(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力抵抗器にして、
（ａ）抵抗要素と、
（ｂ）該抵抗要素の周りに成形された、合成樹脂から成る略矩形の本体とを備え、
該抵抗要素と該本体との関係が、前記抵抗要素が前記本体の底面付近の位置に配置され且つ前記本体の前記上面から隔たった位置となるようにし、
前記本体の前記底面が、前記成形材料に伴う力及び前記本体内の前記抵抗要素の前記位置に伴う力により下方に多少凸状となり、該凸状部分が前記本体に対して長手方向となり、
（ｃ）前記本体を貫通して伸長し且つ前記本体の一端に相対的に近い位置に配置されたボルト穴と、
（ｄ）前記本体の前記一端付近にて前記本体の前記底面上に設けられた突出部手段とを備え、
前記突出部手段は、ボルトを前記ボルト穴に通して下方に位置する平坦な上面を有した吸熱体に関して締め付けたとき、該突出部手段及び前記凸状部分によって、前記抵抗要素の前記底面領域が該突出部手段が存在しない場合よりも前記吸熱体の前記平坦な上面に実質上より近接する位置となる、形状、寸法及び配置とされた、電力抵抗器。
【請求項２】
請求項１に記載の電力抵抗器にして、ボルトと、平坦な上面を有する吸熱体と組み合わされ、該ボルトが前記ボルト穴を貫通して前記吸熱体内に伸長する、電力抵抗器。
【請求項３】
請求項２に記載の電力抵抗器にして、前記底面と前記平坦な上面との間に耐熱性グリースが付与される、電力抵抗器。
【請求項４】
請求項１に記載の電力抵抗器にして、前記抵抗要素が、前記底面と同一高さの底側部を有するセラミック基板を備え、前記底面が露出され、且つ前記ボルトを締め付けたとき、前記平坦な上面に近接するようにされた、電力抵抗器。
【請求項５】
請求項１に記載の電力抵抗器にして、前記突出部手段が、前記抵抗器の前記底面から下方に、0.0127ｍｍ（0.0005インチ）乃至0.1016ｍｍ（0.0040インチ）の範囲の距離だけ隔たった位置にある下側部を有する、電力抵抗器。
【請求項６】
請求項１に記載の電力抵抗器にして、前記本体の前記長さが10.16ｍｍ（0.400インチ）乃至27.94ｍｍ（1.10インチ）の範囲内にある、電力抵抗器。
【請求項７】
請求項１に記載の電力抵抗器にして、前記抵抗要素が、前記底面と同一高さである底側部を有する金属板に近接し、前記底面が露出され、且つ前記ボルトを締め付けたとき、前記平坦な上面に近接するようにされた、電力抵抗器。
【請求項８】
請求項７に記載の電力抵抗器にして、前記抵抗要素が前記金属板に接着される、電力抵抗器。
【請求項９】
作動したときに相当量の熱を発生させる電気装置用の熱的に極めて効率的で、吸熱体に取り付け可能な、伝熱パッケージ体にして、
（ａ）合成樹脂から成る略矩形の本体を備え、
該本体が、該本体の中間面の上方の樹脂の量が外面の下方の樹脂の量よりも多くなるような関係にて電気装置の周りに成形され、
前記本体が、吸熱体の平坦面に取り付け得るようにされた底面又は取り付け面を有し、
前記底面が平坦であるが、前記パッケージ体の長手方向に下方に凸型となるようにされ、
前記本体が、ボルト用の貫通する取り付け穴を有し、該取り付け穴が、該本体の中心にはなく、該本体の一端に対して相対的に近い位置にあり、
（ｂ）前記取り付け穴と同一の前記本体の部分にて前記本体の底面に設けられた突出部手段であって、ボルトを前記穴内に挿入し、前記吸熱体の前記平坦面にて前記吸熱体に対して締め付けたとき、該吸熱体に係合し且つ伝熱効率を向上させる前記突出部手段を備える、伝熱パッケージ体。
【請求項１０】
請求項９に記載の伝熱パッケージ体にして、前記電気装置が抵抗要素である、伝熱パッケージ体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の伝熱パッケージ体にして、前記抵抗要素が、その上面に抵抗膜を有する薄いセラミック基板を備える、伝熱パッケージ体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の伝熱パッケージ体にして、前記基板の前記底部が露出され、その下方に金属片又は樹脂が存在しないようにした、伝熱パッケージ体。
