JPH08213780A - 電気部品用パッケージ - Google Patents

電気部品用パッケージ

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JPH08213780A
JPH08213780A JP7238182A JP23818295A JPH08213780A JP H08213780 A JPH08213780 A JP H08213780A JP 7238182 A JP7238182 A JP 7238182A JP 23818295 A JP23818295 A JP 23818295A JP H08213780 A JPH08213780 A JP H08213780A
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JP
Japan
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circuit board
conductor
package
base plate
power loss
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JP7238182A
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English (en)
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Patrizio Vinciarelli
ヴィンチアレッリ パトリツィオ
Fred Finnemore
フィンネモア フレッド
John S Balog
エス. バロッグ ジョン
Brant T Johnson
ティ. ジョンソン ブラント
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VLT Corp
Original Assignee
VLT Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気部品用パッケージにおいて、コンパクト
化及び安価を図り、又、取り付け及び取り外しの容易化
を図る。 【解決手段】 パッケージ内で、回路基板が電気部品を
保持するパッケージ。前記パッケージは、カバー(27)を
含む。カバー(27)は、ほぼ平行に互いに隔てられた上側
および下側の内面を有する。上記回路基板は、上記下側
の内面に対してほぼ平行に置かれて、上記電気部品を、
上記回路基板と上記上側の内面との間の内部空間に保持
する。導体ピン(25a,25b)は、上記カバーの外
側から上記内部空間内に伸びる。前記端子ピンは、導体
リンク(29,29')によって、上記回路基板に接続さ
れる。前記リンクの各々は、一端を上記回路基板の外周
部に取付けられ、他端を上記内部空間内に突出させてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気部品のパッケ
ージ(実装体)に関する。
【0002】
【従来の技術】電気部品をパッケージする一つのやり方
として、ハウジングを用いる方法がある。当該ハウジン
グは、上記部品を囲い込むと共に、当該ハウジング内の
電力損発生部品からの熱の除去を助ける。当該ハウジン
グは、不導体ケーシング5と、アルミ製放熱ベース板6
とを含む。プリント回路基板(PCB)3は、上記ケー
シングの上壁5aに隣接して取付けられる。導体ピン7
は、上記PCBに直接的に取付けられて、壁5aを通し
て上方に伸びる。電子部品9a,9cは、上記PCBの
一方の、又は両方の面(即ち、上面3aと下面3b)に
取付けられる。インダクタ9cなどの一段と大きな部品
は、空間的な理由から、上記下面3bに取付けられる。
電力損発生部品9bは、熱の伝達をより良くする目的
で、上記ベース板6に直接的に取付けられる。部品9b
は、リード線12によって上記PCBに電気的に接続さ
れる。
【0003】上記ピン7によって、アッセンブリ1が回
路板14に取付けられる。一方、上記ベース板6は、平
坦な熱良導性表面を提供する。当該熱良導性表面から、
上記アッセンブリ内で発生した熱が、自然対流か、又は
強制対流かによって除去されるか、又は、放熱体(図示
せず)を上記ベース板の表面に取付けることによって当
該熱が除去される。
【0004】アッセンブリ1には、エポキシ樹脂材が充
填される。かかるエポキシ樹脂は、硬化すると比較的に
剛性を有するようになって、熱の分散体として作用する
一方、機械的な支持体となる。上記ケーシングと上記ベ
ース板とが互いにしっかりと保持されるようにするため
に、ポケット6aが、当該ベース板に形成される。当該
ベース板は、アンダーカット部6bを、上記ポケットの
縁に沿って形成させている。上記エポキシ樹脂材は、当
該アンダーカット部内に伸びる一方、充分な引張り強度
を有するので、上記ケーシングが上記ベース板から引剥
がされる危険度を最小限のものにする。硬化の際に生じ
る硬直化した上記エポキシ樹脂の収縮に起因する損傷か
ら上記部品を守るために、あるいは、低温にさらされる
ことに起因する損傷から当該部品を守るために、鋭敏な
感度の部品(例えば、ガラス・ダイオードや、セラミッ
ク製の抵抗器またはコンデンサや、磁気コア)は、柔か
いゴム状材料からなる「緩衝コーティング」によってカ
バーされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、パッケージ(実装体)を提供することにある。
特に、コンパクトで且つ安価であり、そして製造が容易
であり、放熱能力が大きく、更に、上記ケーシング内の
利用可能空間を最もうまく使用でき、又、外部回路板に
容易に取付けられ、その際に使用される空間の大きさを
最小限に抑えることが可能にされ、更に、容易に取外し
可能であり、また再取付けも容易になされ得る電気部品
