DE102007056909A1 - Electronic component, particularly head wire for diode, particularly power diode, comprises reinforcement which is designed as rotationally symmetrical setting, where setting or reinforcement is provided at transition of head wire - Google Patents

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Abstract

The electronic component is a head wire (10) which comprises a reinforcement which is designed as rotationally symmetrical setting. The setting or reinforcement is provided at a transition of the head wire to a head wire plate (10a) or to a casting compound. The setting or reinforcement lies in a range, within which a welding (22) is provided. An independent claim is included for a method for fabricating a component.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere eine Diode mit erhöhter Stabilität, die dazu geeignet ist, als Leistungsdiode in einen Gleichrichter für einen Generator eingebaut zu werden.The The invention relates to a component, in particular a diode with increased Stability, which is suitable as a power diode in to be installed a rectifier for a generator.

Es ist bekannt, für die Gleichrichtung der Kfz-Generatorspannung eine sechspulsige Brückenschaltung zu verwenden. Die Gleichrichterbrücke besteht dabei aus mindestens sechs Dioden oder Zenerdioden, welche in einen Kühlkörper eingepresst sind. Solche Einpressdioden bestehen prinzipiell aus zwei Gehäuseteilen, einem Kopfdraht und einem Sockel, wobei zwischen diesen beiden Gehäuseteilen ein Siliziumchip mit Diodenfunktion eingelötet ist. Solche Einpressdioden sind beispielsweise aus der DE 43 412 69 A1 bekannt. 1 zeigt die prinzipielle Form von üblichen Einpressdioden.It is known to use a six-pulse bridge circuit for the rectification of the automotive generator voltage. The rectifier bridge consists of at least six diodes or zener diodes, which are pressed into a heat sink. In principle, such press-fit diodes consist of two housing parts, a head wire and a socket, a silicon chip with diode function being soldered in between these two housing parts. Such press-in diodes are for example from the DE 43 412 69 A1 known. 1 shows the basic form of conventional press-in diodes.

Da der Generator üblicherweise in der Nähe des Motors des Fahrzeugs angeordnet ist bzw. durch den direkten Anbau am Motor, kommt es zu hohen dynamischen Belastungen der einzelnen Baugruppen des Generators und damit des ihm zugeordneten Gleichrichters bzw. der Dioden. Besonders der Kopfdraht der Diode ist wegen seiner Länge bezüglich Schwingung gefährdet und kann an der Übergangsstelle bzw. dem Übergangsbereich zur Vergussmasse brechen. 2 verdeutlicht die problematische Stellle. Außerdem ist der Übergang zur Vergussmasse gleichzeitig der Übergang vom zylindrischen dünnen Teil des Kopfdrahtes zum sogenannten Kopfdrahtteller. Durch die Kaltumformung entsteht an dieser Stelle insgesamt eine Schwachstelle.Since the generator is usually located in the vicinity of the engine of the vehicle or by the direct mounting on the engine, it comes to high dynamic loads of the individual modules of the generator and thus its associated rectifier or diodes. In particular, the head wire of the diode is at risk because of its length with respect to vibration and can break at the transition point or the transition region to the potting compound. 2 clarifies the problematic Stellle. In addition, the transition to the potting compound is at the same time the transition from the cylindrical thin part of the head wire to the so-called head wire dish. The cold forming creates a weak point at this point.

Auch an der Schweißstelle zur Verschaltungsplatte des Gleichrichters kann der Kopfdraht einer Diode mit herkömmlicher Ausgestaltung brechen, da der Kopfdraht an dieser Stelle durch den Schweißvorgang geschwächt sein kann.Also at the welding point to the wiring plate of the rectifier For example, the head wire of a diode of conventional design Break, as the head wire at this point by the welding process can be weakened.

