CN1178568C - 纱线处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纱线处理系统，比如一种包括有壳体(G，G1，G2)的导纱器(F)，在所述壳体(G，G1，G2)中有至少一个设置在一印刷线路板(B)上的半导体组件(C)。所述组件位于一与所述壳体相接触的导热体(W)上，并且所述导热体(W)为壳体(G，G1，G2)中的至少一个延伸部分(P，P’)，其穿过所述印刷线路板(B)延伸到所述半导体组件(C)。

Description

纱线处理装置
技术领域
本发明涉及一种纱线处理装置。
本发明中所指的纱线处理装置不仅可以包括导纱器，而且还可以包括诸如用于对纱线进行处理的纺织机，比如织机或针织机，供送纱线的辅助装置，并且其至少包括一个电动组件和一个用于它的控制电路。除了导纱器之外，这种装置也可以是纱线浸润装置或者纱线润滑器，受控的纱线制动器和纱线张力器，用于纱线的滑动型输送器，用于供纱线圈的回转式驱动器，或者类似装置。所述的控制电路可以设置在所述导纱器或者所述辅助装置的壳体内，或者也可以设置在该导纱器或者该辅助装置中的一单独壳体内，另外也可以设置在一单独的壳体中，但是，应该将其视为所述纱线处理装置的一部分。
背景技术
在由德国专利DE 2 651 857 C所公知的一导纱器中，驱动马达的控制电路包括有作为半导体组件的效应晶体管(effect transistor)。该控制电路通常设置在壳体内，而所述效应晶体管则被设置在一印刷电路板上。在工作过程中，由半导体组件所产生的热量在拉伸操作过程中会达到一相对较高的温度，从而会缩短所述控制电路的使用寿命，尤其是所述半导体组件的使用寿命。
在实际中所用的现有导纱器中(图1)，发热的半导体组件，比如效应晶体管，被设置在印刷线路板的边缘部分，并且在壳体内或者该半导体组件附近的印刷线路板上还安置有一条状导热体，并且部分所述半导体组件被夹紧元件压靠在所述导热体上。依次地，该导热体被安置成与所述壳体导热性接触。
从构造的观点来看，与所述印刷线路板的装配相关的麻烦是，由于半导体组件必须从其与印刷线路板的粘结处向上突起来与导热体相接触，所以需要对该半导体组件进行很麻烦的竖直定位。另外，由于与所述导热体的接触形成于距所述半导体组件上最热部分一定距离处，而其中所述的最热部分又通常靠近粘结处，所以会有大量的热量辐射到周围环境中，所述热量不能够被导热体所吸收。因而，成本较低的所谓“表面安装”技术，比如利用装配机器人，就不能够应用于所述半导体组件上。根据这个简便的安装技术，半导体组件通过其表面之一放置在所述印刷线路板的一个粘结表面上，并且通过该粘结剂固定到该印刷线路板上。除了传统的粘结方式之外，使用粘结剂的固定可以建立必要的接触路径，或者用于提供单独的粘结，即，为所述半导体组件提供需要的电接触，或者如果提供了单独的粘结，则例如将半导体组件接地。
从EP 0 116 396 A中可知，可以相互堆叠的电子组件分别被构造成能够利用两个由导热金属制成的刚性平板将其上带有半导体组件的一印刷线路板夹持在它们中间。所述的两个外部平板由设置在边缘上的C形卡箍或者由夹持丝杠夹持在一起。至少一个平板上设置有凸起，所述凸起从下方穿过所述开口延伸到所述印刷线路板中的半导体组件上。由于所述平板大致与所述印刷线路板的尺寸对应，所以它们的热吸收能力会受到限制。
