专利名称：使用容纳有印刷电路板的壳体的电源单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源单元，该电源单元使用容置在设置有冷却构件的壳体中的印刷电路板。
背景技术：
开关电源单元是众所周知的。例如，JP-A-2002-345245公开了涉及开关电源单元的技术的示例。该开关电源单元能够增大部件的封装密度，容易减小尺寸，减小端子连接部分处的电阻损耗，并且提高电源效率。而且，在该开关电源单元中，变压器、导线部分、电极构件等被固定到给定电路板的一个指定表面。与延伸的平金属绕组的一些部分相对应的导线部分具有连接到电极构件的端部。此外，例如，JP-A-2004-297887公开了涉及具有减小尺寸的水冷式开关电源的技 术的示例。该开关电源包括基板，在基板上安装有开关电路、主变压器、整流器电路和平滑电路。基板还在其上设置有基座构件，冷却剂通道形成在基座构件中以冷却电子部件。在基板上方布置有用于控制开关电路的控制电路板(参见JP-A-2004-297887)。尽管未在JP-A-2004-297887中示出，但开关电源还包括用于控制开关电路的电路元件。这些电路元件别无选择而只能安装在控制电路板的上表面上。这是因为基板的上表面(即控制电路板的下方)用于安装开关电路、主变压器等。因此，难以确保用于将控制电路板的电路元件安装到基板的上表面上的空间。在电路元件安装在基板的上表面上的情况下，电路元件被局限于在安装时具有小的高度的电路元件。组合JP-A-2002-345245和JP-A-2004-297887中公开的技术可以提供以下的技术。在JP-A-2002-345245公开的技术中，导线部和诸如电极构件之类的元件或零件布置在一个指定表面上。另一方面，在JP-A-2004-297887公开的技术中，开关元件需要通过形成在基板上的基座构件来进行冷却。因此，开关元件不可避免地要布置在电路板的另一侧上(与元件或零件所布置于的表面相反的一侧)。在图I中示出了这种布置的示例。如图I所示,诸如电路元件或零件之类的不同形状的部件(Pa、Pb、Pc、Pd、Pe等)安装在电路板(BP)上。在附图中，这些部件在高度方向上的尺寸由相对于电路板的安装表面的Hb表示(在下文中称为安装高度)。当整体一包括不同形状的部件、基板上的开关电路等、冷却构件等——要被容置到壳体中时，壳体需要确保大于高度Ha的空间(高度)(Ha > Hb)，这导致了增大尺寸的必要性。另一方面，在电路板与基板之间形成的、并且具有高度He的间隙可以允许例如电路元件或零件的布置。然而，试图减小壳体的尺寸产生了这样的问题布置在间隙中的电路元件或零件局限于具有小的安装高度的元件或零件。另一方面，将具有大的安装高度的电路元件或零件布置在间隙中带来了容易产生无效空间的问题，因为不是所有的电路元件或零件都具有均匀的安装高度。
发明内容
本发明鉴于上面提出的问题而做出并且其目的是提供一种电源单元，该电源单元与常规技术中的电源单元相比具有减小尺寸的壳体以及进一步减少的无效空间。示例性实施方式提供了一种电源单元，包括印刷电路板，两个或更多个不同形状的部件在安装到所述印刷电路板上时具有不同的高度，其中，所述不同形状的部件包括至少半导体装置，所述不同形状的部件是在安装到所述印刷电路板上时具有预定高度或更大高度的不同形状的部件，或者是两种或更多种类型的不同形状的部件，所述印刷电路板具有两个或更多个安装表面，所述两个或更多个安装表面包括单个指定的安装表面，并且所述半导体装置和所述不同形状的部件安装在所述指定的安装表面上；以及壳体，所述壳体容纳所述印刷电路板并且包括冷却构件，所述冷却构件用于冷却在所述壳体中形成在所述印刷电路板的所述安装表面与所述壳体的相对表面之间的第一空间，其中，所述相对表面与所述指定的安装表面相对，所述冷却构件设置在所述相对表面的一部分处，所述相对表面的所述一部分朝向所述半导体装置突出，并且所述相对表面与所述两种或更多种类型的不同形状的部件相对。 