功率半导体模块及其装配方法与流程

1.本公开涉及功率半导体模块，以及功率半导体模块的装配方法。


背景技术：

2.功率半导体芯片在运作中会产生热量，需要散发该热量以便维持功率半导体芯片的正常功能。此外，通常采用带有壳体的功率半导体模块来集成功率半导体芯片。相比于离散的芯片或器件，这种功率半导体模块更容易使用，但对散热也有更高的要求。
3.功率半导体模块常见的散热方式是使模块底部的涂有导热硅脂的散热接触区与散热元件(包括冷却元件)直接接触，通过导热硅脂和散热元件将功率半导体模块中的半导体芯片等产生的热量散发到环境中。然而，功率半导体模块的尺寸通常较大，而随着热量的产生，功率半导体模块的边缘附近会逐渐发生翘曲。另一方面，由于导热硅脂有流动性，当功率半导体模块与散热元件贴合时，二者之间的导热硅脂会被挤压以填补功率半导体模块底部与散热元件之间的间隙，因此，翘曲越大，意味着散热接触区与散热元件之间的局部间隙越大，进而局部区域导热硅脂越厚。由于导热硅脂的热传导系数比散热元件低，散热能力也比散热元件差，因此过大的翘曲很有可能会阻碍功率半导体模块热量散发的效率。
4.为了解决功率半导体模块使用过程中的翘曲问题，现有技术有以下两种设计。
5.在例如usd0922329s中公开了现有技术的其中一种设计，如图 1所示，该设计是在功率半导体模块的壳体1a的两侧下部一体地形成带有通孔的凸缘10a，在散热元件上相应地开设螺纹孔，利用穿过通孔的螺丝(或螺栓)将壳体固定到散热元件上。在这种设计中，功率半导体模块与散热元件之间的接触是刚性接触，这样不但不利于减小散热接触区与散热元件之间的间隙，而且受力处易老化，不利于长期使用。此外，在有振动的环境中，图1所示的设计的可靠性较差。
6.在例如us7477518b2中公开了现有技术的另一种设计，如图2 所示，该设计采用模制有压紧件的塑料壳体2a。在制备功率半导体模块时，将压紧件20a的一端21a插入到用于壳体的塑料注射成型模具中，从而在注射成型壳体的同时将压紧件嵌固到壳体的侧壁内。压紧件的另一端22a带有通孔，同样利用穿过通孔的螺丝(或螺栓) 将壳体2a固定到散热元件上。图2所示设计虽然能够使压紧件与散热元件之间实现柔性接触，有利于长期使用，然而，却导致了壳体的制备工艺复杂化，增加了制造成本。
7.此外，图1和图2所示的两种设计均导致功率半导体模块只能应用在灌胶模块，但不能应用在塑封模块。具体来说，灌胶模块的壳体通常是单独制备的，在封装时，塑料壳体和基板(如覆铜陶瓷基板或者铜基板)通过胶水粘接，随后在塑料壳体内部灌入硅凝胶。相比较而言，塑封模块通常将环氧塑封料(emc)等热固性材料挤压入模腔并将其中的半导体芯片包埋，这种方法不适合制备壳体的与散热元件固定的部分(例如，上述凸缘10a和压紧件20a)。由此可见，图1和图2所示的两种设计并不适合塑封模块。另外，所制备的功率半导体模块尺寸很大，不利于封装工艺和打包运输过程。
8.因此，需要提供一种可以解决上述技术问题的改进的功率半导体模块。


技术实现要素：

9.本公开提供了一种功率半导体模块及其装配方法。
10.具体地，本公开提供了一种功率半导体模块，其包括：散热接触区，所述散热接触区被构造为用于与散热元件热连接；壳体；以及与所述壳体分开制备的压紧件。所述壳体和所述压紧件中的一者包括轨道部、和另一者包括轨道配合部。所述壳体和所述压紧件中的一者包括第一限位部、和另一者包括第一限位配合部。所述轨道配合部能够被插入到所述轨道部中并沿着朝向或背离所述散热接触区所在平面的方向在所述轨道部中滑动，使得所述压紧件能够从与所述壳体分离的分离位置移动到与所述壳体连接的安装位置。所述轨道部能够与所述轨道配合部配合，以阻止所述压紧件相对于所述壳体沿平行于所述散热接触区所在平面的方向移动。当所述压紧件处于所述安装位置时，所述第一限位部能够与所述第一限位配合部配合，以阻止所述压紧件相对于所述壳体沿朝向所述散热接触区所在平面的方向移动。所述压紧件被构造为用于在处于所述安装位置且被安装到所述散热元件上的状态下将所述散热接触区压紧到所述散热元件上。
11.可选地，所述轨道部位于所述壳体上。所述压紧件还包括主体部。所述轨道配合部被构造为从所述主体部横向伸出，并沿着所述轨道部延伸的方向延伸。
