专利名称：散热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在三相倒相器装置那样使用6个开关元件的装置中、具有将在印刷基板上一列地配设的6个开关元件固定在散热板上用的固定板的散热装置。
背景技术：
例如，在将空调机的压缩机进行能力控制运转的场合，使用由整流器对交流电压进行全波整流，并将获得的直流通过倒相器主电路变换成交流后向压缩机驱动用的电机供给的倒相器装置。倒相器主电路，将晶体管及IGBT等的6个开关元件进行三相桥接来构成。
由于在这些开关元件中流过大电流，发热量大，在该状态下有可能受到热破坏。因此，安装在由铝等的热传导率大的材料构成的散热板(降温装置)上而提高散热性能，采取使元件不会成为规定温度以上那样的对策。
作为将开关元件安装在散热板上的以往例，揭示了将一列地配置的4个发热元件通过缓冲材料并利用一块按压板朝向散热板进行推压，且利用螺钉将按压板的中央部紧固固定在散热板上的散热装置(例如，参照日本专利特开2000-68671号公报)。
作为这种的另一以往例，揭示了利用单一的弹性构件将2个半导体电子元件向散热器推压的散热装置(例如，参照日本专利实开平2-9445号公报)。
这些散热装置，由于将多个发热元件同时安装在散热板上，故与将这些发热元件利用螺钉等1个个地安装在散热板上的情况相比能提高安装的作业性。
在上述的散热装置中，利用一块按压板将4个发热元件紧固固定，由于将缓冲材料夹插在元件与按压板之间，即使元件的厚度有误差也能使这些元件全部与散热板密接，但存在必须始终设置缓冲材料的问题。
又，利用弹性构件将2个元件安装在散热板上，由于将2个作为一组，为了将构成倒相器主电路的6个开关元件进行固定就必须准备3个弹性构件。
另外，上述2种散热装置在对元件进行紧固固定时，由于没有对元件的位置进行限制的构件，故也有可能因相邻的元件的相互间隔狭窄而使绝缘性能下降。
发明内容
本发明的目的在于，提供在6个开关元件间厚度存在误差的场合、也能利用单一的固定板而与散热板可靠地密接的散热装置。
本发明的另一目的在于，提供能适当保持邻接的元件的相互间隔的散热装置。
为了达到上述目的，本发明是一种具有将在印刷基板上配设成一列的6个开关元件固定在散热板上用的固定板的散热装置，其特征在于，所述固定板，由将单一的金属制板体成形后的构件来构成，具有在配设所述开关元件的方向上细长地形成的基部；在该基部的一侧方相互分开地延设的、通过连接部与所述基部连接的3个元件按压部，所述元件按压部，具有在所述基部的长度方向上分别将2个开关元件作为一组进行按压的横宽，并在宽度方向中央部形成将所述开关元件夹持并紧固在所述散热板上的螺钉用贯通孔，所述连接部，将横宽形成为比所述元件按压部窄，在将所述开关元件夹持并将所述元件按压部紧固在所述散热板上时，可使所述元件按压部相对所述散热板进行倾动。
图1是表示作为本发明的适用对象的倒相器装置的主电路的概略结构的电路图。
图2是与整流器的安装状态一起表示本发明实施形态1的立体图。
图3是表示构成实施形态1的固定板的详细结构的立体图。
图4是表示在实施形态1的安装顺序中、开关元件相对于印刷基板的安装状态的立体图。
图5是表示图4所示的开关元件的定位夹具的结构的立体图。
图6是表示图5所示的定位夹具的应用状态的侧视图。
图7是表示构成实施形态1的散热板的结构及其组装状态的剖视图。
图8是表示在实施形态1中、即使在开关元件有厚度不同的情况也能使各个接触面与散热板密接的状态的剖视图。
图9是表示构成本发明实施形态2的固定板的详细结构的立体图。
图10是表示在实施形态2中、与开关元件的接触面与散热板密接的状态对应地对相互间隔进行限制的状态的剖视图。
具体实施例方式
以下，根据附图所示的最佳实施形态对本发明详细地进行说明。
图1是表示作为本发明的适用对象的倒相器装置的主电路的概略结构的电路图。在该图中，全波整流型的整流器2与单相交流电源1连接，从该整流器2输出全波整流后的脉动电流。该脉动电流利用平滑电容器3平滑，将直流向倒相器主电路4供给。
倒相器主电路4，将6个开关元件U、V、W、X、Y、Z进行三相桥接。这里，将开关元件U与X、V与Y、W与Z进行串联连接，并将这些串联连接电路进行并联连接，将直流电压施加在其两端。又，将开关元件U与X、V与Y、W与Z的各互相连接点与电机5的输入端子连接。
