專利名稱：在散熱器上固定電子器件封裝件的制作方法
這是于1997年10月7日提交的流水號為08/946,160發(fā)明名稱為“在散熱器上固定電子器件封裝件”的發(fā)明專利申請的部分繼續(xù)中請。
本發(fā)明涉及電子器件的封裝件和散熱器的組件。本發(fā)明尤其涉及將電子器件封裝件固定在散熱器主體的兩個相對側(cè)面上，并涉及將組件裝在線路板或類同物上。
很多電子元件封裝件被設(shè)計成使其中包含的電路器件芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到封裝件的表面上。通常，封裝件的一個表面由塑料、陶瓷或金屬件構(gòu)成，它們起熱傳導(dǎo)介質(zhì)的作用，將電子器件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到封裝件的外表面上。必須配置外部散熱裝置例如散熱器，使其與該熱傳導(dǎo)介質(zhì)形成熱交換關(guān)系，從而吸收熱量和/或?qū)⑵浜纳⒌街車h(huán)境中。散熱器可以是熱導(dǎo)率相當(dāng)高的金屬件，適當(dāng)?shù)乇怀尚?，使其可以通過對流、傳導(dǎo)或輻射耗散能量。熱散器通常是鋁或鋁合金外殼，具有很大的表面積，成散熱片、散熱刺等形狀，使熱量容易從上面散發(fā)出去。
器件封裝件可以用粘合劑和/或機(jī)械裝置，例如螺絲等固定在散熱器上。為了容易地進(jìn)行器件封裝件的固定和拆卸還可以應(yīng)用彈簧夾舌形件。然而大多數(shù)的彈簧夾是散熱器的整體部分，因此需要專門地成形各個散熱器，以便接納各個特定的器件封裝件。
在將器件封裝件裝在線路板等上時，必須確保，需要散熱器的這些封裝件與適合的散熱器匹配，并將散熱器定位在線路板上，以允容正常地耗散熱量。在很多情況下，散熱器本身固定于線路板，以確保組件的穩(wěn)定性，而在一些情況下則為了有利于器件自封裝件的熱傳導(dǎo)。因此線路板組裝人必須設(shè)計、制造和貯存各種尺寸、式樣和形狀的數(shù)目巨大的散熱器，而每種散熱器只能容納一種或很少幾種器件封裝件。
本發(fā)明提供一種方法和裝置，用于將器件封裝件組裝在散熱器上和將組裝的組件裝在線路板等上，本發(fā)明應(yīng)用一種在其相對兩側(cè)具有固定指形件或舌形件的散熱器板。該組件可以使元件封裝件固定在散熱器板的任何一側(cè)面或兩個側(cè)面上，因此增加了在線路板上的器件封裝件的集居密度。組件的散熱器板相對于夾片舌形件剛性地固定。因此不需要占據(jù)組件的散熱器板的兩個側(cè)面。因此散熱器組件可以用來使器件封裝件支承在一側(cè)或兩側(cè)。器件封裝件在一側(cè)的固定完全不依賴于器件封裝件在另一側(cè)的固定。
在該優(yōu)選實施例中，散熱器包括安裝底座和散熱器板，前者適合于固定于線路板等，后者適合于安裝在安裝底座上。散熱器板以及安裝底座的構(gòu)形、尺寸等可以根據(jù)需要散熱的電子器件封裝件的數(shù)目和其散熱要求進(jìn)行改變。因為安裝底座和散熱器板是分開形成的，所以可以設(shè)計一種和少數(shù)幾種安裝底座來接納各式各樣的散熱器板。因此可以根據(jù)散熱要求選擇合適的散熱器板，然后直接插入共用的或通用的安裝底座。因為夾片指形件或舌部在散熱器板的相對兩側(cè)獨(dú)立的地操作，所以在板的一側(cè)或兩側(cè)可以安裝各種不同尺寸、形狀和數(shù)目的封裝件。因為散熱器板是一種單獨(dú)構(gòu)件，裝在標(biāo)準(zhǔn)的或通用的安裝底座上，所以用最小數(shù)目的或甚至一種通用的標(biāo)準(zhǔn)安裝底座便可以將各種各樣的散熱器板和器件封裝件裝在線路板上。
下面結(jié)合所附權(quán)利要求書和附圖進(jìn)行詳細(xì)說明，由此可以容易理解其它特征和優(yōu)點(diǎn)，這些附圖是

圖1是本發(fā)明目前優(yōu)選實施例中所用的散熱器組件的散熱板的一個實施例的透視圖；圖2是圖1所示散熱器板的安裝底座的一個實施例的透視圖；圖3是圖1和2的組件的前部透視圖；圖4是圖3所示組件的后部透視圖；圖5是本發(fā)明的散熱器部件和器件封裝件所構(gòu)成的組件的分解前透視圖；圖6是圖5所示組件的后透視圖。
圖7是諸如示于圖1的散熱器板的安裝底座的替代實施例的透視圖；圖8是用于構(gòu)成圖7安裝底座的平面切口坯料的頂視圖，圖9是圖7安裝底座的頂視圖。
在所有的附圖中，用相同的標(biāo)號指示相同的部件。這些附圖并不是按比例繪制的，而是用來借助于圖示公開其發(fā)明構(gòu)思的，并且被編入本文中來圖示本發(fā)明的現(xiàn)時優(yōu)選實施例。這些附圖不應(yīng)被認(rèn)為將本發(fā)明限制于所圖示的和/或說明的實施例。