12.可选地，所述压紧件被构造为适于从所述壳体靠近所述散热接触区一侧的进入位置沿着背离所述散热接触区所在平面的方向移动到所述安装位置。所述第一限位部被构造为所述壳体上的凸起。所述凸起具有背向所述散热接触区所在平面的止回面和从所述止回面的末端朝向所述散热接触区倾斜地延伸的引导面。所述引导面用于在所述压紧件从所述进入位置到所述安装位置的移动过程中引导所述主体部。所述第一限位配合部被构造为所述主体部上的窗口。当所述压紧件处于所述安装位置时，所述凸起穿过所述窗口，且所述凸起的所述止回面能够与所述窗口的朝向所述散热接触区所在平面的表面配合，以阻止所述压紧件相对于所述壳体沿朝向所述散热接触区所在平面的方向移动。
13.可选地，所述压紧件被构造为适于从所述壳体靠近所述散热接触区一侧的进入位置沿着背离所述散热接触区所在平面的方向移动到所述安装位置。所述第一限位部被构造为所述壳体上的凹部。所述第一限位配合部被构造为所述主体部上的弹性件。当所述压紧件处于所述安装位置时，所述弹性件能够与所述凹部配合，以阻止所述压紧件相对于所述壳体沿朝向所述散热接触区所在平面的方向移动。
14.可选地，所述弹性件是朝向所述壳体弯曲和/或倾斜的弹性片。当所述压紧件处于所述安装位置时，所述弹性片的末端抵接所述凹部的背向所述散热接触区所在平面的表面。
15.可选地，所述压紧件被构造为适于从所述壳体远离所述散热接触区一侧的进入位置沿着朝向所述散热接触区所在平面的方向移动到所述安装位置。所述第一限位部是位于所述壳体上的第一止挡面。当所述压紧件处于所述安装位置时，所述第一限位配合部能够与所述第一止挡面配合，以阻止所述压紧件相对于所述壳体沿朝向所述散热接触区所在平面的方向移动。
16.可选地，所述轨道部位于所述壳体上。所述第一止挡面位于所述轨道部的靠近所述散热接触区的部分内。所述轨道配合部位于所述压紧件上。所述第一限位配合部位于所述轨道配合部的一端。当所述压紧件处于所述安装位置时，所述第一限位配合部与所述第
一止挡面配合，以阻止所述压紧件相对于所述壳体沿朝向所述散热接触区所在平面的方向移动。
17.可选地，压紧件由具有弹性的材料构成。
18.可选地，所述壳体和所述压紧件分别包括第二限位部和第二限位配合部。当所述压紧件处于所述安装位置时，所述第二限位部能够与所述第二限位配合部配合，以阻止所述压紧件相对于所述壳体沿背离所述散热接触区所在平面的方向移动。
19.可选地，所述壳体和所述压紧件分别包括第二限位部和第二限位配合部。所述第二限位部被构造为面向所述散热接触区所在平面的第二止挡面。所述第二限位配合部位于所述主体部或所述轨道配合部的一端。当所述压紧件处于所述安装位置时，所述第二止挡面能够与所述第二限位配合部配合，以阻止所述压紧件相对于所述壳体沿背离所述散热接触区所在平面的方向移动。
20.可选地，所述第二限位部被构造为所述壳体上的凸起。所述凸起具有面向所述散热接触区所在平面的止回面和从所述止回面的末端背向所述散热接触区所在平面倾斜延伸的引导面。所述引导面用于在所述压紧件从所述进入位置到所述安装位置的移动过程中引导所述主体部。所述第二限位配合部被构造为所述主体部上的窗口。当所述压紧件处于所述安装位置时，所述凸起穿过所述窗口，且所述凸起的所述止回面能够与所述窗口的背向所述散热接触区所在平面的表面配合，以阻止所述压紧件相对于所述壳体沿背向所述散热接触区所在平面的方向移动。
21.可选地，所述止回面上设置有自锁结构。所述自锁结构被构造为能够与所述窗口配合，以阻止处于所述安装位置的所述压紧件沿背离所述壳体的方向向外移动。
22.可选地，所述轨道部和所述轨道配合部的数量分别为两个。两个所述轨道部的用于容纳相应轨道配合部的空间彼此相向地敞开。
23.可选地，所述压紧件的数量为至少2个。当处于所述安装位置时，所述压紧件中的2个分别安装在所述壳体的彼此相反的侧面上。
24.可选地，所述压紧件适于被可拆卸地安装到所述壳体上。
25.可选地，所述第一限位部一体地形成在所述壳体上。
26.可选地，所述第一限位配合部一体地形成在所述压紧件上。
27.可选地，所述轨道部一体形地成在所述壳体或所述压紧件上。
28.可选地，所述轨道配合部一体地形成在所述壳体或所述压紧件上。
29.可选地，所述壳体由塑料制成。
30.可选地，所述压紧件由金属制成。
31.本公开还提供了一种功率半导体模块装配方法，用于将上述功率半导体模块装配到所述散热元件上，所述方法包括：将所述压紧件置于所述壳体上的进入位置处，在所述轨道部中滑动所述轨道配合部，以将所述压紧件从所述进入位置移动到所述安装位置；以及，将所述压紧件安装到所述散热元件上，以使所述散热接触区紧贴所述散热元件。
32.可选地，在将所述压紧件安装到所述散热元件上之前，所述方法还包括，在所述散热接触区和/或所述散热元件的表面上施加导热硅脂。