通过这种构型，半导体元件和不同形状的部件设置在作为电路板的一个指定表面的安装表面上。当安装到安装表面上时，不同形状的部件位于安装表面与壳体的相对表面之间(第一空间中)。安装在电路板的安装表面的指定表面上并且容置在壳体中的不同形状的部件可以具有等于或大于预定高度的高度。而且，两种或更多种类型的不同形状的部件可以安装在电路板的安装表面的指定表面上以容置在壳体中。在这种情况下，不同形状的部件位于安装表面与相对表面之间(在第一空间中，或者，特别是第一空间的高度内)。因而，没有具有大的高度的元件或零件布置在与安装表面的指定表面相反的表面上。因此，与常规技术中的构型相比，壳体的尺寸被减小，同时无效空间也减少。此外，尽管减小了壳体的尺寸，但形成在壳体的相对表面的一部分中的冷却构件能够以直接或间接的方式冷却至少半导体元件。半导体元件包括任何元件，只要该元件形成了功能方面的基本零件，即半导体电子零件的基础或电子零件的基础。例如，半导体元件可以包括开关元件(例如，FET、IGBT、GTO和功率晶体管)、整流器元件(例如，整流器电路和换向器)和IC(例如，LSI、VLSI和ASIC)。例如元件和零件的板上部件布置在指定的表面上。为了简化起见，指定的表面在下文中称作前安装表面。与这个术语形成对比，与电路板的前安装表面相反的表面在下文中称作后安装表面。板上部件可以安装到或可以不安装到后安装表面上。板上部件是指能够安装到电路板上的部件，例如元件(例如，半导体元件和电路元件)和零件(例如，连接线、基座和端子板)。板上部件可以安装到前安装表面或后安装表面上。预定高度可以可选地确定。例如，预定高度可以为3mm或10mm。然而，当板上部件也布置在后安装表面上时，预定高度设定为例如5_或8_的值，该值等于或大于布置在后安装表面上的板上部件之中具有最大高度的板上部件的高度。不同形状的部件是指板上部件之中具有不同形状(特别是高度)的部件。电路板可以是单层电路板或多层电路板，只要电路板为能够安装半导体元件和不同形状的部件的板状构件即可。任何装置或零件都可以用作冷却构件，只要该装置或零件能够冷却板上部件即可。例如，从具有使冷却剂(流体，例如空气、水和油)流动通过的通道的部件、零件或装置、以及冷却翅片(散热翅片)、热泵等中选择的一种或多种类型可以与冷却构件相对应。壳体可以是任何壳体，只要该壳体能够容置电路板、冷却构件等即可。例如，可以使用壳体单元。替代性地，可以使用具有单个空间的壳体以覆盖块构件，分隔构件(例如，分隔壁或分隔板)在块构件中限定多个空间。在优选实施方式中，冷却构件不仅能够直接地或间接地冷却半导体元件，还能够冷却温度会升高到预定温度或更高温度的不同形状的部件。预定温度可以可选地确定。然而，预定温度可以根据需要设定至不同形状的部件的耐热温度(例如，85°C或105°C)。此夕卜，靠近冷却构件布置的不同形状的部件可以由冷却空气进行冷却。不同形状的部件的温度会升高至预定温度或更高温度的情形例如与如下情形相对应部件的温度通过由于电流流动产生的热量而升高的情形；或部件的温度受到周边环·境的影响或受到产生热量的周边零件等的影响而升高的情形。间接接触是指另外的构件(例如，绝缘板)置于冷却构件与不同形状的部件之间的状态。在另一优选实施方式中，由冷却构件中的冷却剂产生的冷却空气能够利用热传导原理通过壳体(与相对表面相对应的部分)和突出部来冷却不同形状的部件，其中不同形状的部件接触或不接触(或靠近于)突出部。突出部可以具有任何形状。例如，突出部可以呈座状或可以呈能够部分地或完全地包围不同形状的部件的圆筒形。在另一优选实施方式中，汇流条能够起到建立电连接的作用。