圖1-6中所示的實施例包括支承散熱器板10的安裝底座20(見圖1～4)。散熱器板10具有對置的主表面11、11a并包括若干散熱片12及類同物。散熱器板10用薄板坯料沖壓成形，或用其它方法成形，提供很大的散熱表面積。散熱板10的尺寸和形狀當(dāng)然根據(jù)裝在散熱板上的電子器件封裝件的散熱要求和尺寸等因素決定。很明顯，散熱器板10的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)等可以根據(jù)需要或要求改變。
安裝底座20包括底座部分21，該部分支承向上凸出的舌形件22和翼片24。在優(yōu)選實施例中，安裝底座20也用薄金屬板坯料成形，但也可以用其它材料制造。翼片24分別包括可以裝入如圖3所示的散熱器板10的槽口25。安裝底座20最好包括沿第一平面延伸的底座部分21，而翼片24從該第一平面伸出并沿大體垂直于該第一平面的方向延伸，如圖2所示。
在例示的實施例中，散熱器板10插入翼片24上的槽口25，使得主表面11、11a垂直于安裝底座20的底座部分21的平面。如果需要，一個或多個翼片24可以包括鎖銷26(見圖2和3)，該鎖銷適合于與板10上的散熱片12的或切口邊緣嚙合，從而使散熱板10牢固地和剛性地鎖定在槽25中。
安裝底座20支承一對相對配置的向上凸出的舌形件22，該舌形件位于翼片24的相對兩側(cè)，因而位于散熱器板的相對兩則。安裝底座20還包括底座部分21上的孔23，使得貼著表面11、11a安裝的器件封裝件的引線可以穿過安裝底座20，如圖5和6所示。安裝底座20還包括許多相反于翼片24的方向延伸的腳27。腳27適合于插入線路板等上的適當(dāng)?shù)目字?，以使組件固定在線路板上。
如圖5和6所示，器件封裝件30可以插在表面11和舌形件22之間，并用熱傳輸板31固定在其間，該傳輸板與散熱器板10的表面11成直接的熱交換。如圖6所示，另一個器件封裝件可以以類似方式裝在相對側(cè)。
應(yīng)當(dāng)注意到，各個舌形件22獨(dú)立于其它舌形件操作。因為散熱器板10是剛性的，并剛性地固定于安裝底座20，所以舌形件22完全彼此獨(dú)立操作。因此器件封裝件(例如封裝件30)可以裝在散熱器板10的其中一側(cè)或兩側(cè)。
在圖7、8、9所示的實施例中，從圖8所示的成對稱圖形的金屬平板(為鋁、鋁合金等)上切下安裝支架20。該圖形包括一底部21，底部21有一大中心孔23；有兩舌形件22，在其沿直徑方向相反的兩側(cè)上；有兩翼片24，在其沿直徑方向相反的另外兩側(cè)上。腳27向內(nèi)延伸到孔23內(nèi)。如圖7和9所示，翼片24被彼此平行地拆疊(垂直于底座部分21)，這樣一散熱器板10可被支在其間。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)將翼片24向上折疊時，腳27(它構(gòu)成翼片24的延伸部)對準(zhǔn)地自底座部沿相反方向延伸。
相對的舌形件22被稍微彼此相向地折疊和卷曲，作為促使電子器件封裝件與由該支架支承件支撐的散熱器板10的相反側(cè)進(jìn)入直接接觸的手段。
在圖7、8和9的實施例中，在每一翼片24上形成一條槽25。這些槽25對準(zhǔn)地彼此平行延伸，并垂直于底座部分21。每條槽25包括一輔助槽40(在圖7-9中，表示每條槽有兩條輔助槽)。每條輔助槽大致平行于槽25的開口端延伸，并在與該開口端間隔的一個點(diǎn)上與槽25連接，以限定朝槽25中心線向內(nèi)延伸的指狀件41。指形件41的自由端經(jīng)受變形，朝槽25的垂直平面延伸(或者槽25的封閉端可寬于其開口端)，這樣，指形件41的自由端會跟插入槽25內(nèi)的散熱器板10牢固地接合。在圖7、8和9所示的實施例中，指形件41在槽25的開口端的相反兩側(cè)形成，指形件41自由端之間的間隔小于要插入其間的散熱器板10的厚度。因此，板10插入槽25需要輕微壓縮兩指形件41，這樣，指形件41可牢固地抱住板10。指形件41最好相對于槽25的中心線輕微傾斜，這樣，指形件41的兩自由端接合板10的兩側(cè)，并用作倒鉤防止(或阻止)板10自槽25退出。該結(jié)構(gòu)允許這些部件無須采用螺栓、焊接等進(jìn)行牢固地剛性裝配。
在例示的實施例中，垂直安裝各個電子器件組件30，使其引線32平行于表面11、11a延伸并穿過孔23，使得整個組件可手用手工或自動方法裝在線路板等上。因此由器件封裝件(或多個封裝件)和散熱器構(gòu)成的組件可以作為單個單元容易地操作和放置在線路板上(手工操作或自動操作)，使得引線32和腳27穿過線路板的適當(dāng)?shù)目字?。散熱器可以采用與電子器件引線相同的焊接操作焊接在線路板上。在將組件裝在電路板上后，可以從線路板上取下器件封裝件30而不用取下散熱器，其方法是簡單地燙下焊接固定的引線，然后垂直拉出封裝件30。因此可以相當(dāng)容易地替換器件封裝件。
