CN101437364B - 器件安装结构和器件安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种器件安装结构和器件安装方法，其中可以防止执行回流处理时器件引线部分和器件接地部分之间导致短路。在本发明的器件安装结构中，器件包含在设置在热辐射片上的线路板中的开口部分中，器件的器件主体部分固定在器件接地部分上，从器件主体部分的相对侧延伸出的器件引线部分连接到线路板上的布线部分，并且位于器件引线部分正下方的开口部分的内壁和位于散热片上的器件接地部分分开达预定距离。

Description

器件安装结构和器件安装方法
技术领域
本发明涉及一种器件安装结构和器件安装方法。
背景技术
在RF(射频)功率器件(以下称为器件)的安装方法中，用来将器件主体部分的热辐射表面结合到热辐射片的结合方法随着高功率输出的增加而变得更加重要。为了确保器件的稳定的结合面积，当前实施的方法是将器件焊接到热辐射片上。该方法中，需要固定射频板和热辐射片，从而使器件同时安装到射频板和热辐射片上。
尽管已有焊接法或树脂法作为固定方法，但是成本较高。焊接器件时很难固定器件的安装位置，并且器件的引线和布线图通常在高度上彼此不同。因此，增加了一道手工生产工序来安装这种器件，并且热辐射片的工序成本也增加了，因此要研究热辐射片和印刷线路板的工序方法。
相关技术对应专利文献1至6：
专利文献1：日本专利公开公报No.2003-188461；
专利文献2：日本专利公开公报No.2003-289118；
专利文献3：日本专利公开公报No.7-14949；
专利文献4：日本专利公开公报No.8-264910；
专利文献5：日本专利公开公报No.9-139450；和
专利文献6：日本专利公开公报No.9-232715。
专利文献1描述的发明对应的半导体激光器驱动装置设置有安装了半导体激光器的印刷板。该半导体激光器一体地安装在热辐射片上，且具有足够面积以覆盖安装在印刷板上并与噪声的产生有关的电路。该半导体激光器安装在印刷板上，以使热辐射片覆盖印刷板上与噪声产生有关的电路。
根据这种半导体激光器驱动装置，有可能使热辐射片不仅可以用作为热辐射构件，还可以用于屏蔽噪音发射。
在专利文献2中，该安装结构中，在板、同板一起的包含电路部件底侧的片、或包含电路部件底侧的片的后侧设置了散热器，并且在板和散热器之间设置至少一块金属片从而使设置在板的表面的电路部件底侧与散热器接触。在这个安装结构中，电路部件底部包含在片、或片与金属片里，并且电路部件底部直接或间接连接到散热器。
根据这种安装结构，有可能将电路部件产生的热量从底侧传递到散热器，并且辐射传递的热量；并且有可能不用考虑电路部件底侧的尺寸，采用其中表面平坦型号单一的散热器。
专利文献3中描述的发明对应的是半导体模块，其中在陶瓷板上形成如高频晶体管的半导体元件的外围电路，并且陶瓷板焊接到热辐射片上。在这种半导体模块中，陶瓷板在安装如放热量大的高频晶体管的半导体元件的区域上包括通孔。热辐射片在其对应安装半导体元件的区域的位置处包括突出部分。诸如高频晶体管的半导体元件穿过陶瓷板的通孔直接结合到热辐射片的突出部分上。
根据这种半导体模块，在热辐射片中设置了凸起部分，晶体管穿过陶瓷板的通孔直接安装到凸起部分上，从而可以提高热辐射的效果和质量。
专利文献4中描述的发明对应的是下述工序(a)至(d)组成的生产方法，用于生产具有热辐射片的印刷线路板。(a)该工序中，涂有粘接剂的剥离纸通过该粘接剂结合到印刷线路板的绝缘片的一侧，绝缘片的另一侧具有布线图。(b)该工序中，在与剥离纸结合的印刷线路板的高功率部件的安装位置处形成通孔。(c)该工序使剥离纸剥离。(d)该工序中，通过粘接剂将热辐射片结合到绝缘片上。