【請求項１３】
請求項１０に記載の伝熱パッケージ体にして、前記抵抗要素がその上面に抵抗膜を有する薄いセラミック基板と、該基板の下側に接着された金属片とを更に備え、該金属片の前記底部が露出されるようにした、伝熱パッケージ体。
【請求項１４】
請求項９に記載の伝熱パッケージ体にして、前記パッケージ体が穴を有する吸熱体の平坦面上に配置され、ボルトを、前記本体の前記取り付け穴を通じて前記吸熱体の前記穴内に挿入し且つ十分に締め付けて、前記突出部手段と協働して、前記取り付け穴から離れた前記本体の部分を前記吸熱体の方向に動かすようにした、伝熱パッケージ体。
【請求項１５】
請求項９に記載の伝熱パッケージ体にして、前記突出部手段が、前記取り付け穴よりも前記本体の前記一端により近接している、伝熱パッケージ体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の伝熱パッケージ体にして、前記突出部手段が、前記取り付け穴から隔たった位置にある、伝熱パッケージ体。
【請求項１７】
請求項１５に記載の伝熱パッケージ体にして、前記突出部手段が、前記底部又は取り付け面上に成形された段部である、伝熱パッケージ体。
【請求項１８】
請求項１５に記載の伝熱パッケージ体にして、前記突出部手段がリッジであり、該リッジの前記取り付け面に関する高さが、0.0127ｍｍ（0.0005インチ）乃至0.1016ｍｍ（0.0040インチ）の範囲内にある、伝熱パッケージ体。
【請求項１９】
請求項１８に記載の伝熱パッケージ体にして、前記パッケージ体の前記長さが10.16ｍｍ（0.400インチ）乃至27.94ｍｍ（1.10インチ）の範囲内にあり、前記パッケージ体の前記幅が6.35ｍｍ（0.250インチ）乃至17.78ｍｍ（0.700インチ）の範囲内にあり、前記パッケージ体の前記厚さが2.032ｍｍ（0.080インチ）乃至7.62ｍｍ（0.300インチ）の範囲内にある、伝熱パッケージ体。
【請求項２０】
電気構成要素の前記発熱する作用要素のパッケージ体にして、
（ａ）前記発熱する作用要素の周りに成形された合成樹脂から成る本体と、
（ｂ）前記底面に対して略垂直に且つその一端に向けて前記本体の前記中心から隔たった位置となるように前記本体を貫通する穴と、
（ｃ）該穴と前記一端との間にて前記底面に設けられた段部とを備え、
前記本体の成形が、
ｉ）該本体の前記底部が公称上平坦であり、
ii）該本体の下方よりも該本体の中間面の上方に遥かに多くの合成樹脂があるようにし、
これにより、前記本体の前記底面が前記本体に対して長手方向に外方に凸状又は反りが付けられるようにして行われ、
ボルトを前記穴に通し且つ吸熱体の前記平坦面に関して締め付けたとき、サードクラスレバーの作用により、前記本体から前記吸熱体への伝熱量が増大するようにしたことを特徴とする、パッケージ体。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
長年、取り付け穴を取り巻く合成樹脂（プラスチック）を有する、ある型式の電力パッケージ体が、電力半導体及び電力抵抗器のような電子構成要素について一般に使用されている。その例としては、モトローラの「フルパック（Full Pak）」電力半導体及びカドック（caddock）ＭＰ816、ＭＰ850、ＭＰ930電力抵抗器がある。この型式のパッケージ体において、作用要素及びその支持構造体は、装置の底部（取り付け面）、従って、その装置が取り付けられる外部の吸熱体に対して緊密な熱放散関係にて配置されることが多い。外部の吸熱体への取り付けは典型的に単一のボルト（ねじ）によって行われる。
特に、実質的にコストを伴わずに、電力定格値を増大させることができる場合に、電子機器又は電気装置における電力定格値を大きくすることが常に必要とされる。従って、上述した型式の電力抵抗器装置が、殆ど、又は全くコストをかけずに、より高定格値であるような構造とし得るならば、業界にとって確実に利益となろう。
発明の概要