美国专利US5812375A，是一种旧式的计时器(time rank)，提出了一种电子组件，其由至少一个装配有半导体组件的印刷线路板和由两片壳体组成的包罩制成，该包罩的基部由导热性材料制成并且包括有至少一个凸起，所述凸起穿过所述印刷线路板上的一开口延伸到承载有一需要进行冷却的半导体组件的绝缘层附近。所述包罩组件形成一个包罩基部仅具有有限热吸收能力的单元。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纱线处理装置，其中以一个构造简单、成本低廉并且节省空间的方式来在控制电路中获得较低的温度，甚至可以随意地将表面安装技术应用到半导体组件上。
根据本发明提供了一种纱线处理装置，包括有一由导热材料制成的壳体，所述壳体接收着所述纱线处理装置的一个控制单元，所述控制单元包括一个控制线路，所述控制线路包括一个印刷线路板，在所述印刷线路板上利用粘结剂设置有至少一个半导体组件，所述半导体组件在所述纱线处理装置的工作过程中会产生热量，所述纱线处理装置还包括至少一个导热体，热量从所述半导体组件传递到所述导热体，所述导热体又与所述壳体进入导热连通的状态，其特征在于：所述导热体从所述纱线处理装置的所述壳体或者一壳体部件开始，穿过成形在所述印刷线路板上的一开口，并穿过所述印刷线路板延伸到所述半导体组件。
由半导体组件所产生的热量高效地利用物理热传递方式经印刷线路板扩散到壳体或者壳体部件中。所述突起延伸部分可以在壳体成形过程中轻易加工而成。由于延伸部分可以穿过印刷线路板向热源处延伸，所以该半导体组件可以在粘结处附近，即热源处附近，以一种十分简便的方式进行冷却。由于形成了一条从半导体组件延伸到壳体中的物理性导热通路，所以还可以避免所述半导体组件与所述印刷线路板之间的热量聚集。从而使得所述半导体组件与控制电路的温度明显降低，有益于操作的安全性和控制电路的使用寿命。所述壳体可以是所述导纱器或者一辅助装置中的壳体，由于其尺寸和质量，其为所述纱线处理装置的具有较高热吸收能力的壳体。
所述延伸部分所形成的热扩散体例如可以为生产工艺较简单的块状或者销状，并且与所述壳体或壳体部件成为一整体。由于已经认识到所述延伸部分可以在所述壳体或者壳体部件成形的过程中轻易制成，所以这就简化了后续的装配时间。所述延伸部分能够轻易地刺穿所述印刷线路板上的一开口或者切口，其中所述开口或切口是为所述目的而特地成形的，并且所述延伸部分以相对精确的配合方式或者在其各侧面上带有一游隙的方式配合在所述开口或切口中。对于较大的半导体组件来说，可以利用多个延伸部分来执行联合冷却作用。
在半导体组件与延伸部分之间插入有一种中间材料，其最好有一定程度的弹性以便改善热的扩散，因为实现坚硬或者金属表面之间的完全接触却是十分困难的。该中间材料能够对由生产加工或者散热表面之间发热所造成的不正确定位进行补偿。更适合地，该中间材料为一由一种高导热性材料制成的电绝缘垫(比如间隙垫)，一粘结剂或者填料涂层(比如硅塑料)，或者一浸润有一种粘结剂介质的柔性载体(比如一自粘结绝缘带)。
由于为了冷却目的所述延伸部分穿过印刷线路板向所述半导体组件延伸(有或者没有中间层)，所以需要进行冷却的半导体组件可以利用所谓的表面安装技术便利地安装在所述印刷线路板上，即在一自动安装装置中和/或利用装配机器人。
最好，所述半导体组件由一与所述延伸部分相对的侧面上的对接元件进行作用。因为多种原因，这是有利的。所述对接元件可以以非正向的方式(non-positive manner)产生一个与延伸部分压靠在半导体组件上的力相平衡的力，以便该半导体组件与印刷线路板之间的连接部分或者粘结处不会经受任何所不希望的载荷。另外，延伸部分与半导体组件之间的接触压力可以借助于所述对接元件进行调整。最后，可以同时借助于所述对接元件将所述印刷线路板定位并同时固定在壳体或者一壳体部件中的合适位置上，以便用于所述印刷线路板的紧固点数目可以减少，并且甚至可以再无需利用紧固点。所述对接元件可以是一个用于半导体组件的正向定位元件。
