[发明专利]用于紧固功率半导体的弹性夹件式装置

说明书

技术领域

本说明书涉及一种在制造功率半导体时用于将功率半导体整体地固定（紧固）至散热器的装置，例如作为电动车辆的核心部件并且与室杆（booth bar）等形成整体的逆变器和充电器，特别涉及一种用于使用整体的弹性（有弹力的）夹件来紧固功率半导体的装置，其能够通过将U形夹件整体地模制在塑料模块的壳体上而利用U形夹件的弹性来固定功率半导体（如二极管和MOSFET）。

背景技术

通常，功率半导体模块作为用于功率转换的核心半导体器件而被使用，其将直流（DC）或交流（AC）电压或电流转换为系统所要求的适当的形式和大小。功率半导体模块经常被应用至工业应用领域（诸如逆变器、不间断电源、焊机、升降机等）以及车辆领域。

为了克服通过固定到功率半导体器件上而被使用的散热器的问题，诸如晶体管和MOSFET的功率半导体器件通过在散热器处直接形成螺钉插入孔或通过以各自的长度切削的铝制杆遮蔽半导体器件，并且通过螺钉将所述铝制杆固定至散热器而固定到散热器上。然而，这导致了在散热器处形成不必要的螺钉插入孔的问题。

现有技术采用了其中功率半导体以焊接的方式组装至印刷电路板（PCB）上并且以螺栓连接的方式联接到用于冷却的散热器上的方案。为了确保在这一方案中进行有效的组装，当所述半导体位于PCB的外部或内部时，孔额外地形成于PCB处。

将参照图1描述依据现有技术的用于功率半导体的固定结构，图1示出了所述半导体位于PCB外部的构造。

每个功率半导体器件100以接触状态安装在散热器18的半导体安装部19上，并且桥接器110以焊接的方式连接至PCB 20的一侧。该PCB 20被插入到散热器10的PCB固定凹槽24中。如图1所示，夹件式固定装置10以推压的方式单独地联接至每个功率半导体器件100以适于散热器的特定结构。

参照图2，即使当采用桥接器模块以经由壳体将功率半导体连接至电子电路时，位于壳体下方的功率半导体100也必须通过单独的固定夹件60固定在外部。这里，螺钉被插入到贯穿半导体固定件130形成的固定开口133中以固定功率半导体，并且固定夹件60（钢夹）的推压件65弹性地固定功率半导体。同样地，可以单独地使用插入到夹件固定开口67中的螺钉来固定所述固定夹件60。

此处，对于具有小容量（capacity）的半导体，使用了塑料螺钉。然而，其具有耐热性差的缺点。而且，所述固定夹件60完全地覆盖半导体，其额外地需要用于允许插入工具（诸如驱动器）的孔。这可能导致了电路设计的限制。

在如图1和图2所示出的现有技术中，所述半导体位于PCB的外部以联接用于固定半导体的螺钉。或者，如果这样的结构是不可能的，就需要用于允许插入工具（诸如驱动器等）的孔。由于位置限制，这样会降低PCB的模式设计的自由度。此外，需要螺栓以用于固定夹件，因此增加了组件的数量。

此外，如前述内容所提及的，使用了塑料螺钉来固定小的半导体。因此，由于半导体产生的热量，这种螺钉可能变形并且因此固定力可能会减小或者损失。

发明内容

因此，为了克服现有技术的缺陷，详细说明书的一个方案在于提供一种用于固定功率半导体的整体夹件式模块，其能够通过将弹性（有弹力的）夹件整体地安置到塑料模块的壳体的下表面上以利用夹件的弹性来固定诸如二极管和MOSFET的半导体，从而提高组装效率以及减小对PCB模式设计的限制。

详细说明书的另一方案在于通过减少用于固定所述固定夹件的诸如单独的螺钉和螺栓的所需组件的数量并且不使用塑料螺钉，从而解决如由于半导体产生的热量而造成的螺钉的变形、固定力降低以及损耗的问题。

为了实现这些以及其他的优势并且根据本说明书的目的，正如此处具体实施和宽泛描述的，提供了一种用于将功率半导体固定（紧固）至散热器的装置，其包括：功率半导体，其用于电动车辆的逆变器和充电器；壳体，其与功率半导体一起固定到散热器上并且具有印刷电路板（PCB），PCB布置在壳体上，PCB上具有诸如逆变器、充电器等电子电路，并且PCB经由通孔连接至位于壳体下方的功率半导体的桥接器；以及弹性夹件，其整体地安置在壳体的下表面上以弹性地推压下方的功率半导体从而将所述功率半导体固定到散热器上。

依据另一示例性实施例，所述弹性夹件可包括多个U形凹部，其在钢板的宽度方向上延伸从而形成多个推压件，并且钢板的平面部可形成整体地模制在壳体上的模制部。

如上文所述，本公开在下文将说明的最佳模式、构造以及组装和相关操作的方面可以具有下列效果。