DE2216162A1

DE2216162A1 - HEAT SINK FOR A SEMI-CONDUCTOR DEVICE

Info

Publication number: DE2216162A1
Application number: DE19722216162
Authority: DE
Inventors: Edmund G Trunk; Seymour Wilens
Original assignee: Staver Co Inc
Current assignee: Staver Co Inc
Priority date: 1972-04-04
Filing date: 1972-04-04
Publication date: 1973-10-11

Description

Kühlkörper für eine Halbleitereinrichtung Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für eine Halbleitereinrichtung, welche in einem Gehäuse eingeschlossen ist. Heat sink for a semiconductor device The invention relates to a heat sink for a semiconductor device enclosed in a housing is.

Halbleitereinrichtungen wie integrierte Schaltungen sind klein, obwohl sie oft für eine beträchtliche Leistung ausgelegt sind. Eine der hauptsächlichen Schwierigkeiten bei der Verwendung von Halbleiterschaltungen ist die Abfuhr der erzeugten Wärme. Dies führte zu der Verwendung von Kühlkörpern. Um ein thermisches Gleichgewicht zu erzielen, sind die bisher verwandten Kühlkörper so groß und schwer, daß sie die Vorteile von Halbleitereinrichtungen wesentlich verringern, die durch den geringeren Raumbedarf und das geringere Gewicht erzielt werden können. Semiconductor devices like integrated circuits are small, though they are often designed for considerable performance. One of the main ones Difficulties in using semiconductor circuits is the dissipation of the generated heat. This led to the use of heat sinks. To a thermal To achieve equilibrium, the previously used heat sinks are so large and heavy, that they substantially reduce the advantages of semiconductor devices that are provided by the smaller space requirement and the lower weight can be achieved.

Integrierte Schaltungen der hier interessierenden Art werden gewöhnlich aus einem einzigen Halbleiterplättchen hergestellt, an dem Zuleitungen angelötet oder sonstwie elektrisch leitend mit der Schaltung verbunden werden. Ein kürzlich entwickeltes Herstellungsverfahren verwendet ein Substrat aus Silizium, dasauf eine Oberfläche eines Metallstreifens aufgetragen wird. Verschiedene monolithische integrierte Schaltungen können in dieser Weise entlang einem einzigen Metallstreifen hergestellt werden, welcher dann unterteilt wird. Das Substrat wird dann mit einem dielektrischen Material umhüllt, so daß sich der Metallstreifen durch das Gehäuse an gegenüberliegenden Seiten davon erstreckt und als Kühlfahr! dienen kann. Die dielektrische Umhüllung kann aus Kunststoff oder einem keramischen Material bestehen. Dabei ist kein metallisches Gehäuse erforderlich. Der Körper ist gewöhnlich reckteckförmig ausgebildet und weist eine Reihe von äußeren metallischen Zuleitungen auf, die sich von der Umhüllung erstrecken. Integrated circuits of the type of interest here are becoming common made from a single semiconductor die with leads soldered to it or otherwise electrically conductively connected to the circuit. One recently developed manufacturing method uses a substrate made of silicon, which is on a Surface of a metal strip is applied. Various monolithic built-in Circuits can go along in this way a single strip of metal which is then subdivided. The substrate is then covered with a encased dielectric material so that the metal strip extends through the housing extends on opposite sides of it and as a cooling hazard! can serve. the dielectric sheath can consist of plastic or a ceramic material. No metallic housing is required. The body is usually rectangular in shape formed and has a number of outer metallic leads that extend extend from the envelope.

Bisher hatte die Anordnung derartiger Halbleitereinrichtungen auf Kühlkörpern gewisse Schwierigkeiten verursacht. Gewöhnlich wird der Kühlkörper an der Halbleitereinrichtung angelötet. Dazu ist jedoch verhältnismäßig viel Zeit und eine kostspielige Einrichtung erforderlich, obwohl in manchen Fällen die Kühlkörper nicht erneut Verwendung finden können, wenn die Halbleitereinrichtung aus irgendwelchen Gründen ausgewickelt werden muß. So far, the arrangement of such semiconductor devices had Heat sinks caused certain difficulties. Usually the heat sink is on soldered to the semiconductor device. However, this requires a relatively large amount of time and requires an expensive setup, although in some cases the heat sinks can not be reused if the semiconductor device consists of any Reasons must be unwound.

