功率器件压接机构以及具有其的电控设备的制作方法

本实用新型属于电力电子技术领域，涉及一种功率器件压接机构以及具有其的电控设备。

背景技术：

功率器件的组装结构多种多样，目前通常的技术为：器件主体通过晶体盖、压条等辅助组装固定于散热器，功率器件的管脚插置于电路板的管脚插孔内并焊接固定。

然而，现有的所述组装结构，存在若干问题：

1、在所述组装结构的组装过程中，需要先将器件主体组装固定于散热器，再将功率器件的管脚插入电路板的管脚插孔内，而当功率器件数量较多时，需要多个功率器件均固定于散热器后再同时与电路板插接配合，使得插接作业难度很大，极易因个别管脚错位而导致插接作业停顿/受阻；

2、在所述组装结构的组装过程中，在管脚插入电路板的管脚插孔后，需要再将管脚焊接固定于电路板上，由于功率器件和电路板之间没有定位而容易相对移动，使得只能采用手工焊接的方式实现管脚的焊接固定，不仅焊接效率低下，而且易出现因锡渣等不良，进一步因不良导致后续弥补作业增多。

技术实现要素：

为了解决现有的技术问题的至少其一，本实用新型的目的在于提供一种功率器件压接机构以及具有其的电控设备。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型一实施方式提供一种功率器件压接机构，包括电路板、功率器件和散热单元，所述电路板设有管脚插孔，所述功率器件包括器件主体和连接所述器件主体的管脚，所述管脚插置于所述管脚插孔内，所述电路板、所述器件主体和所述散热单元沿所述电路板的垂线方向依次布设，所述功率器件压接机构还包括位于所述电路板和所述器件主体之间的压块，所述压块连接所述电路板和所述器件主体；

其中，所述电路板设有避让通孔，所述压块设有配接通孔，所述散热单元设有配接部，所述避让通孔、所述配接通孔和所述配接部沿所述垂线方向对应布设；

所述功率器件压接机构还包括紧固件，所述紧固件的第一端穿过所述配接通孔固定连接至所述配接部，所述紧固件的第二端暴露于所述避让通孔内并抵压所述压块。

这样，与现有技术相比，该实施方式的功率器件压接机构的有益效果在于：第一，由于压块、避让通孔和紧固件的设置，改善了组装工艺，能够先将器件主体通过压块连接在电路板上并且将管脚插入电路板的管脚插孔，而后进行管脚的焊接，再之后通过避让通孔操作紧固件，利用紧固件通过压块将功率器件压紧在散热单元上，实现了与现有技术完全不同的组装工艺；第二，解决了现有技术中具有多个功率器件时的管脚与电路板的插接作业难度大的问题，多个功率器件可以逐个与电路板进行管脚插接的作业，插接作业难度小，效率高；第三，解决了现有技术中因功率器件缺乏定位而导致只能采用手工焊接的问题，可通过更高效的焊接方式(例如波峰焊)将管脚固定连接电路板，提高了焊接效率并保证了焊接良率；第四，通过压块将器件主体压紧在散热单元上，便于控制功率器件与散热单元的压紧力度，保证散热效果，提升产品整体的结构强度和使用寿命。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述紧固件设置为螺钉，所述配接部设置为与所述螺钉的螺纹相适配的螺孔；

所述紧固件与所述电路板相分离。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述压块还设有压接部和支撑部，所述压接部沿所述垂线方向抵持所述功率器件，所述支撑部沿所述垂线方向抵持所述散热单元；

其中，所述支撑部、所述配接通孔和所述压接部沿与所述垂线方向相垂直的第一方向依次排布。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述支撑部为沿所述垂线方向凸伸并且与所述第一方向相垂直的纵长筋；

所述压接部为沿所述垂线方向凸伸的至少两个压接柱，所述至少两个压接柱垂直于所述第一方向对称排布；

所述压块具有凹设于其表面的容纳槽，所述压接柱设于所述容纳槽内，部分所述器件主体嵌设在所述容纳槽中。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述压块和所述电路板之间设有第一定位组合，所述第一定位组合限制所述压块相对所述电路板沿所述垂线方向的垂直方向平移；