電力抵抗器の作用要素が装置の底部のような、中心よりも十分に下方の位置（装置の中間面よりも十分に下方の位置）に配置され、又は該装置の底部に配置された金属片に接着されたとき、そのパッケージ体は、性質上、僅かな反り、又は曲がりを生じる（その反り、又は曲がりは、必ずしも平滑な曲率であるとき限らない）。このことは、そのパッケージ体（本体）の金型の底面が平坦であり、そのパッケージ体を形成する合成樹脂が剛性なエポキシ（又は同等物）であっても当て嵌まる。上述の反り、又は曲がりは、装置の取り付け面（底面）（外部の吸熱体に隣接する面）にて凸状となっており、また、その装置の長手方向に方向決めされている。（また、部品の幾何学的形状のため、僅かな側部方向への反りもある）。
この反りの原因は、作用要素に関し、又は金属片が接着された作用要素に関するプラスチック（成形材料）の熱膨張率（ＴＣＥ）が大きいことによる。高温度の成形工程後に、装置を冷却する間、プラスチックのＴＣＥがより高く且つ作用要素の上方における部分が比較的厚いため、曲げ力が生じて、その結果、曲がり又は反りが生じる。更に、成形プラスチックの成形後の硬化に起因する収縮は、その反りを生じさせる力を更に増大させる。
本明細書に記載した成形工程は、典型的に、トラスファー成形である。この工程は、また、（例えば）射出成形法とすることもできる。
上記の反りは、典型的に、プラスチックの種類に依存して（即ち、特定のプラスチックのＴＣＥ及び硬化収縮率に依存して）、一般的な寸法の部品の場合、約0.0127ｍｍ（約0.0005インチ）乃至約0.1016ｍｍ（約0.0040インチ）の範囲内にある。装置の底面における凸状の曲がり（反り）は、上述した電力パッケージ体の電力取り扱い性、又は性能を劣化させる。装置を吸熱体に取り付けるために単一のボルトを使用するとき、このボルトから離れた装置の端部（この端部は、一般に、端子を有する端部である）は、振り子作用と呼ばれる作用によって吸熱体から持ち上がる。かかる持ち上がりによって、吸熱体と部品の取り付け面（底面）との間にスペースが形成され、これにより、電力処理特性が劣化する。かかるスペースは、耐熱性グリースで充填した場合であっても、熱インピーダンスが大きい。換言すれば、遥かにより小さいスペース、又はスペースが零のときと比べた場合、そのロッカ作用に起因する上述のスペースは、電子装置の電力定格値に実質上影響を及ぼすのに十分に大きい熱インピーダンスを有する。
本発明は、取り付け力を加える箇所が中心ではなくて、一端に比較的隣接する位置となる、電力抵抗器に関する。このような取り付け力の付与は、典型的に、合成樹脂の穴を貫通して伸長する単一のボルト（ねじ）によって行われる。
本発明の別の形態によれば、パッケージ体に、即ち、合成樹脂の下側にて、そのボルトの穴に比較的隣接する端部に成形した段部、又は突出部が設けられる。好ましくは、この段部は、端子から離れた端部にて取り付け面の端部の端縁領域に配置される。
本発明の別の形態によれば、この突出部、又は段部は、上述した反りを補償し得るように選択された高さ（取り付け面に対する高さ）を有するようにされる。換言すれば、この段部は、ボルト穴から離れた部分にて、取り付け面と吸熱体との間のスペースが実質上小さくなり、又は解消されるような所定の構造にする。そのスペースが実質上小さくなり、又は解消される結果、吸熱体と抵抗器の発熱作用要素の領域とを一層良く熱接触させる。その結果、電力容量が大きくなり且つ／又はより信頼性の高い性能が得られる。
この好適な形態において、上述した段部、又は突出部は、その端縁に沿って伸長し且つボルト穴から隔たった位置にある、即ち、端子から離れる方向に向けてボルトから引っ込んでおり、これにより、ボルトを締め付けたときに生じる回転動作を増大させる。その結果、穴から離れた（端子に向けて）装置の熱放散部分により大きい下向きの力が加わる。この下向きの力は、より大きい力にて、パッケージ体の熱放散部分を吸熱体に向けて押し付け、粘性な耐熱性グリース（吸熱体と装置の取り付け面との間の熱相互接続材料として使用される）に作用する。かかる大きい下向きの力は、装置と吸熱体との間の熱相互接続を向上させる。
