散熱件固定組件的製作方法

2023-12-09 15:20:31 1

專利名稱：散熱件固定組件的製作方法
技術領域：
本發明總的說來涉及一種將電子零部件固定到散熱件上以進行散熱而使用的器件。更具體地說，本發明涉及這樣一種組合件，該組合件由彈性件和彈性夾組成，用以將散熱件固定到電子器件封裝件上，並固定成使散熱件與電子器件封裝件進行熱交換。
隨著微電子技術的發展，佔用空間小又能履行多種電子功能的器件晶片的研製提到議事日程上來了。傳統上，晶片是封裝在外殼中使用的，外殼保護著晶片，使其免受周圍環境的影響，並成了晶片與外部線路之間輸入/輸出聯繫的通路。由於封裝插件不斷朝微型化的方向發展，導致了這樣的情況在越來越小的空間產生了更多的熱量，而封裝件散熱的構件卻越來越少了。同樣，應用化合物半導體的電子電路器件晶片的出現，進一步提高了對既能容納工作溫度更高的器件又能通過散熱而控制器件溫度的封裝件的要求。
在許多器件封裝件中，熱量從晶片到封裝件外面的傳導是用高導熱率的傳熱介質進行的，傳熱介質與晶片進行熱交換，其散熱表面靠近封裝件表面。其它封裝件有的只通過封裝件本身傳熱。但無論如何，為了使封裝件散熱，器件封裝件上必須固定一個外散熱件。一般說來，散熱件是由象金屬之類導熱率高的材料製成的。散熱件通常至少有一個與器件封裝件表面相鄰配置的平的表面，還可以裝有翅片、銷或其它能將熱量發散到周圍大氣中的構件。
為實際解決問題起見，散熱件的佔用空間應儘可能小，同時能散除最大量的熱。此外，散熱件最好不難從器件封裝件上裝卸，而且適宜與各種各樣不同的器件封裝件連接。在裝配工藝中採用大量器件的情況下，為經濟起見，要求裝配工藝(包括散熱件等的裝配)簡單，可以自動化，應用面廣，而且可靠。因此用粘合劑、螺釘、螺栓等來固定散熱件的作法都是不值得提倡的。同簡單的夾子等進行固定倒是更可取的，因為這樣做快速，而且通常非常容易。
過去試圖將散熱件固定到晶片或晶片外殼上的作法往往減小了可能有的散熱表面積的大小，並且不能牢固地固定散熱件。頒發給Blomquist的題為「散熱組件」的美國專利5，208，731和頒發給Koga的題為「散熱件的安裝方法」的日本專利71154中所公開的內容就是這方面的典型例子。在Koga和Blomquist的專利中，固定組件由搭鎖式夾子組成，而安裝這些夾子所需用的力必須施加在散熱件的各個銷子或各個翅片之間的平面內，因而散熱件的銷或翅片有損傷的危險。此外，固定組件並沒有固定在散熱件上，因此，散熱件從晶片外殼上卸除時，夾子成了鬆散元件，如果掉下來就可能造成事故。此外，在上述專利公開的方案中，不可能預裝配散熱件和固定組件。否則，將固定組件固定到散熱件上的工作必須和電路器件的安裝同時進行。因此，需要有一種經過改進的、在裝配到器件封裝件之前就能固定到散熱件上的、且在裝配過程中可以減少散熱件和器件封裝件損傷風險的散熱件固定組件。此外，還需要有一種佔用空間極小使之不會對散熱件的散熱性能產生不利影響的固定組件。
按照本發明提供的散熱件固定組件中，採用簡單的彈性夾將散熱件固定到一個插座、底座或其它固定支座上，以便將散熱件固定到器件封裝件上。用薄矩形金屬片衝壓成 形而製成的夾子將彈性夾安裝件固定到散熱件上。 的半圓形部分形成支撐座，從支撐座每端延伸的耳朵略向上轉動，形成一個用以承接彈性夾的間隙。彈性夾有一個細長的放在夾子半圓形的支撐座上的基本部分，該部分橫過散熱件的一個表面。該組件一旦在散熱件的各銷子之間就位，銷子就把夾子的耳朵推緊在一起，使兩耳之間的間隙和支撐座的直徑變小。通過支撐座直徑和耳朵間隙的縮小，彈性夾的基本部分就被夾子夾緊，牢牢固定就位。由於無需修正散熱件，因而使本散熱件固定組件的造價降到最低程度。
本發明可取各種形式，而且適用於各種各樣的裝配作業中。用該固定組件固定到散熱件上的方法簡化了散熱件的裝配工作，因而既降低了費用又更加可靠。此外，還可以對此固定組件進行預裝配。從下面參照所附權利要求書和附圖所作的說明可以更清楚地了解本發明的其它特點和優點。附圖中

圖1是由一個器件封裝件、一個固定底座和採用本發明的散熱件固定組件組成的組合件的部件分解視圖;
圖2是圖1所示組合件的透視圖;
圖3是圖1所示的散熱件和散熱件固定組件通過3-3線截取的片段剖視圖;
圖4是圖1所示散熱件固定組件的透視圖。
