入部分之间具有向上逐渐增加的左/右距离。

所述固定组件可进一步包括插入所述插入部分的固定杆。

所述中央弯曲部分可具有向下突出的中央部和两端，所述两端中的每一个向上延伸。

所述插入部分可包含从所述中央弯曲部分向下延伸的内部和从所述内部的下端向上延伸的外部，其中在所述内部和所述外部之间的距离可在外力没有施加至其上的状态中在向上的方向上逐渐增加。

所述外部可设有向外突出的凸出部。

所述凸出部的外表面可比所述外部的外表面更倾斜。

能插入所述凸出部的突出体可设置在所述固定杆的一个表面上。

所述下推动单元可包含缺口部分，所述上推动单元联接至所述缺口部分。

所述下推动单元可包含：具有平板形状的水平延伸部分，水平延伸部分在左/右方向上延伸；以及从所述水平延伸部分向上延伸的垂直延伸部分；其中所述缺口部分可限定于所述垂直延伸部分的上端。

所述缺口部分可包含：在前/后方向上具有相对小的宽度的小宽度部；以及限定在所述小宽度部下方的大宽度部，所述大宽度部具有比所述小宽度部的宽度大的宽度。

所述多个半导体器件可沿所述水平延伸部分的延伸方向平行地布置。

所述散热器可进一步包含向上突出的器件安装单元，并且所述半导体器件可布置在所述器件安装单元上。

每一个所述半导体器件可具有与所述器件安装单元的上表面进行表面接触的下表面。

在另一个实施例中，功率变换器包含：设有保持单元的散热器；布置在所述散热器上的多个半导体器件；接触所述多个半导体器件的上表面的下推动单元；以及与所述下推动单元的上表面接触的上推动单元，所述上推动单元对于所述散热器为能拆卸的；其中当所述上推动单元联接至所述保持单元时，所述上推动单元向下挤压所述下推动单元，并且所述下推动单元向下挤压所述半导体器件以使所述半导体器件固定至所述散热器的上部。

在下面的附图和说明书中阐述了一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，其它特征将为显而易见的。

附图说明

图1是依照相关技术的功率变换器的示意图。

图2是图示出依照实施例的功率变换器的一部分的分解立体图。

图3是依照实施例的功率变换器的一部分的立体图。

图4是沿图3的A-A线截取的剖视图。

图5是依照实施例的功率变换器的一部分的立体图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的实施例，在附图中示出了本公开实施例的实例。

在下文中，将参考附图来描述依照实施例的功率变换器。

图2是图示出依照实施例的功率变换器的一部分的分解立体图，图3是依照实施例的功率变换器的一部分的立体图，图4是沿图3中A-A线截取的剖视图，以及图5是依照实施例的功率变换器的一部分的立体图。

参考图2和图5，依照实施例的功率变换器包括散热器100、半导体器件200以及固定组件300。并且，功率变换器包括印刷电路板(PCB)400。

详细地解释功率变换器的每一个部件，散热器100包含器件安装单元110和保持单元120。

器件安装单元110可以是稍后将被描述的半导体器件200安装在其上的单元。器件安装单元110可沿多个半导体器件200彼此平行排列的方向长长地延伸。例如，如果多个半导体器件200沿第一方向(X轴方向)排列，则器件安装单元110也可沿第一方向(X轴方向)延伸。器件安装单元110可具有在与其中的其它部分对比时的相对向上突出的形状，但不限于此。

保持单元120向上突出，并且凹槽121限定在保持单元120的中央部中。凹槽121可具有近似U形形状。更详细地，如果假定垂直于第一方向(X轴方向)的某方向被限定为第二方向(Y轴方向)，则凹槽121在沿第二方向(Y轴)看时，可具有近似U形形状。凹槽121具有在第二方向(Y轴方向)上的预定宽度。为参考，在下文中，左右方向定义为第一方向(X轴方向)，而前后方向定义为第二方向(Y轴方向)。

