专利名称：在散热器上固定电子器件封装件的制作方法
这是于1997年10月7日提交的流水号为08/946,160发明名称为“在散热器上固定电子器件封装件”的发明专利申请的部分继续中请。
本发明涉及电子器件的封装件和散热器的组件。本发明尤其涉及将电子器件封装件固定在散热器主体的两个相对侧面上，并涉及将组件装在线路板或类同物上。
很多电子元件封装件被设计成使其中包含的电路器件芯片产生的热量传导到封装件的表面上。通常，封装件的一个表面由塑料、陶瓷或金属件构成，它们起热传导介质的作用，将电子器件产生的热量传导到封装件的外表面上。必须配置外部散热装置例如散热器，使其与该热传导介质形成热交换关系，从而吸收热量和/或将其耗散到周围环境中。散热器可以是热导率相当高的金属件，适当地被成形，使其可以通过对流、传导或辐射耗散能量。热散器通常是铝或铝合金外壳，具有很大的表面积，成散热片、散热刺等形状，使热量容易从上面散发出去。
器件封装件可以用粘合剂和/或机械装置，例如螺丝等固定在散热器上。为了容易地进行器件封装件的固定和拆卸还可以应用弹簧夹舌形件。然而大多数的弹簧夹是散热器的整体部分，因此需要专门地成形各个散热器，以便接纳各个特定的器件封装件。
在将器件封装件装在线路板等上时，必须确保，需要散热器的这些封装件与适合的散热器匹配，并将散热器定位在线路板上，以允容正常地耗散热量。在很多情况下，散热器本身固定于线路板，以确保组件的稳定性，而在一些情况下则为了有利于器件自封装件的热传导。因此线路板组装人必须设计、制造和贮存各种尺寸、式样和形状的数目巨大的散热器，而每种散热器只能容纳一种或很少几种器件封装件。
本发明提供一种方法和装置，用于将器件封装件组装在散热器上和将组装的组件装在线路板等上，本发明应用一种在其相对两侧具有固定指形件或舌形件的散热器板。该组件可以使元件封装件固定在散热器板的任何一侧面或两个侧面上，因此增加了在线路板上的器件封装件的集居密度。组件的散热器板相对于夹片舌形件刚性地固定。因此不需要占据组件的散热器板的两个侧面。因此散热器组件可以用来使器件封装件支承在一侧或两侧。器件封装件在一侧的固定完全不依赖于器件封装件在另一侧的固定。
在该优选实施例中，散热器包括安装底座和散热器板，前者适合于固定于线路板等，后者适合于安装在安装底座上。散热器板以及安装底座的构形、尺寸等可以根据需要散热的电子器件封装件的数目和其散热要求进行改变。因为安装底座和散热器板是分开形成的，所以可以设计一种和少数几种安装底座来接纳各式各样的散热器板。因此可以根据散热要求选择合适的散热器板，然后直接插入共用的或通用的安装底座。因为夹片指形件或舌部在散热器板的相对两侧独立的地操作，所以在板的一侧或两侧可以安装各种不同尺寸、形状和数目的封装件。因为散热器板是一种单独构件，装在标准的或通用的安装底座上，所以用最小数目的或甚至一种通用的标准安装底座便可以将各种各样的散热器板和器件封装件装在线路板上。
下面结合所附权利要求书和附图进行详细说明，由此可以容易理解其它特征和优点，这些附图是
图1是本发明目前优选实施例中所用的散热器组件的散热板的一个实施例的透视图；图2是图1所示散热器板的安装底座的一个实施例的透视图；图3是图1和2的组件的前部透视图；图4是图3所示组件的后部透视图；图5是本发明的散热器部件和器件封装件所构成的组件的分解前透视图；图6是图5所示组件的后透视图。
图7是诸如示于图1的散热器板的安装底座的替代实施例的透视图；图8是用于构成图7安装底座的平面切口坯料的顶视图，图9是图7安装底座的顶视图。
在所有的附图中，用相同的标号指示相同的部件。这些附图并不是按比例绘制的，而是用来借助于图示公开其发明构思的，并且被编入本文中来图示本发明的现时优选实施例。这些附图不应被认为将本发明限制于所图示的和/或说明的实施例。
图1-6中所示的实施例包括支承散热器板10的安装底座20(见图1～4)。散热器板10具有对置的主表面11、11a并包括若干散热片12及类同物。散热器板10用薄板坯料冲压成形，或用其它方法成形，提供很大的散热表面积。散热板10的尺寸和形状当然根据装在散热板上的电子器件封装件的散热要求和尺寸等因素决定。很明显，散热器板10的尺寸、形状和结构等可以根据需要或要求改变。