圖1和圖2中結合散熱件30、電子器件封裝件10和裝配底座20示出了本發明的最佳實施例。從圖中可以看到，散熱件固定組件50包括彈性夾41和夾子45。圖示的散熱件30的本體31由例如鋁、鋁合金、銅或諸如此類的導熱材料製成，具有基本上為平的第一主表面35和從相對面伸出的細長銷33。本最佳實施例中，銷體33是通過橫向切割預先在本體31中擠壓形成的平行翅片或通過鋸割本體31中的平行構槽而形成的。無論用哪一種方法進行製造，本體31至少總有多條平行溝槽或溝道34在第一方向上延伸，形成翅片33，用以將熱量從本體31傳到周圍的大氣中。
散熱件固定組件的最佳實施例為彈性夾組件50，該組件包括一個彈性夾41，它有一段細長的中間本體部分42，形成主軸線。中間本體部分42帶有兩個夾臂43和44，它們在大致相反的方向上垂直於中間本體部分42的軸線延伸，形成基本上為Z字形的器件。各夾臂的端部43a和44a向上彎，並帶有扁平的柄部43b和44b，供與一定位件接合之用。彈性夾41可以用任何既可撓曲又有回彈性的適當材料製成，例如鋼、鋁等製成的棒條或粗金屬絲。夾子45由薄的矩形金屬片製成，衝壓成 形。應該指出的是，夾子45可以由任何既可撓曲又有回彈性的適當材料製成，例如鋼、鋁、塑料等等。 的半圓形部分形成支撐座47;從支撐座47兩邊伸出的耳朵46略為向上轉動。耳朵46的外側邊形成支撐46a，以便頂往散熱件30的翅片33。耳朵46和支撐座47的交界處形成兩個邊緣47a。兩邊緣47a之間的間隔形成間隙48。
在尚未裝配的情況下，間隙48大於彈性夾41中間體部分42的直徑，使中間體部分42可放入支撐座47中。彈性夾41放入支撐座47中後，散熱件固定組件50就可以裝到散熱件30上，如圖3中所示。可是要裝配組件50，必須壓住兩個耳朵46以繞過散熱件30的翅片33，因為在未裝配情況下，兩耳朵46的支撐面46a之間的間距大於散熱件30的相鄰翅片33之間的間距。壓住耳朵46後，組件50就可以放到散熱件30的溝槽34中。在裝配好的情況下，耳朵46的支撐面46a就頂在相鄰的翅片33的表面33a上，使支撐座47的間隙48和直徑減小，從而使彈性夾41的細長的中間體42夾持在夾子45的支撐座47中。中間體部分42這樣夾住後，彈性夾41就作為軸頸而夾在支撐座47中，於是在其中固定住。兩端部分43、44放到主體31的相對兩側，而中間部分42由夾子45夾在翅片33之間。
圖1和2示出了採用分組件30將散熱件固定到電子器件封裝件上的情況。在所示的實施例中，底座20有一敞開的中間部分22和一凹下去的凸緣23，該底座20將器件封裝件10的周邊支撐住。須知，底座20僅僅是用來將散熱件30固定到器件封裝件10上的，因此視封裝件10的結構可取多種形式。舉例說，底座20可以只承接封裝件10的各角隅，或者取託板或夾子的形式而附加到器件封裝件10的周邊的一部分上。底座20，無論其實際配置方式如何，都是用以承接彈性夾41的柄部43b、44b的。在所示的實施例中，在底座20的靠近對角線的角隅的相對兩邊各有一個橫向向外延伸的凸出部分24。如圖1和2中所示，器件封裝件10安置在底座20內，散熱件30的平面35緊靠器件封裝件10的頂面。散熱件組合件是通過將柄部43b、44b壓入底座20上的凸出部分24下方而固定在一起的。
應該知道，將彈性夾41固定到散熱件本體31上後，就可以作為一個單元分組件30而裝運、搬運和裝配。各部件固定在一起，不僅解決了與部件鬆散有關的許多問題，而且將分組件30固定到器件封裝件10上就容易得多，甚至可以自動化進行。還應該知道的是，在電子器件配置在諸如插座之類的裝配器材上的情況下，可以完全取消底座20。插座可以有象凸出部分24那樣的供承接彈性夾的柄部43b、44b，或者可以將彈性夾的柄部43b、44b製成使其可裝入裝配器材內或下方的凹口中。利用本發明的分組件可以設計出將彈性夾的端部固定到裝配器材上的各種其它方案。
雖然本發明是就固定到底座的Z形彈性夾進行說明的，但本發明的這一形式應視為說明其原理的例子而已。彈性夾41可以取其它各種形狀，但必須能如本說明書所述的那樣可以固定到散熱件上。因此，不言而喻，這裡所展示和說明的本發明的各種形式的細節應視為例子而已，在不脫離所附權利要求書中所述的本發明精神實質和範圍的前提下是可以對這些實例進行種種更改、修改和重新安排的。