这种散热器100由具有大的热传导系数以提供优良的热辐射性能的材料所形成。例如，散热器100可由铝(Al)或包含铝的合金所形成。由于在功率变换器中使用的每个半导体器件在其操作期间具有散发热量的特性，因此，如果热量没有从半导体器件适当地散发，则半导体器件可能过热而导致其中的致命缺陷。因此，必须通过散热器100使热量消散。在这方面，器件安装单元110可具有平坦上表面以与布置在其上的各个半导体器件200进行表面接触。

半导体器件200可在功率变换器内实施开关功能。例如，半导体器件200可以为场效应晶体管(PEF)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及类似物。半导体器件200以多种形式来设置。多个半导体器件200沿如上文所描述的第一方向(X轴方向)平行布置。这里，多个半导体器件200可具有中一个方向即相同的方向上突出的销子。换句话说，一个半导体器件200的销子和其它半导体器件200的销子可关于一个方向(如第二方向)在相同的方向上突出。然而，本公开不限于此。并且，每个半导体器件200可具有平坦上表面以与如上文所描述的散热器200的上表面进行表面接触。

在下文中，将描述固定组件300。

固定组件300包含下推动单元310、上推动单元320以及固定杆330。

详细地，下推动单元310包含水平延伸部分311、垂直延伸部分312以及缺口部分313。

水平延伸部分311具有平板形状且在第一方向上比在第二方向上更进一步地延伸。换句话说，水平延伸部分311具有在第二方向上的预定宽度，并沿第一方向长长地延伸。

垂直延伸部分312设置在水平延伸部分311的左端和右端两者中的每一个上。垂直延伸部分312从水平延伸部的在第一方向上的两端中的每一端向上延伸。这里，垂直方向可限定为与第一(X轴方向)和第二(Y轴方向)方向相交的第三方向(Z轴方向)。缺口部分313可限定在垂直延伸部分312的上端。缺口部分313通过切掉垂直延伸部分312的上端的一部分而被限定。

缺口部分313包含小宽度部313a和大宽度部313b。小宽度部313a被限定为从垂直延伸部分313的上端至垂直延伸部分313的预定下部，且具有相对小的宽度。大宽度部313b限定在小宽度部313a的下方，且具有比小宽度部313a的宽度相对较大的宽度。更详细地，小宽度部313a具有沿第二方向延伸的宽度，该宽度相对地小于大宽度部313b的宽度，而大宽度部313b具有沿第二方向延伸的宽度，这比小宽度部313a的宽度相对地较大。

上推动单元320包含中央弯曲部分321和插入部分322。

中央弯曲部分321具有部分向下突出的形状。详细地，中央弯曲部分321具有弯曲形状，以便于它的中央部向下突出。中央弯曲部分321由可弹性变形的材料形成。因此，当中央弯曲部分321的向下下垂的中央部接触下推动单元310时，中央弯曲部分321可弹性地变形。

插入部分322插入上述的散热器100的保持单元120且在在前/后方向(第二方向)上看时具有近似U形截面，但是本公开不限于此。例如，插入部322可具有近似V形截面。换句话说，插入部分322具有从其下部向上逐渐地水平展开的形状。即，插入部分322具有从邻近中央弯曲部分321的内端向下延伸且然后从其预定位置再次向上延伸的形状。这里，相对于下端，在左/右方向上的内部被限定为内部322a，在左/右方向上的外部被限定为外部322b。

内部322a和外部322b之间具有向上逐渐增加的距离(在左/右方向上的距离，左/右方向即为第二方向)。为此，内部322a和外部322b中的至少一个可倾斜地延伸。在图2至图5中，当没有施加外力时，内部322a垂直地延伸，且只有外部322b倾斜地延伸。然而，本公开没有限于此。例如，内部322a可如上文所描述的倾斜地延伸，以及外部322b可如上文所描述的垂直地延伸。

凸出部322c从插入部分322的外侧的部分向外进一步突出。更详细地，外部322b的外表面在左/右方向(第一方向)上进一步向外突出，因此外表面为倾斜的。当与外部322b对比时，凸出部322c的外表面进一步倾斜。换句话说，如果假定内部322a垂直地延伸，则内部322a和凸出部322c的外表面之间具有角度，该角度大于内部322a和外部322b的外表面之间的角度。因此，如按照图4中实线所图示的，尽管外部322b垂直地竖立，但是外部322b仍然具有在向上的方向上逐渐地倾斜的形状。