安装底座20包括底座部分21，该部分支承向上凸出的舌形件22和翼片24。在优选实施例中，安装底座20也用薄金属板坯料成形，但也可以用其它材料制造。翼片24分别包括可以装入如图3所示的散热器板10的槽口25。安装底座20最好包括沿第一平面延伸的底座部分21，而翼片24从该第一平面伸出并沿大体垂直于该第一平面的方向延伸，如图2所示。
在例示的实施例中，散热器板10插入翼片24上的槽口25，使得主表面11、11a垂直于安装底座20的底座部分21的平面。如果需要，一个或多个翼片24可以包括锁销26(见图2和3)，该锁销适合于与板10上的散热片12的或切口边缘啮合，从而使散热板10牢固地和刚性地锁定在槽25中。
安装底座20支承一对相对配置的向上凸出的舌形件22，该舌形件位于翼片24的相对两侧，因而位于散热器板的相对两则。安装底座20还包括底座部分21上的孔23，使得贴着表面11、11a安装的器件封装件的引线可以穿过安装底座20，如图5和6所示。安装底座20还包括许多相反于翼片24的方向延伸的脚27。脚27适合于插入线路板等上的适当的孔中，以使组件固定在线路板上。
如图5和6所示，器件封装件30可以插在表面11和舌形件22之间，并用热传输板31固定在其间，该传输板与散热器板10的表面11成直接的热交换。如图6所示，另一个器件封装件可以以类似方式装在相对侧。
应当注意到，各个舌形件22独立于其它舌形件操作。因为散热器板10是刚性的，并刚性地固定于安装底座20，所以舌形件22完全彼此独立操作。因此器件封装件(例如封装件30)可以装在散热器板10的其中一侧或两侧。
在图7、8、9所示的实施例中，从图8所示的成对称图形的金属平板(为铝、铝合金等)上切下安装支架20。该图形包括一底部21，底部21有一大中心孔23；有两舌形件22，在其沿直径方向相反的两侧上；有两翼片24，在其沿直径方向相反的另外两侧上。脚27向内延伸到孔23内。如图7和9所示，翼片24被彼此平行地拆叠(垂直于底座部分21)，这样一散热器板10可被支在其间。应当指出，当将翼片24向上折叠时，脚27(它构成翼片24的延伸部)对准地自底座部沿相反方向延伸。
相对的舌形件22被稍微彼此相向地折叠和卷曲，作为促使电子器件封装件与由该支架支承件支撑的散热器板10的相反侧进入直接接触的手段。
在图7、8和9的实施例中，在每一翼片24上形成一条槽25。这些槽25对准地彼此平行延伸，并垂直于底座部分21。每条槽25包括一辅助槽40(在图7-9中，表示每条槽有两条辅助槽)。每条辅助槽大致平行于槽25的开口端延伸，并在与该开口端间隔的一个点上与槽25连接，以限定朝槽25中心线向内延伸的指状件41。指形件41的自由端经受变形，朝槽25的垂直平面延伸(或者槽25的封闭端可宽于其开口端)，这样，指形件41的自由端会跟插入槽25内的散热器板10牢固地接合。在图7、8和9所示的实施例中，指形件41在槽25的开口端的相反两侧形成，指形件41自由端之间的间隔小于要插入其间的散热器板10的厚度。因此，板10插入槽25需要轻微压缩两指形件41，这样，指形件41可牢固地抱住板10。指形件41最好相对于槽25的中心线轻微倾斜，这样，指形件41的两自由端接合板10的两侧，并用作倒钩防止(或阻止)板10自槽25退出。该结构允许这些部件无须采用螺栓、焊接等进行牢固地刚性装配。
在例示的实施例中，垂直安装各个电子器件组件30，使其引线32平行于表面11、11a延伸并穿过孔23，使得整个组件可手用手工或自动方法装在线路板等上。因此由器件封装件(或多个封装件)和散热器构成的组件可以作为单个单元容易地操作和放置在线路板上(手工操作或自动操作)，使得引线32和脚27穿过线路板的适当的孔中。散热器可以采用与电子器件引线相同的焊接操作焊接在线路板上。在将组件装在电路板上后，可以从线路板上取下器件封装件30而不用取下散热器，其方法是简单地烫下焊接固定的引线，然后垂直拉出封装件30。因此可以相当容易地替换器件封装件。