Im Falle von mit Kunststoff umhüllten Halbleitereinrichtungen mit einer freiliegenden Metallfläche bereitet die Befestigung an dem Kühlkörper zusätzliche Schwierigkeiten. Wenn beispielsweise eine Schraube verwandt wird, kann ein Werkzeug zur Ausübung eines begrenzten Drehmoments erforderlich sein, um zu gewährleisten, daß die Schraube stark genug angezogen ist, um eine Verschiebung und Lockerung zu verhindern, aber nicht so stark angezogen werden kann, daß die Umhüllung beschädigt werden kann. Auch wenn eine Schraube nicht benutzt werden sollte, muß die Befestigung sorgfältig entsprechend der speziellen Konstruktion und dem Raumbedarf der Schaltung vorgeplant werden. In the case of plastic encased semiconductor devices with An exposed metal surface prepares the attachment to the heat sink additional Trouble. For example, if a screw is used, a tool can be required to exert a limited torque in order to ensure that the screw is tightened enough to prevent it from shifting and loosening prevent, but cannot be tightened so strongly that the envelope is damaged can be. Even if a screw should not be used, the fastening must carefully according to the special construction and the space requirements of the circuit be planned in advance.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Kühlkörper dieser Art unter möglichst weitgehender Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten derart auszubilden, daß er nicht nur leicht, kompakt und billigist, sondern daß er auch einen guten Wärmekontakt mit den Kühlfahnen ermöglicht, wenn Halbieitereinrichtungen der genannten Art mit einer Umhüllung aus Kunststoff und sich einem aus der Umhüllung erstreckenden Metallstreifen Verwendung finden. Insbesondere soll die Halbleitereinrichtung an dem Kühlkörper zuverlässig und entfernbar bei gutem Wärmekontakt und mit möglichst geringem Aufwand ohne die Verwendung von Werkzeugen befestigbar sein. It is therefore the object of the invention to provide a heat sink of this type while avoiding the disadvantages and difficulties mentioned as far as possible to train in such a way that it is not only light, compact and cheap, but that it also allows good thermal contact with the cooling vanes when semi-conductor devices of the type mentioned with a casing made of plastic and one from the casing find extending metal strips use. In particular, the semiconductor device should on the heat sink reliably and removable with good thermal contact and with as much as possible Can be attached with little effort without the use of tools be.

Ein Kühlkörper gemäß der Erfindung besteht aus ausgestanztem Metallblech, so daß der Kühlkörper ein Basisteil und zwei sich davon divergierend erstreckende Rippenteile aufweist. Jeweils zwei Paare von gegenüberliegend angeordneten Fingern sind aus dem Metallblech ausgeschnitten und nach oben in einer Richtung gegenüber der Erstreckung der Kühlrippen umgebogen. Der Halbleiterkörper kann angrenzend an dem Basisteil des Kühlkörpers zwischen zwei dieser Finger eingeklemmt werden, welche eine elastische Klemmeinrichtung bilden. Dieser Lage folgen die beiden anderen Finger der sich in entgegengesetzter Richtung erstreckenden Kühlfahnen, die deshalb zwischen den Fingern mit aneinanderliegenden Oberflächen mit gutem Wärmekontakt erstrecken. Die beiden Finger sind mit einer Anzahl von ausgeschnittenen und versetzten Streifen versehen, um eine verbesserte Wärmeableitung zu ermöglichen. A heat sink according to the invention consists of stamped sheet metal, so that the heat sink has a base part and two divergent extending therefrom Has rib parts. Two pairs of fingers arranged opposite each other are cut out of the sheet metal and facing upward in one direction bent over the extension of the cooling fins. The semiconductor body can be adjacent to the base part of the heat sink between two of these fingers, which form an elastic clamping device. The other two fingers follow this position of the cooling fins extending in the opposite direction, which are therefore between extend fingers with surfaces resting against one another with good thermal contact. The two fingers are with a number of cut and staggered strips provided to allow improved heat dissipation.