向外倾斜延伸的倾斜端322d设在外部322b的上端。由于设置倾斜端322d，因此在组装时可用相对小的力使插入部分322容易地收回。

中央弯曲部分321和插入部分322可一体形成。换句话说，推动单元320能以一个构件的形式来提供。

上推动单元320可具有整体上类似于板簧功能的功能。因此，上推动单元320可由可弹性变形的材料形成，如塑料、其它合成树脂以及类似物。

如图3和图4所图示的，下推动单元310联接至上推动单元320。这里，上推动单元320的中央弯曲部分321装配到缺口部分313中，以便上推动单元320穿过沿左/右方向设在下推动单元310的垂直延伸部分312中的缺口部分313。

固定杆330为具有沿垂直方向(第三方向，即Z轴方向)延伸的近似矩形形状的构件。当组装功率变换器时，固定杆330装配在内部322a和外部322b之间。这里，内部322a和外部322b可处于两者都预先插入凹槽121的状态。因此，固定杆330、内部322a以及外部322b各自具有在左/右方向(第一方向)上的宽度，其能够紧紧地装入保持单元120的凹槽121内。

突出体331设在固定杆330上。突出体331沿左/右方向从固定杆330的外表面进一步向外突出。突出体331具有从其下部向上逐渐地向外突出的倾斜形状。换句话说，当沿第二方向看时，突出体331具有近似直角三角形的截面。突出体331为装入插入部分322的凸出部322c中的部分。

当插入部分322的下端为圆形时，固定杆330的下端也可为圆形以与插入部分322的下端对应。

在下文中，将参考图4和图5来描述具有上述构造的功率变换器的联接方法。

图5是图示出图3中所图示的半导体联接至印刷电路板(PCB)400的状态的图。

参考图5，半导体器件200的销子所插入的多个孔可限定在印刷电路板(PCB)400中。半导体器件200中的每个销子和PCB 400上形成的图案通过焊接等彼此连接。

当半导体器件200联接至印刷电路板400时，半导体器件200放置在散热器100的器件安装单元110上。

然后，固定组件300装入散热器100的保持单元120。

当固定组件300在固定组件300定位在保持单元120上方的状态被向下挤压时，上推动单元320的插入部分322弹性地变形且插入保持单元120的凹槽121内。当没有向插入部分322施加外力时(如按照图5中的实线所图示的)，尽管插入部分322具有比凹槽121的宽度大的左/右宽度，但是当插入部分322插入凹槽121时，插入部分322的内部322a和外部322b之间的距离减小，因此插入部分322可由于弹性变形而插入保持单元120的凹槽121内。

然后，固定杆330插在插入部分322的内部322a和外部322b之间。当固定杆330完全插入时，固定杆330的突出体331装入插入部分322的凸出部322c。在该插入过程中，突出体331会弹性地变形。

当依照实施例的功率变换器安装在发生振动的位置(如电动车的内部)时，固定杆330装入插入部分322，以便于阻止插入部分322由于反复振动而弹性地变形且因此从凹槽121向外分离。

当固定组件300通过上述的步骤而联接至散热器100时，上推动单元320的中央弯曲部分321的中央可向下挤压下推动单元310的水平延伸部分311，下推动单元310可朝向布置在其下面的散热器100再次挤压多个半导体器件200。因此，半导体器件200可牢固地固定至散热器100。

因此，因为半导体器件200可联接至散热器100而不使用螺栓，用于联接螺栓的工序以及用于形成螺栓插入孔的工序可省略以减少制造工序的数量，从而提高工作速度。

并且，可防止在螺栓联接工序中发生的装置扭转，以增加产品的可靠性和提高耐用性。

依照实施例，因为半导体器件容易组装而不使用螺栓，所以不但组装工序和部件的数量可减少，而且可降低制造成本。

此外，可使产品的耐用性提高。

如果本发明所属领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的在上述范围中的必要技术特征仅仅是为图示说明的目的而描述的本发明精神的情况下，那么各种修改、添加以及替换是可能的。