Durch den Schweißprozess, der beispielsweise als Widerstandsschweißen durchgeführt wird, kommt es zu einer Verhärtung bzw. Versprödung im Schweißbereich, die im Kopfdraht zu einer erhöhten Bruchgefahr führt.By the welding process, for example, as resistance welding is carried out, it comes to a hardening or embrittlement in the welding area, in the head wire leads to an increased risk of breakage.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Kopfdrahtgeometrie für Dioden, insbesondere Leistungsdioden so zu ändern, dass sich das Gewicht des Kopfdrahtes bzw. der Leistungsdiode gegenüber herkömmlichen Leistungsdioden nicht erhöht, jedoch eine verbesserte Stabilität erhalten wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Diode mit den Merkmalen des Anspruchs 1.It The object of the invention, the head wire geometry for Diodes, especially power diodes to change so that the weight of the head wire or the power diode opposite conventional power diodes not increased, but one improved stability is obtained. This is solved Task by a diode having the features of claim 1.

Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass eine verbesserte dynamische Festigkeit des Kopfdrahtes erhalten wird. Die verbesserte Festigkeit wird dabei in vorteilhafter Weise an beiden gefährdeten Stellen des Kopfdrahtes erhalten, als im Übergangsbereich zum Kopfdrahtteller bzw. im Übergangsbereich zur Vergussmasse und in dem Bereich, in dem der Kopfdraht eine Verstärkung bzw. einen größeren Durchmesser aufweist. In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Bauteil, insbesondere der Kopfdraht einer Diode, weiterhin mittels Kaltverformung hergestellt werden. Erzielt werden diese Vorteile durch ein Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The Advantages of the invention are to be seen in that an improved dynamic strength of the head wire is obtained. The improved Strength is thereby vulnerable to both To get places of the head wire, than in the transition area to the head wire plate or in the transition region to the potting compound and in the area where the head wire has a reinforcement or has a larger diameter. In an advantageous way can the component according to the invention, in particular the head wire of a diode, further manufactured by cold deformation become. These advantages are achieved by a component with the Features of claim 1.

Zeichnungdrawing

Die 1 zeiget eine Gesamtansicht einer herkömmlichen Einpressdiode und 2 verdeutlicht die problematischen Stellen am Kopfdraht der herkömmlichen Einpressdiode. In 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das die neue Kopfdrahtgeometrie verdeutlicht.The 1 shows an overall view of a conventional press-in diode and 2 clarifies the problematic places on the head wire of the conventional press-in diode. In 3 an embodiment of the invention is shown, which illustrates the new head wire geometry.

In 1 ist der Aufbau einer herkömmlichen Einpressdiode dargestellt. Diese besteht aus einem Kopfdraht 10, der den Teil 1 des Gehäuses bildet. Der zweite Teil des Gehäuses wird durch den Sockel 11 gebildet. Zwischen dem Kopfdraht 10 bzw. dem Kopfdrahtteller 10a und dem Sockel 11 ist der Chip 12 befestigt. Die Verbindung zwischen dem Kopfdraht 10 und dem Sockel 11 wird mit Hilfe eines Plastikrings 13, der mit Epoxidharz 14 vergossen wird, hergestellt. Eine Lackschicht 15 umgibt den Bereich des Chips 12.In 1 the structure of a conventional press-in diode is shown. This consists of a head wire 10 that's the part 1 of the housing forms. The second part of the case is through the socket 11 educated. Between the head wire 10 or the head wire dish 10a and the pedestal 11 is the chip 12 attached. The connection between the head wire 10 and the pedestal 11 is done with the help of a plastic ring 13 that with epoxy resin 14 is cast, produced. A varnish layer 15 surrounds the area of the chip 12 ,

In Vergrößerung ist der Chip 12 sowie seine Fixierung dargestellt. Der Chip wird gebildet durch Bor dotiertes Silizium 16, Phosphor dotiertes Silizium 17, zwei Lotschichten 18a und 18b sowie zwei Metallisierungsschichten 19a und 19b.In magnification is the chip 12 as well as his fixation shown. The chip is formed by silicon doped with boron 16 , Phosphorus doped silicon 17 , two layers of solder 18a and 18b and two metallization layers 19a and 19b ,