33.本公开的功率半导体模块及其装配方法使得功率半导体模块生产难度低，适用面广，寿命长，尺寸小，便于封装和打包运输，能够在长期使用中抑制翘曲的发生，保持散热接
触区与散热元件之间的稳定接触。
附图说明
34.图1是现有技术的功率半导体模块的外壳和压紧件的一种设计；
35.图2是现有技术的功率半导体模块的另一种设计，其包括的外壳和压紧件；
36.图3是根据本公开第一实施例的压紧件处于安装位置的功率半导体模块的示意性剖视图；
37.图4是根据本公开第一实施例的压紧件处于安装位置的功率半导体模块的俯视立体图；
38.图5是图4中的功率半导体模块的俯视图；
39.图6是根据本公开第一实施例的压紧件处于分离位置的功率半导体模块的外壳和压紧件的俯视立体图；
40.图7是示出根据本公开第一实施例的压紧件安装过程的示意图；
41.图8是根据本公开第一实施例的已安装到散热元件上的功率半导体模块的示意性剖视图；
42.图9是根据本公开第二实施例的压紧件处于安装位置的功率半导体模块的外壳的立体图；
43.图10是根据本公开第二实施例的压紧件处于分离位置的功率半导体模块的外壳的立体图；
44.图11是根据本公开第二实施例的功率半导体模块的压紧件的侧视图；
45.图12是根据本公开第三实施例的压紧件处于安装位置的功率半导体模块的外壳的立体图；
46.图13是根据本公开第三实施例的压紧件处于分离位置的功率半导体模块的外壳的立体图；
47.图14是根据本公开第四实施例的功率半导体模块的外壳和压紧件的立体图；以及
48.图15是根据本公开第五实施例的功率半导体模块的外壳的局部放大图。
具体实施方式
49.下面将参考附图通过举例的方式对本公开进行描述。下面的描述公开或显示了本公开的各个目的、特征和方面。本领域的技术人员可以理解的是，下面的讨论仅用于描述示例性实施例，而非旨在限制本公开的体现在示例性构造中的更广泛的方面。表1是附图中的部件与相应的附图标记的清单，其中彼此相同或相似的附图标记在附图中表示彼此相同或相似的部件。因此，一旦某一部件在一个实施例中被定义，则在其他实施例中可能将省略对其进行进一步定义和解释。
[0050][0051][0052]
表1
[0053]
在本公开的描述中，需要说明的是，以术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示
所指的装置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公开的限制。当然，当功率半导体模块安装到电路中时，各部件之间的位置关系以实际方位为准。
[0054]
此外，在本公开的描述中，除非特别指明，否则单数形式的表达可以包括复数概念。
[0055]
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或顺序。
[0056]
另外，需要说明的是，在没有指明是冲突的情况下，本公开的实施例中的特征可以任意相互结合。
[0057]
图3至图14示出了根据本公开的不同实施例的功率半导体模块(1)。功率半导体模块(1)包括壳体(10；110；210；310)、压紧件(20；120；220；320)以及散热接触区30。散热接触区30被构造为用于与散热元件d热连接。壳体(10；110；210；310)和压紧件(20；120；220；320)中的一者包括轨道部(11；111；211；311)，另一者包括轨道配合部(21；121；221；321)。作为例子，在图4至图13中，轨道部(11；111；211)都在壳体(10；110； 210)，而轨道配合部(21；121；221)都在压紧件(20；120；220)。
[0058]
轨道配合部(21；121；221；321)能够被插入到轨道部(11； 111；211；311)中并沿着朝向或背离散热接触区30所在平面的方向(即，沿着上下方向)在轨道部(11；111；211；311)中滑动，使得压紧件(20；120；220；320)能够从与壳体(10；110；210； 310)分离的分离位置移动到与壳体(10；110；210；310)连接的安装位置。轨道部(11；111；211；311)能够与轨道配合部(21； 121；221；321)配合，以阻止压紧件(20；120；220；320)相对于壳体(10；110；210；310)沿平行于散热接触区所在平面的方向 (即，沿横向平面)移动。换句话说，轨道部(11；111；211；311) 和轨道配合部(21；121；221；321)的配合只阻止了横向平面内的移动，但允许上下方向的移动。
