用于电子元件的散热装置的制作方法

本发明涉及一种电子元件的散热装置，例如装备在机动车辆中的用于交流-直流转换器或直流-交流转换器或直流-直流转换器的功率电子元件，确保散热装置与电子元件之间良好的热接触。

背景技术：

电子元件的工作温度直接影响其自身的可靠性。例如，在交流-直流转换器或直流-交流转换器或直流-直流转换器的功率转换电路中，功率半导体器件承担着重要的功能，其工作状态直接影响整个设备运行的可靠性。功率半导体器件在使用过程中会消耗一部分能量并转换成热量，导致功率半导体器件发热、结温升高。当结温超过安全阈值时，电流将急剧增大，甚至造成晶体管烧毁。因此，需要借助散热装置将热量快速地释放到周围环境中，降低电子元件的工作温度。

为确保散热装置的稳定运行，需要保持散热装置与电子元件之间的良好热接触。

现有技术中已知利用压板和螺栓来保持散热装置与电子元件之间的接触。具体地，将压板叠置于电子元件上方，并在合适的位置通过螺栓将压板连接至散热部件，由此电子元件被紧压至散热部件。这种方案最明显的弊端在于，压板的刚性作用力直接施加于电子元件，这可能导致本身结构较为脆弱的电子元件的损坏。

现有技术还已知利用加载有预应力的弹性夹来保持散热装置与电子元件之间的接触。具体地，弹性夹一端固定在固定结构，例如散热部件上，另一端对电子元件施加弹性作用力，将电子元件朝向散热部件偏压。这种方案虽然能够避免对电子元件施加刚性作用力，然而，在热负载的作用下，随着时间的推移，弹性夹可能产生疲劳现象而引起弹性作用力的下降，以至于无法保持散热部件与电子元件之间的稳定接触。

技术实现要素：

本发明旨在至少克服现有技术的上述缺陷，保持散热装置与电子元件之间的良好热接触并减轻对电子元件的损害。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于电子元件的散热装置，其中，所述散热装置包括：散热部件，其布置在所述电子元件的第一侧；至少一个弹性元件，其布置所述电子元件的与所述第一侧相对的第二侧；压板，其布置为使得所述至少一个弹性元件位于所述压板和所述电子元件之间，所述压板连接至固定结构，以通过所述至少一个弹性元件向电子元件施加朝向所述散热部件的压力。

根据本发明的这种配置可避免直接向电子元件施加刚性的作用力，防止电子元件产生局部集中应变而受到损坏。此外，由于压板连接至固定结构，随着时间的推移，弹性元件仍能够向电子元件施加足够的弹性作用力，从而在电子元件与散热部件之间形成稳定可靠的热接触。

在一些实施例中，所述电子元件容纳在壳体中且电连接至印刷电路板，且其中，所述固定结构是散热部件的一部分或壳体一部分或印刷电路板的一部分。

在一些实施例中，所述压板紧固连接至所述固定结构。可以使用几乎永久的连接(例如，焊接连接、粘合剂、铆接等)，或使用一个或多个紧固件(例如，螺钉、螺栓、卡扣连接等)的可移除连接。