用パッケージを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、回路板上に保
持される電気部品のためのパッケージを特徴とする。当
該パッケージは、カバーを含む。当該カバーは、ほぼ平
行で互いに隔てられた上部および下部の内面を有する。
上記回路板は、上記下部内面に対してほぼ平行に配置さ
れて、上記電気部品を内部空間内で保持する。当該内部
空間は、上記回路板と上記上部内面との間に形成され
る。導体端子ピンは、上記カバーの外側から上記内部空
間内に伸びる。当該端子ピンは、導体リンクによって、
上記回路板に接続される。当該導体リンクの各々は、一
端を上記回路板の外周部に取付けると共に、他端を上記
内部空間内に突出させる。
【0007】本発明の実施例は、下記特徴を含む。上記
リンクは、平坦な金属片であって、上記回路板に対して
垂直である。上記カバーは、下部内面を有するベース板
と、上部内面を有するケーシングとを含む。上記ベース
板は、熱良導性板である。電力損発生部品は、上記ベー
ス板に取付けられる。上記ケーシングは、上記上部内面
を有する上壁と、段部とを有する。当該段部は、上記上
壁に、傾斜した移行部を介して結合される。上記ピン
は、上記段部を貫通する。上記リングの幾つかは、他の
ものよりも一段と広い幅の導体接続部を上記回路板に対
して有する。上記ピンは、上記移行部から充分な距離だ
け隔てられ、それによって、当該ピンと上記上壁とが、
外部回路板の各個の孔を貫通することができるようにさ
れる。フェライト・リングを、上記段部に隣接した上記
ピンの一つの回りに置くことができる。内部空間内に突
出する各々のリンクの端部は、一端を曲げられて上記回
路板に対して平行に伸びるようにされる。この曲げ部に
上記ピンが接続される。上記電気部品の一つは、上記曲
げ部の一つと上記回路板との間の空間に置かれる。上記
リンクの一つは、上記回路板のコーナ部の回りに伸び
る。当該回路板の両方の外周縁部の回りに2組のリンク
を、それぞれ設けることができる。
【0008】一般に、別の態様において、上記ケーシン
グの2つの両側壁は、それぞれ歯部を有する。当該歯部
は、反対方向に互いに離れるように横に伸びる。上記ベ
ース板は、2つの向かい合う止め部を有する。当該止め
部は、対向方向に向かって横に伸び、互いに近付くよう
にされる。当該止め部の配置と形状とによって、上記ケ
ーシングは、上記ベース板に嵌込み可能にされ、その際
に、上記歯部は、上記止め部の下で保持される。非圧縮
性の弾性的な封入材料が、上記歯部が配置される上記ケ
ーシングの2つの側壁の間に伸び回路板で区画される領
域内に充填される。当該回路板は、上記パッケージ内に
取付けられ、その位置は、上記歯部が配置される上記ケ
ーシングの2つの上記側壁の個所の間である。当該側壁
は弾性的であるため、上記ベース板に対して撓ませて取
付けた後は、上記歯部は横方向外向きに付勢される。
【0009】一般に、もう一つ別の態様において、本発
明は一つの構造を特徴とする。当該構造は:熱良導性ベ
ース板と;当該ベース板に対して平行で且つ隣接する回
路基板と;電力損を発生する電子素子を含む電気部品
と;そして、当該素子に対して電気的接続をさせるパッ
ドと;を含む。上記回路基板は、開口部を有する。上記
電気部品の取付けに際して、上記電力損発生素子は、上
記回路基板の上記開口部にセットされる。更に、当該取
付けに際して、上記電力損の放熱表面は、上記ベース板
に接触させられ、そして上記パッドは、上記回路基板に
電気的に接続される。
【0010】本発明の実施例は、下記の特徴を含む。上
記電子部品は、熱良導性基板を含む。上記電力損発生素
子と上記パッドは、上記基板の一方の面に取付けられ、
そして上記電力損放熱表面は、上記基板の反対側の面に
存する。上記回路板は、金属で裏打ちされた貫通孔を含
む。上記パッドは、当該貫通孔に半田付けされる。一般
に、もう一つ別の態様において、本発明は、接続パッド
を有する電力損発生部品を取付けるための方法を特徴と
する。当該方法において、上記部品は、熱良導性ベース
板に取付けられる。開口部を有する回路板は、上記部品
上に置かれ、その際に、少なくとも上記電力損発生素子
の一部が上記開口部内に置かれる。
【0011】本発明の実施例は、下記の特徴を含む。半
田は、上記回路板に対して使用される。当該回路板は、
上記半田の融点の下方まで予熱される。上記ベース板と
上記基板は、上記半田の融点以上の温度まで予熱され
る。上記回路板は、上記基板に隣接させられ、それによ
って上記回路板の上記半田が溶融させられる。接続パッ
ドは、上記基板に取付けられて、上記電力損発生素子に
接続される。ワイヤ、即ち線は、上記パッドと上記電力
損発生素子とにボンド(接着)される。金属で裏打ちさ
れた貫通孔は、上記パッドが上記回路板に半田付けされ
る位置に設けられるように、上記回路板に形成される。
【0012】一般に、もう一つ別の態様において、本発
明は端子ピンを回路板に接続するための方法を特徴とす
る。電気的に良導性のフェンスが設けられることによっ
て、2つの導体リンクが、分断可能な接合部により結合
させられる。各々の導体リンクは、曲げ部を有する。端
子ピンは、各リンクの当該曲げ部に取付けられる。上記
フェンスは、上記回路板の外周部に沿って取付けられ
て、実質的に当該回路板に対して垂直の方向に伸び、そ
の際に、上記曲げ部は、一般的に、当該回路板に対して
平行に、且つ当該回路板から隔てられて配置される。次
いで、上記接合部が分断される。
【0013】その他の種々の利点および特徴は、下記の
説明および特許請求の範囲の記載から明らかになる。
【0014】
【実施例】図2及び図3を参照すると、本発明によって
提供されるパッケージ(実装体)11において、電力損
発生電子部品13は、熱良導性(例えば、アルミニウム
製の)ベース板15に直接的に取付けられる。多層プリ
ント回路基板(PCB)17は、上記電力損発生部品の
上に配置され、それによって電気的接続が当該部品13
と上記PCBとの間になされる。電力損発生部品13