汇流条布置成部分地或完全地插入在前安装表面与相对表面之间(特别是插入到前安装表面与相对表面之间的无效空间中)。因此，汇流条的设置并不造成壳体的高度的任何不同。因而，与常规技术中的构型相比，壳体的尺寸被减小并且同时无效空间被减少。在另一优选实施方式中，汇流条的端子部分与电路元件之间的连接距离被缩短。因而，壳体的尺寸被减小。此外，这种构型能够最小化连接线的不利影响(例如，由于电阻和电场的出现而产生的嗓声)。以上优选实施方式中陈述的电路部件和电路元件从它们都用于电路的意义上讲具有类似的含义。这些术语用于将由汇流条建立的电连接的对象与布置在第二空间中的对象进行区别。一些电路元件可以包括在电路部件中，而一些电路部件可以包括在电路元件中。此外，优选地，冷却构件沿着壳体的一个短边一包括将该短边夹在中间的拐角——而形成。与冷却构件形成在除沿着壳体的一个短边的位置之外的位置(例如，壳体的中央)处的情况相比，冷却构件的这种位置增加了布置在电路板的前安装表面上的板上部件在设计、高度和密集度上的自由度。
在附图中
图I为示出根据常规技术的构型的横截面图；图2为示出根据本发明的第一实施方式的电源单元的示意性分解立体图；图3为示出电源单元的示意性平面图；图4为示出从图3中指示的箭头Da的方向观察到的电源单元的侧视图；图5为沿图3中的线IV-IV剖切的横截面图；图6为示出根据本发明的第二实施方式的电源单元的、沿图3中的线V-V剖切的横截面图；图7为示出根据本发明的第三实施方式的电源单元的、沿图3中的线V-V剖切的横截面图；
图8A为示出根据第三实施方式的汇流条的平面图；图8B为示出从图8A中的右侧观察的汇流条的侧视图；以及图8C为示出从图8A中的下侧观察的汇流条的侧视图。
具体实施例方式在下文中参照附图描述本发明的一些实施方式。应当理解，除非专门指出，否则术语“连接”指的是“电连接”。附图中的每个示出了描述本发明所必需的元件而并未图示所有的实际元件。方向一例如顶部和底部或左侧和右侧一按照附图中的图示进行参考。一连串的附图标记使用符号来表示。例如，连接端子T1-T6的表示方式指的是连接端子 T1、T2、T3、T4、T5 和 Τ6。第一实施方式参照图2至图5，描述本发明的第一实施方式。图2为电源单元10的示意性分解立体图。图2中示出的电源单元10为所谓的直流-直流转换器。电源单元10具有将从电源(例如，蓄电池或燃料电池)供给的直流电压转换为所需要的电压的功能以及输出该转换的电压的功能。电源单元10包括壳体11、印刷电路板12以及未示出的容置部件。术语容置部件指的是容置在壳体11内的零件等，即没有布置在印刷电路板12上的零件等。例如，容置部件包括电路元件(例如，整流器电路、变压器、滤波电路)、随后描述的汇流条(参见图7和图8Α至图8C)等。壳体11由壳体盖Ila和壳体本体Ilb组成。壳体本体Ilb呈一侧敞开的盒体的形状。为了简化起见，图2示出了平行六面体的壳体本体lib。然而，壳体本体Ilb可以具有任何形状，只要能够容置印刷电路板12、容置部件等即可。壳体盖Ila覆盖壳体本体Ilb的开口。本实施方式的壳体11由金属制成。然而，可替代地，壳体11可以部分地或全部地由满足使用环境的条件(例如，温度、磁屏蔽和硬度)的不同材料(例如，树脂)制成。印刷电路板12具有前安装表面12a和后安装表面12b，两者都应用有印刷布线。板上部件布置并安装在印刷电路板12上。板上部件包括能够安装到电路板上的部件，例如元件(包括半导体和电路元件)和零件(包括连接线、基座和端子板)。板上部件可以安装到前安装表面上或可以安装到后安装表面上。这样，具有各种形状的各种类型的板上部件都可以被安装。在下文中，相对于前安装表面12a具有不同高度(安装高度)的板上部件称作不同形状的部件。