一种散热器固定结构、散热器封装及相关的电气模块的制作方法

1.本实用新型涉及pcb板技术领域，尤其涉及一种散热器固定结构、散热器封装及相关的电气模块。


背景技术：

2.散热器在pcb板上的安装方式通常有两种，紧固件锁接或焊接。
3.在现有的pcb设计中，若采用紧固件锁接则需要过两次波峰焊，即先将紧固件锁接的安装孔及散热器上附属器件引脚的封装孔贴上皱纹纸保护，然后将pcb板上的器件过第一次波峰焊，而后安装的散热器的及需要焊接的附属器件(以下简称散热器封装)再过第二次波峰焊。而采用焊接工艺只需要将散热器组件一起过波峰焊即可。
4.但是，随着无铅工艺的推广，焊接工艺有局限性。现有散热器封装的焊脚一般采用散热器本体加台阶型的光滑焊脚，焊接效果不佳。并且，当散热器长度、高度或者重量超过一定范围，或者附属器件的焊点较少时，散热器封装的抗振动性就比紧固件锁接的方式要差。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服背景技术中存在的至少一种缺陷或问题，提供一种散热器固定结构、散热器封装及相关的电气模块，以期能够利用便捷的焊接工艺来安装散热器并同时保证焊接的牢固性。
6.为实现上述目的，本实用新型的第一方面提供了一种散热器固定结构，用于将散热器本体焊接于具有焊孔的pcb板上；所述固定结构具有彼此固接的基部和焊接部，所述基部适于固接散热器本体，所述焊接部适于插入所述焊孔并与之建立焊接关系；所述焊接部包括热膨胀系数不同的第一金属片和第二金属片，以在与所述焊孔焊接时热形变并在焊接完成后保持热形变状态且与所述焊孔过盈配合和/或与pcb板卡接配合。
7.进一步的，所述焊孔的直径大于所述焊接部在焊接前的宽度且小于所述焊接部在焊接后的宽度，以实现所述焊接部在焊接后与所述焊孔过盈配合。
8.进一步的，所述焊接部的长度大于所述焊孔的深度，且其远离所述基部的一端在热形变状态下适于钩挂所述pcb板背离所述散热器本体的一侧，以实现所述焊接部在焊接后与pcb板卡接配合。
9.进一步的，所述焊接部在焊接后受冷却的焊料约束并保持热形变状态。
10.进一步的，所述焊接部包括第一焊脚和第二焊脚，所述第一焊脚和第二焊脚间隔设置以在二者间形成一内部空间；两焊脚均包括热膨胀系数不同且彼此贴靠的所述第一金属片和所述第二金属片，所述第一金属片的热膨胀系数大于第二金属片的热膨胀系数；所述第一焊脚和第二焊脚的第一金属片均位于所述内部空间的外侧，所述第一焊脚和第二焊脚的第二金属片均位于所述内部空间的内侧。
11.进一步的，所述焊接部包括第一焊脚和第二焊脚，所述第一焊脚和第二焊脚间隔
设置以在二者间形成一内部空间；两焊脚均包括热膨胀系数不同且彼此贴靠的所述第一金属片和所述第二金属片，所述第一金属片的热膨胀系数大于第二金属片的热膨胀系数；所述第一焊脚和第二焊脚的第一金属片均位于所述内部空间的内侧，所述第一焊脚和第二焊脚的第二金属片均位于所述内部空间的外侧。
12.进一步的，所述焊接部包括第一焊脚、第二焊脚和预填充焊料；所述第一焊脚为所述第一金属片，所述第二焊脚为所述第二金属片，所述预填充焊料设于所述第一焊脚和第二焊脚之间。
13.为实现上述目的，本实用新型的第二方面提供了一种散热器封装，包括散热器本体和如前述技术方案所述的固定结构；所述固定结构的基部固接于所述散热器本体。
14.进一步的，所述固定结构的基部压铆于所述散热器本体。
15.为实现上述目的，本实用新型的第三方面提供了一种电气模块，包括：具有焊孔的pcb板和前述技术方案所述散热器封装；所述散热器封装的散热器本体通过其固定结构焊接于所述pcb板的焊孔。
16.相较于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
17.(1)焊接部包括热膨胀系数不同的第一金属片和第二金属片，可以在焊接时产生热形变并在焊接后保持热形变状态，进一步使得焊接部可以与焊孔过盈配合和/或与pcb板卡接配合，这使得焊接后焊接部与pcb板的连接关系更为稳固，从而利用了便捷的焊接工艺来安装散热器并同时保证了焊接的牢固性，抗振效果好。
18.此外，由于固定结构还具有基部，可以通过对基部高度进行配置来调节散热器本体与pcb板的间隙，从而满足安规要求。
19.(2)焊孔直径大于焊接部焊接前的宽度且小于焊接部焊接后的宽度，使得焊接前的预装配更为轻松，且焊接后焊接部可以与焊孔进行过盈配合，焊接牢固性好。
20.(3)焊接部的长度大于焊孔深度，且远离基部的一端在热形变状态下适于钩挂pcb板，从而可以实现焊接部与pcb板的单向卡接配合，焊接牢固性好。
21.(4)焊接过程中焊料填充焊孔且在冷却过程中约束焊接部不会恢复初始状态，增加了焊接部和焊料的脱离困难度，进一步提高了焊接牢固性。
22.(5)焊接部可具有多种具体配置，具体来说，焊接部包括两个焊脚，两个焊脚均可为双金属片，也可由两个焊脚通过预填充焊料共同构成双金属片结构，可以满足焊接工艺的多样化要求。
23.(6)散热器封装包括散热器本体和前述的散热器固定结构，继承了散热器固定结构的全部优势。此外，固定结构的基部压铆于散热器本体，稳定性好，散热器封装的装配过程简便。
24.(7)电气模块包括pcb板和前述的散热器封装，继承了散热器封装的全部优势。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型实施例1的电气模块在装配前的结构示意图；
27.图2为图1中a区域的局部放大示意图；
28.图3为本实用新型实施例1的电气模块在装配后的结构示意图；
29.图4为本实用新型实施例2的电气模块在装配后的结构示意图；
30.图5为本实用新型实施例3的电气模块在装配后的结构示意图；
31.图6为本实用新型实施例4的电气模块在装配后的结构示意图。
32.主要附图标记说明：