2 zeigt eine Ansicht des Gehäuseteils Kopfdraht 10. Es ist zu erkennen, dass am Übergang 20 zur Vergussmasse bzw. Epoxidharz 14 eine Schwachstelle entsteht, sofern der Kopfdraht Schwingungen ausgesetzt wird. 2 shows a view of the housing part head wire 10 , It can be seen that at the transition 20 to the potting compound or epoxy resin 14 a weak point is created if the head wire is exposed to vibrations.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das eine neue stabilere Kopfdrahtgeometrie und eine mögliche Abhilfe gegen die Schwachstellen bietet. Wesentlich ist, dass der Kopfdraht 10 eine Verstärkung zum Schweißen 22 sowie eine Verstärkung im Übergangsbereich 23 zum Kopfdrahtteller 10a aufweist. Die Verstärkung wird dabei durch einen größeren Durchmesser erhalten. Der ursprüngliche Durchmesser 24 entspricht dem Durchmesser des Kopfdrahtes von herkömmlichen Dioden. Die in 3 dargestellte Kopfdrahtgeometrie ist weiterhin rotationssymmetrisch. Der Durchmesser des Kopfdrahtes an den geänderten Stellen kann so angepasst werden, dass die benötigte Verstärkung erhalten wird. 3 shows an embodiment of the invention, which offers a new stable head wire geometry and a possible remedy against the vulnerabilities. It is essential that the head wire 10 a reinforcement for welding 22 and a gain in the transition area 23 to the head wire dish 10a having. The gain is obtained by a larger diameter. The original diameter 24 corresponds to the diameter of the head wire of conventional diodes. In the 3 illustrated head wire geometry is still rotationally symmetric. The diameter of the head wire at the changed points can be adjusted so that the required reinforcement is obtained.

Da die Rotationssymmetrie weiterhin erhalten bleibt, das heißt der ursprüngliche Fertigungsprozess wird nicht geändert, wird zur Herstellung der Diode bzw. des Kopfdrahtes lediglich ein neues Werkzeug benötigt.There the rotational symmetry is still preserved, that is the original manufacturing process is not changed is for the production of the diode or the head wire only one new tool needed.

Die erfindungsgemäßen Dioden lassen sich in herkömmliche Gleichrichter einsetzen. Dabei werden die Dioden in dafür vorgesehene Öffnungen des Gleichrichters so eingepresst, dass der aus der Vergussmasse ragende Kopfdraht 10 zu der sogenannten Verschaltungsplatte führt und mit dieser verschweißt wird. Durch die Verstärkung bzw. Verdickung des Kopfdrahts im Schweißbereich und die Verstärkung bzw. Verdickung im bereich des Übergangs zum Kopfdrahtteller wird eine erhöhte Stabilität gegenüber herkömmlichen Gleichrichteranordnungen mit Einpressdioden erhalten.The diodes according to the invention can be used in conventional rectifiers. The diodes are pressed into openings provided for the rectifier so that the projecting from the potting compound head wire 10 leads to the so-called wiring board and is welded to this. Due to the reinforcement or thickening of the head wire in the welding area and the reinforcement or thickening in the region of the transition to the head wire plate, an increased stability over conventional rectifier arrangements with press-in diodes is obtained.

Berücksichtigt werden muss jedoch, dass sich das Gesamtgewicht des Kopfdrahtes nicht erhöht, da es ansonsten zu Problemen beim Einlöten des Siliziumchips kommen kann. Ist der Kopfdraht zu schwer, wird Lot im flüssigen Zustand zwischen dem Kopfdraht und dem Chip herausgedrückt. Dies könnte zu einem Kurzschluss des Chips führen.Considered However, that must be the total weight of the head wire not increased, otherwise there are problems with the soldering of the Silicon chips can come. If the head wire is too heavy, becomes solder in the liquid state between the head wire and the chip pushed out. This could cause a short circuit lead the chip.