所述对接元件也可以包括一个弹簧元件，最好具有可调节的接触压力，以实现前述的力的平衡并且将印刷线路板固定在其合适位置上。例如，所述弹簧元件可以压靠在其夹持块上，以便可以以精确的方式来对压紧力进行预设。
当将一联合对接元件用于多个半导体组件时对于安装技术来说是是最有益的。
正如前面所指出的，所述延伸部分与所述对接元件一起形成了一个用于印刷线路板的支撑装置，以便只要进行了用于冷却的安装步骤，就无需再为对印刷线路板进行紧固而设置进一步的紧固点和安装步骤。
为了在热扩散过程中获得高效的热传递，所述延伸部分的端面必须经过机械加工。但是任意地，甚至只要所述端面适于所述支撑区域中所述半导体组件的轮廓即可。
为了冷却目的，所述壳体中的多个延伸部分可以利用连接板进行互连或者包含在一联合基部中，分别用尽可能大的质量在一较短距离内进行冷却和热扩散。
当在至少一个所述延伸部分上设置有用于印刷线路板的支撑肩部时，会更便于对印刷线路板进行定位并将其固定在其合适位置上。
附图说明
下面将参照附图对一个传统实施例和一个本发明主题的实施例进行说明，其中：
图1示出了一个传统冷却结构(现有技术)的局部剖视图；
图2是一个根据本发明用于一纱线处理系统、比如一导纱器的冷却结构的实施例剖视图；
图3是所述导纱器的示意性前视图；
图4是根据本发明一冷却结构的实施例的详细放大剖视图；而
图5是图4的俯视图。
具体实施方式
图1示出了一种用于一纱线处理系统F的传统冷却结构，如同市售导纱器F中所能够看到的那样。该导纱器F包括有一个由金属材料(轻质金属，轻质的金属合金，压铸件，锌压铸件，或者类似材料)所制成的壳体G，所述壳体由一基部壳体G1和一覆盖壳体部件G2组成。至少装配有半导体组件C(效应晶体管，处理器，或者类似装置)的一印刷线路板B被借助于紧固元件2而固定在壳体部件G2的支撑件1上。该半导体组件C利用粘结剂3而连接在印刷线路板B的边缘部分附近，并且安置成能够使得它们的本体4从所述印刷线路板B向上突出。一条带状导热体W，比如金属的带状导热体，借助于紧固元件6而固定在壳体部件G2的内侧，以便可以在该导热体W与该壳体部件G2之间发生物理性热扩散。所述半导体组件C的本体4被紧固元件7夹靠在导热体W上，用于与后者相接触，以便将所产生的热量传递到导热体W中。
图2示出了本发明中一冷却结构的剖视图，该冷却结构用于一纱线处理系统中导纱器F内控制电路5的半导体组件C(效应晶体管，处理器，或者类似装置)。装配有所述半导体组件C的印刷线路板B被安置在所述壳体G的壳体部件G2上。控制电路S也可以排布在一与所述纱线处理系统分离并且装配有所述冷却结构的壳体上。
各个所述半导体组件C均利用粘结剂3与印刷线路板B中的导线(未示出)相连，并且通过其一个表面(13)紧靠着该印刷线路板B或者在所述线路板上。在所述半导体组件C的所述区域内，印刷线路板B带有一连续的开口10(或者带有一朝向所述边缘部分的切口，未示出)，在其内配合一与壳体部件G2制成一体的延伸部分P(比如销状，块状，截头圆锥状或者截头棱锥状)，以便该延伸部分P的端面12能够直接与所述半导体组件C的表面13相接触，或者(如图所示)借助于由一高导热性中间材料Z制成的介质与表面13间接接触。该中间材料Z比如可以是一种高导热性的电绝缘垫(比如一间隙垫)，或者一粘结剂或填料涂层，或者是一浸润有一种粘结剂介质的弹性载体。该中间材料Z需要有一定程度的弹性并且最好在其两个表面12，13上具有粘性以提高导热性。但是，比如，如果通过对端面12和所述半导体组件C中的匹配表面13进行加工能够确保它们之间完全接触，并且如果利用所述接触可以进行接地或者连接的话，也可以将端面12直接放置在端面13上。