因为散热器板10垂直于底座部分21配置，而且底座部分21上有一大孔，所以既可以从底座部分21的下面又可以从上面插入器件封装件。这种配置允许自动地组装散热器和器件封装件的组件。
尽管已具体参照由两个薄金属板坯料冲压的部件组成的散热器组件说明了本发明，但本发明不限于此，例如本发明可以用多件模制件或机加工件组装，或可以被模制、加工、冲压成或以其它加工方式被加工成整体单元。同样，弹性指形件或舌形件22可以为任何形式或形状。例如为柔性的指形件或永久的槽口、法兰、凸部等，这些部件可使器件封装件与散热板对准和/或将器件封装件固定在散热板上。尽管在组件的各侧只示出一个舌形件22，但可以在散热板的各侧应用多个舌形件或多个舌形件，以固定一个或多个器件封装件。另外，舌形件22可以形成散热器板10的一部分而不是安装底座20的一部分。
虽然已具有参考可装在电路板等的孔中的组件示出和说明了本发明，但本发明不限于此。例如，脚27可以改装为平面安装，方法是在脚上形成一个水平延伸的面。同样，电子器件封装件也可以改装为适于面安装而不违背本发明的原理。
很容易看到，制造本发明散热器安装组件所用的材料可以根据要求，视应用的需要而改变。构件的实际尺寸和形状同样也可以改变，以接纳各种尺寸、形状和要求的各种器件封装件。例如，尽管散热器板和其安装底座根据上述说明是分开的构件，但散热器板可以根据需要改变，以调节各种能量耗散要求。可以设计不同尺寸、形状等的散热器板，使其与一种尺寸或形状的安装底座联用。
根据以上所述可以看出，本发明的原理可以用在各种配置中，以获得许多有益的优点和特征。应当明白，即使已经结合本发明结构的细节和作用说明本发明的许多特征和优点，但这种公开只能认为是例示的。在细节上可以进行各种改变和变型，特别是在部件的尺件、形状和配置方面进行改变和变型，这样并不违背所附权利要求书限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于将电子器件封装件安装于电路板或类同物上的装置，包括(a)一刚性的散热器板，具有相对配置的第一和第二主表面；(b)由高导热材料制成的单个整体安装底座，包括i)一个大致沿第一平面延伸的并支承所述散热器板的底座部分，所述第一和第二主表面大致垂直于所述第一平面；ii)至少一个安装脚，由所述底座部构成，并自所述底座部，将所述底座部固定于一电路板或类同物上；c)一个在所述底座部上的孔，与所述散热器的第一和第二主表面对准，该孔大到足以允许一电子器件封装件沿所述第一和第二主表面中的至少一个的方向穿过该孔；d)至少一个舌形件，对着各主表面配置，适于推压电子器件封装件，使其与上述第一和第二主表面中的一个表面接触。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述安装底座包括从该底座伸出的并沿大致垂直于该第一平面的方向延伸的一些翼板。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，上述翼片包括一些槽口，所述散热器板固定在所述槽中口，所述槽口对准基本上垂直于所述第一平面的所述第一和第二主表面。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述翼片包括啮合所述散热板的锁销，以便将上述散热器板固定在所述安装底座上。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述安装底座支承至少两个从底座上沿大体垂直于所述第一平面的方向延伸的舌形件。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述安装底座包括适于软焊在线路板或类同物上的一些脚。
7.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述翼片包括至少一个伸入所述槽中之一的指形件。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于所述指形件向所述槽的中心线倾斜。
