用于半导体模块的电压配销的制作方法
【专利说明】用于半导体模块的电压配销
[0001]相关申请的声明
[0002]本申请要求于2013年I月14日提交的美国序列号61/752，278的权益，其据此全文以引用方式并入。
【背景技术】
[0003]用于将模块以机械方式和电方式连接至印刷电路板或其他导电板的压配互连技术在本领域中是已知的。该连接使用自模块延伸的接线销形成。接线销具有兼容段或兼容部分(有时称为压配销)，所述兼容段或兼容部分经设计以插入印刷电路板或其他导电板中的镀通孔中。这样，在不使用焊料的情况下在销与印刷电路板之间建立机电连接。
[0004]销一般包括配合部分和兼容部分，该配合部分适于接触在模块内的导电元件，该兼容部分自配合部分延伸并且适于电接触限定印刷电路板的镀通孔的内表面的导电材料。兼容部分一般构造有一个或多个铰链区，所述铰链区随着销被插入孔而弯曲或者折曲，从而允许该销受压而装配到该孔中。从而销通过销与孔壁之间的摩擦接合而保持在孔内，这样就在销和孔的导电内表面之间形成无焊料电连接。
[0005]在其优点中，压配技术高度可靠、快速、性价比高，并且不会受与焊料相关的质量问题困扰，例如冷点、空隙、飞溅和裂缝。此外，在印刷电路板上未施加热应力并且压配部件可易于定制以使得包装设计者能够满足其制造目标。随着应用压配技术的模块类型的多样化，该技术广泛用于包括通信和机动车在内的不同行业中。例如，可采用压配技术的模块可用于传送信号或输送功率，并且包括例如PCB与PCB叠加互连、保险丝支架、智能接线盒、电机和功率控制器、照明等。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一个方面，电模块包括外壳、安装于外壳内的至少一个电子组件，以及电压配接触器。电压配接触器部分位于外壳内并且具有在其远端的压配部分和止挡部分，以及在其近端的安装部分。安装部分电耦合至电子组件。压配部分位于外壳的外部，使得当将压入力引到压入接触器上以将压配接触器压入外壳时止挡部分能够阻止压配段移动进入外壳。
[0007]根据本发明的另一个方面，提供用于装配具有至少一个压配接触器的电模块的方法。该方法包括将压配电接触器以机械方式和电方式固定至外壳的支架部分的安装表面。支架具有固定在其中的至少一个电子组件。压配接触器具有在其远端的压配部分和止挡部分，以及在其近端的安装部分。安装部分电耦合至电子组件。将压配接触器的远端插入穿过位于外壳的与支架部分紧密配合的第二部分的表面中的通孔以在其中形成内部空间，使得压配部分位于外壳的外部并且至少安装部分位于外壳的内部。施加旋转力至压配接触器的至少压配部分使当将压入力引到压入接触器的远端上时止挡部分能够阻止压配段通过外壳的表面中的通孔移回。
【附图说明】
[0008]图1是以电方式和机械方式连接至基板例如印刷电路板的电模块的侧视图。
[0009]图2示出穿过如图1所示的电模块的简化示例的剖面图。
[0010]图3示出压配销的一个实施例。
[0011]图4示出穿过完整电模块例如图1所示的电模块的一个示例的剖面透视图。
[0012]图5是如图4所示的电模块的顶视图。
[0013]图6是如图4所示的电模块的透视图。
[0014]图7示出旋入到防止压配销进一步延伸到其对应孔内的位置的压配销。
[0015]图8-图11示出可用于装配上述电模块的一种方法。
[0016]图12示出被扭曲前的压配销(图12a)以及被扭曲后的压配销(图12b)。
[0017]图13-图14示出将图11的完整电模块固定至基板诸如PC板的方式。
【具体实施方式】
[0018]图1是以电方式和机械方式连接至基板120(诸如印刷电路(PC)板或使用压配技术的其他表面)的电模块100的侧视图。模块包括外壳110，从该外壳延伸出一个或多个压配销130。出于示例的目的，图1示出三个压配销。然而，本发明设想具有许多压配销的电模块。压配销130通过通孔(图1中未示出)各自延伸到基板120中。
[0019]电模块100可为任何类型的模块，包括但不限于电源模块、IGBT模块、晶体管模块、二极管模块等。将电模块100保持在基板120上通过使销变形进入基板(出于示例的目的，下文简称PC板)的通孔得以实现。
