DE19901445C2

DE19901445C2 - Halbleiter-Kühl-Anordnung

Info

Publication number: DE19901445C2
Application number: DE1999101445
Authority: DE
Inventors: Alexander Kufner; Bernhard Graf
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2019-01-16
Also published as: DE19901445A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Kühl-Anordnung mit ei ner Leiterplatte, mindestens einem mit der Leiterplatte elektrisch leitend verbundenen Halbleiter-Bauteil, mindestens einem Kühl-Element zum Abführen von durch das Halbleiter- Bauteil erzeugter Wärme an die Umgebung, wobei das Kühl- Element in einem Abstand A von dem Halbleiter-Bauteil ange ordnet ist, und mindestens einem mit dem Halbleiter-Bauteil und dem Kühl-Element in Kontakt stehenden Wärmeleit-Element der Länge L zum Transport der abzuführenden Wärme von dem Halbleiter-Bauteil zu dem Kühl-Element, wobei das Wärmeleit- Element ein Feder-Element zur elastischen Anpassung der Län ge L des Wärmeleit-Elements an den Abstand A zwischen Halb leiter-Bauteil und Kühl-Element aufweist.

Aus der DE 37 35 985 C2 ist eine Halbleiter-Kühl-Anordnung der gattungsgemäßen Art bekannt. Das Wärmeleit-Element weist eine Hülse und einen darin verschiebbar geführten Bolzen auf. Der Bolzen ist gegenüber der Hülse durch ein Federelement ge federt einschiebbar. Die maximale Ausschubposition des Bol zens wird durch eine Umfangslippe der Hülse begrenzt, die mit einer Anschlagkante am Bolzen zusammenwirkt. Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß bei der Montage der Bolzen durch die Bolzenführungsöffnung nicht eingeführt werden kann, da die Umfangslippe eine derartige Einführung behindern würde.

Aus der DE 40 20 194 C1 ist eine Kühlvorrichtung für gehäuse lose integrierte Bausteine bekannt. Diese weist ein Wärme leit-Element auf, das aus einer Hülse und einem in diese ge gen ein Federelement einführbaren Bolzen besteht. Zur Begren zung des maximalen Ausschubs sind umfangsseitig Greifarme vorgesehen, die mit einem am innenseitigen Ende des Bolzens ausgebildeten Flansch zusammenwirken. Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß eine einfache Demontage des Wärmeleit- Elements, z. B. zu einer Reparatur, nicht möglich ist. Dar über hinaus kann die maximale Ausschublänge nicht leicht ver ändert werden.

Aus der DE 81 14 325 U1 ist eine ferner Halbleiter-Kühl- Anordnung bekannt. Zur Ableitung der Wärme eines Halbleiter- Bauteils, welches auf einer Leiterplatte angeordnet ist, an ein Kühl-Element sind starre mit dem Kühl-Element einerseits und dem Halbleiter-Bauteil andererseits thermisch leitend verbundene Kupferstifte vorgesehen. Die bekannte Anordnung weist den Nachteil auf, daß bei Fertigungstoleranzen, durch die sich der Abstand zwischen dem Halbleiter-Bauteil und dem Kühl-Element verändert, eine optimale Wärmeabführung nicht gewährleistet ist, so daß das Halbleiter-Bauteil durch die nicht abgeführte Wärme Schaden nehmen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiter- Kühl-Anordnung der bekannten Art derart weiterzubilden, daß das Wärmeleit-Element möglichst leicht montiert und demon tiert werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Halte-Klammer zur Begrenzung der maximalen Länge L des Wärmeleit-Elements vor gesehen ist, welche mit der Hülse fest verrastet ist und in mindestens eine am Bolzen vorgesehene Längsnut eingreift, wo bei der Bolzen entlang der Halte-Klammer verschiebbar ist. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß die maximale Länge des Wärmeleit-Elements durch eine Halte-Klammer begrenzt wird, die an einem Ende fest verrastet ist und an ihrem ande ren Ende in einer Längsnut geführt ist. Hierdurch wird eine Relativverschiebung zwischen Bolzen und Hülse im Bereich der Längsnut möglich. Die Montage ist gänzlich einfach, da der Bolzen samt Federelement in die Hülse eingeschoben wird und anschließend die Halte-Klammer aufgerastet wird. Durch die Wahl der Länge der Halte-Klammer kann die maximale Länge L des Wärmeleit-Elements angepaßt werden. Für den Fall einer erforderlichen Reparatur des Wärmeleit-Elements kann dieses durch Entfernen der Halte-Klammer leicht demontiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Halbleiter-Kühl-Anordnung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Halbleiter-Kühl- Anordnung gemäß der Schnittebene E in Fig. 1.