Zusammenfassend sind deshalb die wesentlichen Merkmale der Erfindung in e inem Kühlkörper für eine Halbleitereinrichtung zu sehen, von dem sich L-förmige Kühlfahnen erstrecken, und der aus einem ausgestanzten Blechkörper besteht, der zwei Paare zueinander weisender Finger aufweist, die aus dem Metallblech ausgeschnitten und aus dessen Ebene herausgebogen sind. Zwei der Finger bilden eine elastische Klemmeinrichtung, die zum Haltern der Halbleitereinrichtung dienen. Die anderen beiden Finger sind L-förmig ausgebildet, um der Form der Kühlfahnen zu entsprechen und können in einen gut wärmeleitenden Kontakt mit den gegeneinander angeordneten ebenen Oberflächen gelangen. Der Kühlkörper hat zwei Kühlrippen, die sich in entgegengesetzter Richtung von den beiden Fingerpaaren divergierend erstrecken. In summary, therefore, the essential features of the invention seen in a heat sink for a semiconductor device, from which it is L-shaped Extending cooling fins, and which consists of a stamped sheet metal body that has two pairs of fingers facing each other, which are cut out of the metal sheet and are bent out of its plane. Two of the fingers form an elastic one Clamping devices used to hold the semiconductor device. The others both fingers are L-shaped to match the shape of the cooling tabs and can be in good heat-conducting contact with the mutually arranged reach flat surfaces. The heat sink has two cooling fins that are in opposite directions Direction of the two pairs of fingers extend diverging.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 ene Seitenansicht eines Kühlkörpers gemäß der Erfindung, an dem eine integrierte Schaltung in einer Umhüllung aus Kunststoff angeordnet ist; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kühlkörper in Fig. 1; Fig. 3 eine Untenansicht des Kühlkörpers in Fig. 1; Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 1; Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 2 und Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Metallblech, das zur Herstellung eines Kühlkörpers gemäß der Erfindung dient. The invention is to be explained in more detail with the aid of the drawing. It Fig. 1 shows a side view of a heat sink according to the invention, on which a integrated circuit is arranged in a plastic casing; Fig. 2 a Top view of the heat sink in FIG. 1; 3 shows a bottom view of the heat sink in Fig. 1; Figure 4 is a sectional view taken along line 4-4 in Figure 1; Fig. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 2; and FIG. 6 is a plan view on a metal sheet which is used to manufacture a heat sink according to the invention.

Die Fig. 1-5 zeigen eine Halbleitereinrichtung 10 mit einer Umhüllung 12 aus Kunststoff und vier sich davon erstreckende Zuleitungen 14 auf gegenüberliegenden Seiten davon. Die Halbleitereinrichtung 10 ist eine monolithische Halbleiterschaltung, von der bestimmte Schaltungspunkte mit den Zuleitungen 14 elektrisch leitend verbunden sind. Die Halbleitereinrichtung 10 kann jedoch irgendeine umhüllte Halbleitereinrichtung sein, von deren Umhüllung 12 sich eine Anzahl von äußeren Zuleitungen erstrecken. Der durch die Umhüllung umgebene Körper 12 ist recheckförmig und verhältnismäßig klein ausgebildet, und hat beispielsweise eine Länge von 19 mm (3/4 Zoll), eine Breite von 9,5 mm (3/8 Zoll) und eine Dicke von 6,35 mm (1/4 Zoll). Trotzdem können beträchtliche Leistungen auftreten. 1-5 show a semiconductor device 10 having an enclosure 12 made of plastic and four leads 14 extending therefrom on opposite sides Sides of it. The semiconductor device 10 is a monolithic semiconductor circuit, from which certain circuit points are electrically connected to the leads 14 are. However, the semiconductor device 10 may be any packaged semiconductor device be, from the envelope 12 extend a number of outer leads. The body 12 surrounded by the envelope is rectangular and proportionate made small, for example 19 mm (3/4 inch) in length, a 9.5 mm (3/8 inch) wide and 6.35 mm (1/4 inch) thick. Still can considerable performances occur.