は、基板213を含む。当該基板213の厚みによって、上記
PCBの下面17Lとベース板15との間の間隙の大き
さが決定する。絶縁シート19が、当該間隙内に置かれ
る。上記PCBの上面17Uは、部品(例えば、インダ
クタ21や、変圧器23)を取付けるために使用され
る。当該取付けに際して、上記部品は、上面17Uと上
記ケーシングの上壁との間の空間に収められる。SMD
抵抗器のように平たい部品も、上記PCBの下面17L
に取付けられ得る。
【0015】上記電力損発生部品は、ベース板15とP
CB17の双方に直接的に取付けられる。従って、上記
電力損発生部品と上記ベース板との間の熱抵抗は低い。
その上、この場合、接続用のリード線(図1中のリード
線12)が不要になる。当該リード線が不要になること
によって、製造が容易化される。なぜならば、当該リー
ド線を適切に配置して半田付けする作業は困難を伴うか
らである。更に又、リード線は、寄生インダクタンスと
抵抗を生じるが、これらが生じると、回路の動作に好ま
しくない副作用が生じて、例えば、立上がり時間が遅れ
たり、高周波振動性のリンギングが起こったりする。
【0016】ピン25aと同25bから上記PCB17
への接続は、導体リンクを介して行われる。当該導体リ
ンクは、初めはフェンス29,29′として形成され
る。フェンス29,29′は、上記PCBの2つの縁部
に沿って取付けられることにより、当該PCBのコーナ
部に巻付く。次いで、上記リンクは、上記ケーシングの
上壁に向かって、上記PCBに垂直な方向に向け上方に
突出する。上記フェンスは、スロット29aを有する。
当該スロット29aは、上記PCBの縁部に沿って形成
された舌片17aと噛合する。リンク29e(図7も参
照せよ)は、分断可能部29cによって最初は結合され
るが、当該分断可能部は、製造に際して個々に分断され
る。
【0017】各々のフェンス・リンクは、曲げ部29d
を有する。曲げ部29dは、当該リンクの本体部分に対
して直角に曲げられる。各々の曲げ部29dは、上記ピ
ン25a乃至25bの各々に対応するので、逆L字形の
断面形状を上記フェンスに与えることになる。ピン25
a乃至25bは、曲げ部29dに結合され、それによっ
て、当該ピンの底部と上記PCBの間の空間を回路部分
が利用することができるようにする。電力変換回路の例
の場合、大形ピン25aが、電源接続用として、回路基
板のコーナ部で使用される。一方、小形ピン25bは、
制御端子用に使用される。当該ピンの相対的な大きさ
は、電力および制御に関する上記電力変換回路の要件に
従って調節され得る。各々のリンクの上記底部は、上記
PCBの対応する導電路すなわち端部凹所に半田付けさ
れる。
【0018】上記リンクと上記端部凹所との間の相互接
続径路の横幅の大きさは、上記回路基板のコーナ部にあ
る電源用リンクの場合の方が制御用リンクの場合の方よ
りも大きい。当該より幅広の相互接続径路は、より大き
な電流容量を与える。このことは、例えば、DC−DC
コンバータのパッケージがなされる場合には、特に有用
である(例えば、上記PCB17が、4層の回路基板で
あって、大きさが約1.5インチ幅×2.2インチ長さ×0.03
0インチ厚:即ち、約38.1ミリ幅×55.9ミリ長さ×0.762
ミリ厚である場合)。このようなコンバータは、コンピ
ュータ出力ピン(ピン25a)を介して負荷に対し、3
0アンペアの電流を供給することができる。しかしなが
ら、当該4層のPCB上の導体径路の厚みの大きさは、
当該PCBの総厚みのほんのわずかの大きさでしかな
い。上記回路基板と、比較的に厚みのある上記フェンス
・リンクとが無かったならば、大電流を流すためには、
導体径路の面積を大きくしなければならなかっただろ
う。当該フェンス・リンクの使用によって、この問題が
解決される。当該フェンスの全厚は、例えば、0.030イ
ンチ(約0.762ミリ)である。この結果、大電流を流す
ために必要とされる上記回路基板の表面上の導体径路の
面積の大きさを最小限の大きさにすることができる。当
該フェンス・リンクは又、電流を流す径路のインピーダ
ンスも減少させる。
【0019】更に又、当該フェンス・リンクは、当該リ
ンクと上記PCBとの間の電気的接続部が電流源の近く
に存在することができるようにする。例えば、上記PC
Bの縁部に沿った舌片17aの配置位置を、当該電流源
(例えば、変圧器23か、又はインダクタ21の接続ピ
ンの1つ又はそれ以上)に近接させることができる。こ
のようにして、相当に大きな電流容量の上記フェンス・
リンクを、当該電流源に対して物理的に近い位置の、上
記PCBの縁部に沿った個所で使用することができるの
で、内部回路から上記コンバータの出力ピンに流れる電
流に関連した出力インピーダンスや損失を最小限の大き
さに抑えることができる。
【0020】ベース板15と、部品取付け済みPCB1
7と、フェンス29,29′と、ピン25a乃至25b
とが組立てられた後、ケーシング27が上記ベース板に
取付けられる。ケーシング27は、熱可塑性材料(例え
ば、ValoxまたはUltem)から成形されて、一般的にカッ
プ形状を有する。当該ケーシングは:上壁27aと;当
該上壁と段部27cとを結合させる傾斜した移行部27
dと;側壁27bと;端部壁27eとを含む。上記ピン
用の孔27fの列は、上記段部27cの各々に沿って配
置される。
【0021】液状の封入シール材が(自身の硬化前に)
漏れ出すのを防止するために、ピン25a乃至25bが
上記ケーシングに対してシールされる。一実施例(図3
A)において、はっきりとした隆起部31が、ピン25
の基部25c上に形成される。上記孔(例えば、図2中
の孔27f)は、上記ピンと上記ケーシングとの間で圧
接的シールが成り立つほどの小さなサイズを有する。図
3Aにおいて、当該ピンは、上記孔を通して引張られ
る。そうすると、当該ピンの比較的に大径の上部肩部2
5dが、対応する上記孔の内径を拡大させる。当該ピン
の当該肩部は、上記孔の外縁を囲む溝33内に嵌合し、