Als vorteilhafte Ausgestaltungen der Diode sind folgende Ausführungsformen möglich:

  • 1. Der Kopfdraht 10 hat über die komplette Länge von beispielsweise 19,2 mm einen Durchmesser von 2 mm. Dies führt insgesamt zu einem Gewicht von ca. 1,1 Gramm. Bisher gebräuchliche Dioden wiegen ca. 0,7 Gramm. Eine deratige Ausgestaltung ist leicht fertigbar, da konstruktiv nur der Durchmesser bezüglich herkömmlicher Dioden zu ändern ist.
  • 2. Der Kopfdraht 10 ist, wie in 4 dargestellt, nur am oberen Ende und am Übergang zum Kopfdrahtteller jeweils über eine Länge von 5 mm verstärkt. Der Durchmesser beträgt jeweils 2 mm, in der Mitte 1,3 mm wie bisher.
As advantageous embodiments of the diode, the following embodiments are possible:
  • 1. The head wire 10 has a diameter of 2 mm over the complete length of for example 19.2 mm. This leads to a total weight of about 1.1 grams. Previously used diodes weigh about 0.7 grams. A deratige design is easily manufacturable, since constructively only the diameter is to change with respect to conventional diodes.
  • 2. The head wire 10 is how in 4 shown, reinforced only at the upper end and at the transition to the head wire plate each over a length of 5 mm. The diameter is 2 mm in each case, in the middle 1.3 mm as before.

Für die Ausführungsformen 1 und 2 gilt: die Tragfähigkeit des Bleilotes (PbSn4), welches sich zwischen Kopfdraht und Chip sowie Sockel und Chip befindet, beträgt ca. 0,1 g/mm2. Hieraus ergibt sich für den Kopfdraht (bei konstanter Fläche der Unterseite des Kopfdrahtes) ein maximales Gewicht von ca. 5 Gramm.For Embodiments 1 and 2 are: the carrying capacity of the lead note (PbSn4), which is located between the head wire and the chip as well as socket and chip is, amounts to approx. 0.1 g / mm2. This results for the head wire (with constant area the underside of the head wire) has a maximum weight of about 5 Grams.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 4341269 A1 [0002] - DE 4341269 A1 [0002]

Claims (7)

Elektronisches Bauteil, insbesondere Kopfdraht für eine Diode mit einem wenigstens zweiteiligen Gehäuse, das einen Kopfdraht (10) sowie einen Sockel (11) umfasst und mit einem Chip, der zwischen dem Kopfdraht (10) und dem Sockel (11) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfdraht (10) wenigstens eine Verstärkung (22), (23) aufweist, die als rotationssymmetrische Verdickung ausgestaltet ist.Electronic component, in particular a head wire for a diode with at least a two-part housing, which has a head wire ( 10 ) and a socket ( 11 ) and with a chip between the head wire ( 10 ) and the base ( 11 ), characterized in that the head wire ( 10 ) at least one reinforcement ( 22 ) 23 ), which is designed as a rotationally symmetrical thickening. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung oder Verstärkung (22), (23) am Übergang des Kopfdrahts (10) zum Kopfdrahtteller oder zur Vergussmasse vorhanden ist.Component according to claim 1, characterized in that the thickening or reinforcement ( 22 ) 23 ) at the transition of the head wire ( 10 ) is present to the head wire plate or the potting compound. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung oder Verstärkung in einem Bereich liegt, in dem eine Verschweißung vorgesehen ist.Component according to claim 1 or 2, characterized the thickening or reinforcement is within a range in which a weld is provided. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung oder Verstärkung (22), (23) in beiden Bereichen vorhanden ist.Component according to one of the preceding claims, characterized in that the thickening or reinforcement ( 22 ) 23 ) is present in both areas. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (24) zwischen den Verdickungen bzw. Verstärkungen so ausgestaltet ist, dass das Gesamtgewicht des Bauelements unverändert bleibt.Component according to one of the preceding claims, characterized in that the region ( 24 ) between the thickenings or reinforcements is designed so that the total weight of the component remains unchanged. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung oder Verstärkung (22), (23) durch einen größeren Durchmesser gegenüber dem Bereich (24) gebildet werden und der Bereich (24) dem Durchmesser eines Kopfdrahtes einer herkömmlichen Leistungsdiode entspricht.Component according to one of the preceding claims, characterized in that the thickening or reinforcement ( 22 ) 23 ) by a larger diameter than the area ( 24 ) and the area ( 24 ) corresponds to the diameter of a head wire of a conventional power diode. Verfahren zur Herstellung eines Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mittels Kaltverformung hergestellt wird.Process for producing a component according to one of the preceding claims, characterized in that the component is manufactured by cold deformation.
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