Wie am besten aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, besteht die Schaltung aus einem kleinen Halbleiterplättchen 16, das auf einem Metallstreifen 18 angeordnet ist. Die Verbindung zwischen den äußeren Zuleitungen 14 und dem Plättchen 16 sind schematisch durch die Leitungen 19 in Fig. 4 angedeutet. Der Metallstreifen 18 erstreckt sich durch die Umhüllung 12 an gegenüberliegenden Seiten davon. Beide Enden davon sind nach unten umgebogen (Fig. As best seen in Figures 4 and 5, the circuit is made from a small semiconductor wafer 16, which is arranged on a metal strip 18 is. The connection between the outer leads 14 and the plate 16 are indicated schematically by the lines 19 in FIG. The metal strip 18 extends through the envelope 12 on opposite sides thereof. Both ends of it are bent downwards (Fig.

5),um zwei L-förmige Kühlfahnen 20 und 22 zu bilden. Die KUhlfahnen 20 und 22 dienen zur Kühlung, um die Halbleitereinrichtung auf einer Temperatur unterhalb der maximal zulässigen Temperatur zu halten.5) to form two L-shaped cooling tabs 20 and 22. The cooling flags 20 and 22 are used for cooling to keep the semiconductor device at a temperature below the maximum allowable temperature.

Wie am besten aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich ist, besteht der Kühlkörper aus einem ausgestanzten Blechkörper 24, der ein Basisteil 26 und zwei Kühlrippen 28 und 30 aufweist. Die Kühlrip pen 28 und 30 konvergieren zunächst entlang einer kleinen Entfernung angrenzend an den Basisteil entlang den Teilen 32 und 34, und divergieren dann mit einem Winkel von etwa 300 zu der Vertikalen entlang der Teile 36 und 38. Die größeren Teile 36 und 38 sind mit einer Anzahl von parallelen Streifen 40 versehen, die nach außen aus der Ebene des Blechs ausgestanzt und versetzt angeordnet sind, um die Wärmeableitung zu verbessern. As can best be seen from FIGS. 1 to 4, there is a heat sink from a punched sheet metal body 24, which has a base part 26 and two cooling fins 28 and 30. The cooling ribs 28 and 30 initially converge along a a small distance adjacent the base part along parts 32 and 34, and then diverge at an angle of about 300 to the vertical along the parts 36 and 38. The larger parts 36 and 38 are with a number of parallel strips 40 provided that punched outwards from the plane of the sheet metal and are staggered to improve heat dissipation.

Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sind zwei Paare 42, 44 und 54, 56 aus dem Kühlkörper ausgeschnitten und nach unten von dem Basisteil 26 umgebogen. Das erste Paar von Fingern 42, 44 ist ganz von dem Basisteil 26 ausgeschnitten und dient als elastische Klemmvorrichtung zur entfernbaren Aufnahme der umhüllten Halbleitereinrichtung. Die Finger 42 und 44 erstrecken sich unmittelbar angrenzend an den Basisteil 26 leicht konvergierend entlang den Teilen 46 und 48, während sie an ihren unteren Enden nach außen geneigt umgebogen sind, um Führungen 50 und 52 zu bilden, durch die das Einsetzen der Halbleitereinrichtung erleichtert ist. Das zweite Paar von Fingern 54 und 56 ist aus den Kühlrippen 28 bzw. 30 ausgeschnitten und erstreckt sich von dem Basisteil 26 in Ebenen senkrecht zu denjenigen der Finger 46, 48. Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist, erstrekken sich die Finger 54, 56 nach unten entlang den Teilen 58, 60 in einem Abstand entsprechend der Breite der Umhüllung 12 der Halbleitereinrichtung und sind dann zuerst nach außen und dann nach innen umgebogen, um L-förmige Teile 62 und 64 zu bilden, welche gut den L-förmigen Kühlfahnen 20 und 22 angepaßt sind, sodaß sich durch eInseine Oberflächenberührung ein guter Wärmekontakt ergibt. Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ragen zwei äußere Zuleitungen 14 von der Umhüllung 12 an beiden Seiten der Finger 54, 56 vor und sind in entsprechender Weise nach unten abgebogen, um eine einfache Einsetzung in ein Schaltungsbrett mit einer gedruckten Schaltung zu ermöglichen. As best seen in Figures 2 and 3, there are two pairs 42, 44 and 54, 56 cut out of the heat sink and down from the base part 26 bent over. The first pair of fingers 42, 44 are cut entirely from the base part 26 and serves as an elastic clamping device for removably receiving the wrapped Semiconductor device. The fingers 42 and 44 extend immediately adjacent at the base part 26 converging slightly along the parts 46 and 48 while they are bent at their lower ends inclined outwards to guides 50 and 52 by which the insertion of the semiconductor device is facilitated. That second pair of fingers 54 and 56 are cut from cooling fins 28 and 30, respectively and extends from the base portion 26 in planes perpendicular to those of the fingers 46, 48. As can best be seen in FIG. 5, the fingers 54 extend, 56 down along the parts 58, 60 at a distance corresponding to the width of the enclosure 12 of the semiconductor device and are then first to the outside and then bent inward to form L-shaped portions 62 and 64 which closely match the L-shaped Cooling vanes 20 and 22 are adapted so that by a surface contact good thermal contact results. As can best be seen from Figs. 2 and 3, two outer leads 14 protrude from the sheath 12 on both sides of the fingers 54, 56 in front and are bent downwards in a corresponding manner to provide a simple To enable insertion in a circuit board with a printed circuit.

