KR20060120081A - 다이오드 - Google Patents

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KR20060120081A
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리하르트 슈피츠
카린 함젠
욕헨 디트리히
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 다이오드, 특히 차량의 정류기용 출력-프레스 핏 다이오드에 관한 것이며, 상기 다이오드는 납땜층에 의해서 탑 와이어와 베이스에 연결된 반도체 칩을 갖는다. 적어도 상기 칩의 영역에 제공되고 플라스틱 슬리브를 포함하는 플라스틱 외피는 하드 시일링을 가능하게 하며, 베이스와 탑 와이어 사이를 기계적으로 연결해서 베이스와 함께 하우징을 형성한다. 시일링 컴파운드 내로 돌출한 언더컷(B) 및, 슬리브와 베이스 에지 사이의 간극(A)에 의해 특히 작은 구성이 가능하다. 양측으로 배치된 챔퍼들은 정류기의 양 측면으로의 프레스 핏을 허용한다.
납땜층, 탑 와이어, 베이스, 슬리브, 플라스틱 외피, 언더 컷, 간극

Description

다이오드{DIODE}
본 발명은 다이오드, 특히 차량의 정류기용 고출력-프레스 핏 다이오드에 관한 것이다.
교류를 정류하기 위해 다이오드를 사용하는 것이 일반적이며, 이는 회전류 발생기로부터 제공된 출력 전류를 정류하기 위해서 총 6개의 출력 다이오드들을 갖는 정류기 브릿지가 사용되는, 차량의 정류기에도 적용된다. 상기 출력 다이오드들은 예컨대, 지지부에 프레스 핏됨으로써 이에 연결되는 소위 프레스 핏 다이오드이다.
차량 정류기용 프레스 핏 다이오드들은 예컨대 DE-OS 제43 41 269호 및 DE-P 제195 49 202호에 설명되어 있다. 여기에는, 플라스틱으로 외피가 둘러싸인 프레스 핏 다이오드의 기본적인 구성 특징들이 설명되어 있다. 상기 프레스 핏 다이오드들은 납땜층에 의해 탑 와이어 및 베이스에 연결된 칩을 포함한다. 탑 와이어와 베이스는 기계적인 연결을 형성하는 플라스틱 외피를 구비하며 상기 외피로 둘러싸인다. 베이스는 다이오드가 정류기 내로 프레스 핏될 때 약간 변형되는 프레스 핏 영역을 포함한다.
도1에는 DE-P 제195 49 202호에 공지된, 플라스틱으로 둘러싸인 다이오드의 예시가 도시된다. 상기 다이오드는 실질적으로 베이스(1), 슬리브(2) 및, 상기 베이스(1)와 탑 와이어(4) 사이에 위치한 칩(3)으로 구성된다. 칩(3)은 납땜(5a, 5b)에 의해서, 베이스(1) 및 탑 와이어(4)에 고정 연결된다. 다이오드의 부품들은 래커(6)로 코팅될 수 있다. 플라스틱 외피(7)는 기계적인 고정을 제공하는데 즉, 베이스(1)와 탑 와이어(4) 사이를 기계적으로 연결한다.
다이오드, 예컨대 차량의 회전류 발생기용 정류기 내에 프레스 핏되는 출력 다이오드의, 전술한 원리적인 구성은 실질적으로 공지된 다른 다이오드들, 특히 프레스 핏 다이오드들과 아직까지는 실질적으로 다르지 않다. 그러나 이 같은 구성을 갖는 공지된 다이오드들은 적어도 8mm의 높이를 요구한다. 이하에서 설명될 본 발명에 따른 구성은 더 평평한 구성 방식을 허용하며, 8mm 이상의 높이에 대해서는 더 이상 충분한 공간이 제공되지 않는 발생기 구성에서 다이오드를 사용할 수 있게 한다.
그러나 단지 4mm의 높이만을 갖는 다른 평평한 출력 다이오드들도 이미 공지되어 있다. 상기 평평한 다이오드들은 포트형으로 구성된 하우징을 포함하며, 상기 하우징에 의해 낮은 구성 높이가 가능하다. 이와 같이 공지된 포트형 다이오드들이 정류기 시이트 내에 프레스 핏될 때, 하우징의 에지는 다이오드와 프레스 핏 블록 사이의 프레스 핏에 의해 필수적으로 내부 쪽으로 변형되어, 칩을 보호하는 플라스틱 외피에 가압된다.