因為散熱器板10垂直于底座部分21配置，而且底座部分21上有一大孔，所以既可以從底座部分21的下面又可以從上面插入器件封裝件。這種配置允許自動地組裝散熱器和器件封裝件的組件。
盡管已具體參照由兩個薄金屬板坯料沖壓的部件組成的散熱器組件說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，例如本發(fā)明可以用多件模制件或機(jī)加工件組裝，或可以被模制、加工、沖壓成或以其它加工方式被加工成整體單元。同樣，彈性指形件或舌形件22可以為任何形式或形狀。例如為柔性的指形件或永久的槽口、法蘭、凸部等，這些部件可使器件封裝件與散熱板對準(zhǔn)和/或?qū)⑵骷庋b件固定在散熱板上。盡管在組件的各側(cè)只示出一個舌形件22，但可以在散熱板的各側(cè)應(yīng)用多個舌形件或多個舌形件，以固定一個或多個器件封裝件。另外，舌形件22可以形成散熱器板10的一部分而不是安裝底座20的一部分。
雖然已具有參考可裝在電路板等的孔中的組件示出和說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。例如，腳27可以改裝為平面安裝，方法是在腳上形成一個水平延伸的面。同樣，電子器件封裝件也可以改裝為適于面安裝而不違背本發(fā)明的原理。
很容易看到，制造本發(fā)明散熱器安裝組件所用的材料可以根據(jù)要求，視應(yīng)用的需要而改變。構(gòu)件的實際尺寸和形狀同樣也可以改變，以接納各種尺寸、形狀和要求的各種器件封裝件。例如，盡管散熱器板和其安裝底座根據(jù)上述說明是分開的構(gòu)件，但散熱器板可以根據(jù)需要改變，以調(diào)節(jié)各種能量耗散要求。可以設(shè)計不同尺寸、形狀等的散熱器板，使其與一種尺寸或形狀的安裝底座聯(lián)用。
根據(jù)以上所述可以看出，本發(fā)明的原理可以用在各種配置中，以獲得許多有益的優(yōu)點(diǎn)和特征。應(yīng)當(dāng)明白，即使已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和作用說明本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點(diǎn)，但這種公開只能認(rèn)為是例示的。在細(xì)節(jié)上可以進(jìn)行各種改變和變型，特別是在部件的尺件、形狀和配置方面進(jìn)行改變和變型，這樣并不違背所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于將電子器件封裝件安裝于電路板或類同物上的裝置，包括(a)一剛性的散熱器板，具有相對配置的第一和第二主表面；(b)由高導(dǎo)熱材料制成的單個整體安裝底座，包括i)一個大致沿第一平面延伸的并支承所述散熱器板的底座部分，所述第一和第二主表面大致垂直于所述第一平面；ii)至少一個安裝腳，由所述底座部構(gòu)成，并自所述底座部，將所述底座部固定于一電路板或類同物上；c)一個在所述底座部上的孔，與所述散熱器的第一和第二主表面對準(zhǔn)，該孔大到足以允許一電子器件封裝件沿所述第一和第二主表面中的至少一個的方向穿過該孔；d)至少一個舌形件，對著各主表面配置，適于推壓電子器件封裝件，使其與上述第一和第二主表面中的一個表面接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述安裝底座包括從該底座伸出的并沿大致垂直于該第一平面的方向延伸的一些翼板。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，上述翼片包括一些槽口，所述散熱器板固定在所述槽中口，所述槽口對準(zhǔn)基本上垂直于所述第一平面的所述第一和第二主表面。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述翼片包括嚙合所述散熱板的鎖銷，以便將上述散熱器板固定在所述安裝底座上。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述安裝底座支承至少兩個從底座上沿大體垂直于所述第一平面的方向延伸的舌形件。
6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述安裝底座包括適于軟焊在線路板或類同物上的一些腳。
