(57)【要約】チップ・キャリアは、チップ・キャリアがプリント回路基板から離れるように、リードによってプリント回路基板に結合される。スペーサが、チップ・キャリアとプリント回路基板との間に提供される。そのスペーサは、リード上のｇ力を減少させる。
2004523895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マウント装置であって、該装置は、
チップ・キャリアと、
マウント構造と、
チップ・キャリアとマウント構造との間にあるスペーサであって、ｇ力をチップ・キャリアからマウント構造に伝える寸法を持つスペーサと、
を備えるマウント装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマウント装置であって、チップ・キャリア及びスペーサが、両方ともセラミックである、マウント装置。
【請求項３】
請求項１に記載のマウント装置であって、該マウント装置はさらに、
スペーサをチップ・キャリアに結合する第１の接着層と、
スペーサをマウント構造に結合する第２の接着層と、
を備えるマウント装置。
【請求項４】
請求項３に記載のマウント装置であって、第１の接着層が、チップ・キャリアを強くし固くするように、配置される、マウント装置。
【請求項５】
請求項に記載のマウント装置であって、スペーサが、第１の熱膨張係数を有し、第１及び第２の接着層のうちの少なくとも１つが、第２の熱膨張係数を有し、第１の熱膨張係数が、第２の熱膨張係数よりも小さい、マウント装置。
【請求項６】
請求項３に記載のマウント装置であって、チップ・キャリア及びスペーサが、両方ともセラミックである、マウント装置。
【請求項７】
請求項３に記載のマウント装置であって、第１及び第２の接着層が、エポキシである、マウント装置。
【請求項８】
請求項７に記載のマウント装置であって、チップ・キャリア及びスペーサが、両方ともセラミックである、マウント装置。
【請求項９】
請求項８に記載のマウント装置であって、セラミックが、第１の熱膨張係数を有し、エポキシが、第２の熱膨張係数を有し、第１の熱膨張係数が、第２の熱膨張係数よりも小さい、マウント装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のマウント装置であって、スペーサが、セラミックである、マウント装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のマウント装置であって、マウント構造が、プリント回路基板である、マウント装置。
【請求項１２】
マウント装置であって、該装置は、
チップ・キャリアと、
マウント構造と、
チップ・キャリアがマウント構造から離れるように、チップ・キャリアをマウント構造に結合するリードと、
チップ・キャリアとマウント構造との間にあるスペーサであって、リード上のｇ力を減少させるスペーサと、
を備えるマウント装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマウント装置であって、チップ・キャリア及びスペーサが、両方ともセラミックである、マウント装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載のマウント装置であって、該装置はさらに、
スペーサをチップ・キャリアに結合する第１の接着層と、
スペーサをマウント構造に結合する第２の接着層と、
を備えるマウント装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のマウント装置であって、第１の接着層が、チップ・キャリアを強くし固くするように、配置される、マウント装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載のマウント装置であって、スペーサ並びに第１及び第２接着層は、スペーサ並びに第１及び第２接着層の熱膨張係数がリードの熱膨張係数とほぼ整合するように、選択される、マウント装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載のマウント装置であって、スペーサが、第１の熱膨張係数ＣＴＥ1を有し、リードが、第２の熱膨張係数ＣＴＥ2を有し、第１及び第２の接着層が、第３の熱膨張係数ＣＴＥ3を有し、ＣＴＥ1＜ＣＴＥ2＜ＣＴＥ3である、マウント装置。
【請求項１８】
請求項１４に記載のマウント装置であって、チップ・キャリア及びスペーサが、両方ともセラミックである、マウント装置。
【請求項１９】