상기 변형을 수용하거나 막을 수 있도록, 상기 유형의 포트형 다이오드에서 플라스틱 외피는 탄성의 고무 유형인 연성 시일링, 예컨대 충전된 실리콘으로 이루 어진다. 이로부터는, 소정의 인장 하중이, 칩을 베이스와 탑 와이어에 연결시키는 납땜에 직접 영향을 미치거나 또는 칩 자체에 영향을 미치는 단점이 제시된다. 상기 문제를 해결하기 위해 탑 와이어 내에서 인장이 경감될 수 있으나, 이는 처리 시에 취급을 어렵게 하며 추가의 작업 공정을 필요로 한다. 또한 추가의 조치 없이 탄성의 외피에 의해서는 다이오드 베이스와 다이오드 탑 와이어의 확실한 클램핑이 주어지지 않으므로, 온도 변화 시 납땜과 칩은 상기 외피에 의해서 하중이 경감되지 않는다. 이는 경우에 따라서 다이오드의 수명을 단축시킬 수 있다.
독립항의 특징들을 갖는, 본 발명에 따른 다이오드는 단지 매우 낮은 구성 높이가 요구되고, 정류기 내로 특히 간단하게 프레스 핏될 수 있으며, 온도 변화 시에도 긴 수명이 보장되고 또한 높은 기계적 견고성이 보장되는 장점을 갖는다. 이런 장점들은, 프레스 핏 시에 변형을 허용하며 발생된 기계적 힘을 줄이거나 방지하는 적어도 하나의 간극이 공지된 부품들 외에 추가로 제공되도록 상기 다이오드가 구성됨으로써 얻어진다. 특히 다이오드가 양측으로 프레스 핏될 수 있고, 하드 시일링이 제공될 때 바람직하다.
본 발명의 추가의 장점들은 종속항들에 기재된 조치들에 의해 도달된다. 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드가, 납땜층에 의해서 탑 와이어인 제1 부품 및 베이스인 제2 부품에 연결되고 플라스틱 외피로 둘러싸인 칩을 포함하는 것이 장점이며, 플라스틱 외피는 적어도 칩의 영역에 제공되고 기계적인 연결을 형성한다. 제2 부품 즉, 베이스는, 플라스틱 외피를 적어도 부분적으로 둘러싸고 적어도 하나의 언더컷을 고정하기 위해 제공된 하우징의 부품을 형성한다. 하우징 또는 베이스는 바람직하게 전기 도전성 및/또는 열 전도성이 양호한 재료로 구성된다. 바람직하게 베이스의 높이는, 베이스와 탑 와이어의 충분한 클램핑이 얻어지도록 선택되며, 바람직하게는 적어도 0.5 내지 0.8mm에 달한다.
하우징은 프레스 영역 내에 위상 경사부 또는 도입 경사부를 포함하며 이들에 의해 다이오드가 정류기 내에 양측으로 프레스 핏될 수 있다. 하우징과 칩 사이의 플라스틱 외피는 바람직하게는, 적어도 하나의 슬리브 및, 시일링 컴파운드로 채워진 부분 영역으로 구성된다. 하우징은 제1 내경과, 축소된 내경을 갖는 영역을 갖는 포트 에지를 형성한다.
상기 간극은 바람직하게는 요구 조건에 맞게 조정될 수 있으며, 이는 그 폭, 깊이 및 형태에 적용되고, 바람직한 실시예는 거의 동일한 폭을 갖는 간극을 가지며 추가의 바람직한 해결책은 베이스 바닥 쪽으로 폭이 줄어드는 v형 간극을 갖는다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되며, 이하의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.
도1은 공지된 다이오드를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명에 따른 다이오드를 도시한 도면이다.
도3은 다이오드 베이스, 소위 M-베이스를 상세하게 도시한 도면이다.
도4는 프레스 핏된 다이오드용 홀들을 갖는 정류기를 개략적으로 도시한 도 면이다.
도5, 도6a 내지 도6c는 본 발명에 따른 다이오드의 구성에 대한 추가 실시예를 도시한 도면이다.
도7은 추가 실시예의 베이스에 대한 구성적인 세부 사항을 도시한 도면이다.