Der Basisteil 26 des Kühlkörpers ist vorzugsweise rechteckförmig ausgebildet, und die Kühlrippen 28, 30 sind vorzugsweise quadratisch ausgebildet und haben praktisch dieselbe Breite wie der Basisteil 26. The base part 26 of the heat sink is preferably rectangular formed, and the cooling fins 28, 30 are preferably formed square and have practically the same width as the base part 26.

Obwohl die Dimensionen des Kühlkörpers unterschiedlich sein können, hat der Basisteil 26 bei einer bevorzugten Ausführungsform eine rechteckige Flächengröße von 38 x 9, 5 mm (1 1/2 x 3/8 Zoll), während die Flügel eine quadratische Fläche mit 38 mm (1 1/2 Zoll) Kantenlänge bilden. Das Blech hat eine Dicke von 0,76 mm (0,03 Zoll). Die ausgestanzten Streifen 40 sind von den Flügeln um etwa 2,5 mm (0,10 Zoll) versetzt. Das Material ist vorzugsweise Beryllium-Kupfer, kann jedoch auch ein anderes Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminium, sein. Das Metallblech kann anodisch oxidiert oder geschwärzt sein, so daß sich eine matte Oberfläche ergibt, um die Wärmeabgabe in an sich bekannter Weise zu verbessern. Although the dimensions of the heat sink may be different, In a preferred embodiment, the base part 26 has a rectangular area size of 38 x 9.5 mm (1 1/2 x 3/8 in.) while the wings have a square area Form with 38 mm (1 1/2 inch) edge length. The sheet has a thickness of 0.76 mm (0.03 inch). The punched strips 40 are from the wings by about 2.5 mm (0.10 in) offset. The material is preferably beryllium copper, but can also another material with good thermal conductivity, such as aluminum, be. The metal sheet can be anodically oxidized or blackened, so that a matt surface results in order to improve the heat dissipation in a manner known per se.

Aus den Fig. 1-4 ist ersichtlich, daß der Kühlkörper in einfacher Weise aus einem einzigen rechteckförmigen Metallblech ausgestanzt werden kann, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Parallele Schneidlinien 66 kennzeichnen dort die Kanten der ausgebogenen Streifen 40, während die Schneidlinien 6879en Umriß der Finger 42, 44 und die Schneidlinien 72, 74 den Umriß der Finger 54, 56 kennzeichnen. From Figs. 1-4 it can be seen that the heat sink in a simple Way can be punched out of a single rectangular sheet of metal, such as is shown in FIG. Parallel cutting lines 66 mark the edges there of the scalloped strips 40, while the cutting lines 6879en outline the fingers 42, 44 and the cutting lines 72, 74 identify the outline of the fingers 54, 56.