作为一个表面的前安装表面12a安装有具有预定高度或安装后具有更大高度的不同形状的部件、或例如元件和零件的两种或更多种类型的不同形状的部件。另一方面，后安装表面12b仅应用有印刷布线，或仅布置有具有小的安装高度的板上部件。预定安装高度可以可选地确定。例如，预定安装高度可以等于或大于安装在后安装表面12b上的板上部件之中的板上部件在安装后的最大安装高度(例如，5mm或8mm)。图2示出了安装在前安装表面12a上的半导体元件组Qg和不同形状的部件P1-P6。半导体元件组Qg也包括在不同形状的部件中。具体地，在图2中，一个半导体元件Ql和两个半导体元件Q2(在下文中仅称作半导体元件Ql和Q2)为不同形状的部件。半导体元件Ql和Q2可以是作为FET (例如，MOSFET、JFET、MESFET)、IGBT, GTO或功率晶体管的开关元件。虽然未示出，但两个半导体Q2并联地连接，半导体Ql串联地连接到这两个半导体Q2。如图2所示，壳体11具有内部(特别是壳体本体IIb的内部)，在该内部中设置有多个基座13和冷却构件(或冷却部分)14。壳体本体Ilb具有提供随后进行描述的相对表 面的底部。基座13和冷却构件14中的任一个或两者可以与壳体Ilb —体地形成，或者可以单独地形成然后使用固定方法(例如，螺纹连接或使用粘接剂的粘接等)固定到壳体本体lib。所述多个基座13用于在将印刷电路板12容置到壳体11中时将印刷电路板12固定到壳体本体lib。冷却构件14具有对半导体元件组Qg、不同形状的部件、容置部件等进行冷却的功能。本实施方式的冷却构件14具有内部，在该内部中形成有冷却剂通道14c(参见图5)以使冷却剂(例如，水、空气或油)通过冷却剂通道14c。冷却构件14具有用作入口 /出口的管接头14a和14b以允许冷却剂流过管接头14a和14b。管接头14a和14b构造成连接到管路(例如，管、管道和软管)以允许冷却剂从冷却构件14流到未示出的冷却装置(例如，散热器)，或从未示出的冷却装置(例如，散热器)流到冷却构件14。为了通过冷却剂以这种方式可靠地执行冷却，冷却构件14可以根据需要由具有高导热性的材料(例如，例如铝或铜之类的金属或碳纳米管)制成。图3和图4示出在容置有印刷电路板12等之后的电源单元10。具体地，图3为示出没有覆盖壳体盖Ila的电源单元10的示意性平面图。图4为示出从图3中指示的箭头Da的方向观察的覆盖有壳体盖Ila的电源单元10的侧视图。图5为沿图3中的线IV-IV剖切的横截面图。如图3所示，除了印刷电路板12之外，壳体11的内部设置有例如整流器元件15、变压器16和滤波构件17的电路元件。整流器元件15例如与整流器电路或换向器相对应。任何滤波器都可以用作滤波构件17，只要该滤波器具有减小或消除输出功率中的交流分量的功能。因而，任何滤波器一无论是无源滤波器(例如，LC电路、RLC电路和RC电路)还是有源滤波器——都可以用作滤波构件17。这些电路元件布置在除了形成在彼此相对的两表面——印刷电路板12的前安装表面12a和壳体11的底部的底表面(即，相对表面)llf——之间的空间(第一空间(参见图5))之外的空间(第二空间(参见图3))中。如图4所示，电源单元10的壳体11与功率转换器20的壳体21 —体地形成。该功率转换器20为所谓的逆变器。由于这种逆变器的细节——例如其构型和功能——是众所周知的，因此省略了图示和描述。