另外，支撑延伸部分P’与所述壳体部件G2成为一整体。所述支撑延伸部分P’中的一个被用于对一对接元件进行紧固，其中所述对接元件在某种意义上以一与所述延伸部分P的接触压力正对的力来以正向(positive)和/或非正向(non-positive)的方式作用于所述半导体组件C上。对接元件A可以是一个弹簧元件14，其与多个端部14一起作用于多个半导体组件C上，并且借助于一用于延伸部分P’的紧固元件17而固定在紧固部分16上。各个端部15的弹性接触压力是可以进行调整的，例如夹紧紧固部分16使其与支撑延伸部分P’对接。该支撑延伸部分P’也可以延伸穿过印刷线路板B上的一个开口。所述对接元件A也可以是一个用于一个或者多个半导体组件D的正向定位挡块。
尤其是由于在所述连接体22(连接或者断开电连接)的使用过程中力被导入到印刷线路板B中，而该力随后又被所述支撑延伸部分P’所接收时，所述壳体部件G2中的另外一支撑延伸部分P’可以辅助性地用于对印刷线路板B进行固定，比如固定在一连接体22的附近。
所述延伸部分P，至少一个支撑延伸部分P’，以及所述对接元件A可以共同地形成一用于印刷线路板B的安装装置，以便无需再利用另外的紧固装置，但是一旦用于冷却所述半导体组件C的结构先决条件已经达到，那么该印刷线路板B就可以一种适当的方式安置在其合适位置上。
图3示出了所述印刷线路板B既可以安装在壳体部件G2上，也可以安装在壳体部件G1上。该半导体组件C既可以在壳体部件G2中的印刷线路板B上朝向壳体部件G1定向，也可以在壳体部件G1中的印刷线路板B上朝向壳体部件G2定向。各个延伸部分P均为了冷却目的而延伸穿过印刷线路板B。图3还以虚线示出了马达M，其包容在壳体部件G1中，并且经印刷线路板B上布置的控制线路对其进行控制。相应的线路板B也可以设置在边缘上或者以斜直立的方式布置在壳体G中。在这种情况下，至少一个延伸部分穿过印刷线路板向需要被冷却的半导体组件延伸。当控制线路S(未示出)被包含在其本身的壳体中时，所述冷却结构可以与所述壳体成为一整体。
正如图2中的所草示出的那样，所述半导体组件C利用所谓的“表面安装技术”而安装在所述印刷线路板B上。图4和5示出了不同的可以基本自动化、低成本使用的所述安装技术或者机器人装配安装装置。
在图4和5中，印刷线路板B上带有一个平面状的粘结部分20(金属制成的)，其可以仅用于粘结所述半导体组件C，也可以用于形成一粘结处(比如接地部或者与带有导体18的粘结处3等效的粘结处)。所述半导体组件C在其表面13上带有一金属层19，所述金属层19连接于所述粘结部分20，用于在对所述印刷线路板B进行装配的过程中将半导体组件C固定到所述印刷线路板B上(除了粘结剂3之外)。从而无需对所述半导体组件C进行进一步固定。
开口10穿通所述印刷线路板B，其用于使得所述延伸部分P具有一导热体W的作用，既可以仅向上延伸到粘结部分20，也可以因为制造的原因而穿通该粘结部分20，以便该延伸部分P的端面12能够直接靠在金属层19上来将热量散失。可选择地，图2中所示的一中间材料可以设置在端面12与表面13上的金属层19之间，来改善热传递。对接元件A的端部25靠在背离延伸部分P的半导体组件C的上侧面上。