それによって、上記のはっきりした隆起部31が、プラ
スチック材料製の上記ケーシングの内壁と噛合させられ
てシール部が形成される。
【0022】別の実施例も可能である。図3Bにおい
て、膜体35は、上記ピンが上記ケーシング27の上記
孔を通して押される前に、上記ピン25a乃至25b上
に置かれる。図3Cにおいて、弾性的なO−リング37
は、ピンの基部25cに形成された溝39内に装着され
る。図3Dおよび図3Eにおいて、熱可塑性ワッシャ4
1は、上記ピンと上記孔との間に形成された凹所43内
に配置される。リング形状の当該熱可塑性ワッシャ41
は、平らな形状(図3D)でも、あるいは又、傾斜縁部
付きの形状(図3E)でも、いずれの形状でも取ること
ができる。熱は、当該ワッシャの付近に加えられるの
で、当該プラスチックが軟化し、それによってシール部
が形成される。図3A乃至3Eに示された全ての実施例
は、小径ピンおよび大径ピンの双方と共に使用され得
る。
【0023】図4および図5に示される通りに、電力コ
ンバータ(変換器)の場合、パッケージ(実装)される
上記部品は、電力損発生部品13と、インダクタ21及
び変圧器23のような大きな部品とを含む。当該インダ
クタ21は、巻線21aとフェライト・コア21bとを
有することができる。上記変圧器23は、2つの巻線2
3a,23bを有し得る。図5において、(図2も見
よ)上記PCB17の孔45は、電力損発生部品13上
に位置決めされる。当該電力損発生部品13は、これま
では上記ベース板15に直接的に取付けられていた。上
記PCBが上記ベース板15に取付けられる際、上記ピ
ン25a乃至25bが取付けられているフェンス29,
29′は、既に当該PCBに組付けられており、そして
当該フェンスの分断可能部は、既に分断されている。上
記PCBが適所にセットされると、上記ケーシング27
が上記ピン上に取付けられ、それによって、当該ピン
は、孔27を通って伸びる。インダクタ21や変圧器2
3のような大きな部品は、上記の傾斜した移行部27d
の下方の空間内で、上記PCB上に配置される。当該イ
ンダクタ21と変圧器23とを上記PCB17上に取付
けることによってスペースの節約が計られ、それによっ
て変圧器の巻線23a,23bと上記インダクタの巻線
21aが部分的に、上記PCBの孔47を通って伸び
る。この取付けの構成によって、巻線21a,23a乃
至23bの本体の一部が、PCB17の厚みと同じ垂直
方向の間隙を占めることができるようにされ、その結
果、当該パッケージ(実装体)の全体の厚みが減少させ
られる。この時同時に、上記巻線の効果的な冷却が、上
記巻線と上記ベース板との間の熱インピーダンスを最小
限の大きさに抑えることによって、実施される。
【0024】その他の一段と小さな部品は、上記ピンの
下方に取付けられ、それによって上記PCBの縁部近く
の空間を利用する。当該利用は、仮に、長大なピンを直
接上記PCBまで伸ばす代わりに上記フェンス・リンク
が設けられなかったとしたならば、あり得なかったもの
である。ケーシング27を上記ベース板15(図6Aと
図6Bを見よ)に取付ける目的で、歯部49が当該ケー
シングの少なくとも2つの側壁27bの下縁に沿って形
成される(当該歯部の一方のみを図示)。噛合溝(即
ち、止め部)15aは、ポケット15bの縁に沿ったア
ンダーカット部である。PCB17の一部は、図6Bに
も示される。上記ケーシングが、上記ポケット上に降下
させられると、当該ケーシングの側壁27bは、内側に
押圧される。なぜならば、上記歯部49が上記ベース板
の角度の付いた表面51に接触させられるからである。
当該角度の付いた表面51は、上記歯部49を溝15a
内に導く。歯部49が溝15a内でロックされると、当
該ケーシングの側壁27bを内側に押圧しない限り、当
該ケーシング27を取外すことはできない。当該ケーシ
ングと上記ベース板の角度の付いた表面51との嵌合状
態を良好なものにするために、軽度の外向きの湾曲d1
(図6Aにおいて誇張されている)が、上記ケーシング
の側壁に沿って与えられ、それによって当該ケーシング
が取り付けられた際に外向きへの付勢力を生じるように
なっている。
【0025】上記「嵌合」構造は、図6Aと図6Bに示
される。当該構造において、柔軟な封入シール材の使用
が可能となり、その結果、当該パッケージ内での部品に
対する緩衝コーティングの必要性が無くなる。図5およ
び図6Aのパッケージ内に充填される封入シール材は、
上記ケーシングの側壁を押しつぶそうとする全ての圧縮
力に抵抗する必要があるので、もっぱら低い圧縮率を有
する。当該側壁が互いに押しつぶされない限り、上記ケ
ーシングが上記ベース板から引剥されることはない。上
記ケーシングの側壁27bの下縁と上記PCB17の外
縁との間の空間d2を充填する非圧縮性の封入シール材
料によって、上記歯部が上記溝15aから外れることが
防止される。当該封入シール材は、このようにして、部
品と共に非圧縮性領域を形成する。当該領域は、上記歯
部が位置する上記ケーシングの2つの上記側壁の個所の
間に延びる。この時同時に、射出される当該封入シール
材料は十分に柔かいので、膨張や収縮の際に上記部品を
損傷させる恐れがない。
【0026】DC−DC電源コンバータは:磁性部品
と;表面取付け式受動部と;半導体とを含む。当該コン
バータの場合、無機充填材入りの2成分形エポキシ系材
料#LA4001-12は、マサチューセッツ州、ウオバーン
(Woburn)市所在のエマーソン・アンド・カミング(Eme
rson & Cuming)社製であって、適度な圧縮強度を有し、
上記歯部49を充分な弾性力でもって、上記溝15a内
に、緩衝コーティングを使用すること無く、−40℃か
ら 100℃の温度範囲の作動環境において、係合させる。
【0027】図7を参照すると、フェンス29は、PC
B17の縁部に取付けられ、その際、当該PCB17の
舌片17aは、スロット29a内に突出する。各リンク
29bは、自分自身のスロットを有し、舌片29aによ