[0059]
壳体(10；110；210；310)和压紧件(20；120；220；320) 分别包括第一限位部(12；112；212；312)和第一限位配合部(22； 122；222；322)。壳体(10；110；210；310)和压紧件(20；120； 220；320)中的一者包括第一限位部(12；112；212；312)，另一者包括第一限位配合部(22；122；222；322)。作为例子，在图4 至图14中，第一限位部(12；112；212；312)都在壳体(10；110；210； 310)上，而第一限位配合部(22；122；222；322)都在压紧件(20； 120；220；320)上。当压紧件(20；120；220；320)处于安装位置时，第一限位部(12；112；212；312)能够与第一限位配合部(22； 122；222；322)配合，以阻止压紧件(20；120；220；320)相对于壳体(10；110；210；310)沿朝向散热接触区30所在平面的方向移动，即在图3至4及图6至图14中向下移动。换句话说，第一限位部(12；112；212；312)和第一限位配合部(22；122；222； 322)用于在压紧件(20；120；220；320)到达安装位置后，才阻止压紧件相对于壳体向下的移动，即，在压紧件的移动过程中，第一限位部和第一限位配合部不限制压紧件与壳体之间的相对移动。
[0060]
在压紧件(20；120；220；320)被构造为用于在处于安装位置且被安装到散热元件上的状态下将散热接触区30压紧到散热元件d 上。换句话说，在功率半导体模块(1)安装到散热元件d时，散热元件d分别与散热接触区30接触、与压紧件(20；120；220；320) 固定，因此压紧件(20；120；220；320)相对于壳体向上的移动已被阻止。
[0061]
通过上述设计，本公开的功率半导体模块具有以下优点：生产难度低，适用面广，寿命长，尺寸小，便于封装和打包运输，能够在长期使用中抑制翘曲的发生，保持散热接触区与散热元件之间的稳定接触。
[0062]
如图4至图13所示，在本公开的不同实施例中，轨道部(11； 111；211)可以位于壳体(10；110；210)上。压紧件(20；120； 220)还包括主体部(23；123；223)。轨道配合部(21；121；221) 被构造为从主体部(23；123；223)横向伸出，并沿着轨道部(11； 111；211)延伸的方向延伸。换言之，轨道部(11；111；211)和轨道配合部(21；121；221)都沿着上下方向延伸。将轨道部(11； 111；211)设置于壳体(10；110；210)上更便于壳体(10；110； 210)与压紧件(20；120；220)的加工。
[0063]
根据本公开的实施例，如图4至图11所示，压紧件(20；120) 可以被构造为适于从壳体(10；110)靠近散热接触区30一侧的进入位置(即，壳体下侧)沿着背离散热接触区30所在平面的方向(即，向上)移动到安装位置。通过这种结构，压紧件(20；120)更容易在安装时定位在安装位置。
[0064]
根据本公开的实施例，两个轨道部的用于容纳相应轨道配合部的空间彼此相向地敞开。
[0065]
根据本公开的实施例，压紧件(20；120；220；320)的数量可以为至少2个。当处于安装位置时，压紧件(20；120；220；320) 中的2个分别安装在壳体(10；110；210；310)的彼此相反的侧面上。
[0066]
根据本公开的实施例，压紧件(20；120；220；320)可以适于被可拆卸地安装到壳体(10；110；210；310)上。
[0067]
根据图4至图14的实施例，第一限位部(12；112；212；312) 可以一体地形成在壳体(10；110；210；310)上。第一限位配合部 (22；122；222；322)可以一体地形成在压紧件上(20；120；220； 320)。轨道部可以一体形地成在壳体(10；110；210)或压紧件320 上。轨道配合部可以一体地形成在壳体310或压紧件(20；120；220) 上。壳体(10；110；210；310)可以由塑料制成。压紧件(20；120； 220；320)可以由金属制成(例如，薄金属片)或由高分子材料制成。其中，所述金属可以是铝、镁合金、铜、镀镍铜、不锈钢等，所述高分子材料可以是塑料或者掺有填料的高分子材料。压紧件(20； 120；220；320)可以是弹性件。
[0068]
