KR20000069701A - 표면 장착 전자 장치 패키지용 열싱크 장착 조립체 - Google Patents

표면 장착 전자 장치 패키지용 열싱크 장착 조립체 Download PDF

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KR20000069701A
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클리멘스도날드린
쿠즈민개리케이.
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써말로이, 인크.
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Abstract

본 발명은 열싱크를 표면 장착된 발열 전자 장치 패키지(16)에 열적으로 결합하는 장착 조립체(10)에 관한 것이다. 장착 조립체(10)는 발열 전자 장치 패키지와, 장착 부착구(18)와, 열싱크를 포함한다. 장착 부착구 및 발열 전자 장치 패키지(16)는 기판 상의 열패드(14)와 열 유통 상태로 PCB 또는 다른 기판에 표면 장착된다. 장착 부착구(18)는 열싱크의 제조전 장착 및 교환을 허용하면서 표면 장착된 발열 전자 장치 패키지(16)로부터 열을 효과적으로 확산시키도록 구성된다.

Description

표면 장착 전자 장치 패키지용 열싱크 장착 조립체 {HEAT SINK MOUNTING ASSEMBLY FOR SURFACE MOUNT ELECTRONIC DEVICE PACKAGES}
트랜지스터, 집적 회로, 동력 제어기, 스위치, 마이크로프로세서 등과 같은 많은 전자 장치 및 전기 시스템은 작동 중에 열이 발생한다. 몇몇 전자 장치의 용량은 초기에 발생된 열을 제거 또는 방출할수 있는 능력에 의해 한정된다. 이 열은 장치의 전반적인 또는 부분적인 열적 성능 저하 또는 고장을 방지하기 위하여 장치로부터 제거되어야만 한다. 어떤 장치에서, 발생된 열은 엔클로저, 패키지, 헤더, 또는 도선에 의해 충분히 확산된다. 다른 장치는 과다한 열 에너지를 제거 및 확산하기 위하여 열싱크와 같은 추가 장치를 필요로 한다.
본 발명의 목적을 위해, 열싱크는 장치로부터 발생된 열을 내부로 전송하고 전도, 대류 및/또는 복사에 의해 주변 환경으로 이러한 열을 신속히 확산하기 위하여 전자 장치 패키지 또는 다른 발열 부품과 열 유통 상태로 위치된 금속과 같은 재료의 어떤 본체이다. 이를 성취하기 위하여, 열싱크는 알루미늄, 구리 및 이들의 합금과 같은 높은 열 전도성을 갖는 재료로 통상 만들어진다. 열싱크는 금속 박판 본체로 압출 성형, 기계 가공, 성형, 절단, 또는 형성될 수 있다. 전기적 장치에 사용되는 전형적인 열싱크는 발열 부품으로부터 열을 전도하고, 주위 공기로 열을 확산함으로써 그 역할을 한다. 따라서, 열싱크는 전형적으로 휜(fin) 또는 핀(pin)을 가짐으로써 표면적을 최대로 하는 형상으로 이루어진다. 증가된 표면적은 열싱크에서 주위의 대기로 열 확산을 최대로 한다.
열싱크가 효율적으로 작동하기 위하여, 발열 장치에 고정 또는 그렇지 않으면 발열 장치와 우수한 열 유통 상태에 위치되어야 한다. 다양한 수단은 발열 장치 패키지와 열 유통 상태로 열싱크를 부착하는데 사용되어 왔다. 알려진 한 방법은 열 전도성 에폭시, 열적 증진 접착제, 납땜 등으로 발열 장치 패키지의 소정의 표면에 직접 열싱크를 접착 또는 부착시키는 것이다. 열싱크는 열싱크 상에 장착된 탄성 금속 클립으로, 또는 열싱크 및 전자 장치 패키지를 상호 접촉하도록 강제하는 스크류, 볼트, 클램프, 또는 다른 연결 수단으로 전자 장치 패키지에 기계적으로도 부착될 수 있다. 더욱이, 열싱크는 열 살포 장치, 열 파이프, 또는 발열원에서 열싱크로 열을 전달하는 다른 수단을 통하여 발열 장치에서 멀리 위치되나 발열 장치와 열적으로 결합될 수 있다.
최근에, 기술 개발은 전자 부품이 동력 및 속도를 증가시키는 한편 크기를 감소하도록 하여왔다. 전자 부품의 향상된 용량과 함께 이러한 소형화는 열 확산을 위한 보다 작은 물리적 구조와 열 확산을 위한 열싱크의 부착에 필요한 보다 적은 표면적을 갖는 전자 장치 패키지와 함께 작은 공간에서 더 많은 발열을 일으킨다. 열 살포기는 열 전달을 위한 표면적을 증가시키는데 사용될 수 있다. 이러한 열 살포기는 장치 또는 장치 패키지보다 더 큰 물리적 구조 전체를 통하여 전자 장치에 의해 발생된 열을 분산시키는데 이용되어서, 장치가 증가된 표면적을 통하여 열을 확산하거나 또는 전자 장치 패키지와 열 유통 상태로 더 큰 열싱크를 부착하게 하는 더 큰 표면적을 제공한다.