该实施形态1，将构成倒相器主电路4的开关元件U与X、V与Y、W与Z分别作成对并使用单一的固定板紧固固定在散热板上。
图2是用固定板将安装在印刷基板6上的开关元件U、X、V、Y、W、Z进行保持、并将与散热板密接的状态、与整流器2的安装状态一起表示的立体图。
在该图2中，将插入各个端子的通孔形成于印刷基板6上以在印刷基板6上使整流器2和开关元件U、X、V、Y、W、Z的被冷却面位于同一平面上。在这些通孔中，在插入整流器2和开关元件U、X、V、Y、W、Z的端子的状态下，对各端子进行钎焊。为了使钎焊后的整流器2和开关元件U、X、V、Y、W、Z与散热板7密接而安装固定板10A。
固定板10A，具有如图3所示在元件的排列方向上细长地形成的基部11；在其长度方向的两端将该基部11桥架在印刷基板6上的一对脚部12；该脚部12的与印刷基板6的元件安装面抵接的足部13；在基部11的一侧方(下方)相互分开地延设、通过连接部被连接在基部上的3个元件按压部15和整流器按压部17，它们由1块金属板一体地折弯成形加工而成，足部13用螺钉13b从印刷基板6的背面被螺钉紧固在印刷基板6上。
这里，开关元件U、X、V、Y、W、Z和整流器2，以被固定板10A的元件按压部15及整流器按压部17与散热板7夹持的状态被螺钉紧固。散热板7，如后述那样，具有将开关元件U、X、V、Y、W、Z和整流器2密接的安装主体部；其背侧的散热翅片。元件按压部15和整流器按压部17分别具有螺钉用贯通孔，这里，通过螺钉被旋入固定于散热板7的安装主体部的螺孔上。
图3是表示固定板10A的详细结构的立体图，(a)表示安装有开关元件U、X、V、Y、W、Z和整流器2、并与散热板7相对的背面侧，(b)表示散热板7所在侧的相反的正面侧。
这里，固定板10A，在上侧部具有加强用的折弯部11a的基部11的两端一体地形成向下方延伸的脚部12，另外，在基部11的下侧部一体地形成有3个元件按压部15和整流器按压部17。其中，脚部12在其下端具有足部13，在该足部13上设有固定在印刷基板6上用的螺钉用贯通孔13a。
元件按压部15，形成为宽度较宽、即有横宽A的形状，能以规定的间隔同时对2个开关元件、例如W、Z进行按压，其上端部通过形成为横宽较狭窄、即横宽为B(＜＜A)的连接部14与基部11连接着。
该场合，连接部14从基部11向斜下方倾斜地延伸、且其前端部具有大致铅垂地向下方折弯的形状，元件按压部15与基部11平行，并与元件的表面形状对应地折弯加工成带台阶的形状。
又，元件按压部15，在连接部14的附近，在横宽方向的中心部设有螺钉用贯通孔16。该螺钉用贯通孔16，位于利用元件按压部15固定的一对开关元件之间的间隙中。
这里，使连接部14的横宽B变窄的理由在于一对开关元件、例如在W、Z的厚度因元件的制造误差等而不同的场合，在这些开关元件W、Z的双方，产生因螺钉的紧固力起作用那样的扭曲，或开关元件W、Z双方的厚度比其它的开关元件U～Y厚或薄时，会产生弯曲。
另外，元件按压部15的下端部，具有以能分辩开关元件U、X、V、Y、W、Z的型名显示部N的状态地避开该型名显示部N而进行按压的端部形状。整流器2按压用的整流器按压部17，也与元件按压部15大致同样地形成，整流器2，如图4所示，利用贯通设在其元件的中央上部的固定用孔2A的螺钉，并通过整流器按压部17固定。
这里，将该实施形态的散热装置按安装在印刷基板上的顺序进行说明。
首先，如图4所示，在印刷基板6上所形成的规定的通孔中，将整流器2和开关元件U、X、V、Y、W、Z的冷却面向同一个方向、即向外侧地将各端子插入。
图5是表示在将这些端子进行钎焊的场合、将各冷却面在同一平面上对齐用的定位夹具20的概略结构的立体图。该定位夹具20，具有与元件的形状配合而在下方有台阶的平面部21，在两端部形成有定位突起22、在其中间部形成有多个定位突起23，这些定位突起间，成为整流器嵌插部2S；元件嵌插部US、XS、VS、YS、WS、ZS。
图6，以将整流器2和开关元件U、X、V、Y、W、Z分别嵌入于该定位夹具20的整流器嵌插部2S；元件嵌插部US、XS、VS、YS、WS、ZS的状态，将定位夹具20保持在印刷基板6上，并在该状态下将各端子与印刷基板6进行钎焊。
接着，除去定位夹具20并将图3中详细表示的固定板10A取代其而载置成固定板10A的背面与开关元件U、X、V、Y、W、Z和整流器2的表面相对的状态，通过将螺钉插入足部13的螺钉用贯通孔13a内并与印刷基板6螺钉紧固，将固定板10A固定在印刷基板6上。