7.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述翼片包括至少一個伸入所述槽中之一的指形件。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述指形件向所述槽的中心線傾斜。
9.一種安裝電子器件封裝件的裝置，包括(a)一個由高導(dǎo)熱材料制成的整體安裝底座，具有大致沿第一平面延伸的底座部分，其上的一個孔大到足以使一電子器件封裝件通過其中；(b)一對翼片，分別具有一縱向槽，自所述底座部沿大致垂直于所述第一平面的方向延伸；(c)一高導(dǎo)熱散熱器板，具有第一和第二相對配置的主表面，裝配在所述翼片的槽內(nèi)，大致垂直于所述第一平面，并與所述孔對準(zhǔn)；(d)至少一個舌形件，對著各所述主表面配置，適于推壓一電子器件封裝件，使其與所述主表面直接接觸。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述翼片中的至少一個包括一個伸入其上所述槽內(nèi)的指形件。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述指形件朝所述槽的中心線向內(nèi)延伸。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述安裝底座具有自其上延伸的用以將所述安裝底座固定于一線路板或類同物上的一些腳。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述翼片中的至少一個包括用以將所述散熱器固定于所述安裝底座上的鎖銷裝置。
14.一種組合件，包括(a)一散熱器，包括(i)一個由高導(dǎo)熱材料制成的整體安裝底座，具有大致沿第一平面延伸的底座部分，其上的一個孔大到足以使一電子器件封裝件通過其中；(ii)一高導(dǎo)熱散熱器板，具有第一和第二相對配置的主平面；(iii)至少一個舌形件，對著各所述主表面配置，適于推壓一電子器件封裝件，使其與所述主表面直接接觸。(b)一個固定在所述舌形件之一和所述散熱器板的一主表面之間的電子器件封裝件。
15.如權(quán)利要求14所述的組合件，其特征在于所述的電子器件封裝件具有自其上延伸的引線，所述電子器件封裝件這樣對準(zhǔn)，使所述引線穿過所述孔。
16.一種構(gòu)成可焊接安裝的散熱器和電子器件封裝件組件的方法，包括以下步驟(a)形成一由可焊接材料制成的整體安裝底座，該底座上有一孔，大到足以使一電子器件封裝件穿過其間并適合于用焊接方法固定在線路板或類同物上；(b)形成若干適合于固定在上述安裝底座上的基本上導(dǎo)熱的散熱器板；(c)大致垂直于所述安裝底座對準(zhǔn)和固定所述散熱器板中的至少一個，并與所述孔對準(zhǔn)；(d)將至少一個電子器件封裝件固定在上述散熱器板上，并使其引線穿過上述孔；(e)同時將上述安裝底座和上述電子器件封裝件的引線軟焊在一線路板上。
17.將電子器件封裝件安裝在線路板或類同物上裝置，包括(a)一個具有相對配置的第一和第二主表面的剛性散熱器板；(b)一個由薄金屬片形成的整體安裝底座，包括(i)一個大致沿第一平面延伸的且其上有一大致中心孔的底座部分；(ii)一對在所述孔相反兩側(cè)上的沿大致垂直于所述第一平面的方向彼此大致平行延伸的翼片，每一翼片上有一槽，該槽有一開口端和一閉合端，適于支承大致垂直于所述第一平面所述散熱器板；(iii)一對彼此大致平行延伸的且與所述翼片平行的舌形件，適于推壓一電子器件封裝件，使其與所述剛性散熱器板接觸。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于包括一些自所述安裝底座延伸以便將所述安裝底座可焊接地固定到一線路板或類同物上的腳。
19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于包括至少一個自所述翼片中的一個伸入所述翼片上的槽內(nèi)的指形件。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于所述指形件朝所述槽的中心線向內(nèi)伸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及由電子器件封裝件和散熱器構(gòu)成的組件。本發(fā)明具體涉及將電子器件封裝件固定在散熱器主體的兩個相對側(cè)面上并將該組件安裝在線路板5上。
文檔編號H01L23/36GK1259844SQ9910704
公開日2000年7月12日 申請日期1999年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月6日
發(fā)明者D·L·克萊門茨, S·F·埃德瓦德斯 申請人:熱合金有限公司