根据这种生产方法，传统地，在金属散热片中根据印刷线路板中形成的通孔的位置形成凸起部分的工序是不必要的，并且可以实现容易的生产方法和容易的安装方法。此外，以两侧结合方式将金属热辐射片设置在印刷线路板中时，而不定位于用于安装高功率部件封装的通孔处。
专利文献5中描述的发明对应的是固定用于辐射半导体集成装置中产生的热量的散热器的固定方法。在这种固定方法中，在预定位置处形成螺纹孔的散热器设置在被焊接以布置在板上的半导体集成装置上，并且从板的背面穿过具有预紧弹簧力的压缩线圈和设置在板上的通孔。螺纹件旋入散热器的螺纹孔，并且通过压缩线圈的弹簧力朝离开板的方向偏置螺纹件，使散热器紧紧地固定在半导体集成装置的上侧。
根据这种固定散热器的固定方法，通过压缩线圈的弹簧力，散热器灵活地、紧紧地固定在半导体集成装置的上侧。从而，可以避免应力施加到半导体集成装置上，并且避免如焊缝断裂和引线针(lead pin)弯折的缺陷。此外，生产率也比传统的结合方法更高。
专利文献6中描述的发明对应的是当产生了高频功率放大模块时安装功率晶体管的安装方法。在这种安装方法中，电路板安装在施加了糊状钎料的模块热辐射片上，并且具有热辐射片的支承芯片状功率晶体管从电路板上设置的下落孔落下，并且被回流焊接。在这种安装方法中，当糊状钎料施加到模块热辐射片时，在对应电路板的下落孔的部分的一部分上设置一个未施加糊状钎料的部分。
根据这种安装功率晶体管的安装方法，在下落孔的某个位置处能稳定功率晶体管的栅极G到漏极D的方向，从而，可以稳定放大特性，并且大大减少电路常数的调节工作。
然而，在上述专利文献1至6描述的技术中，当对线路板施加回流处理时，会在器件的器件引线部分和器件接地部分之间导致短路。
发明内容
鉴于上述情况提出本发明，并且本发明的示例性目的是提供器件的安装结构和器件安装方法，其中可以防止在施加回流处理时，器件的器件引线部分和器件接地部分之间导致短路。
为达到这个目的，本发明包括下列特征。
器件安装结构
根据本发明的器件安装结构中，器件包含在设置在热辐射片上的线路板中的开口部分中，器件的器件主体部分固定在器件接地部分上，从器件主体部分的相对侧延伸出的器件引线部分连接到线路板上的布线部分，并且位于器件引线部分正下方的开口部分的内壁和位于散热片上的器件接地部分分开达预定距离。
器件安装方法
根据本发明的器件安装方法包括：将器件包含在设置在热辐射片上的线路板中的开口部分中，将器件的器件主体部分固定在器件接地部分上，将从器件主体部分的相对侧延伸出的器件引线部分连接到线路板上的布线部分，并且将位于器件引线部分正下方的开口部分的内壁和位于散热片上的器件接地部分分开达预定距离。
附图说明
图1是示出根据本发明的器件的安装结构的第一个示例性实施例的结构图；
图2是示出根据本发明的器件的安装结构的第二个示例性实施例的结构图；
图3是示出根据本发明的器件的安装结构的第三个示例性实施例的结构图；
图4是示出根据本发明的器件的安装结构的第四个示例性实施例的结构图；
图5是示出根据本发明的器件的安装结构的第五个示例性实施例的平面图；以及
图6是根据本发明的器件的安装结构的平面图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述实现本发明的优选实施例。
第一个示例性实施例
图1是示出根据本发明的器件的安装结构的第一个示例性实施例的结构图。
在图1中，器件主体部分1a包含在开口部分2a中。由器件主体部分1a的相对侧延伸出的器件引线部分1c连接到线路板2(也称为PWB(印刷线路板))表面的布线部分2c上。线路板2和热辐射片3-1用螺钉4固定。螺钉4的螺钉体部分4b旋入螺纹孔3a，螺纹孔3a通过在热辐射片3-1中攻螺纹形成。在热辐射片3-1中，螺纹孔3a在对应线路板2的通孔2b的位置处形成。线路板2和热辐射片3-1通过将螺钉4插入通孔2b和螺纹孔3a而被固定。
