DE4040288C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Elektronik-Baugruppe mit Metallgehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an electronic assembly with Metal housing according to the preamble of claim 1.
Eine solche Elektronik-Baugruppe ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 81 08 938 bekannt. Im Metallgehäuse befindet sich eine Leiterplatte, die mit Halbleiterbauelementen bestückt ist. Zur Kühlung von Halbleiterbauelementen mit hoher Verlustleistung sind Wärmeübertragungskörper, dort Wärmeleitstäbe genannt, vorgesehen. Sie werden durch Federclips an die Rückseite der Halbleiterbauelemente angedrückt. Dazu umgreifen die Federclips jeweils zwei gegenüberliegende Ränder des jeweiligen Halbleiterbauelementes. So wird die in den Halbleiterbauelementen entstehende Wärme an das Metallgehäuse und von da an die umgebende Luft abgegeben.Such an electronic assembly is from the German Utility Model 81 08 938 known. In the metal case there is a printed circuit board with the Semiconductor devices is equipped. For cooling of Semiconductor devices with high power dissipation are Heat transfer body, there called thermal conductors, intended. They are attached by spring clips to the back of the Semiconductor devices pressed. These embrace the Spring clips each two opposite edges of the respective semiconductor device. So that is in the Semiconductor devices generated heat to the metal housing and from then on the surrounding air is released.
Nachteilig ist, daß die zwei von dem Federclip umgriffenen Ränder des jeweiligen Halbleiterbauelementes frei von Lötfahnen sein müssen. Es muß außerdem zwischen dem Halbleiterbauelement und der Leiterplatte ein Abstand bestehen. The disadvantage is that the two embraced by the spring clip Edges of the respective semiconductor device free of Need to be solder tags. It also has to be between the Semiconductor device and the circuit board a distance consist.
Diese Voraussetzungen sind bei den Pin Grid Array-Gehäusen für Halbleiterbauelemente mit hochintegrierten Schaltungen erfüllt. Daneben gibt es aber weitere Gehäuseformen, bei denen diese Voraussetzungen nicht gegeben sind und die deshalb in die bekannte Elektronik-Baugruppe nicht eingebaut werden können, wenn die Halbleiterbauelemente mit einer hohen Verlustleistung betrieben werden sollen.These requirements are in the Pin Grid Array packages for semiconductor devices with highly integrated circuits Fulfills. In addition, there are other types of housing, at which these conditions are not met and the therefore not installed in the known electronic module can be when the semiconductor devices with a high Power loss to be operated.
Einige der bei Halbleiterbauelementen mit hochintegrierten Schaltungen gebräuchlichen Gehäuseformen sind in der Druckschrift "PACKAGING OUTLINES AND DIMENSIONS" der Fa. Intel Corporation, 3065 Bowers Avenue, Santa Clara, CA 95051, (Order Number: 231369-004) beschrieben. Die schon erwähnten Pin Grid Array-Gehäuse findet man auf den Seiten 4-1 bis 4-5. Gehäuse, die an allen Rändern Lötfahnen aufweisen und deshalb zum Einbau in die bekannte Elektronik-Baugruppe nicht in Frage kommen, sind auf den Seiten 6-2, 8-1 bis 8-8, 10-1 bis 10-5, 11-1 bis 11-12 sowie 12-2 beschrieben. Es handelt sich um Quad Pack-, Cerquad-, Plastic Quad Flat Pack-, Plastic Leaded Chip Carrier- und Plastic Flatpack-Gehäuse. Für die Plastic Leaded Chip Carrier-Gehäuse ist die Abkürzung PLCC- Gehäuse üblich.Some of the most highly integrated semiconductor devices Circuits common housing forms are in the Publication "PACKAGING OUTLINES AND DIMENSIONS" Fa. Intel Corporation, 3065 Bowers Avenue, Santa Clara, Calif. 95051, (Order Number: 231369-004). The already mentioned Pin Grid Array enclosures can be found on pages 4-1 through 4-5. Housings that have soldering lugs on all edges and therefore for installation in the known electronic module not in Question come are on pages 6-2, 8-1 to 8-8, 10-1 to 10-5, 11-1 to 11-12 and 12-2. It is about Quad Pack, Cerquad, Plastic Quad Flat Pack, Plastic Leaded Chip Carrier and Plastic Flatpack Housing. For the Plastic Leaded Chip Carrier Housing is the abbreviation PLCC Housing common.
Der Erfindung liegt folgende Aufgabe zugrunde: Es soll eine Elektronik-Baugruppe der obigen Art angegeben werden, bei der die mit hoher Verlustleistung betriebenen und an allen Rändern mit Lötfahnen versehenen Halbleiterbauelemente flach an beliebiger Stelle auf der Leiterplatte liegend eingebaut sind. The invention is based on the following object: It should be a Electronics assembly of the above type are given in the those with high power dissipation and at all Flatten edges provided with solder tails semiconductor devices installed lying anywhere on the circuit board are.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the teaching according to the patent claim 1 solved.
Der Anspruch 2 lehrt eine vorteilhafte Weiterbildung.The claim 2 teaches an advantageous development.