如图5所示，印刷电路板12容置在壳体11中并且固定到壳体11。如上所述，印刷电路板12的前安装表面12a与壳体11的底表面Ilf相对。因此，布置在印刷电路板12上的不同形状的部件的组Pg(不同形状的部件P1-P6)也定位成与底表面Ilf相对。包括底表面Ilf在内的部分(例如分隔壁和分隔板)与分隔构件相对应。为了简化起见，图5仅示出了不同形状的部件P1-P6。然而，实际上，印刷电路板12设置有许多不同形状的部件。此外，出于清楚的目的，图5省略了剖面线(对剖面线的省略也应用于随后涉及到的图6和图7)。冷却构件14通过允许底表面Ilf的一部分朝向至少半导体元件组Qg (半导体Ql和Q2)突出而形成。在图2示出的示例中，允许底表面Ilf的沿着壳体11的短边的一部分(包括在该图中观察时在左侧的、将该短边夹在中间的拐角)向上突出。通过使半导体组Qg(图5中的半导体Q2)直接地或间接地与冷却构件14的上表 面接触来布置半导体组Qg(用于固定)。例如，作为间接接触的示例，例如绝缘板的构件可以置于冷却构件14与半导体组Qg之间。在不同形状的部件组Pg中，例如不同形状的部件Pl和P2可以具有预定温度或更高温度(例如，85°C或105°C )，因而靠近冷却构件14定位。通过这种布置，例如不同形状的部件Pl和P2通过来自冷却构件14的冷却空气而被冷却。因此，这些不同形状的部件的温度被抑制到相应的不同形状的部件的耐热温度。不同形状的部件Pl和P2包括例如电容器和共模线圈。不同形状的部件P3-P6包括例如变压器和电容器。如图5所示,前安装表面12a与底表面Ilf-彼此相对的表面-之间的空间
具有长度(高度)H1。将安装到后安装表面12b上的元件和零件——如果有的话——仅仅是那些具有小的安装高度的元件和零件。因此，仅仅图5中表示的高度H2就足以使印刷电路板12容置在壳体11中。当高度Hl基本上等于图I中表示的高度He时，即建立关系H2<Ha(参见图I)。这样，与常规的壳体相比，减小了壳体11的尺寸。如图5所示，在安装到前安装表面12a上的不同形状的部件中，不同形状的部件P2具有最大高度。为了减小壳体11的高度，印刷电路板12可以降低到不同形状的部件P2距离底表面Ilf最近时的位置。可替代地，底表面Ilf可以上升到由双点划线表示的位置(即上升高度H3)。因而，高度H2被减小以进一步减小壳体11的尺寸，从而减少无效空间。根据上述的第一实施方式，获得了如下优点。第一，如权利要求I中陈述的，在电源单元10中，作为印刷电路板12的一个指定表面的前安装表面12a设置有半导体元件Ql和Q2，以及具有预定高度或更大高度的不同形状的部件P1-P6、或两种类型或更多种类型的不同形状的部件P1-P6。此外，冷却构件14通过允许壳体11的与前安装表面12a相对的底表面Ilf的一部分朝向至少半导体元件Ql和Q2突出而形成。而且，确保了底表面Ilf面对布置在印刷电路板12上的不同形状的部件P1-P6中的两个或更多个(参见图5)。通过这种构型，不同形状的部件P1-P6被布置在前安装表面12a与底部表同Ilf之间的空间(第一空间)中。因而，没有具有大的高度的元件或零件布置在与前安装表面12a相反的表面上。因此，与常规技术的构型相比，减小了壳体11的尺寸并且同时减少了无效空间。尽管减小了壳体11的尺寸，但冷却构件14能够直接地或间接地冷却至少半导体元件Ql和Q2。如在权利要求2中陈述的，在两种或更多种类型的不同形状的部件P1-P6中，例如其温度能够增加到预定温度或更高温度的不同形状的部件Pl和P2靠近冷却构件14布置(参见图5)。通过这种构型，冷却构件14不仅能够直接地或间接地冷却半导体元件Ql和Q2，而且能够例如通过流动自冷却构件14的冷却空气而冷却不同形状的部件Pl和P2。尽管未示出，但例如不同形状的部件Pl和P2可以布置成与冷却构件14直接地或间接地接触。在这种情况下，与半导体元件Ql和Q2类似，不同形状的部件Pl和P2被非常好地冷却。如在权利要求6中陈述的，冷却构件14通过允许底表面Ilf的沿着壳体11 (具体地，壳体本体Ilb)的一个短边的一部分(包括将该短边夹在中间的拐角)在壳体11中向上突出而形成(参见图5)。