この段部と、ボルトと、熱放散部分との間の関係は、サードクラスレバーの性質のものである。
本発明は、「ＴＯ220」電力パッケージ体に、また、単一のボルト穴を取り巻き、そのボルト穴がパッケージ体の中心からずれた位置にある、プラスチックを有するその他の電力パッケージ体にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を具体化する電力抵抗器を下から見た拡大等角図である。
図２は、図１の抵抗器の側面図である。
図３は、図２の右側部分の更に別の拡大図である。
図４は、従来技術を示し且つ本発明を利用しない場合に生ずる振り子効果を示す、端子を省略した、主として側面図である拡大概略図である。
図５は、本発明を示す、端子を省略した、同様に誇張した概略図である。
図６は、本発明が具体化される一つの型式の電力抵抗器の従来技術を示す、縦断面図である。
図７は、本発明が具体化されるもう一つの型式の抵抗器を示す、従来技術の縦断面図である。
好適な実施の形態の詳細な説明
1994年3月1日付けで付与された米国特許第5,291,178号、及び1994年4月19日付けで付与された米国特許第5,304,977号は、米国特許第5,304,977号の図８を含めない点を除いて、その内容を引用して本明細書に含めてある。その図６は、米国特許第5,291,178号からのものであり、その図７は、米国特許第5,304,977号からのものである（その図７の各番号は、その後に文字「ａ」が付してある点を除いて米国特許第5,304,977号からのものである）。
図１には、その図７の抵抗器（又はパッケージ体）と、又はその図６の抵抗器（又はパッケージ体）と同一の電力抵抗器（又は成形したパッケージ体）が図示されているが、１つの重要な相違点がある。その相違点は、偏心ボルト穴（ねじ穴）４１に最も近い底面（取り付け面）の端部にて、抵抗器（パッケージ体）の下側部に段部又は突出部４０が設けられている点である。該段部４０は、スペース４２によりボルト４１から隔てられている。
段部４０、穴４１及びスペース４２は、該抵抗器の主たる熱放散面４３から離れた抵抗器の部分の上に形成されている。面４３は、作用要素のセラミック基板の下面であり、又は作用要素に接着された金属片の下面であり、上記の引用した米国特許を参照する。導線（端子）４４は、面４３の場合と同一の抵抗器の部分に通常位置しており、このため、段部４０、穴４１及びスペース４２から離れている。
図示した好適な電力抵抗器は、略矩形であり且つ端子４４の方向に細長い成形本体（パッケージ体）を有する。該電力抵抗器は、上面４５と、鏡像関係にある両側面４６と、端面４７、４８と、底面４９とを有する。底面４９は、シャーシ、金属板等のような吸熱体の平坦な上面に係合し得るようにされた取り付け面である。底面４９は、上述した僅かな反り又は曲がりを除いて平坦である。穴４１は、底面４９に対して略垂直である。
該熱放散面４３は、底面（取り付け面）４９の他の部分と同一高さである。抵抗器（抵抗器パッケージ体）の全ての面は、面４３がセラミック又は金属である点を除いて、合成樹脂（プラスチック）で出来ている。
図４及び図５の概略図的な誇張した図の各々は、その図７を示す。第二の実施の形態として、その図４及び図５の各々はその図６を示す。各場合は、図４は、本発明を含まない一方、図５は本発明を含む。
平坦は上面５３を有する銅（又はアルミニウム等）から成る吸熱体板５２が図４及び図５に図示されており、図示した垂直なボルト５４（ねじ）を受け入れ得るようにしたボルト穴を有する。ボルト５４（ねじ）は、ボルト穴４１を貫通して伸長し、吸熱体５２に関して下方に締め付けられる。
図４を参照すると、本発明を使用しない場合、ボルト５４を締め付ける結果、揺動作用が生じて、この作用により、ボルト穴４１に隣接する抵抗器の部分が締め付けられるが、ボルト穴から離れた部分は持ち上げられて空隙５６を形成する状態が示してある。該空隙５６が耐熱性グリース又はその他の伝熱促進物質（図示せず）で充填されていても、図４の状態は、セラミック基板（米国特許第5,304,977号の図７にて番号１３ａで図示）から吸熱体５２への熱伝達を顕著に遅らせるような状態にある。