더욱이, 복잡한 최신의 전자 열 처리는 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 다른 기판 상의 표면 장착 전자 부품에 대해서 점차로 더 우선된다. 표면 장착 PCB의 사용은 이러한 것이 이어서 일어나는 납땜 작업을 위하여 회로 기판의 구멍을 통한 부품의 삽입을 필요로 하는 오래된 조립 공정보다 PCB를 제조 및 배치하는 더 낮은 비용 및 짧은 시간의 공정이기 때문에 바람직하다. 표면 장착 PCB는 자동화된 제조 및 조립 기술의 증가된 사용을 참작한다. 특히, 표면 장착식 장치는 전형적으로 PCB 상에 로봇식 취출 및 위치되고, 따라서 하나의 자동화된 제조 공정에서 PCB에 납땜된다. 더욱이, 조립 비용을 줄이기 위하여, 표면 장착 기술은 기판 상에 사용되는 전자 장치 패키지를 보다 더 최소화하는 것을 참작한다. 이러한 더 작은 패키지는 그 스스로의 열을 확산할 수 있는 장치의 성능을 더 감소시켜서 개별 열싱크에 대한 필요성을 증가시킨다. 그러나, 이러한 더 작은 패키지는 열싱크를 장치 패키지에 직접 부착하기에 점점 더 어려워지도록 한다.
몇몇 방법들은 이러한 표면 장착 전자 장치 패키지로부터 열을 확산하도록 제시되어 왔다. 하나의 공통된 해결책은 열을 살포 및 확산시키기 위한 기본적인 열싱크로서 접지판, 또는 다른 유사한 PCB의 열 전도성 영역을 이용하는 것이다. 비록 이것이 발생된 열의 적절한 확산을 제공하더라도, 이는 전형적으로 중요한 기판 공간을 필요로 하여, 이로 인해 PCB의 크기를 증가시키거나 또는 PCB를 배치하기 위한 유효 PCB 공간을 제한하는데 이들 둘 모두는 바람직하지 않은 효과이다.
열싱크로서 PCB의 일부 사용에 대한 다른 방안은 더 큰 장치 패키지를 사용하는 것으로 그로 인해 장치 패키지로부터 직접 열을 확산하도록 더 큰 표면적을 제공한다. 더욱이, 이러한 더 큰 패키지는 패키지에 개별 열싱크를 직접 장착하기 위한 향상된 수단을 종종 제공한다. 그러나, 다시 이러한 더 큰 장치 패키지의 사용 및 개별 열싱크의 사용은 종종 비교적 큰 양의 기판 공간을 필요로 한다. 이러한 것은 또한 전자 부품을 최소화하도록 하는 통상의 요구에 반대로 진행한다. 다른 단점은 개별 열싱크가 전형적으로 PCB의 대부분이 자동화된 제조 공정에서 납땜된 후에 장치 패키지에 부착되어야만 하는 것이다. 제조 공정에 추가의 단계를 더하는 것은 조립 시간 및 비용을 증가시킨다.
달리, 2가지 개념의 조합이 제안되는데, 여기에서 표면 장착 장치 패키지는 PCB 상의 더 작은 열판, 열패드, 또는 열랜드에 열적으로 연결된다. 열싱크는 발열 장치와 간접적인 열 유통 상태로 열패드에 납땜될 수 있다. 이러한 대안은 사용된 PCB 공간의 양을 줄이고 PCB에 열싱크의 후 조립 납땜을 제거한다. 이러한 기술의 일 예는 "표면 장착식 동력 장치용 열싱크 장치"라는 제목으로 1994년 11월 15일자로 케이. 켄트(K. Kent) 및 제이. 그롬스키(J. Glomski)에게 허여된 미국 특허 제5,365,399호에 나타나 있다. 이 방법에 대한 한가지 단점은 열싱크가 전형적인 표면 장착 납땜 제조 공정 중의 납땜의 재용융을 할 수 있도록 제조 중에 가열될 수 있도록 열싱크의 크기가 한정되어야만 한다는 것이다. 열싱크의 크기 및 질량을 한정함으로써, 열 확산량은 또한 제한된다.