Um den in Fig. 1 dargestellten Kühlkörper herzustellen, werden die Finger 42, 44 nach unten aus der Ebene des Blechs entlang Biegelinien 76, 78 umgebogen und dann nach außen entlang Biegelinien 80 und 82, um die Führungen 50 und 52 zu bilden. Die Finger 54, 56 werden auch nach unten von der Ebene des Blechs entlang Biegelinien 81, 83 und dann zu der Ausbildung entsprechend Fig. 5 entlang Biegelinien 84, 86 bzw. 88, 90 umgebogen. Schließlich werden die beiden Kühlrippen 28, 30 nach oben entlang Linien 92, 94 umgebogen und dann nach außen divergierend entlang Linien 96 und 98. Die Streifen 40 werden zu der in Fig. 1 dargestellten Form ausgebogen. To produce the heat sink shown in FIG. 1, the Fingers 42, 44 bent downwards out of the plane of the sheet metal along bending lines 76, 78 and then outward along bend lines 80 and 82 to guide guides 50 and 52 form. The fingers 54, 56 are also down from the plane of the sheet along Bending lines 81, 83 and then to the design according to FIG. 5 along bending lines 84, 86 or 88, 90 bent. Finally, the two cooling fins 28, 30 are after bent over at the top along lines 92, 94 and then diverging outward along lines 96 and 98. The strips 40 are bent into the shape shown in FIG.

Nach dem Einsetzen in den Kühlkörper mit Hilfe der elastischen Finger 42, 44 kann die Halbleitereinrichtung elektrisch an ein Schaltbrett angeschlossen werden. Zu diesem Zweck ist das Schaltbrett im allgemeinen mit einer Reihe von Löchern versehen, die zur Aufnahme der Leitungen 14 dienen, die an der Unterseite des Schaltbretts elektrisch leitend durch Verlöten oder dergleichen befestigt werden. Das Schaltbrett ist ferner vorzugsweise auch mit Schlitzen versehen, die zur Aufnahme der Finger 54, 56 und der Kühlfahnen 20, 22 dienen, um eine stabile Anordnung zu gewährleisten. After inserting into the heat sink with the help of the elastic fingers 42, 44, the semiconductor device can be electrically connected to a circuit board will. For this purpose, the circuit board is generally made with a series of holes provided, which serve to accommodate the lines 14 on the underside of the control panel be attached in an electrically conductive manner by soldering or the like. The switchboard is also preferably provided with slots for receiving the fingers 54, 56 and the cooling tabs 20, 22 are used to ensure a stable arrangement.

Die Halbleitereinrichtung wird normalerweise an dem Kühlkörper durch Klemmfinger 42, 44 gehaltert. In manchen Fällen kann es jedoch wünschenswert sein, die Kühlfahnen 20, 22 an den Fingern 54, 56 des Kühlkörpers dauerhaft zu befestigen, wodurch eine zuverlässigere Halterung der Halbleitereinrichtung an dem Kühlkörper 24 erfolgen kann, sowie eine verbesserte Wärmeableitung von den Kühlfahnen zu dem Kühlkörper. Zu diesem Zweck können die Kühlfahnen 20, 22 an den Fingern 54, 56 nach dem Anklemmen der Halbleitereinrichtung an den Kühlkörper angelötet werden. In diesem Falle ist es jedoch schwierig, die Halbleitereinrichtung von dem Kühlkörper zu entfernen, falls ein Austausch erforderlich werden sollte. The semiconductor device is normally attached to the heat sink Clamping fingers 42, 44 supported. In some cases it can however, it is desirable be to permanently attach the cooling tabs 20, 22 to the fingers 54, 56 of the heat sink, whereby a more reliable mounting of the semiconductor device on the heat sink 24 can take place, as well as improved heat dissipation from the cooling vanes to the Heat sink. For this purpose, the cooling tabs 20, 22 on the fingers 54, 56 can follow after the semiconductor device is clamped to the heat sink. In this Trap, however, it is difficult to remove the semiconductor device from the heat sink, if an exchange should be necessary.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, wie ein Kühlkörper mit den erwähnten Eigenschaften hergestellt werden kann. Bei dem Hersteller für die Schaltung muß dann nur noch die Halbleitereinrichtung an dem Kühlkörper angeklemmt werden un d die Einheit an dem Schaltungsbrett mit einer gedruckten Schaltung in der oben beschriebenen Weise befestigt werden. Der Kühlkörper hat ein geringes Gewicht und ist kompakt ausgebildet, ermöglicht aber trotzdem die Einhaltung höchstzulässiger Temperaturen bei verhältnismäßig großen Leistungen. From the above it can be seen how a heat sink with the mentioned properties can be produced. At the manufacturer for the circuit then only the semiconductor device has to be clamped to the heat sink and the unit on the circuit board with a printed circuit in the above are attached in the manner described. The heat sink is light in weight and is compact, but still allows compliance with the highest permissible Temperatures at relatively high performance.