接着，如图7中其剖面所示那样，将在外侧具有散热翅片72～79的散热板7的安装主体部71通过绝缘片9与开关元件U、X、V、Y、W、Z和整流器2的背面压接。
在该状态下，通过将螺钉30插入螺钉用贯通孔16内并旋入散热板7的螺孔(未图示)内，用元件按压部15和安装主体部71将开关元件U、X、V、Y、W、Z的2个作为一组地进行夹持，通过将螺钉插入螺钉用贯通孔18内并旋入散热板7的螺孔中，用整流器按压部17和安装主体部71将整流器2夹持。
由此，使整流器2和开关元件U、X、V、Y、W、Z的被冷却面与散热板7的整流器按压部17密接。
图8是表示使厚度不同的开关元件与散热板7的安装主体部71密接状态的图，例如，将开关元件U、W、Z的厚度设为t1；将开关元件X的厚度设为t2(＞t1)；将开关元件V、Y的厚度设为t3(＞t2)。
这时，利用成对的元件按压部15固定的开关元件U、X，即使其厚度相互不同，在利用螺钉30将元件按压部15紧固时，也能通过使该元件按压部15与基部11连接的连接部14的扭曲而使各个接触面与安装主体部71密接。
又，利用成对的元件按压部15固定的开关元件V、Y，与其它相比厚度为最大，开关元件W、Z与其它相比厚度为最小，但由于成对的相互的厚度相等，故仅通过连接部14的弯曲就能使各自的接触面与安装主体部71密接。
一般，将开关元件的封装的厚度均匀地制造，但要制造成完全相同尺寸是困难的，存在一定程度的容许误差。该容许误差在1mm以内，但在因该微小的厚度的误差而使开关元件与散热板7不充分密接的场合，由于该元件产生热破坏，故需要使元件与散热板7可靠地密接。
另外，在元件与散热板7之间夹有绝缘片9，该绝缘片9由于是热传导率高、厚度极薄且均匀的薄片，故不会对元件与散热板7的密接性造成不良影响。因此，在上述说明中省略。
这样，采用本发明的实施形态1，将单一的金属制板体成形而成的固定板10A，具有在配设着开关元件U、X、V、Y、W、Z的方向上细长地形成的基部11；在该基部11的一侧方、分别通过连接部14连接、并相互分开地形成的3个元件按压部15，这些元件按压部15具有将2个开关元件作为一组进行按压的横宽，相比之下，由于将连接部14的横宽更窄地形成，故在用螺钉将元件按压部15紧固时，在开关元件间厚度有误差的场合，也能利用单一的固定板而与散热板可靠地密接。
又，在三相倒相器装置中，6个开关元件，需要使用相同规格、例如电流为15A等的元件，而在低的额定电流的场合，由于即使额定电流不同也能使开关元件的外观形状相同而被规格化，故存在在制造现场有将不同规格的元件混入的可能性。
因此，元件按压部15，由于避开开关元件U、X、V、Y、W、Z的型名显示部N具有按压的形状，故即使采用厂商不同的多种的开关元件，也能看清其型名及规格，能预先防止安装的差错。
图9是为了说明本发明的实施形态2、而表示与实施形态1结构不同的固定板10B的形状的立体图。由于除了固定板10B以外是与实施形态1相同的，故省略对于这些要素的图示及其说明。又，对与构成实施形态1的固定板10A相同的要素标上相同符号并省略其说明。
该图9所示的固定板10B，具有从元件按压部15的宽度方向中央部向元件安装侧、即向散热板方向折弯并突出的突出部41；从元件按压部15的宽度方向的两侧部向散热板方向折弯而延伸的臂部42a或臂部42b之点，在将基部11桥架于长度方向的两端上的一对脚部12的内侧具有向形成于印刷基板6上的孔(未图示)内插入的固定用突起部43之点，与构成实施形态1的固定板10A的结构不同。以下，对将结构作成与固定板10A不同之点说明其功能。
在利用元件按压部15将一对开关元件进行紧固固定时，存在因厚度的不同等而向相互(左右)方向移动的情况。突出部41与臂部42a或臂部42b是将这些开关元件适当地定位的结构，例如，如图10所示，当将突出部41的俯视形状作成三角形、并将元件按压部15向开关元件侧推压时，这些开关元件分别利用突出部41作用有向宽度方向外侧进行变位的力。
这时，从元件按压部15的两侧部被向开关元件的方向折弯后的臂部42a或臂部42b推压。由此，能对开关元件U、X、V、Y、W、Z的位置进行限制、从而能对元件的相互间隔适当地进行保持。
该场合，当将臂部42a和臂部42b形成在同一高度位置时，由于固定板10B自身由单一的金属制板体折弯形成，故必须将元件按压部15的相互间隔扩大。为了使该相互间隔变窄，在3个元件按压部15中，在位于中央的元件按压部15的上端部形成有臂部42b，在位于其两侧的元件按压部15的下端部形成有臂部42a。