図５を参照すると、本発明を採用するとき、ボルト５４を締め付けたとき、段部４０は、該段部から離れた底面４９の領域を広い面積に亙って吸熱体の上面５３に近接させ又は該上面５３に係合させる。このため、空隙５６は、著しく小さくなり、多少湾曲し又は反りを付けた底面４９と平坦な上面５３との間に介在される耐熱性グリースの量が著しく少なくなる。図４の構造体と比べて電力定格値の改善は顕著である。
段部又は突出部４０の好適な形態の説明を更に続け、且つ特に、図１、図３及び図５を参照すると、端部４８に隣接する略平坦な底部を有するリッジ５７が存在し、このリッジは、スペース４２にて面４９の領域に対して平行であり、抵抗器本体を横断するように伸長することが好ましいことが指摘されている。穴４１に比較的隣接するその側部にて、段部４０は、スペース４２の面４９に向けた方向に傾斜している。このように、この段部は、ボルト穴４１から隔たった位置にあることが好ましい領域５８にて面４９に向けて合流する。
リッジ５７の底面と面４９の隣接する部分（即ち、スペース４２）との間の垂直距離は、最も一般的な寸法の抵抗器について0.0127ｍｍ（0.0005インチ）乃至0.1016ｍｍ（0.0040インチ）の範囲内にある。抵抗器本体の厚さ、即ち、抵抗器の面４９、４５の間の距離が典型的に3.175ｍｍ（約0.125インチ）である。典型的に、抵抗器（パッケージ体）の底面及び上面は、長さ約15.24ｍｍ（約0.6インチ）、幅約10.16ｍｍ（約0.4インチ）であり、その底面の表面積は約645.16ｍｍ2（１平方インチ）以下である。
典型的に、この抵抗器（パッケージ体）の長さは、10.16ｍｍ（0.40インチ）乃至27.94ｍｍ（1.10インチ）の範囲内にある。典型的に、この抵抗器（パッケージ体）の幅は、6.35ｍｍ（0.250インチ）乃至17.78ｍｍ（0.700インチ）の範囲内にある。典型的に、この抵抗器（パッケージ体）の厚さは、2.032ｍｍ（0.080インチ）乃至7.62ｍｍ（0.300インチ）の範囲内にある。
本発明を実施するとき、段部４０と相補的な方法にて、そのボルト穴の端部に隣接するその底部を深くすることにより、既存の金型を改造するだけでよい。次に、抵抗器を端に吸熱体上に取り付け、ボルト（ねじ）を挿入し且つ当該技術分野で従来と同程度、下方に締め付ける。その結果、特に、セラミック製の熱放散面１４ａを有する図７の抵抗器の場合、電力の取り扱い性が顕著に向上する。
段部４０と、ボルト５４と、穴４１から離れた抵抗器部分（即ち、熱放散面４３）との間の関係は、サードクラスレバーの関係であり、抵抗器（パッケージ体）本体が実際のてことなる。段部４０は支点であり、ボルト５４が力を加えて、面５３及びその上のグリースが抵抗体又は負荷となる。
0003756188.tif 000002
0003756188.tif 000003
本発明の好適な実施の形態において、該抵抗要素は平坦であり、セラミック基板から成り、この基板には、好ましくはスクリーン印刷により抵抗膜が設けられている。
図７の実施の形態において、関連する特許に記載されたように、基板１３ａの上面には、抵抗材料の膜がある。
図６及び図７の双方によって示すように、水平の中間面上方の合成樹脂の量は、その面の下方の樹脂の量よりも著しく多い。
上記の詳細な説明は、説明のため及び一例としてのみ記載したものであり、本発明の精神及び範囲は、請求の範囲の記載によってのみ限定されるものであることを明確に理解すべきである。
【図１】
0003756188.tif 000004
【図２】
0003756188.tif 000005
【図３】
0003756188.tif 000006
【図４】
0003756188.tif 000007
【図５】
0003756188.tif 000008
【図６】
0003756188.tif 000009
【図７】
0003756188.tif 000010