Als Anwendungsbeispiel soll ein Spannungsstabilisator beschrieben werden, der eine monolithische integrierte Schaltung enthält, bei der eine Wärmeerzeugung bis zu 5 Watt erfolgt. A voltage stabilizer is described as an application example containing a monolithic integrated circuit that generates heat up to 5 watts.

Die maximal zulässige Grenzschicht-Temperatur für diese Einrichtung beträgt etwa 125 0c. Die allgemeine Gleichung für die Bestimmung der erforderlichen Wärmeableitung lautet: wobei TA = Umgebungstemperatur TJmax = maximal zulässige Grenzschicht-Temperatur (125 C) - -Tab = Wärmewiderstandgrenzschicht zu Kühlfahne (11°C/W) PD = Wärmeentwicklung in der integrierten Schaltung Die maximale Wärmeentwicklung ist gegeben durch PDmax = (Vin max - Vout min) X Iin max.The maximum permissible boundary layer temperature for this device is about 125 0c. The general equation for determining the required heat dissipation is: where TA = ambient temperature TJmax = maximum permissible boundary layer temperature (125 C) - -Tab = thermal resistance boundary layer to cooling plume (11 ° C / W) PD = heat development in the integrated circuit The maximum heat development is given by PDmax = (Vin max - Vout min ) X Iin max.

In einem typischen Fall beträgt Vin max - Vout min etwa 8 Volt und der maximale Eingangsstrom beträgt 0,5 Ampere bei einer maximalen Umgebungstemperatur von +75 0C. Ein Einsetzen in Gleichung (1) ergibt: = 1,50C/W Ein Kühlkörper gemäß der Erfindung kann 10°C/W ableiten.In a typical case, Vin max - Vout min is around 8 volts and the maximum input current is 0.5 amps at a maximum ambient temperature of +75 0C. Substituting it into equation (1) gives: = 1.50C / W A heat sink according to the invention can dissipate 10 ° C / W.

Daraus ist ersichtlich, daß der Wirkungsgrad dieses Kühlkörpers mehr als ausreichend ist, eine Halbleitereinrichtung für hohe Leistungen unterhalb der maximal zulässigen Temperatur zu halten.From this it can be seen that the efficiency of this heat sink is more as is sufficient, a semiconductor device for high performance below the to maintain the maximum permissible temperature.