權利要求
1.一種組合體，包括(a)一個散熱件，其本體由導熱材料製成，具有至少一個基本上為平的第一主表面和一個基本上平行於所述第一主表面的第二主表面，從該第二主表面上至少有兩個翅片伸出，且基本上垂直於所述第一主表面延伸；和(b)一個裝配器件，其中間部分細長；和(c)一個夾子，安置和固定在所述翅片之間，用以在所述散熱件內承接並夾住所述裝配器件的所述中間部分。
2.如權利要求1所述的組合體，其特徵在於，所述夾子有一個通常呈半圓形用以承接所述裝配器件的中間部分的支撐座和從所述支撐座兩邊伸出的兩個耳朵，其間形成一個開口，所述兩耳朵夾緊到一起時，該開口的尺寸減小。
3.如權利要求1所述的組合體，其特徵在於，所述散熱件有多個翅片從所述第二主表面伸出，形成多個平行於所述翅片並處在所述翅片之間的溝槽。
4.如權利要求3所述的組合體，其特徵在於，所述翅片由成排的柱體形成。
5.如權利要求1所述的組合體，其特徵在於，所述裝配器件有一個細長的中間部分，形成第一軸線，和兩個端部部分，從所述中間部分在基本上垂直於所述中間部分軸線的方向上延伸。
6.如權利要求1所述的組合體，其特徵在於，所述裝配器件是由彈性材料製成的細長體，有一個中間體部分和從所述中間體部分以大致相反的方向延伸的兩個端部。
7.如權利要求1所述的組合體，其特徵在於，它包括一個電子器件封裝件，該封裝件有一大致平的主表面，安置成靠近所述散熱件的第一主表面，以便與所述第一主表面進行熱交換。
8.如權利要求7所述的組合體，其特徵在於，它包括一個裝配器材，與所述裝配器件配合工作，以便將所述散熱件固定到所述電子器件封裝件上。
9.如權利要求8所述的組合體，其特徵在於，所述裝配器材包括一個插座，用以接納從所述電子器件封裝件伸出的輸入/輸出引線。
10.如權利要求8所述的組合體，其特徵在於，所述裝配器材包括一個開口的底座，用以圍繞其周邊承接和支撐電子器件封裝件。
11.一種組合體，包括(a)一個散熱件，其本體由導熱材料製成，具有至少一個基本上為平的第一主表面和一個基本上平行於所述第一主表面的第二主表面，從該第二主表面上至少有兩個翅片伸出，且基本上垂直於所述第一主表面延伸;(b)一個裝配器件，包括由彈性材料製成的細長的本體，具有一個中間體部分和從所述中間體部分方向基本上相反的方向延伸的兩端;和(c)一個固定夾子，帶有一個通常呈半圓形的支撐座，用以承接所述裝配器件細長體的中間部分，和兩個從所述支撐座的兩邊伸出的耳朵，其間形成一個開口，該開口尺寸在所述耳朵夾緊到一起時變小，以夾住所述裝配器件的所述中間部分。
12.如權利要求11所述的組合體，其特徵在於，所述散熱件有多個翅片從所述第二主表面伸出，形成多個平行於所述翅片並處在所述翅片之間的溝槽。
13.如權利要求11所述的組合體，其特徵在於，它包括(a)一個電子器件封裝件，具有一大致平的主表面，安置成靠近所述散熱件的第一主表面，以便與所述第一主表面進行熱交換;(b)一個與所述裝配器件配合工作的器材，以便將所述散熱件固定到所述電子器件封裝件上。
14.一種製造包括散熱件和裝配彈性組件的分組件的方法，該方法包括下列步驟(a)製造一個有相對的第一和第二主表面的散熱件;(b)制出至少兩個從第二主表面伸出的垂直於所述第一主表面的翅片;(c)在所述翅片之間配置一個夾子;然後(d)將一個軸向細長的裝配彈性夾的中間部分安置在所述夾子中，以便將所述彈性夾固定到所述散熱件上;所述彈性夾有兩個端部部分，沿基本上相反的方向從所述中間部分的軸線伸出。
全文摘要
一種裝配彈性夾，用以將散熱件固定到器件封裝件上。該彈性夾通過將其中間體放在一個夾子中固定到散熱件上。夾子緊壓在散熱件的槽中。夾子由柔韌材料製成，帶有一半圓形的支撐座，並從其兩邊伸出兩個耳朵。壓住耳朵可使支撐座直徑減小，從而夾住中間體，且使耳朵中產生彈力，以使夾子夾在翅片與散熱件間。彈性夾為一細長體，其兩端由中間體軸線伸出。該兩端可夾在底座或固定封裝件的插座的承接件中，使散熱件緊靠器件封裝件固定。
文檔編號H01L23/40GK1104320SQ9410522
公開日1995年6月28日 申請日期1994年5月6日 優先權日1993年12月20日
發明者W·D·喬丹, M·C·施米瑟斯 申請人:熱合金有限公司