[0020]图2示出穿过如图1所示的电模块的简化示例的剖面图。为简单起见，仅示出单一压配销230。外壳210可注塑到压配销230上或注塑在压配销230周围。将压配销230安装在支架204的安装段208上并且使用例如焊料、导电粘合剂等将其电连接至该安装段。同样，支架204包括一个或多个安装平台205，在该平台上以电方式和机械方式连接一个或多个电子组件(未示出)。例如，可使用任何合适类型的紧固件或连接器诸如螺丝将支架204固定至外壳210。作为另外一种选择，外壳210和支架204可通过重叠注塑等形成为整体单元。
[0021 ] 如图3更清楚地示出，在一个实施例中，压配销230通常包括压配部分238、肩部分242、过渡部分236、浮雕部分234和安装部分232。压配销230的尺寸在很大程度上由印刷电路板和应用于印刷电路板的组件诸如连接器的尺寸和形状决定。
[0022]压配销230的各部分彼此相连地接合并且形成压配销，该压配销可就材料而言被构造为一个整体。压配销230可被形成为冲压部件/弯曲部件并且包括导电材料，该导电材料表现出良好的弹簧特性。电压配销230可为任何所需的电接触元件，其被例如形成为电压销并且不受限于图3所示的特定形状或构型。
[0023]压配销230的压配部分238是渐缩的并且从压配销230的远端朝近端延伸，安装部分232位于该近端。压配部分238摩擦接触位于印刷电路板中的通孔的内表面以允许压配销230自身被固定。为此，压配部分238被构造为在基本上垂直于压配销230的纵轴L的横向上可弹性变形。压配部分238的尺寸被选择为略大于通孔的直径。在此具体实施例中，狭缝(例如针眼)246形成于在纵向L上为压配部分238的部分中，并且具有狭缝246的部分向外扩展，导致压配部分238在横向上可弹性变形。
[0024]肩部分242设置于压配部分238的近端。肩部分242在横向上向外延伸超过压配部分238的宽度。肩部分242防止压配销230穿过印刷电路板的通孔并且防止其与通孔的开口接合，即使对压配销230施加过量的插入力亦是如此。
[0025]过渡部分236自肩部分242的近端在近侧方向上延伸。过渡部分236的至少一段限定可扭曲部分244，该可扭曲部分自肩部分242的近端延伸。如图所示，与肩部分242在横向上的宽度相比，可扭曲部分236在横向上为相对狭窄的。具体地讲，可扭曲部分244在横向上的宽度足够小使得安装部分232保持固定在适当的位置时该可扭曲部分围绕压配销230的纵轴被扭曲。即可扭曲部分244具有弹性特征或延展性特征，当围绕压配销230的纵轴施加扭矩时该弹性特征或延展性特征允许该可扭曲部分扭曲而不损坏。
[0026]应力消除部分234自过渡部分236的近端在近侧方向上延伸。在一些实施例中被构造为一个或多个弯曲诸如S形弯曲的应力消除部分234提供一定程度的弹性或柔性以便补偿由外部影响诸如热伸长、尺寸公差和/或安装公差产生的力。此补偿部分防止过大的力作用于由压配销230建立的电连接。应力消除部分234的其他形状诸如C形可以类似的方式构造。
[0027]安装部分232在压配销230的近端并且用作使用例如焊料、导电粘合剂等与支架204的安装段208建立电接触的基础。
[0028]图4示出穿过完整电模块410诸如图1所示的电模块100的一个示例的剖面透视图。在此非限制性示例中，所采用的压配销类似于图3所示的压配销230。如图所示，模块410包括具有通孔440的外壳410，压配销430分别延伸穿过通孔440。压配销430的近端以机械方式和电方式连接至支架408的安装段。支架408继而固定到外壳410以限定内部空间，压配销430的除压配部分238和肩部分242之外的部分(参见图3)位于该内部空间中。如图所示，压配部分238和肩部分242从电模块410的外部延伸到外部，使得可将其固定到PC板或其他基板。电模块410的内部空间可用凝胶或其他物质填充以保护模块的内部结构不受外部环境的影响。
[0029]图5是如图4所示的电模块410的顶视图并且图6是其透视图，其示出位于外壳410中的通孔440和设置于通孔中的压配销430。如图所示，通过通孔440的横截面具有非圆形形状，该非圆形形状允许压配销440的至少远端(例如压配部分238、肩部分242以及过渡部分236)仅在单一方向上穿过通孔440。即在该示例中，当压配销430围绕其纵轴仅存在单一旋转方向时通孔440仅可容纳压配销430，为此肩部分242在横向上的最大宽度与通孔440的最大横截面宽度是一致的。
[0030]更一般地说，通孔和压配销相对于彼此构造，使得仅当销围绕其纵轴旋入任何有限数量的位置时销的至少远端将穿过孔，而在销旋入其他位置时将防止销穿