器件1包括为热辐射片3-1辐射热量并确保地电压的器件接地部分1b、固定在器件接地部分1b的上部的器件主体部分1a和从器件主体部分1a的相对侧延伸出的器件引线部分1c。例如在器件1中，使用称为功率FET并需要散热片的高功率场效应晶体管(Freescale Semiconductor公司制造的MRF6S21100HSR3)，然而，也可以使用平板封装式集成电路。
尽管线路板2采用例如玻璃环氧线路板，线路板2不限于这种板，可以使用玻璃合成的线路板或其它印刷线路板。线路板2上形成了范围到可以包含器件1的开口部分2a和范围到可以穿过螺钉4的螺钉体部分4b的通孔2b。
在线路板2中，开口部分2a的形状形成为以与器件1的器件接地部分1b的每个侧面的一部分接触。当包含了器件1时，开口部分2a内形成凹部。由于这个凹部，位于器件引线部分1c正下方的开口部分2a的内壁2aa和器件接地部分1b分开达预定距离(图1中的p)。凹部的范围大到在执行回流焊接时，线路板2的布线部分2c不比器件1的器件接地部分1b短。
在线路板2的开口部分2a中，器件接地部分1b一侧的角部倒角为例如半圆形。从而，防止器件接地部分1b的角部受应力。
尽管示出了头部4a为锅型的螺钉4，但是头部4a不限于锅型，而可以是大圆头型(truss type)、板型(plate-type)、圆板型(round plate-type)、结合型(binding type)和高平头型的任一种。螺钉4的孔部可以是一字槽型、十字型、十字槽型和六角型中的任一种。尽管图1中螺钉4的个数为两个，但是数目不限于两个。
在热辐射片3-1上的对应线路板2的通孔2b的位置处攻螺纹，形成螺纹孔3a。热辐射片3-1的材料例如是镀金铜片和镀锡铜片。
如上所述，根据本发明，其器件主体部分1a固定在器件接地部分1b上的器件1包含在设置在热辐射片3-1上的线路板2中的开口部分2a中。从器件主体部分1a的相对侧延伸出的器件引线部分1c连接到线路板2上的布线部分2c。位于器件引线部分1c正下方的开口部分2a的内壁2aa和位于热辐射片3-1上的器件接地部分1b分开达预定距离p。从而，可以防止执行回流处理时在器件的器件引线部分和器件接地部分之间导致短路。
根据本发明，热辐射片3-1可以被刮削。因此，用于拧紧螺钉4的螺母成为不是必要的。
第二个示例性实施例
图2是示出根据本发明的器件的安装结构的第二个示例性实施例的结构图。
图2所示的第二个示例性实施例和图1所示的第一个示例性实施例之间不同点是，图2所示的热辐射片3-2比图1所示的热辐射片3-1薄，并且对图2所示的热辐射片3-2去毛刺。
即，在图2所示的器件安装结构中，器件主体部分1a包含在开口部分2a中，其中从器件主体部分1a的相对侧延伸出的器件引线部分1c连接到布线部分2c的线路板2和热辐射片3-2通过螺钉4固定。螺钉4的螺钉体部分4b旋入的螺纹孔3a通过在热辐射片3-2中去毛刺形成。
如上所述，根据本实施例，其器件主体部分1a固定在器件接地部分1b上的器件1包含在设置在热辐射片3-2上的线路板2中的开口部分2a中。从器件主体部分1a的相对侧延伸出的器件引线部分1c连接到线路板2上的布线部分2c上。位于器件引线部分1c正下方的开口部分2a的内壁2aa和位于热辐射片3-2上的器件接地部分1b分开达预定距离p。从而，可以防止执行回流处理时器件的器件引线部分和器件接地部分之间导致短路。
根据本实施例，可以对热辐射片3-2去毛刺。因此，用于将螺钉4拧紧到的热辐射片3-2上的螺母不是必要的。
第三个示例性实施例
图3是示出根据本发明的器件的安装结构的第三个示例性实施例的结构图。
图3所示的第三个示例性实施例和图2所示的第二个示例性实施例之间不同点是，器件安装成使从器件引线部分到器件主体部分1a的热辐射侧的厚度比线路板2的厚度小。