9.一种安装电子器件封装件的装置，包括(a)一个由高导热材料制成的整体安装底座，具有大致沿第一平面延伸的底座部分，其上的一个孔大到足以使一电子器件封装件通过其中；(b)一对翼片，分别具有一纵向槽，自所述底座部沿大致垂直于所述第一平面的方向延伸；(c)一高导热散热器板，具有第一和第二相对配置的主表面，装配在所述翼片的槽内，大致垂直于所述第一平面，并与所述孔对准；(d)至少一个舌形件，对着各所述主表面配置，适于推压一电子器件封装件，使其与所述主表面直接接触。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述翼片中的至少一个包括一个伸入其上所述槽内的指形件。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述指形件朝所述槽的中心线向内延伸。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述安装底座具有自其上延伸的用以将所述安装底座固定于一线路板或类同物上的一些脚。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于所述翼片中的至少一个包括用以将所述散热器固定于所述安装底座上的锁销装置。
14.一种组合件，包括(a)一散热器，包括(i)一个由高导热材料制成的整体安装底座，具有大致沿第一平面延伸的底座部分，其上的一个孔大到足以使一电子器件封装件通过其中；(ii)一高导热散热器板，具有第一和第二相对配置的主平面；(iii)至少一个舌形件，对着各所述主表面配置，适于推压一电子器件封装件，使其与所述主表面直接接触。(b)一个固定在所述舌形件之一和所述散热器板的一主表面之间的电子器件封装件。
15.如权利要求14所述的组合件，其特征在于所述的电子器件封装件具有自其上延伸的引线，所述电子器件封装件这样对准，使所述引线穿过所述孔。
16.一种构成可焊接安装的散热器和电子器件封装件组件的方法，包括以下步骤(a)形成一由可焊接材料制成的整体安装底座，该底座上有一孔，大到足以使一电子器件封装件穿过其间并适合于用焊接方法固定在线路板或类同物上；(b)形成若干适合于固定在上述安装底座上的基本上导热的散热器板；(c)大致垂直于所述安装底座对准和固定所述散热器板中的至少一个，并与所述孔对准；(d)将至少一个电子器件封装件固定在上述散热器板上，并使其引线穿过上述孔；(e)同时将上述安装底座和上述电子器件封装件的引线软焊在一线路板上。
17.将电子器件封装件安装在线路板或类同物上装置，包括(a)一个具有相对配置的第一和第二主表面的刚性散热器板；(b)一个由薄金属片形成的整体安装底座，包括(i)一个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)一对在所述孔相反两侧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，该槽有一开口端和一闭合端，适于支承大致垂直于所述第一平面所述散热器板；(iii)一对彼此大致平行延伸的且与所述翼片平行的舌形件，适于推压一电子器件封装件，使其与所述刚性散热器板接触。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于包括一些自所述安装底座延伸以便将所述安装底座可焊接地固定到一线路板或类同物上的脚。
19.如权利要求17所述的装置，其特征在于包括至少一个自所述翼片中的一个伸入所述翼片上的槽内的指形件。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于所述指形件朝所述槽的中心线向内伸出。
全文摘要
本发明涉及由电子器件封装件和散热器构成的组件。本发明具体涉及将电子器件封装件固定在散热器主体的两个相对侧面上并将该组件安装在线路板5上。
文档编号H01L23/36GK1259844SQ9910704
公开日2000年7月12日 申请日期1999年5月26日 优先权日1999年1月6日
发明者D·L·克莱门茨, S·F·埃德瓦德斯 申请人:热合金有限公司