本公开实施例中第一限位部(12；112；212；312)和第一限位配合部(22；122；222；322)的配合可以是接触配合,也可以卡扣配合。可选地，第一限位部和第一限位配合部的配合也可以是插销配合或螺丝配合。
[0069]
根据本公开的实施例，将功率半导体模块装配到散热元件上的功率半导体模块装配方法包括：将压紧件(20；120；220；320)置于壳体(10；110；210；310)上的进入位置处，在轨道部中滑动轨道配合部，以将压紧件从进入位置移动到安装位置；以及，将压紧件(20；120；220；320)安装到散热元件上，以使散热接触区(30) 紧贴散热元件。图8示出了安装状态下的功率半导体模块。
[0070]
可选地，在将压紧件(20；120；220；320)安装到散热元件上之前，功率半导体模块装配方法还包括：在散热接触区(30)和/或散热元件的表面上施加导热硅脂。
[0071]
下面，对本公开的各个实施例进行详细描述。
[0072]
第一实施例
[0073]
图3至图8示出了根据本公开的第一实施例的功率半导体模块 1。其中，图3和图8是不同状态下该功率半导体模块1的示意性剖视图，图4至图6是不同状态下、从各个角度看到的功率半导体模块1的视图，图7是功率半导体模块1的压紧件20的装配过程的示意图。
[0074]
如图3至图5以及图8所示，功率半导体模块1包括壳体10、压紧件20、散热接触区30。典型地，壳体10大致呈长方体形状，尽管其他形状(如梯形台、梯形柱、六边形柱等)也是可行的。散热接触区30是功率半导体模块1的用于与散热元件d(见图8)热连接的区域。在第一实施例中，散热接触区30是功率半导体基板41 的底面，该功率半导体基板41是dbc(直接接合铜)衬底，并且嵌设在壳体的底部。功率半导体芯片42等器件设置在功率半导体基板41 的顶面上且位于壳体10中，多个端子插针43从功率半导体芯片42 或功率半导体基板41朝背离散热接触区30的方向(即，沿图4中的z轴向上)延伸，并从壳体10顶部的通孔穿出壳体10。在壳体 10中还可灌注硅凝胶。
[0075]
压紧件20是与壳体10分开制备的，并且压紧件20可通过简单的装配过程而被安装到壳体10上。在第一实施例中，两个压紧件20 可分别被安装到壳体10的彼此相反的两侧上。为清楚起见，将仅对其中一个压紧件20及与之配合的壳体结构进行描述。
[0076]
如图4至图8所示，压紧件20可包括待与壳体10配合的大致竖直部分和待与散热元件d配合的大致水平部分，从而形成为大致l 形。其中，大致竖直部分包括主体部23和位于主体部23两侧的轨道配合部21。两个轨道配合部21彼此反向地从主体部23的下部横向伸出，随后向上延伸，从而在每个轨道配合部21与主体部23之间形成缝隙。压紧件20可以是由具有一定弹性的材料(例如，诸如铝、镁合金、铜、镀镍铜、不锈钢的金属，诸如塑料的高分子材料或掺有填料的高分子材料)制成的弹性件。
[0077]
与两个轨道配合部21对应的两个轨道部11彼此平行地形成在壳体10的侧壁上。可选地，两个轨道部11的用于容纳轨道配合部 21的空间彼此相向地敞开(例如，两个轨道部11的由与散热接触区 30所在平面平行的平面所截取的截面可呈彼此相向的形和形)。
[0078]
轨道配合部21能够沿着朝向或背离散热接触区30所在平面的方向(即，沿着图4中的z轴方向或上下方向)在轨道部11中滑动，使得压紧件20能够从与壳体10分离的分离位置(见图7)移动到与壳体10连接的安装位置(见图4)。更具体地说，压紧件20能够从壳体10下侧的进入位置竖直向上地移动到安装位置。其中，无论是在轨道配合部21的滑动过程中，还是在压紧件20已处于安装位置之后，轨道部11均能够与轨道配合部21配合，以阻止压紧件20相对于壳体10沿平行于散热接触区30所在平面的方向(即，沿图4 中与z轴垂直的任何方向)移动。换句话说，轨道部11与轨道配合部21之间的配合只允许压紧件20沿上下方向移动。由此，一旦压紧件20已安装到壳体10上，压紧件20就受到轨道部11的限制而不能在左右方向(图4中的y轴方向)或前后方向(图4中的x轴方向上)上移动。
[0079]
另外，在壳体10上还设置有第一限位部。在第一实施例中，如图4和图6所示，第一限位部被构造为凸起12的形式。凸起12与轨道部11设置在壳体10的同侧壁面上，并且优选地位于两个轨道部11之间。每个凸起12具有面向上的止回面13和从止回面13的末端附近倾斜地向下延伸的引导面14。在止回面13与引导面14之间可以可选地设置有过渡面，即，引导面14的上端终止于止回面13 或过渡面，下端终止于壳体10的侧壁。引导面14可以是斜面，也可以是具有一定弧度的表面。