即，在图3所示的器件安装结构中，器件主体部分1a包含在开口部分2a中，其中从器件主体部分1a的相对侧延伸出的器件引线部分1c连接到布线部分2c的线路板2通过螺钉4固定到热辐射片3-3。此外，在器件1的安装位置处施加其中将热辐射片3-3在朝向器件的方向压出的按压工序，从而形成凸起部分。
如上所述，根据本实施例，其器件主体部分1a固定在器件接地部分1b上的器件1包含在设置在热辐射片3-3上的线路板2中的开口部分2a中。从器件主体部分1a的相对侧延伸出的器件引线部分1c连接到线路板2上的布线部分2c上。位于器件引线部分1c正下方的开口部分2a的内壁2aa和位于热辐射片3-3上的器件接地部分1b分开达预定距离p。从而，可以防止执行回流处理时器件的器件引线部分和器件接地部分之间导致短路。
根据本实施例，可以对热辐射片3-3去毛刺。因此，用于将螺钉4拧紧到的热辐射片3-3上的螺母不是必要的。
根据本实施例，对于热辐射片3-3，可以在器件1的安装位置处施加将热辐射片3-3在朝向器件的方向压出的压出工序。从而，当器件1的器件引线部分1c位于比线路板2的厚度低的位置时，即，当从器件引线部分1c到器件主体部分1a的热辐射侧的厚度比线路板2的厚度小时，可以执行调节。
第四个示例性实施例
图4是示出根据本发明的器件的安装结构的第四个示例性实施例的结构图。
图4所示的第四个示例性实施例和图3所示的第三个示例性实施例之间不同点是器件被安装成从器件引线部分到器件主体部分1a的热辐射侧1d的厚度比线路板2的厚度大。
即，在图4所示的安装结构中，器件主体部分1a包含在开口部分2a中，其中从器件主体部分1a的相对侧延伸出的器件引线部分1c连接到布线部分2c的线路板2用螺钉4固定到热辐射片3-4。此外，在器件1的安装位置处施加将热辐射片3-4沿着离开器件1的一侧的方向压出的压出工序，从而形成凹入部分。
如上所述，根据实施例，其器件主体部分1a固定在器件接地部分1b上的器件1包含在设置在热辐射片3-4上的线路板2中的开口部分2a中。从器件主体部分1a的相对侧延伸出的器件引线部分1c连接到线路板2上的布线部分2c上。位于器件引线部分1c正下方的开口部分2a的内壁2aa和位于热辐射片3-4上的器件接地部分1b分开达预定距离p。从而，可以防止执行回流处理时器件的器件引线部分和器件接地部分之间导致短路。
根据本实施例，可以对热辐射片3-4去毛刺。因此，用于将螺钉4拧紧到的热辐射片3-4上的螺母不是必要的。
根据本实施例，对于热辐射片3-4，可以在器件1的安装位置处施加将热辐射片3-4沿着离开器件的方向压出的压出工序。从而，当器件1的器件引线部分1c处于比线路板2的厚度高的位置时，即，当从器件引线部分1c到器件主体部分1a的热辐射侧的厚度比线路板2的厚度大时，可以执行调节。
同时，图3所示的第三个示例性实施例和图4所示的第四个示例性实施例可以结合起来。从而，可以将封装形状不同的器件安装在同一个线路板和同一个热辐射片上。
第五个示例性实施例
图5是示出根据本发明的器件的安装结构的第五个示例性实施例的平面图。图6是根据本发明的器件的安装结构的平面图。
在图5所示的器件结构中，线路板2经过加工以定位器件。在图6所示的安装结构中，开口部分2a的平面形状被加工成椭圆形。也可考虑到器件1发生移动，器件引线部分1c被缩短为相邻的导线。由于引入角R以对线路板2进行加工，通过加入图6所示的R的脱模(draft)2e，从而可以消除器件1在线路板中的前后方向和左右方向的移动，并且固定器件1。
由于线路板2固定了器件1的位置，器件1的器件接地部分1b和布线部分2c可以彼此接近以被缩短。因此，在布线部分2c周围加工凹入部分，从而位于器件引线部分1c正下方的内壁2aa与器件接地部分1b分离。从而，可以防止短路。