Eine Halbleiter-Kühl-Anordnung 1 weist eine Leiterplatte 2 und ein mit dieser über Kontakte 3 elektrisch leitend verbun denes Halbleiter-Bauteil 4 auf. Zum Abführen von durch das Halbleiter-Bauteil 4 erzeugter Wärme ist ein Kühl-Element 5 bekannter Art vorgesehen, welches auch als Heatsink bezeich net wird. Das Kühl-Element 5 nimmt die Wärme zunächst schnell auf und gibt sie dann über seine große Oberfläche an die Um gebung ab. Sowohl die Leiterplatte 2 als auch das Kühl- Element 5 sind in einem Gehäuse befestigt. Zur Abführung der erzeugten Wärme von dem Halbleiter-Bauteil 4 an das im Ab stand A angeordnete Kühl-Element 5 ist ein Wärmeleit-Element 6 vorgesehen, welches aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer oder Aluminium, gebildet ist.

Das Wärmeleit-Element 6 der Länge L weist einen Bolzen 7 auf, der in einer einseitig offenen Hülse 8 entlang einer Ver schiebe-Richtung 9 verschiebbar geführt ist. Zwischen dem in der Hülse 8 geführten Ende 10 des Bolzens 7 und dem Boden 11 der Hülse 8 ist ein Feder-Element 12 vorgesehen, welches als Sprungfeder ausgebildet ist. Es ist auch möglich, eine Gasfe der einzusetzen. In der Außenseite der Hülse 8 sind zwei ge genüberliegende Rast-Schlitze 13 vorgesehen. Der Bolzen 7 weist zwei gegenüberliegende sich entlang der Verschiebe- Richtung 9 erstreckende Längsnuten 14 auf. Eine U-förmig aus gebildete Halte-Klammer 15 weist ein Paar Rast-Arme 16 und ein Paar Rast-Arme 17 auf. Die Rast-Arme 16 sind mit den Rast-Schlitzen 13 verrastet, so daß die Halte-Klammer 15 ent lang der Verschiebe-Richtung 9 bezüglich der Hülse 8 arre tiert ist. Die Rast-Arme 17 greifen in die Längsnuten 14 ein, wobei die Enden 18, 19 der Längsnuten 14 die Verschiebbarkeit des Bolzens 7 in der Hülse 8 begrenzen.

Die Leiterplatte 2 weist an der Unterseite des Halbleiter- Bauteils 4 ein Loch 20 auf, das mindestens die Größe des Querschnitts des Bolzens 7 aufweist und den Bolzen 7 auf nimmt. In dem Kühl-Element 5 ist eine Ausnehmung 21 in Form eines Sacklochs vorgesehen, die die Hülse 8 aufnimmt.

Bei der Montage der Halbleiter-Kühl-Anordnung 1 wird zunächst das Kühl-Element 5 mit dem Gehäuse verbunden. Anschließend wird das Wärmeleit-Element 6 in die Ausnehmung 21 gesetzt und zusammengedrückt. Darauf wird die Leiterplatte 2 angeordnet und mit dem Gehäuse verrastet. Durch die Kraft des Feder- Elements 12 wird ein gut wärmeleitender Übergang zwischen dem Halbleiter-Bauteil 4 und dem Bolzen 7 einerseits und der Hül se 8 und dem Kühl-Element 5 andererseits geschaffen. Durch die veränderbare Länge L des Wärmeleit-Elements 6 kann dieses den Fertigungstoleranzen des Abstandes A angepaßt werden, so daß in jedem Fall ein optimaler Wärmeübergang gewährleistet ist.

Claims

1. Halbleiter-Kühl-Anordnung (1) mit

a) einer Leiterplatte (2)
b) mindestens einem mit der Leiterplatte (2) elektrisch leitend verbundenen Halbleiter-Bauteil (4)
c) mindestens einem Kühl-Element (5) zum Abführen von durch das Halbleiter-Bauteil (4) erzeugter Wärme an die Umgebung, wobei das Kühl-Element (5) in einem Abstand A von dem Halbleiter-Bauteil (4) angeordnet ist, und
d) mindestens einem mit dem Halbleiter-Bauteil (4) und dem Kühl-Element (5) in Kontakt stehenden Wärmeleit- Element (6) der Länge L zum Transport der abzuführenden Wärme von dem Halbleiter-Bauteil (4) zu dem Kühl-Element (5),
e) wobei das Wärmeleit-Element (6) ein Feder-Element (12) zur elastischen Anpassung der Länge L des Wärmeleit-Elements (6) an den Abstand A zwischen Halbleiter-Bauteil (4) und Kühl-Element (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
f) eine Halte-Klammer (15) zur Begrenzung der maximalen Länge L des Wärmeleit-Elements (6) vorgesehen ist,
- a) welche mit der Hülse (8) fest verrastet ist und
- b) in mindestens eine am Bolzen (7) vorgesehene Längsnut (14) eingreift,
- c) wobei der Bolzen (7) entlang der Halte-Klammer (15) verschiebbar ist.

2. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleit-Element (6) eine Hülse (8) und einen darin verschiebbar geführten Bolzen (7) aufweist.

3. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder-Element (12) in der Hülse (8) angeordnet ist und ein Ende (10) des Feder-Elements (12) gegen den Bolzen (7) abgestützt ist.

4. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) einen Boden (11) aufweist, gegenüber dem das andere Ende (10) des Feder- Elements (12) abgestützt ist.

5. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleit-Element (6) aus einem stark wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer oder Aluminium, besteht.