[0080]
在压紧件20上与第一限位部对应地设置有第一限位配合部。在第一实施例中，第
一限位配合部是开在主体部23上的窗口22。每个窗口22可呈矩形，且尺寸可以与凸起12相适配，然而，窗口22的尺寸也可以比凸起12略大。
[0081]
如图4所示，当压紧件20处于安装在壳体10上的安装位置时，壳体10上的凸起12可以与压紧件20上的窗口22配合，以阻止压紧件20相对于壳体10向下移动。更具体地说，当压紧件20处于安装位置时，凸起12穿过相应的窗口22，并且凸起12的朝上的止回面13能够通过抵接窗口22的朝下的表面(即，窗口22的上沿)来阻止压紧件20相对于壳体10向下移动。
[0082]
此外，壳体10和压紧件20可分别包括第二限位部和第二限位配合部。在第一实施例中，如图4所示，第二限位配合部是每个轨道配合部21的上端部25。第二限位部是可与轨道配合部21的上端部25相配合的，面向下的第二止挡面15。每个第二止挡面15可位于相应的轨道部11和凸起12之间，并且可以是从壳体10的侧壁的上部向外突出的突起16的下表面。
[0083]
通过设计轨道配合部21的长度和/或第二止挡面15的位置，可使得当压紧件20处于安装在壳体10上的安装位置时，第二止挡面 15恰处于与抵接轨道配合部21的上端部25相邻的位置。因此，第二止挡面15可通过与轨道配合部21的上端部25配合(抵接)，来阻止压紧件20相对于壳体10向上移动。
[0084]
可以理解的是，只有当压紧件20到达安装位置之后，第一限位部与第一限位配合部之间、以及第二限位部与第二限位配合部之间才相互配合，以阻止压紧件相对于壳体向上/向下移动。
[0085]
下面对根据第一实施例的将压紧件20安装到壳体10上的过程进行描述。在分别制备壳体10和压紧件20之后，从壳体10的下侧使压紧件20的轨道配合部21与壳体10的相应的轨道部11对准(见图7)。然后，使压紧件20从壳体10下侧的进入位置(即，轨道配合部21刚进入轨道部11的位置)沿着竖直向上的方向移动到图4 所示的安装位置。在此过程中，压紧件20的主体部23的顶部将接触凸起12的引导面14并顺着引导面14移动，从而相对于轨道配合部21而略微弹性摆转。一旦窗口22到达凸起12所在位置，主体部 23即随着凸起12从窗口22穿过而弹性地恢复到与轨道配合部21共面的位置，即安装位置。
[0086]
可见，仅通过简单的推入过程就可以将压紧件20安装到壳体 10上。在到达安装位置后，如图4所示，压紧件20的横向移动被轨道部11所限制，上下移动分别被第二止挡面(第二限位部)15和凸起(第一限位部)12限制，因此，可以使压紧件20可靠地保持在安装位置。
[0087]
此外，第一实施例中的压紧件20相对于壳体10是可拆卸的。当需要将压紧件20从壳体10上拆下时，可以适当力度将压紧件20 的主体部23向外掰，使得窗口22向外超出凸起12，然后顺着轨道部11将压紧件20从壳体10向下抽出推出即可。
[0088]
参考图8，与us7477518b2中的结构类似，可进一步通过螺丝 44等将压紧件20安装到散热元件d上，以使散热接触区30紧贴散热元件d。在功率半导体模块1的运作过程中，通过导热硅脂和散热元件d将功率半导体芯片42产生的热量不断地散发到环境中。当因半导体芯片42产生热量等缘故使散热接触区30的边缘倾向于发生向上翘曲时，壳体10的侧壁亦倾向于随翘曲而带动压紧件20一起向上移动。然而，由于此时压紧件20已被固定到散热元件d上，因此压紧件20将向壳体10施加向下的反作用力，从而能够有效地抑制上述翘曲的发生，继而有效地抑制翘曲发生处因导热硅脂变厚甚至出现空隙而阻碍功率半导体模块热量散发效率的问题。此外，由于压紧件20与壳体10并不是一体形成的，且压紧件20可由具有一
定弹性的材料构成，例如薄金属片、高分子材料片等等，因此，功率半导体模块1与散热元件d之间能够实现柔性接触，有利于长期使用，且即使处于振动的环境中也能够保证压紧功能的可靠性。此外，由于压紧件20与壳体10是分开制备的，不需要将压紧件20的一部分精确地模制到壳体10中，因此，该功率半导体模块1的制备工艺简单，成本低，且不但能够应用在灌胶模块，也能够应用在塑封模块。此外，该功率半导体模块1不必在已安装压紧件20的状态下进行打包、运输，因此打包容易，运输尺寸小。
[0089]