도8a 내지 도8f는 본 발명에 따른 다이오드의 추가의 구성적 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 다이오드의 경우, 도1에 공지된 다이오드에 대해 도시된 원리적인 구성이 변경 또는 최적화된다. 도2에는 본 발명에 따른, 바람직하게는 플라스틱으로 둘러싸인 다이오드가 도시된다. 다이오드는 마찬가지로 베이스(1), 슬리브(2) 및 칩(3)으로 구성되며, 상기 칩은 베이스(1)와 탑 와이어(4) 사이에 위치한다. 베이스(1)는 칩(3)의 영역에, 특히 회전 대칭인 기단(8)을 포함하며 이는 트렌치(9)에 대해서 일정 높이 만큼 올라와 있다. 에지(10)는 베이스(1)의 외부 영역에 회전 대칭으로 위치한다. 칩(3)은 납땝(5a, 5b)에 의해서 베이스(1) 및 탑 와이어(4)에 고정 연결된다. 다이오드의 부품들, 예컨대 칩(3)의 외부면들은 래커(6)에 의해서 코팅되며, 이 경우 래커 코팅은 선택적이다. 플라스틱 외피(7)는 기계적인 고정을 제공하는데 즉, 베이스(1)와 탑 와이어(4) 사이를 기계적으로 견고하게 연결한다.
도2에 도시된, 본 발명에 따른 다이오드에 대한 실시예에서, 부품들 중 적어도 하나 또는 그 이상인 베이스(1), 슬리브(2), 칩(3), 탑 와이어(4), 납땝(5), 래 커(6) 및/또는 플라스틱 외피(7)는 도1에 도시된 공지된 방법에 비해서 변형되거나 특성화되므로, 본 발명에 따라 제시된 장점들이 생긴다. 베이스(1), 슬리브(2) 및 플라스틱 외피(7)는 하우징 즉, 소위 M-하우징을 형성한다.
상기 베이스(1)는 양호한 전기 도전성, 이와 동시에 양호한 열 전도성의 이유로, 고순도의 구리로 제조된다. 베이스의 제조 시, 확실한 고정을 보장해야 하는 언더컷(B)도 부착된다. 언더컷(B)은 기단(8)의 영역에 부착되며 예컨대 환형 칼라로서 형성될 수 있다. 이 경우 치수는 플라스틱 외피(7)에 의한 베이스(1)와 탑 와이어(4)의 클램핑을 위해 충분한 공간이 제공되도록, 높이가 충분히 높게 선택되도록 선택된다. 상기 실시예에서 상기 공간은 0.8mm에 달하며, 최소 0.5mm를 필요로 한다. 더 작은 치수는 경우에 따라서, 온도 변화 부하 시 수명을 단축시키게 작용할 수 있다.
베이스의 상부 영역에서, "포트형 에지" 또는 기단(8)의 내경은 언더컷(B)에 의해 확장되므로, 조립된 상태일 때 조립된 슬리브(2)와 베이스 에지 사이에 간격을 형성한다. 상부 에지와 하부 에지는 챔퍼 또는 도입 경사부(C, D)를 포함하며, 이들은 조립 시 안내를 개선시킬 수 있다. 납땝 가능성을 보장하기 위해, 베이스(1)의 구리의 표면 상에 무전류로 니켈층이 도포된다.
슬리브(2)는 예컨대 원통형으로 구성되며, PET 또는 PBT와 같은 폴리에스테르로 이루어지고, 예컨대 석영으로 채워진 에폭시로 구성된 플라스틱 외피에 대한 형태부로서 사용된다. 슬리브(2)는 다이오드의 하부 영역을 밀봉하며, 실질적으로 도1에 따른 공지된 다이오드와 동일하게 구성된다. 슬리브는 다이오드의 제조 시 납땜, 베이스 및 다이오드 헤드의 조립 후에 프레스 핏된다. 상기 실시예에서 원통형 슬리브(2)는 베이스(1)의 헤드 영역보다 더 큰 외경을 갖는다.
칩(3)은 전기적 요구에 상응하게 적어도 하나의 pn-전환부를 포함하며 이로써 다이오드 기능을 실현하는 반도체 칩이다. 또한 제너 다이오드 기능, 트랜지스터 기능 또는, 반도체 기술에 공지된 다른 기능이 실현될 수 있다.
탑 와이어(4)의 형태와 기능은 예컨대 DE- 제195 49 202호에 공지된, 도1에 따른 프레스 핏 다이오드의 탑 와이어에 상응한다. 크기, 특히 직경은 베이스의 칩 크기 또는 칩 지지면에 맞게 조정된다. 이는 탑 와이어 플레이트의 직경이 베이스의 칩 지지면의 직경보다 더 작은 것에 적용된다. 재료와 표면은 베이스(1)의 재료와 동일한데, 특히 재료는 경우에 따라 니켈로 코팅되는 구리이다.
납땜(5a, 5b)으로서는 일반적으로, 차량 정류기용 프레스 핏 다이오드 또는 출력 다이오드의 제조 시에 사용되는 납땜이 사용된다.