Ein derartiger Kühlkörper hat ein geringes Gewicht, geringe Herstellungskosten und ist gut für Halbleitereinrichtungen für hohe Leistungen geeignet. Der Kühlkörper kann in einfacher Weise aus Metallblech ausgestanzt werden, wobei praktisch kein Abfall anfällt. Das Umbiegen der ausgestanzten Teile erfolgt vorzugsweise durch einen Automat oder auf einem Fließband. Die Befestigung des Kühlkörpers an der Halbleitereinrichtung kann in einfacher Weise durch manuelles Einklemmen erfolgen, wobei keine Schrauben und Muttern bestimmter Größe und aus einem geeigneten Material erforderlich sind, ebenso keine Unterlegscheiben zur Begrenzung des Drehmoments oder zur Verankerung. Bei der Herstellung und dem Zusammenbau mitgedruckten Schaltungen sind die Herstellungskosten verringert. Es besteht ferner nicht die Gefahr, daß die dielektrische Umhüllung der Halbleitereinrichtung beschädigt wird. Irgendeine Schrumpfung oder ein kalter Fluß der Halbleitereinrichtung und deren Umhüllung wird durch die elastische Konstruktion der Klemmfinger aufgenommen. Such a heat sink is light in weight and low in manufacturing costs and is well suited for high power semiconductor devices. The heat sink can be punched out of sheet metal in a simple manner, with practically no Waste is generated. The punched-out parts are preferably bent over a vending machine or on an assembly line. The attachment of the heat sink to the semiconductor device can be done in a simple manner by manual clamping, with no screws and nuts of a certain size and of a suitable material are required, also no washers to limit the torque or for anchoring. In making and assembling printed circuits, there is a manufacturing cost decreased. There is also no risk that the dielectric sheath the semiconductor device is damaged. Some shrinkage or a cold one Flow of the semiconductor device and its enclosure is facilitated by the elastic construction the clamping finger added.

PatentansprücheClaims

Claims

Claims 1. Heat sink for a semiconductor device with a cover through which cooling fins with mutually facing surfaces extend, consisting of a stamped metal sheet and a fastening device for the semiconductor device, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that a The cooling element (54, 56) is arranged in thermally conductive contact with the heat sink, which rests against at least one surface of the cooling tabs (20, 22) when the semiconductor device clamped by the retainer (42, 44) to remove heat from the cooling tabs to derive to the heat sink (24).

2. Heat sink according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the cooling lugs (20, 22) are L-shaped and are facing each other Sides of the semiconductor device extend that the cooling element (54, 56) correspondingly Is L-shaped and essentially parallel contact surfaces to rest on the cooling lugs (20, 22) on opposing surfaces for Has heat transfer between flat surfaces.

3. Heat sink according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the holding device is formed by fingers (46, 48) which of the heat sink substantially parallel to each other and approximately perpendicular to the The contact surfaces of the cooling lugs with the cooling element (54, 56) extend.

4. Heat sink according to one of the preceding claims, d a -d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the holding device is an elastic clamping device (42, 44) to clamp the encased half-liner to the heat sink (24), when the cooling tabs (20, 22) are in contact with the cooling element (54, 56).

5. Heat sink according to one of the preceding claims, d a -d u r c h e k e k e n n n n t z i n e t that he consists of a single one metal sheet consists and that the cooling element (54, 56) and the clamping device (42, 44) from the Sheet metal are cut out and protrude from it.

6. Heat sink according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c n e t that it consists of a base part (26) and two cooling fins (28, 30), that out of the plane of the base part (26) in a direction opposite to the direction protrude from the clamping device.

7. Heat sink according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the cooling fins (28, 30) extend from the base part in a direction perpendicular to extend and are then arranged to diverge outwards.

8. Heat sink according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the cooling fins (28, 30) from the base part (26) at first slightly converging and then extending diverging.

9. Heat sink according to claim 2, d a d u r c h g e ke n n -z e i c h n e t that two cooling fins extend from the heat sink at an angle.

10. Heat sink according to claim 1, which consists of a one-piece sheet metal is punched out, d u r c h g e n n n z e i c h -n e t that two pairs vnn facing fingers (46, 48; 54, 56) cut out of the body (24) and are bent upwards from the base part (26) that the two pairs of fingers protrude substantially perpendicular to each other to provide a support for the semiconductor device to form that at least one pair of fingers (46, 48) for releasably holding the semiconductor device is formed on the body (24), and that the body (24) parallel downwards along Lines to form two cooling fins (28, 30) is bent, which are essentially diverging downwardly from the base part (26) on both sides thereof.

11. Heat sink according to claim 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that at least one of the pairs of fingers (54, 56) at least partially from the cooling fins (28, 30) is punched out.

12. Heat sink according to one of claims 6, 10 or 11, d a d u r c it should be noted that each of the cooling fins (28, 30) has narrow cutouts Have strips (40) which are outwardly opposite to the plane of the cooling fins (28, 30) are offset.

L e r s e i t e