더욱이, 열싱크를 PCB에 납땜하는 것은 열싱크가 PCB로부터 쉽게 제거될 수 없다는 것을 의미한다. 따라서, 열싱크는 다른 크기의 열싱크와 교체될 수 없다. 열싱크의 교체 가능성은 상이한 크기의 열싱크가 환경에 따라서 달리 사용될 수 있기 때문에 바람직하다. 예를 들어, 만일 발열 장치가 기대보다 더 많은 열을 발생하거나 또는 열싱크가 기대보다 적은 열을 확산한다면, 더 큰 열싱크가 요구될 수 있다. 역으로, 만일 장치가 기대된 만큼 많은 열을 발생시키지 않거나, 또는 열싱크가 기대 이상으로 열을 확산시키면, 더 작은 열싱크는 전자 부품의 크기를 더 감소시키는 데 사용될 수 있다. 더욱이, 상이한 크기의 열싱크는 PCB가 위치되는 상이한 환경을 보상하기 위해 요구될 수 있다. 예를 들어, 높은 주위 온도 또는 나쁜 환기 상태의 환경은 더 큰 열싱크를 필요로 한다.
비록 특허 '399호가 열싱크의 다양한 크기를 만들도록 열싱크 연장부의 추가를 고려하더라도, 이는 문제의 효과적인 해결책을 제공하지 못한다. 특허 '399호는 스프링 클립 열싱크 연장부의 삽입을 고려한 열싱크 주요 본체 내의 슬롯을 개시한다. 그러나, 스프링 클립 열싱크 연장부 및 개시된 슬롯은 열싱크 연장부의 유효성을 제한하는 열싱크와의 비교적 열악한 열적 연결을 제공한다. 더욱이, 스프링 수단은 열싱크에 연장부를 부착하기 위하여 열싱크 연장부에 통합되어야만 한다. 이는 열싱크 연장부로서 사용될 수 있는 형상, 크기 및 재료를 한정한다.
본 발명은 표면 장착식 발열 장치 패키지에 열싱크를 열적으로 결합하기 위한 장착 조립체에 관한 것이다. 특히, 이는 발열 장치 패키지와 열 유통 상태로 열싱크를 해제 가능하게 고정하기 위한 장착 부착구에 관한 것으로, 발열 장치 패키지 및 장착 부착구는 인쇄 회로 기판 또는 다른 기판에 표면 장착될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 보다 더 완전히 이해될 수 있다.
도1은 본 발명의 장착 조립체를 위한 실시예의 사시도이다.
도2는 본 발명의 장착 부착구의 실시예의 평면, 정면 및 측면을 도시한 다중 사시도이다.
도3은 본 발명의 장착 조립체를 위한 다양한 열싱크의 사시도이다.
도4는 본 발명의 장착 조립체의 다른 실시예의 사시도이다.
본 발명에 의하여, 발열 장치 패키지와 우수한 열 유통 상태로 PCB 또는 다른 기판에 열싱크를 해제 가능하게 고정하기 위한 장착 부착구를 갖는 새로운 열싱크 장착 조립체가 제공된다. 발열 장치 패키지 및 장착 부착구는 납땜 제조 조립 공정 중에 기판에 표면 장착되는 반면, 열싱크는 PCB의 제조 후에 설치 및 교체될 수 있다. 장착 부착구는 변하는 형상, 크기 및 재료의 열싱크의 이어지는 부착를 고려하는 한편 제조 중에 PCB에 용이하게 가열 및 납땜될 수 있도록 작은 질량으로 설계된다.
본 발명의 열싱크 장착 조립체는 기판과, 기판에 의해 지지된 열패드와, 기판에 장착되고 열패드에 열적으로 결합된 발열 장치 패키지 표면과, 열패드와 열 유통 상태로 기판에 표면 장착되고 본체로부터 하방으로 연장되고 본체로부터 연장되는 레그를 갖춘 적어도 하나의 지지 부재에 의해 기판 위에 지지된 본체, 레그로부터 수직하게 연장되는 푸트 및 푸트로부터 상방으로 연장되는 스프링 클립을 갖는 열싱크 장착 부착구와, 적어도 하나의 연장부를 갖고, 이 연장부를 지지 부재 쪽으로 활주시키고 열싱크 연장부를 레그와 스프링 클립 사이에 유지하도록 지지 부재의 레그 및 스프링 클립을 편향시킴으로써 장착 부착구에 열적으로 결합된 열싱크를 포함한다.
다르게는, 열싱크 연장부가 통상 U 형상으로 레그, 푸트 및 스프링 클립이 통합되고, 지지 부재는 통상 평면 부재로 구성되고, 여기에서 지지 부재는 지지 부재를 연장부 내에 활주시킴으로써 연장부에 열적으로 결합되어 그에 의해 지지 부재가 이들 사이에 유지되도록 연장부의 레그 및 스프링 클립을 편의시킨다. 이 실시예는 자동화된 납땜 제조 공정 동안에 PCB에 표면 장착이 용이하도록 만드는 열싱크 장착 부착구의 질량 및 복잡성을 더 줄인다.