って支持される。図8に示される通りに、フェンス29
は、銅の薄板から所定のパターンに打抜かれる。当該パ
ターンは、上記リンクと、上記スロットと、上記リンク
を結合する分断可能部29aとを含む。各ピン25は、
当該ピンに対応するリンク29bに半田付け(51)され
る。上記PCB上の導体径路53は、上記舌片17a上
まで伸びる。フェンス29が、上記PCBに取付けられ
る時、径路53は、半田付けによって適切な上記リンク
に電気的に接続され、それによって適切な上記ピン25
に接続される。当該半田は又、上記フェンスを上記PC
B上で、製造工程の間、機械的に支持し、次いで、上記
封入シール材が、より恒久的な支持を与える。上記フェ
ンスを、上記PCBの上面および下面のいずれか一方
か、又はその双方において、導体径路に半田付けするこ
とができる。
【0028】上記フェンスが上記PCBに取付けられた
後、上記分断可能部29cは、上記PCBの下方に伸び
る。これらの分断可能部は、次いで分断(図8中の想像
線を見よ)され、それによって上記リンク29bが電気
的に分離される。上記リンクを最初は相互接続されたフ
ェンスとして形成することによって、組立時に上記PC
Bに対して操作したり取付けたりする必要のある部品の
点数を効果的に減少させたり、上記リンク29bを正し
い位置に整合させたりすることができる。
【0029】図9Aに示される通り、上記ケーシングの
上記段部は、当該パッケージ(実装体)を外部回路基板
57に取付ける際に役立つ。図9Bに示される通り、回
路基板57は、ピン25a乃至25bに対応する孔57
a乃至57bを有し、更に、ケーシング27の上壁27
aに対応する大きな長方形形状の孔57cを有する。上
記ケーシングの上記段部によって、孔57c内に上壁2
7aが収められると共に、上記回路基板57が上記段部
の上に載置される。上記パッケージ(実装体)と当該回
路基板の組合せ体の有効高さは、当該パッケージの高さ
の一部に回路基板57の厚みが含まれるので、減少す
る。
【0030】別の実施例として、図10A乃至10Bに
示される通り、フェライト・リング、即ち「ビーズ」5
9がピン25aに取付けられることによって、高周波ノ
イズが削減される。次いで、回路基板57が、上記ケー
シングの上壁27a上に平らに載置され、それによって
上記フェライト・リング59のための空間が残される。
ピン構造の更に別の実施例として、図11A乃至11
Dに示される通り、半田付けピンが、雄ねじピンか又は
雌ねじピンによって置き換えられる。当該ねじピンによ
って電流容量が一段と増大させられると共に、取付け取
外し作業が一段と容易化される。当該ねじピンの実施例
は:雌ねじ親部材61と、それとねじ結合する小ねじ6
3との組か;又は、植込みボルト62と、それに対応す
るナット64との組の、いずれか一方の組を含む。上記
ねじ親部材61(又は、植込みボルト62)は、フェン
ス・リンク29に結合されて、ピン25a乃至25bと
同様に、ケーシング27を通って伸びる。この場合、ケ
ーシング27とフェンス29のいずれに対しても何ら構
造的な修正を加える必要はない。図3A乃至3Eに示さ
れる実施例の構造のいずれにおいても、当該ねじピンを
使用することができる。 回路基板57は、回路の径
路、即ちアイレット型導体65を、上述の長方形形状の
孔の近くに有し、それによって小ねじ63またはナット
64との、従って親部材61または植込みボルト62と
の電気的な接続を、当該ねじの組のねじ締め付けが行わ
れた際に、確立する。このようにして、フェンス・リン
ク29と回路基板57との間の電気的な接続が保証され
る。
【0031】図11Aにおいて、雌ねじ親部材61の長
さは、回路基板57に対して上記ケーシングの上壁27
aを同一水平面において平らに保持することが充分にで
きるだけの長さである。小ねじ63は、当該回路基板の
裏側から取付けられる。図11Bにおいて、一段と短尺
の雌ねじ親部材61によって、上記ケーシングの上壁2
7aが孔57cを通って伸びることができるようにされ
る。図11C乃至11Dは、図11A乃至11Bに対応
する。但し、上記親部材と小ねじは、それぞれ植込みボ
ルト62とナット64とによって置き換えられる。
【0032】図12と図13を参照すると、電力損発生
部品13は、下記の通りベース板15に取付けられ、そ
してPCB17に取付けられる。半導体チップ67(電
力損発生素子)は、電気的に不導体性の素子基板69
(例えば、アルミナ系セラミック)上に取付けられる。
当該素子基板69は、(接着剤70を使用して)ベース
板15に接着され、それによって、上記チップと上記ベ
ース板との間で、電気的な絶縁を行わせると共に効果的
な熱伝達を行わせる。同じく当該素子基板69上に形成
されているものは、導体パッド71である。当該パッド
71は、ボンディング・ワイヤ73によって、半導体チ
ップ67の頭頂部の端子75に電気的に接続される。
【0033】あるパッド71は、当該半導体チップ下方
に伸びて、同チップに直接的に半田付けされる(半田は
図示せず)。伸ばされた上記パッドを使用することによ
って、上記チップに対して一つの電気的な接続を行うこ
とができる。なぜならば、当該半導体チップの底面は、
しばしば、当該素子の端子(例えば、ダイオードの陽極
または陰極、あるいは電界効果トランジスタのドレイン
端子)の一つになるからである。伸ばされた上記パッド
が、下方にある素子基板69の熱抵抗よりもはるかに低
い熱抵抗を有する材料から作られている場合、当該パッ
ドは、基本的に等温面として作用することによって、上
記チップからの熱を、上記素子基板の比較的に広い表面
全体にわたって拡散させる。このことによって、比較的
に小さなチップ69と上記ベース板15との間の全体的
熱抵抗が減少させられる。上記パッドの導体部材は比較
的に広い面積を有し、例えば、上記アルミナ系素子基板
69(バブコック氏ほかに付与された米国特許第3,766,
634号を見よ)に直接接着された 0.008インチ(約0.