請求項１４に記載のマウント装置であって、第１及び第２の接着層が、エポキシである、マウント装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のマウント装置であって、チップ・キャリア及びスペーサが、両方ともセラミックである、マウント装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載のマウント装置であって、スペーサのセラミックが、第１の熱膨張係数ＣＴＥ1を有し、リードが、第２の熱膨張係数ＣＴＥ2を有し、エポキシが、第３の熱膨張係数ＣＴＥ3を有し、ＣＴＥ1＜ＣＴＥ2＜ＣＴＥ3である、マウント装置。
【請求項２２】
請求項１２に記載のマウント装置であって、マウント構造が、プリント回路基板である、マウント装置。
【請求項２３】
請求項１２に記載のマウント装置であって、スペーサが、セラミックである、マウント装置。
【請求項２４】
請求項１２に記載のマウント装置であって、スペーサは、スペーサの熱膨張係数がリードの熱膨張係数にほぼ整合するように、選択される、マウント装置。
【請求項２５】
チップ・キャリアをマウント構造にマウントする方法であって、該方法は、
スペーサをチップ・キャリアに結合するステップと、
スペーサをマウント構造に結合するステップであって、スペーサが、ｇ力をチップ・キャリアからマウント装置に伝えるように、配置される、ステップと、
を備える方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、チップ・キャリア及びスペーサが、両方ともセラミックである、方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の方法であって、
スペーサをチップ・キャリアに結合する前記ステップが、第１の接着層を用いて、スペーサをチップ・キャリアに結合するステップを備え、
スペーサをマウント構造に結合する前記ステップが、第２の接着層を用いて、スペーサをマウント構造に結合するステップを備える、方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、第１の接着層が、チップ・キャリアを強くし固くするように、配置される、方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の方法であって、該方法はさらに、
チップ・キャリアをマウント構造に電気的リードで結合するステップを、
備え、
スペーサ並びに第１及び第２の接着層は、スペーサ並びに第１及び第２の接着層の熱膨張係数が電気的リードの熱膨張係数にほぼ整合するように、選択される、方法。
【請求項３０】
請求項２７に記載の方法であって、該方法はさらに、
チップ・キャリアをマウント構造に電気的リードで結合するステップを、
備え、
スペーサが、第１の熱膨張係数ＣＴＥ1を有し、前記リードが、第２の熱膨張係数ＣＴＥ2を有し、第１及び第２の接着層が、第３の熱膨張係数ＣＴＥ3を有し、ＣＴＥ1＜ＣＴＥ2＜ＣＴＥ3である、方法。
【請求項３１】
請求項２７に記載の方法であって、チップ・キャリア及びスペーサが、両方ともセラミックである、方法。
【請求項３２】
請求項２７に記載の方法であって、第１及び第２の接着層が、エポキシである、方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法であって、チップ・キャリア及びスペーサが、両方ともセラミックである、方法。
【請求項３４】
請求項２５に記載の方法であって、マウント構造が、プリント回路基板である、方法。
【請求項３５】
請求項２５に記載の方法であって、スペーサが、セラミックである、方法。
【請求項３６】
組立部品であって、該部品は、
チップ・キャリアと、
マウント構造と、
チップ・キャリアとマウント構造とに電気的に結合されるリードと、
チップ・キャリアとマウント構造とに機械的に結合される力転換部であって、チップ・キャリアによって生じる力をリードからマウント構造に転換するように配置される力転換部と、
を備える組立部品。
【請求項３７】
請求項３６に記載の組立部品であって、力転換部が、チップ・キャリアとマウント構造との間にある、組立部品。
【請求項３８】
請求項３７に記載の組立部品であって、力転換部は、力転換部の熱膨張係数がリードの熱膨張係数とほぼ整合するように、選択される、組立部品。
【請求項３９】
請求項３６に記載の組立部品であって、力転換部は、力転換部の熱膨張係数がリードの熱膨張係数とほぼ整合するように、選択される、組立部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子チップ・キャリア用のマウント装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景および従来技術）
例えば、セラミック・チップ・キャリア等のチップ・キャリアは、困難な環境（例えば、真空）の中において機能しなければならない敏感な電子装置を囲むために、使用される。いくつかの応用例（例えば、火器発射電子機器）は、チップ・キャリアを、７０００ｇよりも大きい本質的な加速力（ｇ）の影響下に置く。