在图5中，所述粘结部分20可以在例如所述半导体组件C的四边形外部轮廓上方向外延伸。由于开口10为一圆形的孔并且由于延伸部分P也具有一圆形端面，所以在拐角部21处可以得到足够大的表面来将所述半导体组件C粘结在粘结部分20中(表层安装)，但是在所述半导体组件C中表面13附近所产生的热量也能够经所述印刷线路板B高效地散失。

Claims (9)

  1. (修改)
    1.一种纱线处理装置，包括有一由导热材料制成的壳体(G，G1，G2)，所述壳体上安放着所述纱线处理装置的一个控制单元，所述控制单元包括一个控制线路(S)，所述控制线路包括一个印刷线路板(B)，在所述印刷线路板(B)上利用粘结剂(3)设置有至少一个半导体组件(C)，所述半导体组件(C)在所述纱线处理装置的工作过程中会产生热量，所述纱线处理装置还包括至少一个导热体(W)，热量从所述半导体组件(C)传递到所述导热体(W)，所述导热体(W)又与所述壳体进入导热连通的状态，其特征在于：所述导热体(W)从所述纱线处理装置的所述壳体(G，G1)或者一壳体部件(G2)开始，穿过成形在所述印刷线路板(B)上的一开口(10)，并穿过所述印刷线路板(B)延伸到所述半导体组件(C)。
  2. 2.根据权利要求1所述的纱线处理装置，其特征在于，所述纱线处理装置是一种导纱器(F)。
  3. 3.根据权利要求1或2所述的纱线处理装置，其特征在于：所述导热体(W)为与所述纱线处理装置的所述壳体(G，G1)或所述壳体(G，G1)的壳体部件(G2)整体形成的至少一个延伸部分(P)。
  4. 4.根据权利要求3所述的纱线处理装置，其特征在于：在所述半导体组件(C)与所述延伸部分(P)之间设置有为一绝缘垫、一粘结剂或者填料涂层，或者一浸润有一种粘结剂介质的柔性载体形式的导热中间材料(Z)，并且该导热中间材料与所述延伸部分(P)和所述半导体组件(C)表面接触，所述绝缘垫由导热材料制成。
  5. 5.根据权利要求3所述的纱线处理装置，其特征在于：所述半导体组件(C)以一种表面安装方式将其一个表面(13)安装在设置于所述印刷线路板(B)上的一粘结部分(20)上，并且所述延伸部分(P)延伸穿过所述印刷线路板(B)与所述粘结部分(20)接触或者进一步延伸穿过所述粘结部分(20)直接与所述半导体组件(C)的表面(13，19)接触。
  6. 6.根据权利要求3所述的纱线处理装置，其特征在于：所述半导体组件(C)由在该半导体组件(C)的与所述延伸部分(P)相对的侧面上的一对接元件(A)接触，并且所述对接元件(A)被设置在所述纱线处理装置的壳体(G，G1)或壳体部件(G2)的一支撑延伸部分(P′)上，所述支撑延伸部分(P′)从所述印刷线路板(B)的一侧向另外一侧延伸穿过所述印刷线路板(B)，所述对接元件(A)是一个可调节的接触弹簧元件(14)或者是一个正向定位元件。
  7. 7.根据权利要求3或6所述的纱线处理装置，其特征在于：所述印刷线路板(B)上承载着多个半导体组件(C)，并且为所述多个半导体组件(C)设置一个公共对接元件(A)。
  8. 8.根据权利要求3或6所述的纱线处理装置，其特征在于：所述印刷线路板(B)借助于一个支撑装置而固定在其位置上，所述支撑装置由所述至少一个延伸部分(P，P′)与所述对接元件(A)形成。
  9. 9.根据权利要求3或6所述的纱线处理装置，其特征在于：设有多个延伸部分(P，P′)，这些延伸部分(P，P′)由连接板(11)进行互连或者与一公共基部(11)成为一整体。
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