2ミリ)厚の銅板から構成され、それによって一つの熱
良導性径路が提供される。当該径路は、上記チップから
熱を取除くと共に、当該熱を上記素子基板の表面の比較
的に広い面積全体にわたって拡散させる。基本的に等温
面として作用することによって、上記の伸ばされたパッ
ドは、熱を、上記素子基板の比較的に大きな断面積部を
介して下方に逃すための手段を与え、それによって、上
記チップと上記ベース板との間の熱抵抗が低下させられ
ると共に、当該熱抵抗の大きさが上記チップの大きさに
よって比較的に左右されないようにされる。
【0034】PCB17は、孔45を有する。当該孔4
5を半導体チップ69とボンディング・ワイヤ73は通
過することができる。一段と小さな幾つかの孔45aの
数と位置とは、上記パッド71のそれと対応する。導電
路77は、PCB17それ自身の頭頂面および底面にお
いて各孔45aの近くと当該孔を通して形成されること
により、導電性貫通孔が作られる。導電路77と、対応
するパッド71との間の電気的接続は、半田付け(79)、
例えばリフロー式半田付けによって達成される。当該半
田と上記貫通孔の内壁との間の比較的大きな表面積によ
って、当該半田の接着部に対して相当に大きな機械的強
度が与えられる。
【0035】電力損発生部品を上記PCBに接続させる
ための当該方法は、組立て工程を簡単なものにする。ベ
ース板15と素子基板69との間で熱の効率的な伝達が
行われるので、半田79は、単に熱板81をベース板1
5(図12を見よ)の底部に当てるだけで溶融する。更
に、今度も単に熱板を上記ベース板の底部に当てるだけ
で、当該ベース板から上記回路基板を容易に取外すこと
ができる。このことによって、退屈で破壊的な手作業に
よる半田付けと半田付け剥がしを行わないで済むように
なる。
【0036】上記PCBを上記素子基板に半田付けする
一つの方法とは、上記ベース板自身の固有の熱容量を使
用することである。既知の溶融温度(例えば、183℃)を
有する半田用ペーストを導電路77に張付け、次いで、
完全に組立を終えたPCBアッセンブリー(組立体)が
予熱され、上記PCBに取付けられる上記部品の温度定
格と矛盾しない一定の温度(例えば、125℃)にされ
る。このことによって、上記半田用ペーストを溶融する
上で実質的に必要とされ熱の量が削減されると共に、上
記半田用ペーストに含まれ得る揮発性溶剤のガス放出が
促進させられる。上記電力損発生部品を取付けられたベ
ース板15は、当該部品の定格温度(例えば、250℃)と
矛盾しない温度まで加熱される。上記ベース板が所要温
度に至ると、当該ベース板が熱板81から引離され、そ
して上記PCBが直ちに降下させられて上記基板に直接
接触させられる。上記ベース板に貯えられた熱が、上記
半田用ペーストに伝えられ、それによって当該ペースト
が溶融されて半田接合部が形成される。
【0037】図13に示される通り、PCB17の孔4
5は、空間を節約する。なぜならば、半導体チップ67
の高さが、上記PCB17の高さとオーバラップするか
らである。その他の実施例は、本願の特許請求の範囲内
にある。例えば、上述の実施例で使用された電力コンバ
ータ以外の各種の素子を格納する際に、いろいろな技術
を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来技術の部品パッケージの断面側面図であ
る。
【図2】 本発明の部品パッケージの分解斜視図であ
る。
【図3】 図3A乃至図3Eは、ピン/ケーシング構造
の各種実施例の各々の側方断面図である。
【図4】 上記ケーシングを取外した状態の上記パッケ
ージの平面図である。
【図5】 図4のIV−IV線に沿って取られた、上記パッ
ケージの側方断面図である。
【図6】 図6Aは、上記ケーシングと上記ベース板と
の分解斜視図であり、図6Bは、図6Aの一部の拡大断
面側面図である。
【図7】 図4の上記パッケージの一部を破断して示し
た端面図である。
【図8】 図4の上記パッケージの一部を破断した分解
斜視図である。
【図9】 図9Aおよび図9Bは、プリント回路基板に
取付けられた図4の上記パッケージの側面図と平面図
を、それぞれ示す。
【図10】 図10Aおよび図10Bは、もう一つ別の取付
け技術による当該パッケージの側面図と平面図を、それ
ぞれ示す。
【図11】 図11A乃至図11Dは、各種実施例の取付
けピン構造の断面側面図を、それぞれ示す。
【図12】 電力損発生部を上記パッケージに取付ける方
法を示す、拡大断面側面図である。
【図13】 上記パッケージに取付けられた電力損発生部
品の、一部破断拡大斜視図である。
【主要部分の符号の説明】
13 電力損発生部品 15 熱良導性ベース板 17 回路基板 25 導体端子ピン 27 ケーシング 29 導電フェンス 29b 導体リンク 45 孔 45a 貫通孔 67 電力損発生素子 69 熱良導性素子基板 71 導体パッド 79 半田
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレッド フィンネモア アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01864 ノース リーディング パーク ストリート 76 (72)発明者 ジョン エス. バロッグ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01765 メンドン サンドラ サークル 7 (72)発明者 ブラント ティ. ジョンソン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01742 コンコルド バーンズ ヒル ロ ード 177

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気部品を保持するための回路基板(17)
    と、 互いに平行でかつ隔てられた上側および下側の内面を有
    し、前記下側の内面に対して前記回路基板がほぼ平行に
    置かれると共に、前記下側の内面と前記上側の内面との
    間の内部空間に前記電気部品が保持されるハウジング
    (15,27)と、 前記ハウジングの外側から前記内部空間内に伸びる導体
    端子ピン(25)と、 一端を前記回路基板の外周部に取付け、他端を前記内部