通过这种构型，与在除了沿着壳体11的一个短边的部分之外的部分(例如，壳体11的中央)处形成冷却构件14相比，布置在印刷电路板12的前安装表面12a上的板上部件在设计、高度和密集度上具有较高的自由度。第二实施方式·现在参照图6，图6描述了作为第一实施方式的改型的第二实施方式。应当理解，在第二实施方式以及后续实施方式中，为了省略不必要的说明，对与第一实施方式中的部件相同或类似的部件给出了相同的附图标记。图6为示出第二实施方式的电源单元10的、沿图3中的线V-V剖切的横截面图。着重于与第一实施方式的不同之处对第二实施方式进行描述。图6中示出的第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于第二实施方式中的壳体本体Ilb设置有突出部18，突出部18从底表面Ilf向前安装表面12a突出。呈座状的突出部18具有处于这样的水平的高度突出部18的端部表面接触到或靠近于不同形状的部件P8。通过流经冷却构件14的冷却剂通道14c的冷却剂产生的冷却空气能够利用热传导原理通过壳体11的底表面Ilf来冷却突出部18。由于被赋予一定程度的冷却功能，突出部18能够冷却不同形状的部件P8。在图6中，突出部18朝向在安装于前安装表面12a上的板上部件之中具有最大安装高度的不同形状的部件P8形成。可替代地，突出部18可以朝向另一不同形状的部件形成。例如，如由图6中的双点划线示出的，突出部18可以扩展至冷却构件14。因而，除了不同形状的部件P8之外，突出部18还能够冷却不同形状的部件P7以及其它不同形状的部件。在上述第二实施方式中，如在权利要求3中陈述的，底表面Ilf构造成具有一个或多个朝向不同形状的部件P8突出的突出部18 (参见图6)。通过这种构型，由冷却构件14中的冷却剂产生的冷却空气能够利用热传导原理通过壳体11的底表面Ilf来冷却突出部18。因此，与突出部18接触或不接触(靠近于)的不同形状的构件P8等被冷却。在权利要求1、2和6中陈述的内容能够提供与第一实施方式的优点类似的优点。根据图6，突出部18能够仅冷却不同形状的部件P8。然而，实际上，突出部18可以构造成冷却两个或更多个不同形状的部件。第三实施方式参照图7和图8A至图8C，在下文中对作为上述第一和第二实施方式的变型的本发明的第三实施方式进行描述。图7为示出第三实施方式的电源单元10的、沿图3中的线V-V剖切的横截面图。图8A至图SC示出根据第三实施方式的汇流条19。着重于与第一和第二实施方式的不同之处对第三实施方式进行描述。图7中示出的第三实施方式与图6中示出的第二实施方式的不同之处在于，在第三实施方式中，汇流条19部分地或完全地插入到在布置于前安装表面12a上的不同形状的部件组Pg与底表面Ilf之间形成的间隙中。汇流条19包括端子、端子板、配线等并且具有将电路部件相互电连接的功能。理想的是，将能够承受高电流(例如，IOA或20A)的线材用作配线的一部分或全部。图8A为示出汇流条19的平面图。图8B为示出从图8A中的右侧观察的汇流条19的侧视图。图8C为示出从图8A中的下侧观察的汇流条19的侧视图。图8A至图8C中示出的汇流条19包括固定构件19a、19d和19f ;汇流条本体19b ；连接端子板19c ;输入部19e ;以及连接端子T1-T6。固定构件19a、19d和19f用于将汇流条 19固定到印刷电路板12和壳体本体lib。汇流条本体19b通过使绝缘材料(例如,树脂)形成为给定形状而提供。具体地，汇流条本体1%通过例如注入模制的模制形成。连接端子板19c布置在面对变压器16的端子的位置处，以行使将多个端子相互电连接的功能。连接端子T1-T6具有在相应的预定位置处与印刷电路板12建立电连接的功能。根据上述第三实施方式，获得了如下优点。在权利要求1、2和6中陈述的内容能够提供与第一实施方式的优点类似的优点。在权利要求5中陈述的内容能够提供与第二实施方式的优点类似的优点。