【０００３】
図１は、チップ・キャリア１０をプリント回路基板１２にマウントする従来のマウント装置を示す。セラミック・チップ・キャリアであってもよいチップ・キャリア１０は、複数のＪリード１４によってプリント回路基板１２マウントされる。Ｊリード１４は、銅又は銅合金であってもよく、また、例えばブレイジング（ｂｒａｉｓｉｎｇ）又ははんだ付けによって、チップ・キャリア１０内の電子装置に、適切に結合される。さらに、Ｊリード１４は、例えばはんだ付けによって、プリント回路基板１２の適切な素子に、結合される。
【０００４】
図１に示すように、チップ・キャリア１０は、Ｊリード１４によって、プリント回路基板１２の上方に、支持される。図１に示すマウント装置は、チップ・キャリア１０とプリント回路基板１２との熱膨張係数の不整合に対応する。しかしながら、チップ・キャリア１０用のＪリード１４は、いくつかの応用例（例えば、火器発射アプリケーション）に関する非常に高い加速の影響下において、チップ・キャリア１０を適切に支持できない。
【０００５】
例えば、チップ・キャリア１０は、１グラム程の重さである。しかしながら、１０，０００倍の重力（１０，０００ｇ）の加速で、チップ・キャリア１０の重さは、実際上、１０キログラム（２２ポンド）である。その加速力は、プリント回路基板１２に対して、通常方向、剪断方向、或いは、通常方向及び剪断方向の任意の組み合わせ方向で、生じる。１グラムで、チップ・キャリア１０は、それぞれが０．００８インチ×０．０２５インチの断面を持つＪリード１４を、２０個程持つであろう。１０，０００ｇにおいて、この装置は、Ｊリード１４上に、１平方インチ当たり５，５００ポンドの剪断になり、その結果、Ｊリード１４は、役に立たなくなり、チップ・キャリア１０とプリント回路基板１２との間に分離を許してしまう。
【０００６】
本発明は、従来技術に関するこれら又は他の問題の１つ又はそれ以上を解決する装置に向けられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の概要）
本発明の１つの形態に従って、マウント装置は、チップ・キャリアと、マウント構造と、スペーサと、を備える。そのスペーサは、チップ・キャリアとマウント構造との間にあり、また、スペーサは、ｇ力をチップ・キャリアからマウント構造へ伝えるための寸法を持つ。
【０００８】
本発明のもう１つの形態に従って、マウント装置は、チップ・キャリアと、マウント構造と、リードと、スペーサと、を備える。リードは、チップ・キャリアがマウント構造から離れるように、チップ・キャリアをマウント構造に結合する。そのスペーサは、チップ・キャリアとマウント構造との間にあり、また、スペーサは、リード上のｇ力を減少させる。
【０００９】
本発明の更なるもう１つの形態に従って、チップ・キャリアをマウント構造にマウントする方法は、スペーサをチップ・キャリアに結合するステップと、スペーサをマウント構造に結合するステップと、を備える。そのスペーサは、ｇ力をチップ・キャリアからマウント構造へ伝えるように、配置される。
【００１０】
本発明の更なる１つの形態に従って、組立部品は、チップ・キャリアと、マウント構造と、リードと、力転換部と、を備える。リードは、チップ・キャリアに電気的に結合され、さらに、マウント構造に結合される。力転換部は、チップ・キャリアに機械的に結合され、また、力転換部は、チップ・キャリアによって生じるｇ力を、リードからマウント構造へ転換するように、配置される。
【００１１】
なお、これら及び他の利点は、図面と共に得られる、本発明の詳細な考察から、より明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（詳細な説明）
図２に示すように、チップ・キャリア２０は、複数のＪリード２４によって、プリント回路基板２２に、マウントされている。チップ・キャリア２０は、例えば、６×１０-6インチ／インチ・度・Ｃの大きさの熱膨張係数を持つアルミナ混合物などのセラミックでよい。Ｊリード２４は、例えば、１８×１０-6インチ／インチ・度・Ｃの大きさの熱膨張係数を持つ銅又は銅合金でよい。Ｊリード２４は、チップ・キャリア２０内に含まれる電子装置に、適切に結合される。例えば、Ｊリード２４は、チップ・キャリア２０内へと伸びる接点に、ブレイズング又ははんだ付けされる。さらに、Ｊリード２４は、例えばはんだ付けによって、プリント回路基板２２の適切な素子に、電気的に結合される。
【００１３】