如上，已经结合附图对根据本公开的第一实施例进行了描述。在下文对其他实施例的描述中，与第一实施例中的部件对应或具有相同功能的部件将以类似的附图标记(例如，比第一实施例的部件的附图标记的数值增加(或乘以)整百)，并且可能省略对某些部件、操作、效果的描述以避免重复。
[0090]
第二实施例
[0091]
图9至图11示出了根据本公开的第二实施例的功率半导体模块的外壳和压紧件。与第一实施例的不同之处在于，第二实施例的功率半导体模块的外壳和压紧件的第一限位部被构造为壳体110上的凹部112，第一限位配合部被构造为压紧件120的主体部123上的弹性件122。当压紧件120处于如图9所示的安装位置时，弹性件122 能够与凹部112配合，以阻止压紧件120相对于壳体110沿朝向散热接触区30所在平面的方向(即，在图9中向下)移动。
[0092]
可选地，如图9至图11所示，弹性件122是朝向壳体10弯曲和/或倾斜的弹性片。当压紧件120处于安装位置时，弹性片122的末端抵接凹部112的背向散热接触区30所在平面的表面(即，凹部 112的下沿)。
[0093]
更具体地说，如图10所示，凹部112具有矩形形状并且位于两个轨道部111之间。弹性件122是从开在压紧件120的主体部123 中的窗口的上沿向下延伸的弹性片。在将压紧件120从下至上地安装到壳体110的过程中，弹性件122的末端将先接触壳体侧壁的位于凹部112下方的部分，使得弹性件122(及主体部123)略微向前 (在图11中向左)摆转。一旦弹性件122到达与凹部112对应的位置，弹性件122即至少部分地发生弹性恢复，并且弹性件122的末端将抵接凹部112的下沿。
[0094]
此外，在第二实施例中，轨道配合部121的上端部125具有朝第一限位配合部(即弹性件122)横向延伸的结构，并且仅该上端部 25的靠近第一限位配合部的部分作为与第二限位部配合的第二限位配合部。这种结构使得轨道配合部121的上端部25产生一定的柔性，减小了对第二限位部和第二限位配合部之间的位置关系的精度要求，且在功率半导体模块处于安装状态时减轻了振动的影响。上端部125 的这一结构也可以适用于第一实施例中的轨道配合部21，在此不再赘述。
[0095]
第三实施例
[0096]
图12和图13示出了根据本公开的第三实施例的功率半导体模块的外壳和压紧件。与第一和第二实施例的不同之处在于，第三实施例的功率半导体模块的外壳和压紧件的压紧件220被构造为适于从壳体210远离散热接触区30一侧(即，图12中壳体210的上侧) 的进入位置沿着朝向散热接触区30所在平面的方向(即，图12中向下的方向)移动到安装位置。此外，第三实施例中的第一限位部是位于壳体210上的第一止挡面212。当压紧件220处于安装位置时，第一限位配合部能够与第一止挡面212配合，以阻止压紧件220向下移动。
[0097]
具体地，如图13所示，第一止挡面212位于轨道部211的靠近散热接触区的部分
(即，轨道部211的下部)内，并且可以是轨道部211的轨道截止面。第一限位配合部被构造为轨道配合部221的下端部222。当压紧件220处于图12所示的安装位置时，轨道配合部221的下端部222与第一止挡面212配合，以阻止压紧件220向下移动。
[0098]
此外，第三实施例中的第二限位部被构造为壳体210上的凸起 215。该凸起215具有与第一实施例中的凸起12相反的结构，即，凸起215具有面向下的止回面213和从止回面213的末端附近倾斜向上延伸的引导面214。该引导面214也用于在压紧件220从进入位置到安装位置的移动过程中引导主体部223。第二限位配合部被构造为主体部223上的窗口225。当压紧件220处于安装位置时，凸起 215穿过窗口225，且凸起215的止回面213能够与窗口225的下沿配合，以阻止压紧件220相对于壳体210沿背向散热接触区30所在平面的方向移动。
[0099]
可选地或者附加地，第二限位配合部可以被构造为压紧件220 的主体部222与轨道配合部221之间的结合部分的下表面，并且第二限位部可以被构造为从壳体210上与该第二限位配合部对应的位置突出的突出部的上表面。
[0100]
此外，可选地，如图9至图11所示的凹部与弹性件的配合也可以适用于压紧件220从壳体210的上侧向下移动到安装位置的第三实施例中(以代替凸起215和窗口225)，在此不再赘述。
[0101]
第四实施例
[0102]
图14示出了根据本公开的第四实施例的功率半导体模块的外壳和压紧件。与第一实施例的不同之处在于，第四实施例中的轨道部311设置在压紧件320，而轨道配合部321设置在壳体310上。