다른 실시예에서, 열싱크 장착 조립체는 기판과, 기판에 의해 지지된 열패드와, 열 확산 탭을 갖는 상기 기판에 표면 장착되고 열패드에 열적으로 결합된 발열 장치 패키지와, 열패드와 열 유통 상태로 기판에 표면 장착되고 본체로부터 연장되는 적어도 하나의 지지 부재에 의해 기판 위에 지지된 본체를 갖는 열싱크 장착 부착구와, 장착 부착구를 발열 전자 장치의 탭에 열적으로 결합하는 장착 부착구의 본체로부터 연장되는 돌출부와, 장착 부착구에 열적으로 결합된 열싱크를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예는 도면을 참조하여 아래에 보다 더 완전히 기술된다.
이제 도면을 참조하여, 유사한 참조 부호는 대응 부분을 나타낸다.
본 발명에 따른 열싱크 장착 조립체는 도1에 도시되어 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 장착 조립체(10)의 실시예는 그 위에 지지된 열패드(14)를 갖는 기판(12)을 포함한다. 기판(12)은 전형적으로 표면 장착 전자 장치에 사용되는 PCB 또는 어떤 유사한 통상의 평표면이다. 열패드(14)는 전형적으로 기판(12)의 표면 상에 형성되고 구리와 같은 높은 열전도성을 갖는 재료로 만들어진다. 더욱이, 열패드(14)는 납땜, 열전도성 에폭시, 열적 증진 접착제 등을 사용한 열패드 (14)와 직접 열 접촉하도록 장치의 부착을 참작한, 다시 말해서 구리 같은 재료로 만들어지는 것이 낫다.
발열 장치 패키지(16)는 열패드(14)와 열 유통 상태로 기판(12)에 표면 장착된다. 도시된 것처럼, 발열 장치 패키지(16)는 열패드(14)에 직접 열 접촉 상태로 장착된다. 이 형상에서, 열패드(14)는 열싱크 장착 부착구(18)의 장착을 허용하도록 발열 전자 장치 패키지(16)의 외부 치수 이상으로 연장되기에 충분한 크기를 가져야 한다. 장착 부착구(18)는 제1 지지 부재(20) 및 제2 지지 부재(22) 등 두개의 지지 부재를 갖는 것을 도시되어 있으나, 임의의 다른 수의 지지 부재를 사용할 수도 있다. 제1 및 제2 지지 부재(20, 22)는 기판(12)의 평면에 대체로 평행한 장착 부착구(18)의 본체(24)를 지지한다. 바람직하게는, 장착 부착구(18)는 이의 질량을 감소시키기 위해 도시된 것과 같은 천공체(24)를 가지며, 이로써 조립 공정 중에 납땜 가열 및 재용융이 용이해진다. 천공체(24)는 조립중에 로봇이 장착 부착구(18)를 용이하게 취출하여 위치시킬 수 있도록 구멍을 제공한다. 여기에 사용된 것처럼, 천공체는 개구, 구멍, 보어, 슬롯, 슬릿, 채널, 오목부 또는 본체의 다른 관통 구멍 또는 형상부를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
장착 부착구(18)의 제1 지지 부재(20)는 3개의 부분, 즉 장착 부착구(18)의 본체(24)로부터 연장되는 제1 레그(26)와, 이 제1 레그(26)로부터 대체로 수직으로 연장되는 제1 푸트(28) 및 이 제1 푸트(28)로부터 대체로 상방으로 연장되는 제1 스프링 클립(30)을 포함하는 대체로 U 형상으로 형성된다. 마찬가지로, 양호한 제2 지지 부재(22)도 제2 레그(32)와, 제2 푸트(34) 및 제2 스프링 클립(36)을 포함하는 유사한 형상의 대체로 U 형상으로 형성된다. 지지 부재(20, 22)의 푸트(28, 34)는 제조 조립 공정 중에 열패드(14)와 직접 열 접촉 상태로 납땜된다. 따라서, 푸트(28, 34)는 구리 등의 납땜 재료의 전체 또는 일부에 형성되어야 한다. 이와 달리, 장착 부착구(18)의 지지 부재(20, 22)는 열전도성 에폭시 또는 다른 열적 증진 접착제를 사용하여 열패드에 접착 부착될 수 있다.