    空間内に突出させて前記導体端子ピンの一端に接続する
    導体リンク(29b)と、を含むことを特徴とする電気部品
    用パッケージ。
  2. 【請求項2】 前記導体リンクは、平坦な金属片からな
    ることを特徴とする請求項1記載の電気部品用パッケー
    ジ。
  3. 【請求項3】 前記導体リンクは、前記回路基板に対し
    て垂直であることを特徴とする請求項1記載の電気部品
    用パッケージ。
  4. 【請求項4】 前記ハウジングは、下側の内面を有する
    ベース板(15)と、上側の内面を有するケーシング(27)と
    を含むことを特徴とする請求項1記載の電気部品用パッ
    ケージ。
  5. 【請求項5】 前記ベース板は、熱良導性板からなるこ
    とを特徴とする請求項4記載の電気部品用パッケージ。
  6. 【請求項6】 前記熱良導性板からなるベース板に電力
    損発生部品が取り付けられることを特徴とする請求項5
    記載の電気部品用パッケージ。
  7. 【請求項7】 前記ケーシング(27)は、前記上側の内面
    を有する上壁(27a)と、前記上壁への移行部(27d)によっ
    て前記上壁に結合されると共に前記導体端子ピン(25)を
    挿通せしめる段部(27c)とを含むことを特徴とする請求
    項4記載の電気部品用パッケージ。
  8. 【請求項8】 前記導体端子ピン(25)は、前記上側の内
    面を通って伸びることを特徴とする請求項1記載の電気
    部品用パッケージ。
  9. 【請求項9】 前記導体リンク(29b)の幾つかは、前記
    導体リンクの残りのものよりも、前記回路基板に対して
    一段と幅広の接続部を有することを特徴とする請求項1
    記載の電気部品用パッケージ。
  10. 【請求項10】 前記導体端子ピン(25)は、前記移行部(2
    7d)から充分な距離だけ隔てられ、それによって前記導
    体端子ピン(25)と前記上壁(27a)とが前記ハウジングの
    外側に配される外部回路基板(57)に形成される孔を通過
    することが可能にされることを特徴とする請求項7記載
    の電気部品用パッケージ。
  11. 【請求項11】 前記移行部(27d)は、傾斜させられるこ
    とを特徴とする請求項7記載の電気部品用パッケージ。
  12. 【請求項12】 前記段部(27c)に位置する前記導体端子
    ピン(25)のうちの1つの回りに置かれるフェライト・リ
    ング(59)を含むことを特徴とする請求項7記載の電気部
    品用パッケージ。
  13. 【請求項13】 前記内部空間内に突出する前記導体リン
    ク(29b)の各々の端部は、一部分を曲げて前記回路基板
    (17)に平行に伸びる曲げ部(29d)を有し、 前記曲げ部に前記導体端子ピンが接続されることを特徴
    とする請求項1記載の電気部品用パッケージ。
  14. 【請求項14】 前記ハウジングに内装される電気部品の
    うちの1つは、前記回路基板(17)と前記曲げ部(29d)の
    うちの1つとの間に置かれることを特徴とする請求項1
    3記載の電気部品用パッケージ。
  15. 【請求項15】 前記導体リンク(29b)の1つは、前記回
    路基板(17)のコーナ部の回りに伸びることを特徴とする
    請求項1記載の電気部品用パッケージ。
  16. 【請求項16】 前記導体リンク(29b)を2組有し、その
    各々が前記回路基板(17)の向い合う外周縁部に沿って配
    置されることを特徴とする請求項1記載の電気部品用パ
    ッケージ。
  17. 【請求項17】 電気部品を収容するための内部空間を協
    働して形成するベース板(15)およびケーシング(27)と、
    を有し、 前記ケーシングは、相対向する側壁(27b)を有し、前記
    側壁は、互いに遠ざかるように横方向外側に向かって延
    出する歯部(49)を有し、 前記ベース板は、相対向して互いに近付くように横方向
    内側に向かって延出する止め部(15a)を有し、 前記歯部(49)を前記止め部(15a)の下に保持させること
    によって前記ケーシング(27)が前記ベース板(15)に嵌合
    させられるべく形状に成形され、前記ベース板及び前記
    ケーシングとにより形成される内部空間内に、非圧縮性
    の弾性的封入シール材が充填されて非圧縮領域が形成さ
    れることを特徴とする電気部品用パッケージ。
  18. 【請求項18】 前記非圧縮領域は、回路基板(17)を含
    み、前記回路基板は、前記内部空間内において、前記歯
    部の位置する前記ケーシングの前記相対向する側壁の個
    所の間に取付けられる、ことを特徴とする請求項17記
    載の電気部品用パッケージ。
  19. 【請求項19】 前記側壁(27b)は、前記ケーシングが前
    記ベース板に取付けられた際に、前記歯部に対して横方
    向外向きの付勢力を与えるべく末広がりに形成されてい
    ることを特徴とする請求項17記載の電気部品用パッケ
    ージ。
  20. 【請求項20】 熱良導性ベース板(15)と、 前記ベース板に平行に且つ隣接すると共に孔(45)を有す
    る回路基板(17)と、 電力損発生電子素子(67),電力損放熱表面,及び前記素
    子に対する電気的接続を与えるパッド(71)とを含む電気
    部品(13)とを含み、 前記電気部品(13)は、前記電力損発生素子(67)を前記回
    路基板の前記孔(45)内にセットすると共に、前記電力損
    放熱表面を前記ベース板(15)に接触させ、前記パッド(7
    1)を前記回路基板(17)に電気的に接続させて取り付けら
    れる、ことを特徴とする電気部品用パッケージ。
  21. 【請求項21】 前記電気部品(13)は、熱良導性素子基板
    (69)を含み、前記電力損発生素子(67)及び前記パッド(7
    1)は前記熱良導性素子基板の一方の面に取付けられ、前
    記電力損放熱表面は前記熱良導性素子基板のもう一方の
    反対面に存在する、ことを特徴とする請求項20記載の
    電気部品用パッケージ。
  22. 【請求項22】 前記回路基板(17)は、金属で裏打ちされ