図１に示す従来のマウント装置と異なり、チップ・キャリア２０は、Ｊリード２４によって、プリント回路基板２２の上方に、単に支持されていない。その代わりに、スペーサ２６が、チップ・キャリア２０とプリント回路基板２２との間に提供される。スペーサ２６は、スペーサ２６をチップ・キャリア２０に結合させる第１の接着層２８とスペーサ２６をプリント回路基板２２に結合させる第２の接着層３０とによって、適切な場所に保持される。第１の接着層２８及び第２の接着層３０は、例えば、５０×１０-6インチ／インチ・度・Ｃの大きさの熱膨張係数を持エポキシでよい。従って、スペーサ２６は、チップ・キャリア２０とプリント回路基板２２との間に結合されるＪリード２４を保護するために、加速中にチップ・キャリア２０上に及ぼされる十分な力を少なくとも転換する。即ち、スペーサ２６は、Ｊリード２４上に及ぼされる１平方インチ当たりの力を減少させる。
【００１４】
好ましくは、図２に示すマウント装置は、チップ・キャリア２０、Ｊリード２４、スペーサ２６、第１の接着層２８、及び第２の接着層３０に使用される材料の熱膨張係数と整合する。チップ・キャリア２０及びＪリード２４が与えられると、スペーサ２６並びに第１の接着層２８及び第２の接着層３０のための材料は、これらの熱膨張係数を整合させるように、選択される。例えば、セラミックがチップ・キャリア２０用に使用され、銅又は銅合金がＪリード２４用に使用される場合、スペーサ２６用に、セラミックが選択されてもよく、また、第１の接着層２８及び第２の接着層３０内の接着剤用に、エポキシが選択されてもよい。この場合、セラミックの熱膨張係数は、銅の熱膨張係数よりも小さく、また、この銅の熱膨張係数は、エポキシの熱膨張係数よりも小さい。
【００１５】
前述した材料が使用されると仮定すると、セラミックとプリント回路基板２２の材料とのより小さい熱膨張係数によって生じる際の、エポキシの垂直及び水平熱膨張係数の変化のため、スペーサ２６並びに第１の接着層２８及び第２の接着層３０の相対的な厚さは、エポキシの特性に関する３次元有限要素解析を用いて、計算することができる。セラミックの熱膨張係数が、エポキシの熱膨張係数よりも小さい銅の熱膨張係数よりも小さいので、この解析への解は、常に存在する。
【００１６】
有限要素解析を用いて解かれなければならない簡単な形式の方程式は、次式で与えられる：
（ｈCu）（ＣＴＥCu）〜＝〜（ｈceramic）（ＣＴＥceramic）〜＋〜（ｈepoxy）（ＣＴＥepoxy）
ｈCu〜＝〜ｈceramic〜＋〜ｈepoxy
ここで、ｈは、材料の寸法であり、ＣＴＥは、熱膨張係数であり、Ｃｕは、銅である。従って、式（１）及び（２）中のｈepoxyは、第１の接着層２８及び第２の接着層３０の結合厚さであり、ｈceramicは、スペーサ２６の厚さであり、ｈCuは、図２に見られるようなスペーサ２６の下部のエッジとプリント回路基板２２との上部表面との間にあるＪリード２４の長さである。具体例としての寸法は、図３中に示される。従って、第１の接着層２８及び第２の接着層３０、スペーサ２６、並びにＪリード２４の材料が与えられると、式（１）及び式（２）によって表される３次元の有限要素解析は、これらのデバイスの寸法を決定する。
【００１７】
例えば、スペーサ２６の下部のエッジとプリント回路基板２２との上部表面との間にあるＪリード２４の長さが、０．０７０インチであると仮定し、さらに、Ｊリード２４及び支持スペーサ２６の熱膨張係数を均一にするために必要とされるスペーサ２６の厚さが、未知数Ｘであると仮定する。従って、ｈCuは、０．０７０インチであり、ｈspacerは、Ｘであり、ｈepoxyは、（０．０７０−Ｘ）インチである。これらの厚さと、銅、セラミック、及びエポキシのＣＴＥを式（１）に代入することにより、次式を得る：
（０．０７０）（１８×１０-6）〜＝〜（Ｘ）（６×１０-6）〜＋〜（０．０７０−Ｘ）（５０×１０-6）
Ｘについて解くことにより、Ｘ＝０．０５０９０９、即ち、約０．０５１である。従って、全部のエポキシの厚さは、（０．０７０−０．０５１）インチ、即ち、０．０１９インチになる。
【００１８】
上記の例は、スペーサ２６のためのセラミック、第１の接着層２８及び第２の接着層３０のためのエポキシ、並びに、Ｊリード２４のための銅に依存する。しかしながら、Ｊリード２４、スペーサ２６、並びに、第１の接着層２８及び／又は第２の接着層３０のうちの任意又は全てに関して、異なる材料を使用することができる。例えば、Ｊリード２４は、銅であってもよく、第１の接着層２８及び／又は第２の接着層３０は、エポキシであってもよいが、スペーサ２６は、セラミック以外の材料であってもよい。但し、この場合、スペーサ２６のために選択された材料のＣＴＥは、３次元の有限要素解析を満たし、その結果、スペーサ２６の厚さは、適切でなければならない。
【００１９】