각 지지 부재(20, 22)의 U 형상부는 리셉터클, 소켓 또는 열싱크(40)의 연장부(38)용 시트를 형성한다. 열싱크(40)는 이의 연장부(38)를 레그(26, 32)와 스프링 클립(30, 36) 사이의 지지 부재(20, 22)에 대하여 가압함으로써 장착 부착구 (18)와 열 유통 상태로 위치한다. 지지 부재(20, 22)의 스프링 클립(30, 36)은 열싱크(40)의 연장부(38)와의 긴밀한 물리적 접촉을 보장하도록 각도(42)를 형성하고 있다. 지지 부재(20, 22)는 열싱크 연장부(38)와 지지 부재(20, 22)의 스프링 클립(30, 36) 사이의 양호한 물리적 접촉을 보장하도록 호형으로 형성될 수도 있다. 마찬가지로, 지지 부재(20, 22)의 레그(26, 32)는 열싱크 연장부(38)와의 양호한 물리적 접촉을 보장하도록 각도(44)를 이루는 것으로 도시되어 있다. 레그(26, 32)는 또한 호형으로 형성될 수도 있다. 열싱크(40)의 연장부(38)들을 접촉시키기 위하여 증가된 표면적을 제공할 수 있도록 또 다른 각도를 레그(26, 32) 또는 스프링 클립(30, 36)에 부가할 수도 있다. 지지 부재(20, 22)와 열싱크 연장부(38) 사이의 접촉된 표면적을 증가시킴으로써, 장착 부착구(18)로부터 열싱크(40)에 이르기까지 큰 열경로가 생성되어서 장착 부착구(18)로부터 열싱크(40)까지의 열의 효과적이고 효율적인 전달을 가능하게 해준다. 여기에 사용된 "열경로"는 발열 장치(16)로부터 열확산 장치(40)에 이르기까지 열이 전달되는 경로 또는 열전도성 재료를 의미한다.
앞에서 설명한 형상을 가짐으로써, 지지 부재(20, 22)는 열싱크(40)와 열패드(14) 사이의 직접 열적 결합을 제공하지만. 열패드(14)는 발열 장치 패키지(16)와의 직접 열 유통 상태로 된다. 이는 열싱크의 제조 후 장착 및 교환을 허용하면서 발열 전자 장치(16)로부터 열싱크(40)까지의 효과적인 열경로를 제공한다. 열싱크(40)를 열적으로 결합하는 데에는 임의의 수의 정합 지지 부재(20, 22) 및 열싱크 연장부(38)를 사용할 수 있다.
로킹 기구는 열싱크(40)가 장착 부착구(18)로부터 분리되지 않도록 하기 위하여 장착 조립체(10)에 합체될 수 있다. 열싱크 연장부(38)의 형상부(46) 및 지지 부재(20, 22)의 정합 오목부(48)를 사용함으로써, 간단한 구조의 해제 가능한 로킹 기구가 얻어진다. 열싱크 연장부(38)가 지지 부재(20, 22)에 삽입되면, 오목부(48)는 열싱크(40)를 장착 부착구(18)에 제거 가능하게 고정시키도록 형상부(46)에 맞물린다. 본 발명은 열싱크(40) 및 장착 부착구(18) 상에 슬롯, 개구, 요홈부, 채널, 오목부, 립부 및 래치 등을 포함하는 다른 정합 형상부를 임의의 수로 사용하는 것을 고려하고 있다.
도2는 장착 부착구(18)의 실시예를 도시한 도면이다. 특히, 도2A는 평면도이고, 도2B는 정면도이고, 도2C는 측면도이다. 도2A에 도시된 것처럼 장착 부착구(18)는 천공체(24)를 갖고 있다. 본체(24) 내의 천공부 또는 구멍을 통합하는 것은 장착 조립체(10)의 로봇식 조립체에 도움을 준다. 더욱이, 천공체(24)는 장착 부착구(18)의 질량을 감소시킴으로써, 조립하는 동안에 재용융 용접에 대한 장착 부착구(18)의 가열을 용이하게 한다. 그러나, 장착 부착구(18)에 충분한 안정성을 제공하기 위해 충분한 재료가 지지 부재(20, 22)들 사이의 본체(24) 내에 잔류해야 한다는 것을 알아야 한다. 더욱이, 열싱크(40)가 지지 부재(20, 22)를 통해 장착 부착구(18)에 부착될 때, 본체(24)는 열싱크(40)가 장착 부착구(18)의 본체(24)와 열적 접촉 상태를 유지하게 함으로써 열싱크(40)와 열적으로 결합하는 데 사용될 수 있다. 이와 달리, 열싱크(40)가 장착 부착구(18)의 본체(24) 상에 지지될 경우에, 천공체(24)의 구멍은 장착 부착구(18)에 인접한 열싱크(40)의 바닥으로의 공기 유동을 제공한다.