칩의 외부 영역에 도포되는 래커(6)는 필수적으로 요구되는 것은 아니며, 반도체 기술에서 일반적인 조성물을 포함한다.
플라스틱 외피(7)는 하드 시일링으로서 실현되며, 석영으로 채워진 에폭시로 구성된다.
하드 시일링이 가능하지 않은 공지된 포트형 다이오드와 반대로, 도2에 따른 다이오드의 경우 상기 유형의 하드 시일링이 제공된다. 포트형 다이오드의 경우, 정류기 내로 프레스 핏될 때 에지가 변형됨으로써, 또한 이로써 시일링 상에 균열이 형성됨으로써, 외피의 누설이 발생할 수 있다. 이와 같은 균열 형성은 플라스 틱 슬리브(2)가 하드 시일링을 위한 형태로서 삽입됨으로써 방지된다. 플라스틱 슬리브(2)와 베이스(1)의 기단(8) 사이에 발생한 간격 또는 간극(A), 깊이(t) 및 폭(b)은 프레스 핏 공정 중에 구리 에지의 변형으로 인해 하드 시일링 상에 불리한 힘이 발생하는 것을 방지한다. 이를 위해 간극(A)은 정류기(11) 내의 프레스 핏 홀의 직경(D1)과 다이오드의 직경(D2) 사이의 차이 만큼은 넓어야 한다. 예컨대 간극의 폭(b)은 대략 0.1mm에 달한다. 간극(A)에 의해서, 베이스(1)는 에지(10)를 형성하며 상기 에지는 제1 내경 및, 축소된 내경을 갖는 영역을 형성한다.
다이오드를 양측으로 프레스 핏하기 위해, 상부와 하부에는 챔퍼 또는 도입 경사부(C, D)가 제공된다. 다이오드는 도시되지 않은 환형 플런저에 의해서, 하부 또는 상부로부터 정류기(11)로 프레스 핏될 수 있다. 상부로부터 프레스 핏될 때 환형 표면(E)은 프레스 핏 플런저를 위한 접촉면으로서 사용된다.
도3에는 정류기(11)가 개략적으로 도시되며, 이는 각각 직경(D1)을 갖는 6개의 프레스 핏 홀들(12)을 포함하고, 상기 홀 안으로 다이오드가 프레스 핏되어야 한다. 6개의 다이오드들은 적절한 전기 접속에 따라 정류기를 형성한다.
도2에 따른 실시예의 다이오드 베이스를 구성하기 위한 추가의 세부 사항들은 도4a 내지 도4d에 도시된다. 도4a에는, 세부 사항(X, Y) 및, 프레스 핏 특성을 개선하기 위해 사용되는 널링(R)에 대해서 전체 베이스가 도시된다. 세부 사항(X)은 챔퍼들 중 하나를(도4c), 세부 사항(Y)은 슬릿을 갖는 영역을 도시한다.
도5, 도6은 본 발명에 따른 다이오드의 추가 실시예들을 도시한다. 개별 부품들은 도2에 따른 실시예와 동일한 도면 부호를 갖는다.
도5의 우측에 도시된 구성에서, 슬리브의 내경은 클램핑되며 슬리브의 전체 표면은 접촉 없이 유지된다. 이를 위해 트렌치(A')는, 슬리브(2)와 베이스(1)의 외부 또는 에지 영역(10) 사이가 접촉하지 않도록 깊게 형성된다. 이로써 프레스 핏 시에 힘 전달이 방지된다. 슬리브는 접착될 수도 있으며 경우에 따라서 추가의 그루브를 포함한다.
도6a 내지 도6c에 따른 실시예들은 추가적으로 노치(F)를 포함하며, 이는 다이오드의 제조 시에 바람직하고 예컨대 제조 시 확실한 고정을 가능하게 한다. 상기 실시예들은 특히 도면에 상세하게 도시된, 치수에서의 구조적 세부 사항만이 서로 상이하다.
도7에는 다이오드 베이스를 위한 치수의 추가의 가능성이 도시된다.
도8a 내지 도8f는 본 발명의 추가의 6개의 실시예들을 도시한다. 여기서 간극(A)은 각각 v-형으로 형성되는데 즉, 다이오드 베이스 쪽으로 폭(b)이 감소한다.
다이오드 헤드 또는 탑 와이어(4)는 매끄럽거나 또는, 2 내지 6개의 스텝에 의해 스텝형으로 구성될 수 있다. 탑 와이어의 경사의 각도는 20°또는 50°이거나, 또는 그 사이에 있거나 또는, 더 크거나 작은 값을 포함하며, 이 경우 요구 조건에 맞는 조정이 가능하다.