ここで、チップ・キャリア２０の重さが１グラムであり、スペーサ２６が、チップ・キャリア２０に、０．０９平方インチの支持表面を与えると仮定すると、１０，０００倍の重力（１０，０００ｇ）の垂直加速によって、実際上１０キログラム（２２ポンド）の重さを持つチップ・キャリア１０は、第１の接着層２８及び第２の接着層３０上に、１平方インチ当たり１７０ポンドの負荷力を与えることになる。この負荷力は、図１に示す装置によって生じる力である１平方インチ当たりの６，０００ポンドよりも、はるかに小さく、エポキシが、第１の接着層２８及び第２の接着層３０用の材料として用いられる場合、エポキシの限界である１平方インチ当たりの数千ポンドをはるかに下回っている。
【００２０】
さらに、第１の接着層２８を、実際上最も薄いエポキシ層にすることにより、スペーサ２６は、チップ・キャリア２０の底部を強くして固くし、また、第２の接着層３０に結果として生じるより大きい厚さは、スペーサ２６とプリント回路基板２２との間の横方向の膨張差に、より良く対応する。
【００２１】
スペーサ２６並びに第１の接着層２８及び第２の接着層３０の使用により、厚さのある材料であって、高い熱膨張材料と低い熱膨張材料との組み合わせの選択を可能にし、その結果、組み合わされた熱膨張は、Ｊリード２４の熱膨張係数に近づく。従って、Ｊリード２４の曲がりとＪリード２４のはんだ付け接点への負担とは、その結果、最小となる。さらに、スペーサ２６は、高加速から生じるチップ・キャリア２０への高い機械的な負荷に対応するために、構造的な支持を提供する。従って、高ｇショック中のＪリード２４の破損を、それによって、回避することができる。
【００２２】
本発明のある程度の変形は、上述した。他の変形は、本発明の技術分野に属する当業者に思い浮かぶであろう。例えば、上述したように、チップ・キャリア２０は、プリント回路基板２２にマウントされる。しかしながら、チップ・キャリア２０は、プリント回路基板２２以外の支持構造に、マウントすることができる。
【００２３】
また、上述したように、スペーサ２６用にセラミックが選択され、第１の接着層２８及び第２の接着層３０用にエポキシが選択され、セラミックは、チップ・キャリア２０のために用いられ、銅又は銅合金は、Ｊリード２４のために用いられた。しかしながら、セラミック以外の材料がチップ・キャリア２０のために用いられ、及び／又は、銅以外の材料がＪリード２４のために用いられる場合、セラミック以外の材料をスペーサ２６用に選択することができ、エポキシ以外の材料を第１の接着層２８及び第２の接着層３０用に選択することができる。さらに、セラミックをチップ・キャリア２０用に使用し、銅又は銅合金をＪリード２４用に使用する場合、セラミック以外の材料をスペーサ２６用に選択することができ、エポキシ以外の材料を第１の接着層２８及び第２の接着層３０用に選択することができる。
【００２４】
さらに、チップ・キャリア２０は、Ｊリード２４によって、プリント回路基板２２に結合される。しかしながら、Ｊリード以外のリードを、チップ・キャリア２０とプリント回路基板２２とを結合するために、使用することができる。
【００２５】
従って、本発明の説明は、単に、実例として解釈されるべきであり、当業者に本発明のベストモードの実施を教授するための目的である。詳細は、本発明の精神から離れることなく、実際に変形することができ、また、添付の特許請求の範囲の範囲内での全ての変更に関する排他的な使用が、確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】チップ・キャリアをプリント回路基板にマウントする従来のマウント装置の断面側面図である。
【図２】本発明の実施形態に従う、チップ・キャリアをマウント支持（例えば、プリント回路基板）にマウントするマウント装置の断面側面図である。
【図３】本発明の１例を表す際に有用な寸法を表す、図２の再現図である。
【国際公開パンフレット】
2004523895.tif 000003
2004523895.tif 000004
2004523895.tif 000005
2004523895.tif 000006
2004523895.tif 000007
2004523895.tif 000008
2004523895.tif 000009
2004523895.tif 000010
2004523895.tif 000011
2004523895.tif 000012
2004523895.tif 000013
2004523895.tif 000014
2004523895.tif 000015
2004523895.tif 000016
2004523895.tif 000017
2004523895.tif 000018
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523895.tif 000019
【国際調査報告】
2004523895.tif 000020
2004523895.tif 000021
2004523895.tif 000022