其中，所述第一定位组合包括接孔和插置于所述接孔内的凸起，所述接孔和所述凸起的二者之一设于所述电路板上，二者另一设于所述压块上。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述接孔设于所述电路板上，所述避让通孔和所述接孔一体设置；

所述凸起设于所述压块上并呈具有中空腔的筒形，所述配接通孔连通所述中空腔。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述压块和所述电路板之间设有第二定位组合，所述第二定位组合限制所述器件主体相对所述压块沿所述垂线方向的垂直方向平移；

其中，所述第二定位组合包括定位孔和插置于所述定位孔内的柱销，所述定位孔和所述柱销的二者之一设于所述压块上，二者另一设于所述器件主体上。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述散热单元包括散热器和贴附于所述散热器表面的绝缘导热膜，所述配接部设于散热器上，所述器件主体贴靠所述绝缘导热膜；

所述管脚和所述管脚插孔之间设有波峰焊基体。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型一实施方式提供一种功率器件压接机构，包括：

电路板，其设有管脚插孔；

功率器件，其包括器件主体和延伸出所述器件主体的管脚，所述管脚插置于所述管脚插孔内；

压块，位于所述电路板和所述器件主体之间；其中，

所述压块和所述电路板的二者其一设有接孔，二者另一设有凸起并且所述凸起沿所述电路板所在平面的垂线方向延伸，所述凸起插置于所述接孔内以限制所述压块相对所述电路板沿所述垂线方向的垂直方向平移；

所述压块和所述功率器件的二者其一设有定位孔，二者另一设有柱销并且所述柱销沿所述垂线方向延伸，所述柱销插置于所述定位孔内，以限制所述功率器件相对所述压块沿所述垂线方向的垂直方向平移。

这样，与现有技术相比，该实施方式的功率器件压接机构的有益效果在于：通过在器件主体和电路板之间设置压块，一方面，可以限制器件主体和电路板之间在电路板所在平面的平行方向上发生相对平移(也即避免功率器件晃动)，另一方面，限制了器件主体和电路板之间在电路板所在平面的垂线方向的间距，整体上实现功率器件和电路板之间的限位，保证功率器件与电路板的位置关系，进而，解决了现有技术中因功率器件缺乏定位而导致只能采用手工焊接的问题，可通过更高效的焊接方式(例如波峰焊)将管脚固定连接电路板，提高了焊接效率并保证了焊接良率。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型一实施方式还提供一种电控设备，所述电控设备包括如前任一实施方式的功率器件压接机构，相对应的，所述电控设备相较于现有技术同样具备相应所述功率器件压接机构的有益效果。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的功率器件压接机构的局部分解结构图；

图2是本实用新型一实施例的功率器件的立体结构图；

图3是本实用新型一实施例的压块的立体结构图，其中以展示压块的上部结构为视角予以示意；

图4是本实用新型一实施例的压块的立体结构图，其中以展示压块的下部结构为视角予以示意；

图5是本实用新型一实施例的压块的俯视图；

图6是本实用新型一实施例的压块的仰视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

如图1到图6所示，本实用新型提供一种功率器件压接机构的优选实施例，所述功率器件压接机构可以适用于如电梯控制柜或其他的电控设备中。所述功率器件压接机构具体包括电路板10、功率器件30、散热单元50、压块20和紧固件60。

其中，电路板10可以设置为印刷线路板(英文简称pcb)，其包括第一表面101和与第一表面101相对设置的第二表面，第一表面101和所述第二表面具体为电路板10的具有较大表面积的两个表面。其中，第一表面101和所述第二表面的几何中心平面界定电路板10所在平面，该几何中心平面平行于第一表面101和所述第二表面，并且第一表面101和所述第二表面到该几何中心平面的垂直距离相等，也即，相当于将第一平面101和所述第二表面无限接近所形成的平面即电路板10所在平面。

为便于描述和理解，将由第一表面101至所述第二表面的指向定义为“下”，将由所述第二表面至第一表面101的指向定义为“上”，在后文中除明确说明之外，“上方”、“下方”、“上部”、“下部”、“上表面”、“下表面”、“向上”、“向下”等代指方位或方向的概念，均是以上述“上”、“下”的定义为参照。