트렌치(9)는 각각의 실시예에 따라서, 매끄러운 표면을 가지거나 구조화되며, 예컨대 노치형 오목부를 갖는다. 슬리브(2)를 고정하기 위해, 상이하게 형성된 융기부(9a)가 제공된다. 상기 실시예에서 다이오드의 제조 시 슬리브(2)는 슬리브(2)의 내경이 융기부(9a)의 외경보다 더 작게 선택되도록 코킹될 수 있다. 원 통형 슬리브(2)의 프레스 핏 또는 삽입 시에 슬리브가 고정된다.
다이오드의 제조 시 베이스(1)의 내부 에지 영역(10)이 상응하게 형성됨으로써, 동일한 직경(b)을 갖는 실시예, 또는 v-형 실시예 내에서 트렌치(A)가 주어진다. 소정의 변형 시에 트렌치가 허용되기 때문에, 하드 시일링 다이오드에서도 프레스 핏 시의 균열 형성으로 인한 문제점이 발생하지 않을 수 있다. 또한 상기 유형의 다이오드들은 2개의 측면에서 정류기 안으로 프레스 핏될 수 있다.
도면 및 상세한 설명에 제시된 치수는, 소정의 범위 내에서 변할 수 있는 바람직한 치수이다. 특히 최대 또는 최소 표시는 가능한 값 범위에 대한 경계를 나타낸다. 특정 변수들의 관계, 예컨대 높이(h1 또는 h2)에 대한 트렌치 깊이(t) 또는 기단 높이(a)의 관계도, 도면에 도시된 값 또는 값 범위에 의해서 정해지는 특정 값 범위 내에 있어야 한다.

Claims (14)

  1. 납땜층에 의해서 제1 부품, 특히 탑 와이어에 연결되고 제2 부품, 특히 베이스에 연결될 수 있는 칩 및, 슬리브를 포함하며 적어도 상기 칩의 영역에 제공되고 기계적 연결을 형성하는 플라스틱 외피를 구비하며, 상기 제2 부품은 플라스틱 외피를 적어도 부분적으로 둘러싸며 플라스틱 외피와 함께 하우징을 형성하고, 상기 플라스틱 외피 내로 돌출한 적어도 하나의 언더컷(B)이 제공되는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드에 있어서,
    상기 플라스틱 외피(7)의 슬리브(2)와 베이스(1) 사이에 간극(A), (A')이 제공되는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징 또는 베이스는 전기 도전성 및/또는 열 전도성이 양호한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베이스의 높이는, 베이스와 탑 와이어의 충분한 클램핑이 얻어지고, 적어도 0.5 내지 0.8mm에 달하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 하우징은 챔퍼 또는 도입 경사 부(C, D)를 포함하며, 이들에 의해 다이오드가 정류기 내에 양측으로 프레스 핏될 수 있는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징과 칩 사이의 플라스틱 외피는 적어도 하나의 슬리브 및, 시일링 컴파운드로 채워진 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬리브와, 베이스의 외부 영역 사이에 슬릿 또는, 트렌치 깊이(t)를 갖는 트렌치(A)가 제공되는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 슬릿 또는 트렌치(A)는 바람직하게는 0.5mm의 범위 내에 있는 폭(b)을 갖는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 폭(b)은 전체 깊이(t)에 대해서 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  9. 제7항에 있어서, 상기 폭(b)은 깊이(t)에 대해서 가변적인 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스(1)는 제1 내경 및, 축소된 내경을 갖는 영역(A)을 갖는 에지(10)를 형성하는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 변수인 기단 높이(a), 트렌치 깊이(t), 높이(h1, h2)에 대한 치수는 이들이 소정의 범위 내에 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 특정 변수의 관계, 예컨대 높이(h1 또는 h2)에 대한 트렌치 깊이(t) 또는 기단 높이(a)의 관계는 소정의 값 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    상기 다이오드가 노치(F)에 의해서 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 다이오드, 특히 프레스 핏 다이오드를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    상기 슬리브(2)는 삽입에 의해서 고정되며, 에지(10) 또는 융기부(9a)의 외부 영역이 고정을 위해 사용되고, 상기 에지(10)의 내경은 슬리브(2)의 외경보다 약간 더 작게 선택되거나, 융기부(9a)의 외경이 슬리브(2)의 내경보다 약간 더 크게 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
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