因此，为了解释本公开所公开的实施例，不限于本公开的技术构思，且不被该实施例所限制而不脱离本发明的范围或精神。

本公开的保护范围、在其等效的范围内的全部的技术构思应该由被解释成包含在本公开范围中的随附的权利要求书来解释。

Claims (13)

1.一种功率变换器，包括：

散热器，其设有保持单元；

多个半导体器件，其布置在所述散热器上；以及

固定组件，其朝向所述散热器挤压每一个所述半导体器件来固定所述半导体器件；

其中所述固定组件包括：

下推动单元，其布置在所述半导体器件上；以及

上推动单元，其布置在所述下推动单元上以向下挤压所述下推动单元，所述上推动单元与所述保持单元联接，

其特征在于，

所述保持单元包括向下凹进的凹槽，并且

所述上推动单元包括：

中央弯曲部分，其部分地向下突出；以及

插入部分，其布置在所述中央弯曲部分的沿左/右方向的两端中的每一端上，所述插入部分之间具有向上逐渐增加的左/右距离，

所述插入部分容纳在所述凹槽内，

其中所述固定组件进一步包括插入所述插入部分的固定杆。

2.根据权利要求1所述的功率变换器，其中所述中央弯曲部分具有向下突出的中央部和各自向上延伸的两端。

3.根据权利要求1所述的功率变换器，其中所述插入部分包括从所述中央弯曲部分向下延伸的内部和从所述内部的下端向上延伸的外部，

其中在所述内部和外部之间的距离在没有向其施加外力的状态中沿向上的方向逐渐增加。

4.根据权利要求3所述的功率变换器，其中所述外部设有向外突出的凸出部。

5.根据权利要求4所述的功率变换器，其中所述凸出部的外表面比外部的外表面更倾斜。

6.根据权利要求4所述的功率变换器，其中能插入所述凸出部的突出体设置在所述固定杆的一个表面上。

7.根据权利要求6所述的功率变换器，其中所述下推动单元包括缺口部分，所述上推动单元联接至所述缺口部分。

8.根据权利要求7所述的功率变换器，其中所述下推动单元包括：

水平延伸部分，其具有平板形状，所述水平延伸部分沿所述左/右方向延伸；以及

垂直延伸部分，其从所述水平延伸部分向上延伸；

其中所述缺口部分限定于所述垂直延伸部分的上端。

9.根据权利要求8所述的功率变换器，其中所述缺口部分包括：

小宽度部，其具有在前/后方向上的相对小的宽度；以及

大宽度部，其限定在所述小宽度部下方，所述大宽度部具有比所述小宽度部的宽度大的宽度。

10.根据权利要求9所述的功率变换器，其中所述多个半导体器件沿所述水平延伸部分的延伸方向平行地布置。

11.根据权利要求1所述的功率变换器，其中所述散热器进一步包括向上突出的器件安装单元，并且

所述半导体器件布置在所述器件安装单元上。

12.根据权利要求11所述的功率变换器，其中每一个所述半导体器件具有与所述器件安装单元的上表面进行表面接触的下表面。

13.一种功率变换器，其包括：

散热器，其设有保持单元；

多个半导体器件，其布置在所述散热器上；

下推动单元，其接触所述多个半导体器件的上表面；以及

上推动单元，其与所述下推动单元的上表面接触，所述上推动单元对于所述散热器为能拆卸的；

其中当所述上推动单元联接至所述保持单元时，所述上推动单元向下挤压所述下推动单元，且所述下推动单元向下挤压所述半导体器件以使所述半导体器件固定至所述散热器的上部，

所述保持单元包括向下凹进的凹槽，并且

所述上推动单元包括：

中央弯曲部分，其部分地向下突出；以及

插入部分，其布置在所述中央弯曲部分的沿左/右方向的两端中的每一端上，所述插入部分之间具有向上逐渐增加的左/右距离，

所述插入部分容纳在所述凹槽内，

其中所述固定组件进一步包括插入所述插入部分的固定杆。