电路板10设置有管脚插孔12，管脚插孔12上下贯通电路板10。相对应的，功率器件30包括器件主体31和管脚32，管脚32的下端与器件主体31相连接，管脚32的上端由下往上插入管脚插孔12中，并且管脚32的上端和管脚插孔12之间具有焊接基体，也即，管脚32的上端通过焊接固定于管脚插孔12。管脚32设置为导体件，电路板10内的电路与器件主体31内的电路通过管脚32电性导通。

电路板10、压块20、器件主体31、散热单元在电路板10所在平面的垂线方向上依次排布，其中，电路板10所在平面垂直于上下方向，则所述垂线方向平行于上下方向。具体来讲，电路板10、压块20、器件主体31、散热单元由上往下依次排布。

压块20设于器件主体31和电路板10之间，以连接器件主体31和电路板10，基于此，在所述功率器件压接机构的组装过程中(可参后文完整的组装过程予以理解)，即使器件主体31位于电路板10重力学概念中的上方时，在压块20的支撑和限位作用下，器件主体31与电路板10的间距保持恒定，并且还可以适当稳定器件主体31在电路板10所在平面的平行方向上的位置(也即减少器件主体31沿电路板10所在平面的平行方向的平移/晃动)，这样，在将管脚32插入管脚插孔12中之后，管脚32的上端和管脚插孔12之间的焊接方式可以不限于手工焊接，而是可通过更高效的焊接方式将管脚32的上端固定连接电路板10，相较于现有技术提高了焊接效率并保证了焊接良率。

其中，管脚32的上端和管脚插孔12之间的所述焊接基体优选为波峰焊基体，也就是说，管脚32的上端和管脚插孔12之间通过波峰焊实现固定连接。

优选地，压块20和电路板10之间设有第一定位组合，所述第一定位组合用于限制压块20相对电路板10沿所述垂线方向的垂直方向平移，也即限制压块20相对电路板10垂直于上下方向平移/晃动，这样，可以进一步保证在进行管脚32的焊接工序时器件主体31相对电路板10的位置，加强压块20对器件主体31的定位，进而进一步提高焊接效率并保证焊接良率，并且还可以进一步简化组装工序，降低组装难度。

具体地，所述第一定位组合包括接孔11和凸起21。在本实施例中，接孔11设于电路板10上，凸起21设于压块20的上部，凸起21由下往上插置于接孔11内。接孔11和凸起21彼此相适配，以使得当二者插接配合时，压块20相对电路板10沿所述垂线方向的垂直方向的平移被限制。例如本实施例中，接孔11内表面的横截面呈具有第一直径的圆形，凸起21外表面的横截面呈具有第二直径圆弧段的腰形，所述第一直径等于或略微大于所述第二直径，以使得凸起21插置于接孔11内时，压块20无法相对电路板10沿所述垂线方向的垂直方向的平移，而仅可以沿所述垂线方向上下运动以及绕中心轴旋转。当然，在替换实施例中，接孔11和凸起21的位置可互换，也即，凸起21设于电路板10上，接孔11设于压块20的上部，同样可以达到限位效果；再者，接孔11和凸起21的横截面形状也不限于本实施例，如六边形、三角形、椭圆形或其它，不再枚举。

另外，接孔11自下而上贯通电路板10，凸起21具体由下向上凸伸出压块20的上表面201，凸起21的上端边沿可以穿过接孔11内并略微高于电路板10的第一表面101，压块20的上表面201紧密贴靠电路板10的所述第二表面。

优选地，压块20和器件主体31之间设有第二定位组合，所述第二定位组合用于限制器件主体31相对压块20沿所述垂线方向的垂直方向平移，也即限制器件主体31相对压块20垂直于上下方向平移/晃动，这样，可以进一步保证在进行管脚32的焊接工序时器件主体31相对电路板10的位置，加强压块20对器件主体31的定位，进而进一步提高焊接效率并保证焊接良率，并且还可以进一步简化组装工序，降低组装难度。