    た貫通孔(45a)を含み、前記パッド(71)は前記貫通孔に
    半田(79)付けされる、ことを特徴とする請求項20記載
    の電気部品用パッケージ。
  23. 【請求項23】 電力損発生素子(67),導体パッド(71),
    及び熱良導性素子基板(69)を有する電力損発生部品(13)
    の取付け方法であって、 前記電力損発生部品(13)の前記熱良導性素子基板(69)を
    熱良導性ベース板(15)に取付ける取付け工程と、 前記電力損発生部品(13)の少なくとも一部分が回路基板
    (17)に設けられた貫通孔(45a)に対向しかつ前記導体パ
    ッド(71)の少なくとも一部分が前記回路基板によって覆
    われるようにして前記回路基板(17)を前記電力損発生部
    品(13)の上方に配置する工程と、 前記導体パッドが前記回路基板により覆われる領域にお
    いて、前記導体パッドを前記回路基板に半田(79)付けす
    る半田付け工程と、を含むことを特徴とする電力損発生
    部品の取付け方法。
  24. 【請求項24】 前記半田付け工程は、前記熱良導性ベー
    ス板(15)の加熱工程を含むことを特徴とする請求項23
    記載の電力損発生部品の取付け方法。
  25. 【請求項25】 前記半田付け工程は、半田を前記回路基
    板(17)に付ける工程と、前記回路基板(17)を前記半田の
    溶融温度の下方まで予熱する工程と、前記熱良導性ベー
    ス板(15)及び前記熱良導性素子基板(69)とを前記半田の
    溶融温度を越える温度まで予熱する工程と、前記回路基
    板(17)を前記熱良導性素子基板(69)に隣接させることに
    よって、前記回路基板の前記半田を溶融させる工程と、
    を含むことを特徴とする請求項23記載の電力損発生部
    品の取付け方法。
  26. 【請求項26】 前記電力損発生部品を前記熱良導性ベー
    ス板に取付ける前記取付け工程は、前記電力損発生素子
    (67)を前記熱良導性素子基板(69)に取付ける工程と、 前記熱良導性素子基板(69)を前記熱良導性ベース板(15)
    に取付ける工程と、を含むことを特徴とする請求項23
    記載の電力損発生部品の取付け方法。
  27. 【請求項27】 前記電力損発生部品を前記熱良導性ベー
    ス板に取付ける前記取付け工程は、前記電力損発生素子
    (67)を前記熱良導性素子基板(69)に取付ける前に、前記
    導体パッド(71)を前記熱良導性素子基板(69)に取付ける
    工程と、 前記熱良導性素子基板(69)を前記熱良導性ベース板(15)
    に取付ける前に、前記導体パッド(71)を前記電力損発生
    素子(67)に接続させる接続工程と、を含むことを特徴と
    する請求項26記載の電力損発生部品の取付け方法。
  28. 【請求項28】 前記接続工程は、ワイヤ(73)を前記導体
    パッド(71)と前記電力損発生素子(67)とに結合させる工
    程を含むことを特徴とする請求項27記載の電力損発生
    部品の取付け方法。
  29. 【請求項29】 前記回路基板(17)において、前記導体パ
    ッド(71)が前記回路基板(17)に半田付けされる個所に、
    金属で裏打ちされた貫通孔(45a)を形成する工程を含
    む、ことを特徴とする請求項23記載の電力損発生部品
    の取付け方法。
  30. 【請求項30】 導体端子ピン(25)と回路基板(17)との接
    続方法であって、 分断可能な結合部(29c)によって結合された少なくとも
    2つの導体リンク(29b)を有する導電フェンス(29)を用
    意する工程と、 前記導体リンク(29b)の各々に曲げ部(29d)を設ける工程
    と、 前記導体端子ピン(25)を各々の前記導体リンクの前記曲
    げ部(29d)に取付ける工程と、 前記導電フェンスが前記回路基板(17)に対して実質的に
    垂直方向に延在し、各々の前記導体リンクの前記曲げ部
    (29d)が前記回路基板に対して略平行に、且つ前記回路
    基板から隔てられて配置されるように、前記導電フェン
    ス(29)を前記回路基板(17)の外周部に取付ける工程と、 前記分断可能な結合部(29c)を分断する工程と、を含む
    ことを特徴とする導体端子ピンと回路基板との接続方
    法。
  31. 【請求項31】 前記回路基板(17)をベース板(15)に取付
    ける工程と、 ケーシング(27)に前記導体端子ピン(25)を部分的に通す
    ことによって、前記ベース板(15)に前記ケーシング(27)
    を取付ける工程とを含むことを特徴とする請求項30記
    載の導体端子ピンと回路基板との接続方法。
  32. 【請求項32】 前記ベース板(15)と前記ケーシング(27)
    とによって形成される内部空間内に、弾性的な封入シー
    ル材を充填する工程を更に含むことを特徴とする請求項
    31記載の導体端子ピンと回路基板との接続方法。
  33. 【請求項33】 導体パッド(71)を熱良導性素子基板(69)
    に取付ける工程と、 電力損発生素子(67)を前記熱良導性素子基板(69)に取付
    ける工程と、 前記導体パッド(71)から前記電力損発生素子(67)までの
    電気的接続部(73)を形成する工程と、 前記熱良導性素子基板(69)を前記ベース板(15)に取付け
    る工程と、 前記回路基板(17)を前記熱良導性素子基板(69)の上方に
    配置することによって、前記電力損発生素子(67)を前記
    回路基板に形成された孔(45)の中に位置付けると共に、
    前記回路基板(17)と前記熱良導性素子基板(69)とを接触
    させる工程と、 前記回路基板(17)に前記導体パッド(71)を半田(79)付け
    することによって、前記回路基板(17)と前記電力損発生
    素子(67)とを電気的に接続させる工程と、を更に含むこ
    とを特徴とする請求項31記載の導体端子ピンと回路基
    板との接続方法。
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