도2B는 제1 지지 부재(20)와 제2 지지 부재(22)가 장착 부착구(18)의 본체(24)로부터 대체로 하방으로 연장되는 장착 부착구(18)의 정면도를 도시한다. 장착 부착구(18)의 제1 지지 부재(20)는 3 부분, 즉 장착 부착구(18)의 본체(24)로부터 대체로 하방으로 연장되고 본체로부터 수직한 제1 레그부(26)와, 제1 레그부(26)로부터 실질적으로 수직하게 연장되는 제1 푸트부(28)와, 제1 푸트부(28)로부터 대체로 상방으로 연장되고 상기 푸트부로부터 수직한 제1 스프링 클립(30)을 포함하는 대체로 U 형상으로 형성된다. 마찬가지로, 양호한 제2 지지 부재(22)도 유사하게 구성된 제2 레그부(32), 제2 푸트부(34), 제2 스프링 클립(36)을 포함하는 대체로 U 형상으로 형성된다. 지지 부재(20, 22)의 스프링 클립(30, 36)에는 열싱크 연장부(38)와의 밀접한 물리적인 접촉을 보장하도록 각도(42)를 형성하고 있다. 스프링 클립(30, 36)은 열싱크 연장부(38)와 지지 부재(20, 22)의 스프링 클립(30, 36) 사이의 양호한 물리적인 접촉을 보장하도록 호형으로 형성될 수도 있다. 마찬가지로, 지지 부재(20, 22)의 레그부(26, 32)에는 열싱크 연장부(38)와의 양호한 물리적인 접촉을 보장하도록 각도(44)를 이루는 것으로 도시되어 있다. 레그부(26, 32)도 아치형으로 형성될 수 있다. 조립 제조 공정 동안에 푸트부(28, 34)를 열패드(14)와 직접 열 접촉 상태로 납땜하기 위해, 지지 부재(20, 22)의 일부(50)는 구리와 같은 납땜 가능한 재료로 전체가 또는 일부가 형성되어야 한다.
도2는 도1에 도시된 바와 같이 장착 조립체(10)를 구성하기 위해 장착 부착구(18)의 몇몇 임계 치수를 나타낸다. 특히, 장착 부착구(18)의 높이(52) 및 지지 부재(20, 22)의 대응 높이(52)는 표면이 기판(12)에 장착될 때 발열 전자 장치 패키지(16)의 높이보다 크거나 동일해야 한다. 높이(18)가 발열 전자 장치 패키지 (16)의 높이와 동일할 경우에, 장착 부착구(18)의 본체(24)는 전자 장치 패키지(16)의 상부 표면과 직접적으로 접촉할 것이다. 이것은 전자 장치 패키지(16)로부터 장착 부착구(24)로 열을 전달하기 위해 큰 열경로를 제공할 수 있다. 이와 달리, 높이가 발열 장치 패키지(16)의 높이보다 클 경우에, 이러한 구성은 장착 부착구(18)와 장치 패키지(16) 사이의 공기 유동을 허용할 것이며, 따라서 대류 냉각으로부터 열 확산을 위한 표면 영역을 증가시킨다.
유사하게, 지지 부재(20, 22)들 사이의 장착 부착구(18)의 폭(54)과, 장착 부착구(18)의 본체(24)의 대응 폭(54)은 표면이 기판(12)에 장착될 때 발열 전자 장치 패키지(16)의 폭보다 크거나 동일해야 한다. 높이에 대해서는, 폭이 발열 장치(16)의 폭과 동일할 경우에, 장착 부착구(18)는 장치(16)와 직접 열 접촉 상태가 된다. 폭이 발열 장치(16)의 폭보다 클 경우에, 이러한 구성은 장착 부착구(18)와 장치(16) 사이의 공기 유동을 허용하며, 따라서 대류 냉각으로부터 열 확산을 위한 표면 영역을 증가시킨다.
도2C는 장착 부착구(18)와 지지 부재(22)의 측면도를 도시한다. 이러한 실시예에서, 스프링 클립(30, 36)은 레그부(26, 32)보다 약간 짧다. 스프링 클립(30, 36)이 레그부(26, 32)보다 짧은 실시예도 본 발명에 의해 고려될 수 있다.
알려진 바와 같이, 본 발명의 목적은 상이한 크기 및 형상의 열싱크를 제조 후에 설치하고 교환하기 위한 것이다.