如在权利要求4中陈述的，汇流条19部分地或完全地插在前安装表面12a与底表面Ilf之间以建立电路元件之间的电连接(参见图7和图8A-8C)。通过这种构型，在汇流条19具有电连接功能的同时，汇流条19的设置并不对壳体11的高度带来任何不同。这是由于前安装表面12a与底表面Ilf之间的空间(特别是无效空间)用于汇流条19的部分的或完全的插入。因而，与常规技术的构型相比，壳体11的尺寸被减小并且无效空间被进一步减少。如在权利要求5中陈述的，壳体11包括布置在除了形成在前安装表面12a与底表面Iif之间的空间(第一空间)之外的空间(第二空间)中的电路元件(即整流器元件15、变压器16和滤波构件17，参见图3)。此外，汇流条19包括连接端子板19c (端子部分)(参见图3和图7以及图8A至图8C)。通过这种构型，连接端子板19c能够布置在面对变压器16的位置处。这种构型能够缩短连接端子板19c与变压器16之间的连接距离。因此，减小了壳体11的尺寸。此外，这种构型能够最小化连接线的不良影响(例如，由于电阻和电磁场的出现而产生的嗓声)。改型到目前为止已经对第一至第三实施方式进行了描述。然而，本发明并不限于这些实施方式。本发明可以以落入不背离本发明的精神的范围内的各种改型来实施。例如，本发明可以通过如下的改型而实施。在上述第一至第三实施方式中，电源单元10的壳体11结合到功率转换器20的壳体21中(参见图4)。可替代地，壳体11可以单独地构造。替代性地，壳体11可以与其它装置的壳体而不是壳体21 —体地形成。不同的装置包括发动机缸体、ECU和车身。壳体11可以在内部具有单独的空间以覆盖块构件，分隔构件(例如，分隔壁或分隔板)在块构件中限定出多个空间。无论使用哪种构型，壳体11都能够容置印刷电路板12、冷却构件14等。因此，获得了与第一至第三实施方式的优点类似的优点。在上述第一至第三实施方式中，印刷电路板12具有前安装表面12a和后安装表面12b(参见图2至图7和图8A至图8C)。可替代地，可以使用包括两个或更多个中间层的多层电路板。替代性地 ，可以使用通用电路板。无论使用哪种电路板，半导体元件组Qg和不同形状的部件组Pg都能够布置在电路板上。因此，获得了与第一至第三实施方式的优点类似的优点。在上述第一至第三实施方式中，冷却构件14从底表面11朝向前安装表面12a突出，其中冷却通道14c形成在突出部中以使冷却剂流动通过冷却通道14c (参见图5至图7)。可替代地(或另外地)，可以构造不同的冷却装置。例如，不同的冷却装置与从冷却翅片(散热翅片)、热泵等中选择的一种类型或多种类型相对应。当冷却构件14由这种不同的冷却装置构造时，半导体元件组Qg和不同形状的部件组Pg同样能够被冷却。因此，获得了与第一至第三实施方式的优点类似的优点。在上述第一至第三实施方式中，冷却构件14沿着壳体本体Ilb(壳体11)的一个短边(无论该短边是直的还是弯曲的)一即壳体本体Iib的包括将该短边夹在中间的拐角(参见图2、图3和图5至图7)的一个短边——而布置。可替代地(或另外地)，根据结构限制或设计限制，冷却构件14可以沿着壳体本体Ilb的一个长边(无论该长边是直的还是弯曲的)——包括将该长边夹在中间的拐角——而布置。在上述第一至第三实施方式中，汇流条19布置在形成于不同形状的部件组Pg与底表面Ilf之间的间隙中(参见图7)，不同形状的部件组Pg布置在前安装表面12a上。可替代地(或另外地)，除了汇流条19之外的不同部件可以布置在该间隙中。所述不同部件可以是另外的汇流条或风扇。由于不同部件和/或汇流条19能够通过使用间隙而布置，因此无效空间被进一步减少。应当理解，风扇可以理想地靠近冷却构件14布置。通过使用以这种方式布置的风扇，密封在壳体11中的空气被循环或扩散以高效地冷却壳体11的整个内部。本发明可以在不背离本发明的精神的情况下体现为多种其它形式。因此，到目前为止所描述的实施方式和改型意在仅是说明性的而不是限制性的，因为本发明的范围由所附权利要求限定而并非由说明书限定。因此，落入权利要求的界限、或这种界限的等同替代方案内的所有的改变意在由权利要求涵盖。