[0103]
具体地，轨道配合部321被构造为从壳体310向前伸出，继而分别向左、右两侧弯折。轨道部311被构造为从压紧件320的主体部323的两侧横向伸出，并且弯折成与轨道配合部321的横截面形状适配的c形轨道形状。轨道配合部321能够相对于轨道部311在上下方向上移动。
[0104]
此外，在第四实施例中，没有设置第二限位部，在这种情况下，可利用将压紧件320固定到散热元件上的螺钉等来提供限制压紧件 320相对于壳体310向上移动的功能。
[0105]
第五实施例
[0106]
图15根据本公开第五实施例的功率半导体模块的局部放大图。与第一实施例的不同之处在于，在凸起12的止回面13上设置有自锁结构17。自锁结构17被构造为能够与压紧件20的窗口22的上沿外侧面配合，以协同轨道部11一起阻止处于安装位置的压紧件20 沿背离壳体10的方向向外移动。自锁结构17可以是设置在止回面 13末端的台阶或凸条结构。
[0107]
可以理解的是，该自锁结构17也可以应用于第三和第四实施例中的凸起215、312上。
[0108]
尽管在上文中具体描述了本公开的优选的实施例，然而，本公开不限于此，本领域技术人员可以在本公开的范围内对实施例进行各种修改和变型。
[0109]
例如，尽管在上述实施例中，压紧件的数量为2个，且两个压紧件分别被安装到壳体的相反两侧上，然而，根据需要，压紧件也可以为1个或3个或更多个，例如，在一些空间有限的应用中，功率半导体模块的一侧是铜引脚，另外一侧是压紧件。此外，根据需要，多个压紧件可以安装到壳体的不同侧，和/或可以在壳体的同一侧安装多个压紧件。
[0110]
尽管在上述实施例中，每个压紧件上的轨道部或轨道配合部的数量为两个，然而，该数量为1个或3个以上也是可行的。
[0111]
尽管在上述实施例中，凸起和与凸起对于的窗口的数量为两个，然而，该数量为1个或3个以上也是可行的。
[0112]
尽管在上述实施例中，压紧件形成为大致l形，然而，压紧件也可以具有其他的构造，本公开对于压紧件的除与壳体相配合的部分之外的结构不作特殊限定。
[0113]
尽管在上述实施例中，压紧件为金属件，壳体为塑料件，然而，根据需要，也可以用其他材料制造压紧件或壳体。
[0114]
尽管在上述实施例中，压紧件相对于壳体是可拆卸的，然而，根据需要，也可以将压紧件设计成不可从壳体上拆卸的形式。在这种情况下，例如，可以在壳体外侧设置能遮挡压紧件的主体部的防窃罩盖，以避免从外部触碰已处于安装位置的主体部。
[0115]
尽管在上述实施例中，第一/第二限位部、第一/第二限位配合部、轨道部以及轨道配合部分别一体地形成在壳体或压紧件上，然而，根据需要，上述元件中的一部分也可以与壳体和压紧件分开制造，并在制好后安装在壳体或压紧件上的元件。此外，上述元件中的一部分可以被构造为尺寸或位置可调节的元件。
[0116]
尽管在上述实施例中，第一限位部与第一限位配合部之间的配合，以及第二限位部与第二限位配合部之间的配合是接触配合，更具体地说是彼此抵靠的抵接配合，然而，可选地，第一限位部与第一限位配合部之间的配合和/或第二限位部与第二限位配合部之间的配合也可以是插销配合或螺丝配合。
[0117]
尽管在图8所示的实施例中，散热接触区30是功率半导体基板 41的底面，该功率半导体基板41是dbc衬底，然而，功率半导体基板也可以由印刷电路板、引线框架、amb(活性金属钎焊)衬底、ims(绝缘金属衬底)等构成，功率半导体基板可以与壳体10形成一体。另外，散热接触区也可至少部分地由功率半导体芯片的底表面，或与功率半导体基板附接的散热层等构成，本公开对此不作限制。
[0118]
尽管已在某些优选的或示出的实施例和实例的背景中披露了发明主题，但本领域技术人员将理解的是，本公开主题超出具体披露的实施例而延伸到本公开的其它可选实施例和/或使用以及本公开的显而易见的修改和等同内容。此外，尽管已经详细示出和描述了所披露实施例的多个变型，但是基于本公开内容，在本公开主题的范围内的其它修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。还可以预期的是，可以对所披露的实施例的具体特征和各个方面进行各种组合或子组合，并且这些组合或子组合仍然落入本公开主题的范围内。相应地，应理解的是，所披露的实施例的各种特征和各个方面可以彼此组合或替代，以便形成所披露的发明主题的不同模式。因此，本文中披露的发明主题的范围不希望受上述具体披露的实施例的限制，而是应当仅通过公正地阅读权利要求来确定。