在一些实施例中，所述至少一个弹性元件整体呈弧形的片状，且包括顶部和从顶部延伸的两个分支部。

在一些实施例中，所述至少一个弹性元件为螺旋弹簧或弹性垫片。

在一些实施例中，所述压板或所述壳体包括第一定位结构，用于与所述至少一个弹性元件的第二定位结构配合。

在一些实施例中，所述第一定位结构为所述壳体中的凹口，所述第二定位结构为所述弹性元件的凸起，所述弹性元件的凸起被构造为接收在所述壳体的凹口中。

在一些实施例中，所述第一定位结构为形成在所述压板中的凹陷部，所述第二定位结构为所述弹性元件的顶部，所述顶部被构造为接收在所述压板的凹陷部中。

在一些实施例中，所述散热装置还包括导热层，所述导热层布置在所述散热部件和所述电子元件之间。

在一些实施例中，所述散热装置还包括电绝缘片，所述电绝缘片布置在所述至少一个弹性元件和所述电子元件之间。

在一些实施例中，所述至少一个弹性元件由金属制成。

在一些实施例中，所述电子元件为mosfet。

根据本发明的另一个方面，提出了一种交流-直流转换器或直流-交流转换器或直流-直流转换器，其包括前述散热装置。

在一些实施例中，所述交流-直流转换器或直流-交流转换器或直流-直流转换器具有壳体，且其中，所述固定结构为所述壳体的一部分，或所述固定结构为所述散热部件的一部分且所述散热部件连接至所述壳体。通过将固定结构形成为所述壳体的一部分，或所述固定结构形成为所述散热部件的一部分且所述散热部件连接至所述壳体，压板直接或间接地固定至电子设备的壳体。这在电子设备为车载电子设备，例如车载交流-直流转换器或直流-交流转换器或直流-直流转换器的情况下是特别有利的。这是因为，在机动车辆的运行会伴随着车载电子设备的振动，这种振动可能会导致电子元件和散热部件之间的热接触发生松动，从而削弱散热效果。压板直接或间接地固定至电子设备的壳体能够使压板的定位更加牢靠，从而更好地抵御振动对热接触的不利影响。

根据本发明的另一个方面，提出了一种机动车辆，其包括如前所述的交流-直流转换器直流-交流转换器或直流-直流转换器。

附图说明

通过下面的附图本领域技术人员将对本公开内容有更好的理解，并且更能清楚地体现出本公开内容的优点。这里描述的附图仅为了所选实施例的说明目的，而不是全部可能的实施方式并且旨在不限定本公开内容的范围。

图1是根据本发明的一些实施例的散热装置的透视图；

图2是根据本发明的一些实施例的散热装置的透视图，其中压板未被示出；

图3是根据本发明的一些实施例的散热装置的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图对根据本发明的优选实施例进行详细说明。通过附图以及相应的文字说明，本领域技术人员将会进一步理解本发明的特点和优势。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本发明的描述中，“顶”“底”“上”“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1示出了根据本发明的用于电子元件1的散热装置2。所述电子元件1是电子设备的电路组成部分。在一些实施例中，所述电子设备例如是车载交流-直流转换器或直流-交流转换器或直流-直流转换器，这些电子设备在运行过程中往往伴随着高电流产生的大量热量。然而，应当理解，根据本发明的散热装置2也可以应用于包括消费电子、家用电器、工程机械、电气设备等其他工业领域中。

如图1所示，电子设备包括壳体7以及容纳在壳体7内的印刷电路板(未示出)。为方便描述，图1中仅示出了电子设备的一部分。至少一个电子元件1例如通过引脚电连接至所述印刷电路板。在图1中，电子元件1的数量例如为4个。电子元件1例如为功率半导体器件，诸如mosfet，其在使用过程中会消耗一部分能量并转换成大量热量，导致电子元件1发热、结温升高。为此，为至少一个电子元件1配备有散热装置2，如下详述。

散热装置2包括散热部件20，也称热沉，其布置在所述电子元件1的下侧。散热部件20能够与电子元件1进行热交换并吸收所述电子元件1在运行过程中产生的热量，降低电子元件1的温度。在一些实施例中，散热部件20形成为壳体7的一部分，如图3所示。在另一些实施例中，散热部件20与壳体7形成为分立的部件。

散热装置2可包括布置在散热部件20和电子元件1之间的导热层50，以促进散热部件20和电子元件1之间的热交换。

如图2和图3最佳示出，散热装置2包括至少一个弹性元件30，其布置所述电子元件1的上侧，即与所述散热部件20相对的一侧。

如图1和图3最佳示出，散热装置2还包括压板40，其布置在所述至少一个弹性元件30的上侧，使得所述至少一个弹性元件30被夹置在压板40和至少一个电子元件1之间。所述压板40连接至固定结构。所述至少一个弹性元件30在压板和至少一个电子元件1之间被压缩，从而向电子元件1施加朝向所述散热部件20的压力。

根据本发明的这种配置可避免直接向电子元件1施加刚性的作用力，防止电子元件1产生局部集中应变而受到损坏。此外，由于压板40连接至固定结构，随着时间的推移，弹性元件30仍能够向电子元件1施加足够的弹性作用力，从而在电子元件1与散热部件20之间形成稳定可靠的热接触。

在一些实施例中，固定结构可以是印刷电路板的一部分。

在一些实施例中，固定结构可以是电子设备的壳体7的一部分。

在一些实施例中，固定结构可以是散热部件20的一部分。

在一些实施例中，固定结构可以是散热部件20的一部分，且该散热部件20可连接至电子设备的壳体7。

固定结构作为电子设备的壳体7的一部分或者固定结构作为散热部件20的一部分，且散热部件20可连接至电子设备的壳体7。在这两种配置下，压板40直接或间接地固定至电子设备的壳体7。这在电子设备为车载电子设备，例如车载交流-直流转换器或直流-交流转换器或直流-直流转换器的情况下是特别有利的。在机动车辆的运行会伴随着车载电子设备的振动，这种振动可能会导致电子元件1和散热部件20之间的热接触发生松动从而削弱散热效果。压板40直接或间接地固定至电子设备的壳体7能够使压板的定位更加牢靠，从而抵御振动对热接触的不利影响。