权利要求
1.一种电源单元,包括 印刷电路板，两个或更多个不同形状的部件在安装到所述印刷电路板上时具有不同的高度，其中，所述不同形状的部件包括至少半导体装置，所述不同形状的部件是在安装到所述印刷电路板上时具有预定高度或更大高度的不同形状的部件，或者是两种或更多种类型的不同形状的部件，所述印刷电路板具有两个或更多个安装表面，所述两个或更多个安装表面包括单个指定的安装表面，并且所述半导体装置和所述不同形状的部件安装在所述指定的安装表面上；以及 壳体，所述壳体容纳所述印刷电路板并且包括冷却构件，所述冷却构件用于冷却在所述壳体中形成在所述印刷电路板的所述安装表面与所述壳体的相对表面之间的第一空间，其中，所述相对表面与所述指定的安装表面相对，所述冷却构件设置在所述相对表面的一部分处，所述相对表面的所述一部分朝向所述半导体装置突出，并且所述相对表面与所述两种或更多种类型的不同形状的部件相对。
2.根据权利要求I所述的电源单元，其中，所述两种或更多种类型的不同形状的部件包括在工作时温度上升到预定温度以上的特定的不同形状的部件，并且 所述特定的不同形状的部件设置成直接地或间接地与所述冷却构件接触或者靠近所述冷却构件设置。
3.根据权利要求I或2所述的电源单元，其中，所述相对表面具有朝向所述不同形状的部件突出的一个或多个突出部。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的电源单元，包括汇流条，所述汇流条部分地或完全地布置在所述安装表面与所述相对表面之间以将所述安装表面上的电路部件电连接，所述电路部件包括至少所述半导体装置。
5.根据权利要求4所述的电源单元，其中，所述壳体具有除了形成在所述安装表面与所述相对表面之间的所述第一空间之外的第二空间，所述电路部件包括设置在所述第二空间中的电路元件，并且 所述汇流条包括用于与所述电路元件电连接的端子部分。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的电源单元，其中，所述相对表面的突出的部分设置在所述相对表面的端部处。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的电源单元，其中，所述冷却构件包括布置在所述相对表面的突出的部分下方的冷却介质，并且所述相对表面为所述壳体的壁的表面。
8.根据权利要求7所述的电源单元，所述相对表面的突出的部分设置在所述相对表面的端部处，所述端部与所述半导体装置相对。
9.根据权利要求3所述的电源单元，所述壳体的壁为所述壳体的底部，所述底部由导热材料制成，所述底部由具有突出的部分和所述一个或多个突出部的单个板制造。
全文摘要
在电源单元中设置有印刷电路板，在印刷电路板上安装有两个或更多个不同形状的部件。这样的部件包括半导体装置。印刷电路板具有该板的指定的安装表面。还设置有壳体，该壳体容纳印刷电路板并且包括冷却构件，该冷却构件用于冷却形成在安装表面与壳体中的相对表面之间的第一空间。相对表面与安装表面相对。冷却构件布置在相对表面的一部分处，相对表面的该部分朝向半导体装置突出，并且相对表面与两种或更多种类型的不同形状的部件相对。
文档编号H02M1/00GK102916566SQ20121027230
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月1日 优先权日2011年8月1日
发明者细田刚 申请人:株式会社电装