具体地，所述第二定位组合包括限位孔311和柱销25。在本实施例中，限位孔311设于器件主体31的上部，其在器件主体31的上表面311向下凹陷设置；柱销25设于压块20的下部，柱销25由上往下插置于限位孔311内。限位孔311和柱销25彼此相适配，以使得当二者插接配合时，器件主体31相对压块20沿所述垂线方向的垂直方向的平移被限制。例如本实施例中，限位孔311内表面呈圆柱形，柱销25外表面呈具有尖端的圆柱形(所述尖端利于顺利插接组装)，二者大致上等径设置，以使得柱销25插置于限位孔311内时，器件主体31无法相对压块20沿所述垂线方向的垂直方向的平移，而仅可以沿所述垂线方向上下运动以及绕中心轴旋转。当然，在替换实施例中，限位孔311和柱销25的位置可互换，也即，柱销25设于器件主体31的上部，限位孔311设于压块20的下部，同样可以达到限位效果；再者，限位孔311和柱销25形状也不限于本实施例。

另外，压块20的下部设置有压接部26，当限位孔311和柱销25插接配合时，压接部26可以由上向下抵持器件主体31的上表面301，这样，一方面，结合前述，压块20上部贴靠电路板10的所述第二表面，压块20下部通过压接部26抵持器件主体31的上表面301，以限定器件主体31与电路板10在所述垂线方向上的间距，使得在所述功率器件压接机构的组装过程中，尤其是波峰焊工序中，压块20能够稳定器件主体31与电路板10的间距；另一方面，压块20下部通过压接部26抵持器件主体31的上表面301，还可以利于将器件主体31压向散热单元50，甚至是利于控制器件主体31与散热单元50之间的压紧力度，后文中将详细描述。

在本实施例中，压块20具有凹设于其下表面202的容纳槽24，柱销25和压接部26均设于容纳槽24内，器件主体31的上部嵌设在容纳槽24中并且位于容纳槽24的相对两个槽壁241、242之间。设置容纳槽24能够进一步稳定器件主体31的位置，限制器件主体31相对压块20垂直于上下方向平移/晃动。

进一步地，本申请中，电路板10设有避让通孔，压块20设有配接通孔27，散热单元50设有配接部511。

其中，所述避让通孔、配接通孔27和配接部511沿所述垂线方向对应布设，三者在上下方向上至少部分正对设置(也即在上下方向上的投影面三者相重叠)，优选为同轴布置。

紧固件60的下端由上往下穿过配接通孔27固定连接至配接部511，紧固件60的上端无法穿过配接通孔27而向下抵压压块20，这样可以利用紧固件60，通过压块20将器件主体31压紧至散热单元50的上表面，使得器件主体31的下表面302与散热单元50紧密贴合，以保证散热效果；并且，紧固件60的上端暴露于所述避让通孔内，这样，操作者通过所述避让通孔就可以操作紧固件60(如进行紧固件60的安装和拆卸)。

基于前段所述可以理解，所述功率器件压接机构可以采用与现有技术完全不同的组装工艺进行生产制造，能够先将器件主体31通过压块20连接在电路板10上并且将管脚32插入管脚插孔12，而后进行管脚12的焊接，再之后通过所述避让通孔安装紧固件60，利用紧固件60通过压块20将器件主体31压紧在散热单元50上；其次，即使具有多个功率器件30，也不会存在现有技术中管脚31与电路板10的插接作业难度大的问题，多个功率器件30可以逐个与电路板10进行管脚插接的作业，插接作业难度小，效率高；再者，可通过更高效的焊接方式对多个功率器件30的全部管脚31同步焊接固定，提高了焊接效率并保证了焊接良率；最后，便于控制功率器件30与散热单元50的压紧力度，保证散热效果，提升产品整体的结构强度和使用寿命。

优选地，散热单元50包括散热器51和绝缘导热膜52，绝缘导热膜52贴附于散热器51的上表面，器件主体31的下表面302紧密贴靠绝缘导热膜52，功率器件30的产热能够通过绝缘导热膜52快速传导至散热器51，提升散热效果。

进一步地，所述避让通孔与接孔11一体设置，也可以说，接孔11同时还是所述避让通孔，接孔11不仅用于插接配合凸起21，同时还用于为紧固件60进行让位，使紧固件60与电路板10相分离而不相接触，这样，优化电路板10的结构布局，降低电路板10的开孔数目。