在一些实施例中，将压板40紧固连接至固定结构。可以使用几乎永久的连接(例如，焊接连接、粘合剂、铆接等)，或使用一个或多个紧固件(例如，螺钉、螺栓、卡扣连接等)的可移除连接。如图1和图2所示，压板40通过螺钉80固定至固定结构，可通过调节螺钉80来调整至少一个弹性元件30向电子元件1施加的作用力。

在一些实施例(未示出)中，弹性元为螺旋弹簧，其例如由金属材料制成。

在一些实施例(未示出)中，弹性元件为弹性垫片，其例如由弹性材料制成。

在一些实施例中，弹性元件30整体呈弧形的片状，且包括顶部31和从顶部31延伸的两个分支部32，如图2和图3所示。片状弹性元件30例如由金属制成。散热装置2可包括布置在弹性元件30和电子元件1之间的电绝缘片60。片状弹性元件30的顶部31抵靠所述压板40，片状弹性元件30的分支部32通过所述电绝缘片60支撑在所述电子元件1上。如图3所示，电子设备包括四个电子元件1和两个片状弹性元件30。每个片状弹性元件30被分配给两个相邻的电子元件1，其一个分支部32通过电绝缘片60支撑在一个电子元件1上。

在一些实施例中，片状弹性元件30和压板40均由金属制成，例如采用301不锈钢。片状弹性元件30的厚度在0.6mm至1mm的范围内。压板40的厚度在2mm至3mm的范围内。上述厚度范围内的片状弹性元件和压板能够向电子元件提供足够的作用力，以实现电子元件和散热元件之间可靠的热接触。

在一些实施例中，所述压板40或所述壳体7包括第一定位结构，用于与所述至少一个弹性元件30的第二定位结构配合，由此，弹性元件30能够被保持就位，以向电子元件1施加稳定的弹性作用力，从而确保电子元件1和散热部件20的良好热接触。此外，第一定位结构和第二定位结构的配合还使得弹性元件和压板的装配工作能够更加容易地进行。

在一些实施例中，如图2所示，第一定位结构为所述壳体7中的凹口71，所述第二定位结构为片状弹性元件30的凸起33，所述片状弹性元件30的凸起33被构造为接收在所述壳体7的凹口71中。由此，弹性元件30的位置能够相对于所述壳体被保持，并且在弹性元件的装配过程中能够快速地确定安装位置。

在一些实施例(未示出)中，第一定位结构为形成在所述压板40中的凹陷部，所述第二定位结构为所述弹性元件30的顶部31，所述顶部31被构造为接收在所述压板40的凹陷部中。由此，弹性元件30的位置能够相对于所述压板被保持，由于压板相对于壳体或散热部件固定，弹性元件相对于散热部件也不容易发生移动，从而可向电子元件施加稳定的作用力。

当然，本领域技术人员也可以设想其他定位结构来将弹性元件保持就位。例如，在弹性元件为螺旋弹簧或弹性元件的情况下，压板中可设置有用于螺旋弹簧或弹性元件的接收座，接收座的形状与螺旋弹簧或弹性元件的形状相匹配。

本发明所提出的散热装置还有利地简化了在制造和装配工序。在采用弹性夹的现有技术中，为使弹性夹向电子元件施加足够的作用力，往往需要借助自动压机来完成使弹性夹变形的工序，费时费力。而在本发明中，所有的装配工序均可在一个工位处完成，只需要把导热层、电子元件、电绝缘片、弹性元件和压板依次叠置，再将固定压板即可，操作简便，且不需要引入额外的安装设备。

本发明的进一步特征可以在权利要求、附图和附图的说明中发现。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及进一步在附图说明和/或单独在附图中所示的特征和特征组合不仅用于分别指出的组合，还用在其他组合或单独使用，而不违背本发明的范围。在图中没有明确显示且解释、但是通过单独的特征组合从被解释细节呈现且可被产生的本发明的细节由此成为被包括和被披露的。因此，不具有原始形成的独立权利要求的所有特征的细节和特征组合也应被视为被披露的。