如上所述，根据本发明的每个示例性实施例，在固定到热辐射片上的线路板中形成包含器件的开口部分，并且开口部分中形成凹入部分，使位于器件引线部分正下方的内壁与器件接地部分分离。从而，可以防止执行回流处理时器件引线部分和器件接地部分之间导致短路。
由于热辐射片被刮削，可以不使用螺母而将热辐射片固定到线路板上。
由于对热辐射片进行凹入和凸起加工，可以安装不同封装的器件。
由于固定线路板位置，可以采用回流处理焊接器件和片。
如上所述，可以在同一个线路板和同一个片上安装多种封装的器件，从而通过回流处理进行焊接减小了安装工作量。
本发明的上述示例性实施例中的每一个都可用于其中将射频功率器件焊接到热辐射片上的任何装置。
尽管参照其示例性实施例具体展示和描述本发明，本发明不限于这些实施例。本领域相关技术人员应理解，在不背离权利要求限定的本发明的主旨和范围的情况下，可以做各种形式和细节的改变。
本申请基于和要求2007年11月12日提交的日本专利申请No.2007-293062的优先权，其全部的公开内容通过引用结合于此。

Claims (10)

1.一种器件安装结构，其特征在于：
高功率器件，其具有器件主要部分、用于固定到所述器件主要部分的底表面的用于热辐射的器件接地部分和器件引线部分，所述器件引线部分从所述器件主要部分的相对侧伸出；
线路板，其具有用于包含所述高功率器件的开口部分、用于螺钉通过的通孔和布线部分；以及
热辐射片，其具有形成在与所述线路板的所述通孔对应的位置处形成的螺纹孔；
其中，通过将螺钉插入所述通孔和所述螺纹孔来固定所述线路板和所述热辐射片；并且
其中，所述布线部分在所述线路板的上表面上焊接到所述器件引线部分，并且所述器件接地部分位于到所述热辐射片上，并且
其中，凹部形成在所述开口部分的内侧，使得位于所述器件引线部分正下方的所述开口部分的内壁和位于所述热辐射片上的所述器件接地部分分开达预定距离。
2.根据权利要求1所述的器件安装结构，
其中，形成所述开口部分的所述内壁以不与所述器件接地部分的每个侧面的一部分接触。
3.根据权利要求1所述的器件安装结构，
其中，设置在所述线路板中的所述开口部分被倒角以不与所述器件接地部分的一部分接触。
4.根据权利要求1所述的器件安装结构，
其中，所述螺纹孔通过攻丝或去毛刺形成。
5.根据权利要求1所述的器件安装结构，
其中，所述热辐射片的形状是沿着离开所述器件的方向压出所述器件的安装位置的形状。
6.一种器件安装方法，包括：
提供高功率器件，所述高功率器件具有器件主要部分、用于固定到所述器件主要部分的底表面的用于热辐射的器件接地部分和器件引线部分，所述器件引线部分从所述器件主要部分的相对侧伸出；
提供线路板，所述线路板具有用于包含所述高功率器件的开口部分、用于螺钉通过的通孔和布线部分，其中，凹部形成在所述开口部分的内侧，使得将位于所述器件引线部分正下方的所述开口部分的内壁和位于所述热辐射片上的所述器件接地部分分开达预定距离；
提供热辐射片，所述热辐射片具有形成在与所述线路板的所述通孔对应的位置处形成的螺纹孔；
通过将螺钉插入所述通孔和所述螺纹孔来固定所述线路板和所述热辐射片；
在所述线路板的上表面上将所述布线部分焊接到所述器件引线部分；并且
将所述器件接地部分定位到所述热辐射片上。
7.根据权利要求6所述的器件安装方法，
其中，所述开口部分的所述内壁被形成为与所述器件接地部分的每个侧面的一部分接触。
8.根据权利要求6所述的器件安装方法，
其中，设置在所述线路板中的所述开口部分被倒角以不与所述器件接地部分的一部分接触。
9.根据权利要求6所述的器件安装方法，
其中，通过攻丝或去毛刺形成所述螺纹孔。
10.根据权利要求6所述的器件安装方法，
其中，所述热辐射片的形状是沿着朝向所述器件的方向压出所述器件的安装位置的形状。
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