另外，在本实施形态中，将元件按压部15的两侧部的臂部42a或42b离所安装的印刷基板的高度作成对各元件按压部15相同，使在相邻的元件按压部15间的各个臂部42a与臂部42b的高度不同，但即使使各元件按压部15的左右的臂部42a的高度不同、并使与相邻的元件按压部15相对的臂部相互的高度不同也能获得同样的效果。
另一方面，在脚部12的附近所形成的固定用突起部43，向印刷基板6的孔插入，并在将足部13与基板抵接的状态下进行钎焊，由此，具有能在将足部13螺钉固定在印刷基板6上之前将固定板10B进行定位的效果。
图10是与使用图8说明的情况同样，在将开关元件U、W、Z的厚度设为t1；将开关元件X的厚度设为t2(＞t1)；将开关元件V、Y的厚度设为t3(＞t2)时，也能利用连接部14的扭曲或弯曲表示使各个接触面与安装主体部71密接的情况，并是表示利用各臂部42a、42b和突出部41对开关元件U、X、V、Y、W、Z的位置进行限制的状态的说明图。
这样，采用图9中表示固定板10B的实施形态2，除了实施形态1的效果之外，能将开关元件U、X、V、Y、W、Z的相互间隔适当地进行保持，又，因此，即使设置了臂部42a或臂部42b，也由于将它们设置在高度不同的位置而可以抑制固定板10B的长度方向的长度而不用扩大印刷基板6的宽度，另外，通过设置固定用突起部43也能获得在其螺钉紧固前能对固定板10B进行定位的效果。
从以上的说明可知，采用本发明，能提供即使在6个开关元件间存在厚度误差的场合、也可利用单一的固定板以少的零件个数可靠地与散热板密接的散热装置。
权利要求
1.一种散热装置，具有将在印刷基板上配设成一列的6个开关元件固定在散热板上用的固定板，其特征在于，所述固定板由单一的金属制板体成形而成，具有在配设所述开关元件的方向上细长地形成的基部；在该基部的一侧方相互分开地延设的、通过连接部与所述基部连接的3个元件按压部，所述元件按压部，具有在所述基部的长度方向上分别将2个开关元件作为一组进行按压的横宽，并在宽度方向中央部形成将所述开关元件夹持并紧固在所述散热板上的螺钉用贯通孔，所述连接部，将横宽形成为比所述元件按压部窄，在将所述开关元件夹持并将所述元件按压部紧固在所述散热板上时，可使所述元件按压部相对所述散热板进行倾动。
2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，在将与所述散热板相对的面作为背面时，所述开关元件在其表面上显示该元件的型名，且所述元件按压部避开所述开关元件的型名显示部地具有按压形状。
3.如权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，所述元件按压部，具有从宽度方向中央部向所述散热板方向折弯地突出的突出部；从宽度方向的两侧部向所述散热板方向折弯地延伸的臂部，该臂部被设于在相邻的所述元件按压部的臂部上不同的高度位置上，在所述突出部与所述臂部之间分别嵌装着所述开关元件。
4.如权利要求1～3的任一项所述的散热装置，其特征在于，所述固定板，具有将所述基部在其长度方向的两端、桥架在所述印刷基板上的一对脚部，所述脚部具有与所述印刷基板的元件安装面抵接的足部、插入于在所述印刷基板上所形成的孔中的固定用突起部。
全文摘要
本发明的散热装置的将在印刷基板上配设成一列的6个开关元件(U、V、W、X、Y、Z)固定在散热板上用的固定板，由单一的金属制板体成形而成，具有在配设开关元件的方向上细长地形成的基部(11)；在该基部的一侧方相互分开地延设的、通过连接部(14)与基部连接的3个元件按压部(15)，元件按压部，具有在基部的长度方向上分别将2个开关元件作为一组进行按压的横宽，并在宽度方向中央部形成将开关元件夹持而紧固在散热板上的螺钉用贯通孔(16)，连接部，将横宽形成为比元件按压部窄，以使元件按压部可相对散热板进行倾动。本发明可提供在6个开关元件间厚度存在误差的场合、也能利用单一的固定板与散热板可靠地密接的散热装置。
文档编号H02M7/48GK1765018SQ200480008179
公开日2006年4月26日 申请日期2004年3月3日 优先权日2003年3月25日
发明者清水慎也, 池谷智, 蛭间淳之, 村重义则, 远藤隆久, 长谷川德久 申请人:东芝开利株式会社