相应的，凸起21呈具有中空腔200的筒形，配接通孔27的上端连通中空腔200，通过设置中空腔200，可使得紧固件60的上端容纳在中空腔200，避免紧固件60的上端凸出在电路板10的上方而额外占用空间。为保证结构强度，凸起21四周设置有加强筋22，并且通过加强筋22，还可以在凸起21插入接孔11的过程中，便于对凸起21进行圆周方向的定位。

本实施例中，紧固件60和配接部511的配接方式采用螺纹配接，具体来讲，紧固件60设置为螺钉，配接部511为设在散热器51的上表面的螺孔，二者的螺纹相适配，以使得紧固件60可以旋紧在配接部511中。当然，紧固件60和配接部511的配接方式不限于此，还可以采用如卡扣等其它方式。

进一步地，压块20还设有支撑部23，支撑部23沿所述垂线方向向下抵持散热器51的上表面，在本实施例中，支撑部23为沿所述垂线方向向下凸伸出压块20的下表面202的纵长筋。

其中，支撑部23、配接通孔27和压接部26沿第一方向依次排布，所述第一方向垂直于所述垂线方向且优选地垂直于支撑部23的纵长方向。这样，在紧固件60对压块20的抵压作用下，配接通孔27处构成紧固件60对压块20的施力点，通过将支撑部23和压接部26分立于配接通孔27的两侧，支撑部23向下抵压散热器51，压接部26向下抵压器件主体31，进而使得器件主体31向下贴紧绝缘导热膜52，根据实际产品情况，只需要调节支撑部23、配接通孔27和压接部26沿所述第一方向的排布，即可控制器件主体31与散热单元50之间的压紧力度。例如，在所述第一方向上，使压接部26至配接通孔27的第一间距与支撑部23至配接通孔27的第二间距的比值减小，可增大器件主体31与散热单元50之间的压紧力度，反之，使所述第一间距与所述第二间距的比值增大，可减小器件主体31与散热单元50之间的压紧力度。

另外，本实施例中，压接部26为沿所述垂线方向向下凸伸的至少两个压接柱，所述至少两个压接柱垂直于所述第一方向对称排布，以保证均匀抵压器件主体31。

下面，结合本实施例中所述功率器件压接机构的具体结构，介绍一种所述功率器件压接机构的优选组装工艺，具体步骤如下：

第一步，将压块20固定于电路板10上。具体的，将凸起21由下往上插接配合至接孔11内，使得压块20上表面201紧密贴合电路板10的所述第二表面；

第二步，将管脚32由下往上插至于管脚插孔12内，使管脚32的上端靠近或者略微穿出电路板10的第一表面101；

第三步，将器件主体31固定于压块20上。具体的，将器件主体31的上部嵌入压块20下部的容纳槽24中，将柱销25由上往下插至于定位孔311内，使得压接部26抵持器件主体31的上表面301；

第四步，采用波峰焊的方式，将管脚32的上端固定连接在管脚插孔12内，也即在管脚32的上端和管脚插孔12加工出波峰焊基体；

第五步，将通过上述四个步骤所组装出来的整体结构(该整体结构含电路板10、压块20以及功率器件30)，放置在散热器51贴附有绝缘导热膜52的一侧，使得所述避让通孔(也即接孔11)、配接通孔27、配接孔511位置相对应；

第六步，将紧固件60自上而下安装到位，其下端穿过配接通孔27旋紧在配接孔511中，其上端向下压紧压块20，至此，完成所述功率器件压接机构的组装。

与现有技术相比，本实施例的有益效果在于：

(1)改善了组装工艺，实现了与现有技术完全不同的组装工艺；

(2)即使具有多个功率器件30，也不会存在现有技术中管脚31与电路板10的插接作业难度大的问题，多个功率器件30可以逐个与电路板10进行管脚插接的作业，插接作业难度小，效率高；

(3)可通过更高效的焊接方式对多个功率器件30的全部管脚31同步焊接固定，提高了焊接效率并保证了焊接良率；

(4)便于控制功率器件30与散热单元50的压紧力度，保证散热效果，提升产品整体的结构强度和使用寿命。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。