도3은 고려된 열싱크(40)의 다양한 형태 및 형상을 도시한다. 각 열싱크는 상이한 질량 및 표면 영역을 갖는다. 상이한 질량 및 표면 영역의 열싱크를 교환함으로써, 열확산의 다양한 비율 및 양을 얻을 수 있다. 열싱크(40) 각각은 장착 부착구(18)의 지지 부재(20, 22)로 삽입시키기 위한 연장부(38)를 갖는다. 열싱크 (40)는 열싱크(40)가 장착 부착구(18)의 지지 부재(20, 22)와 결합하기 위해 연장부(38)를 합체하는 한은 임의의 형상으로 제조될 수 있다. 열싱크의 제조 방법은 스탬핑 가공, 압출 성형, 성형, 절단 및 형성을 포함하지만 여기에 제한되지는 않는다. 다양한 열싱크 실시예의 연장부(38)가 벽 또는 중실 휜(fin)으로서 도시되어 있지만, 이러한 연장부는 장착 부착구(18)의 지지 부재(20, 22) 내의 공차 편차를 허용하는 연장부의 유연성을 증가시키기 위해 비연속 핀(pin)일 수 있다.
도4는 장착 조립체(10)의 다른 실시예를 도시한다. 기판(12), 열패드(14), 발열 장치 패키지(16) 및 대부분의 장착 부착구(18)는 도1에 도시된 것과 동일하다. 그러나, 장착 부착구(18)는 장착 부착구(18)의 본체(24)로부터 연장되는 돌출부(56)를 추가로 포함한다. 돌출부(56)는 돌출부의 일부가 발열 전자 장치(16)의 열 확산 탭(58)에 대체로 평행하고 인접하도록 형성된다. 돌출부(56)는 열 확산 탭(58)과 직접 열 접촉 상태에 있으며 납땜에 의해 고정될 수 있다. 제조 공정을 용이하게 하기 위해, 납땜 비드, 납땜 플러그 또는 납땜 페이스트 덩어리와 같은 납땜 공급이 발열 장치 패키지(16)의 탭(58)과 평행한 돌출부(56)의 일부에 형성된 구멍(60) 내에 위치될 수 있다. 장착 조립체(10)가 제조 조립 공정 중에 납땜을 재용융시키기 위해 가열될 때, 구멍(60) 내의 납땜 플러그는 재용융되어 발열 전자 장치 패키지(16)의 탭(58)에 돌출부(56)를 납땜한다. 발열 장치(16)의 탭(58)의 크기는 과도한 땜납이 흐르지 않게 돌출부(56)를 탭(58)에 충분히 고정시키도록 사용되는 적절한 양의 납땜을 결정할 것이다. 돌출부(56)는 발열 장치 패키지(16)로의 추가 열적 연결을 제공하며, 발열 전자 장치 패키지(16)로부터 장착 부착구(18)를 통해 그리고 확산을 위한 열싱크(40)로 열을 멀리 유도하기 위해 증가된 열경로를 제공한다.
본 발명이 특정 실시예에 대하여 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어나지 않고 형태 및 상세부에 있어서 다양한 변경이 이루어질 수 있고 이러한 변경은 첨부된 청구의 범위의 범주 내에 포함된다는 것을 알아야 한다.

Claims (20)

  1. 기판과,
    상기 기판에 의해 지지된 열패드와,
    상기 기판에 장착되고 열패드에 열적으로 결합된 발열 장치 패키지 표면과,
    상기 열패드와 열 유통 상태로 상기 기판에 장착되고, 본체로부터 하방으로 연장되고 본체로부터 연장되는 레그를 갖춘 적어도 하나의 지지 부재에 의해 기판 위에 지지된 본체, 상기 레그로부터 수직하게 연장되는 푸트 및 상기 푸트로부터 상방으로 연장되는 스프링 클립을 갖는 열싱크 장착 부착구와,
    적어도 하나의 연장부를 갖고, 이 연장부를 지지 부재 쪽으로 활주시키고 열싱크 연장부를 레그와 스프링 클립 사이에 유지하도록 지지 부재의 레그 및 스프링 클립을 편향시킴으로써 장착 부착구에 열적으로 결합된 열싱크를 포함하는 열싱크 장착 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 지지 부재는 레그, 푸트 및 스프링 클립이 U 형상을 형성하도록 하는 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 기판이 평면형이고, 장착 부착구의 본체가 기판의 평면에 평행하게 지지된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 열싱크가 지지 부재에 삽입되었을 때 스프링 클립의 일부분과 열싱크의 연장부가 상호 접촉하도록 상기 지지 부재의 스프링 클립이 각을 이루는 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 열싱크가 지지 부재에 삽입되었을 때 스프링 클립의 일부분과 열싱크의 연장부가 상호 접촉하도록 상기 지지 부재의 스프링 클립이 호형으로 된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 열싱크가 지지 부재에 삽입되었을 때 레그의 일부분과 열싱크의 연장부가 상호 접촉하도록 상기 지지 부재의 레그가 각을 이루는 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 열싱크가 지지 부재에 삽입되었을 때 레그의 일부분 및 열싱크의 연장부가 상호 접촉하도록 상기 지지 부재의 레그가 호형으로 