33.pcb板1；焊孔1a；散热器封装2；散热器本体21；散热器固定结构22；基部221；焊接部222；第一焊脚222a；第二焊脚222b。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本实用新型实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
36.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”、“高”、“低”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，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或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
37.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
38.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
39.参照图1-3，本实用新型实施例1提供一种电气模块，包括pcb板1、散热器封装2和电气元件(图中未示出)。所述电气元件可设于所述pcb板1上，也可以设于所述散热器封装2的散热器本体21上并与pcb板1电连接，无论何种方式，所述散热器本体21都可用于传导电气元件的热量并对其散热。
40.本实施例中，所述pcb板1上具有焊孔1a，该焊孔1a可以由焊盘形成。所述散热器封装2包括所述的散热器本体21以及散热器固定结构22，如前所述，散热器本体21用于与电气元件建立热传导关系，而散热器固定结构22则用于将该散热器本体21焊接于所述pcb板1。
41.所述固定结构22具有彼此固接的基部221和焊接部222，本实施例中，所述基部221和焊接部222一体成型。所述基部221通过压铆工艺固接于所述散热器本体21，所述焊接部222插入所述焊孔1a并与之建立焊接关系，从而将散热器本体21固定安装于pcb板1。具体
的，所述焊接部222包括热膨胀系数不同的第一金属片和第二金属片，以在与所述焊孔1a焊接时热形变并在焊接完成后保持热形变状态且与所述焊孔1a过盈配合和/或与pcb板1卡接配合。
42.因而，焊接部222包括热膨胀系数不同的第一金属片和第二金属片，可以在焊接时产生热形变并在焊接后保持热形变状态，进一步使得焊接部222可以与焊孔1a过盈配合和/或与pcb板1卡接配合，这使得焊接后焊接部222与pcb板1的连接关系更为稳固，从而利用了便捷的焊接工艺来安装散热器并同时保证了焊接的牢固性，抗振效果好。此外，由于固定结构22还具有基部221，可以通过对基部221高度进行配置来调节散热器本体21与pcb板1的间隙，从而满足安规要求。
43.本实施例中，所述焊接部222在焊接后受冷却的焊料(图中未示出)约束并保持热形变状态。换言之，焊接过程中焊料填充焊孔1a且在冷却过程中约束焊接部222不会恢复初始状态，增加了焊接部222和焊料的脱离困难度，进一步提高了焊接牢固性。本实施例中，焊料为锡。
44.较佳的，所述焊孔1a的直径大于所述焊接部222在焊接前的宽度且小于所述焊接部222在焊接后的宽度，因而散热器封装2与pcb板1在焊接前的预装配更为轻松，且焊接后焊接部222可以与焊孔1a进行过盈配合，焊接牢固性好。进一步的，所述焊接部222的长度大于所述焊孔1a的深度，且其远离所述基部221的一端在热形变状态下适于钩挂所述pcb板1背离所述散热器本体21的一侧，可实现焊接部222与pcb板1的单向卡接配合，焊接牢固性好。
45.具体结构中，所述焊接部222包括第一焊脚222a和第二焊脚222b，所述第一焊脚222a和第二焊脚222b间隔设置以在二者间形成一内部空间。两焊脚均包括热膨胀系数不同且彼此贴靠的所述第一金属片和所述第二金属片，所述第一金属片的热膨胀系数大于第二金属片的热膨胀系数，换言之，两个焊脚均为双金属片构造。本实施例中，所述第一焊脚222a和第二焊脚222b的第一金属片均位于所述内部空间的外侧，所述第一焊脚222a和第二焊脚222b的第二金属片均位于所述内部空间的内侧，其热形变后的状态如图3所示。
46.参照图4，本实用新型实施例2的电气模块，其与实施例1的区别仅在于焊接部222的两金属片的具体设置。具体而言，实施例2的焊接部222，所述第一焊脚222a和第二焊脚222b的第一金属片均位于所述内部空间的内侧，所述第一焊脚222a和第二焊脚222b的第二金属片均位于所述内部空间的外侧，其热形变后的状态如图4所示。
47.参照图5和图6，本实用新型实施例3和4的电气模块，其与实施例1的区别在于焊接部222的具体设置。在实施例3和实施例4中，所述焊接部222包括第一焊脚222a、第二焊脚222b和预填充焊料(图中未示出)。所述第一焊脚222a为所述第一金属片，所述第二焊脚222b为所述第二金属片，所述第一金属片的热膨胀系数大于第二金属片的热膨胀系数，所述预填充焊料设于所述第一焊脚222a和第二焊脚222b之间。换言之，两个焊脚通过设于二者间的预填充焊料形成了双金属片构造，由于焊料通常为锡，因而实施例3和实施例4的焊接部222实质上是经过搪锡处理形成了两焊脚间的预填充锡料。不言而喻的，当第一金属片和第二金属片的设置位置彼此调换时，便构成了实施例3和实施例4，其热形变后的状态分别如图5和图6所示。
48.上述说明书和实施例的描述，用于解释本实用新型保护范围，但并不构成对本实
用新型保护范围的限定。通过本实用新型或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本实用新型实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。