된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 장착 부착구가 조립중에 장착 부착구의 로봇식 취출 및 배치를 허용하고 장착 부착구의 질량 감소를 허용하여 조립 공정 중에 재용융 납땜을 위해 가열을 용이하게 하는 천공체를 갖는 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 열싱크 연장부가 자체에 형성된 형상부를 갖고 장착 부착구의 지지 부재가 자체에 형성된 정합 오목부를 가짐으로써, 상기 열싱크 연장부가 지지 부재에 삽입되었을 때 상기 오목부가 상기 형상부에 맞물리게 되어 열싱크를 장착 부착구에 고정시키도록 된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 장착 부착구의 지지 부재가 자체에 형성된 형상부를 갖고 열싱크 연장부가 자체에 형성된 정합 오목부를 가짐으로써, 상기 열싱크 연장부가 지지 부재에 삽입되었을 때 상기 오목부가 상기 형상부에 맞물리게 되어 열싱크를 장착 부착구에 고정시키도록 된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  11. 제1항에 있어서, 장착 부착구가 이의 본체로부터 연장되는 돌출부를 더 포함하고, 발열 전자 장치가 탭을 더 포함하고, 상기 돌출부가 상기 탭에 열적으로 결합된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 장착 부착구의 돌출부의 일부분이 발열 전자 장치의 탭에 평행한 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  13. 제1항에 있어서, 열싱크의 연장부가 레그, 푸트 및 U 형상인 스프링 클립을 포함하고, 지지 부재가 평면형 부재를 포함하고, 상기 지지 부재가 연장부 쪽으로 활주함으로써 상기 연장부에 열적으로 결합되어 상기 레그 및 연장부의 스프링 클립을 편향시키게 되어 지지 부재가 이들 사이에 유지되도록 된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  14. 열싱크를 발열 전자 장치와 열 유통 상태로 인쇄회로기판에 해제 가능하게 고정시키기 위한 열싱크 장착 조립체에 있어서,
    본체와,
    상기 본체로부터 하방으로 수직하게 연장되는 레그와,
    상기 레그로부터 수직하게 연장되는 푸트와,
    상기 푸트로부터 상방으로 수직하게 연장되는 스프링 클립을 포함하며,
    상기 푸트는 기판 상의 열패드에 표면 장착식으로 장착되도록 구성되고,
    상기 레그 및 스프링 클립은 스프링 클립 및 레그가 열싱크의 연장부에 대하여 편향되도록 열싱크로부터 연장부를 수용하기에 충분한 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 장착 부착구의 지지 부재가 자체에 형성된 오목부를 갖고 열싱크가 자체에 형성된 정합 형상부를 가짐으로써, 열싱크 연장부가 지지 부재에 삽입되었을 때 상기 오목부가 상기 형상부에 맞물리게 되어 열싱크를 장착 부착구에 고정시키도록 된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  16. 제14항에 있어서, 장착 부착구의 지지 부재가 자체에 형성된 형상부를 갖고 열싱크 연장부가 자체에 형성된 정합 오목부를 가짐으로써, 열싱크 연장부가 지지 부재에 삽입되었을 때 상기 오목부가 상기 형상부에 맞물리게 되어 열싱크를 장착 부착구에 고정시키도록 된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  17. 제14항에 있어서, 발열 전자 장치의 열 확산 탭에 열적으로 결합되도록 구성된 본체로부터 연장되는 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  18. 기판과,
    상기 기판에 의해 지지된 열패드와,
    열 확산 탭을 갖는 상기 기판에 표면 장착되고, 열패드에 열적으로 결합된 발열 장치 패키지와,
    상기 열패드와 열 유통 상태로 상기 기판에 표면 장착되고, 본체로부터 연장되는 적어도 하나의 지지 부재에 의해 기판 위에 지지된 본체를 갖는 열싱크 장착 부착구와,
    상기 장착 부착구를 발열 전자 장치의 탭에 열적으로 결합하고, 장착 부착구의 본체로부터 연장되는 돌출부와,
    상기 장착 부착구에 열적으로 결합된 열싱크를 포함하는 열싱크 장착 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 장착 부착구의 돌출부의 일부분이 발열 전자 장치 패키지의 탭에 평행한 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 발열 전자 장치 패키지의 탭에 평행한 장착 부착구의 돌출부의 일부분이 상기 장치 패키지의 탭에 납땜된 것을 특징으로 하는 열싱크 장착 조립체.
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