Die Verwendung eines Wärmeübertragungskörpers, der aus einem Grundkörper und einem darin geführten Stempel besteht, zur Kühlung eines Halbleiterbauelementes ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 37 35 985 bekannt. Statt "Wärmeübertragungskörper" wird dort der Ausdruck "wärmeleitender Modul" gebraucht. Nachteilig ist, daß eine Kühlwirkung erst nach völligem Zusammenbau der Elektronik- Baugruppe möglich ist. Damit ist z. B. ein Testbetrieb vor dem völligen Zusammenbau nicht möglich.The use of a heat transfer body, which consists of a Body and a guided therein stamp exists to Cooling of a semiconductor device is from the German Publication 37 35 985 known. Instead of "Heat transfer body" is there the expression used "heat-conducting module". The disadvantage is that a Cooling effect only after complete assembly of the electronics Assembly is possible. This is z. B. before a test operation not possible to complete assembly.
Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 77 40 059 ist eine weitere Möglichkeit der Wärmeableitung von einem Halbleiterelement über einen Wärmeübertragungskörper an ein Gehäuse bekannt. Das Halbleiterbauelement weist nur eine Lötfahne und einen Gewindebolzen auf. Mit diesem Gewindebolzen ist es sowohl mit der Leiterplatte als auch mit dem Wärmeübertragungskörper verschraubt.From the German utility model 77 40 059 is a further possibility of heat dissipation of one Semiconductor element via a heat transfer body to a Housing known. The semiconductor device has only one Lötfahne and a threaded bolt on. With this Threaded bolt is with both the PCB and with bolted to the heat transfer body.
Aus der deutschen Patentschrift 32 37 878 ist eine Elektronik-Baugruppe bekannt, bei der ebenfalls eine mit Halbleiterbauelementen bestückte Leiterplatte in einem Metallgehäuse eingebaut ist und bei der die Verlustwärme vom jeweiligen Halbleiterbauelement über einen Wärmeübertragungskörper, dort als Gewindebolzen bezeichnet, an das Metallgehäuse abgeführt wird. Das Halbleiterbauelement ist eine integrierte Schaltung in einem Gehäuse, dessen Ränder Lötfahnen aufweisen. Der Wärmeübertragungskörper ist an das Halbleiterbauelement angelötet oder angeklebt. Dadurch wird ein Auswechseln des Halbleiterbauelementes sehr erschwert, denn es muß an ein handelsübliches Halbleiterbauelement zunächst ein Gewindebolzen angelötet oder angeklebt werden.From German Patent 32 37 878 is a Electronic assembly known, in which also one with Semiconductor devices populated PCB in one Metal housing is installed and at the loss of heat from respective semiconductor device via a Heat transfer body, there referred to as a threaded bolt on the metal housing is removed. The semiconductor device is an integrated circuit in a housing whose Have edges solder tags. The heat transfer body is soldered or glued to the semiconductor device. Thereby a replacement of the semiconductor device is very complicated, because it must be a commercial Semiconductor device first soldered a threaded bolt or glued on.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 27 25 340 ist eine weitere Elektronik-Baugruppe bekannt, bei der eine mit Halbleiterbauelementen bestückte Leiterplatte in einem Metallgehäuse eingebaut ist. Die Verlustwärme wird vom jeweiligen Halbleiterbauelement unmittelbar, also ohne einen Wärmeübertragungskörper, an das Metallgehäuse abgeführt. Dazu sind an den Boden des Metallgehäuses Befestigungsvorsprünge angegossen, an denen das Halbleiterbauelement angenietet ist. Als Halbleiterbauelemente kommen nur solche in Frage, deren Gehäuse einen zur Wärmeableitung und Befestigung ausgebildeten Flansch aufweisen.From German Patent Application 27 25 340 is a Another electronics module known in the one with Semiconductor devices populated PCB in one Metal housing is installed. The heat loss is from the respective semiconductor device directly, ie without one Heat transfer body, discharged to the metal housing. To are at the bottom of the metal housing fastening projections molded on, in which the semiconductor device is riveted. As semiconductor devices only those in question, whose Housing one for heat dissipation and attachment having trained flange.
Die Erfindung wird anhand von in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei die in der folgenden Tabelle angegebene Zuordnung gilt.The invention will be described with reference to embodiments shown in FIGS. 1 to 8, wherein the assignment given in the following table applies.
In den Fig. 1, 3, 5 und 7 ist jeweils ein Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Elektronik-Baugruppe dargestellt. In den Fig. 2, 4, 6 und 8 ist ein in dem jeweiligen Ausführungsbeispiel vorgesehener Wärmeübertragungskörper im Detail dargestellt. In FIGS. 1, 3, 5 and 7, a detail of the electronic assembly according to the invention is shown in each case. In Figs. 2, 4, 6 and 8 provided in each embodiment, heat transfer body is shown in detail.
Es wird zunächst die Fig. 1 beschrieben. In ihr bedeuten:First, Fig. 1 will be described. In it mean:
Die Leiterplatte LP ist parallel zum Boden des Metallgehäuses MG in dieses eingebaut. Als Beispiel für die Befestigung ist die Schraube S3 und die Distanzrolle DR dargestellt. Auf der Leiterplatte LP sind Halbleiterbauelemente montiert. Als Beispiel ist hier eines in der Form eines PLCC-Gehäuses dargestellt. Zur zusätzlichen Kühlung ist ein Wärmeübertragungskörper vorgesehen, der aus dem Grundkörper GK, dem Stempel St und der Federscheibe FS besteht. Der Stempel St ist in einem Sackloch des Grundkörpers GK geführt. Im Spalt zwischen der Mantelfläche des Stempels St und der Innenwand des Sackloches ist Wärmeleitpaste eingebracht.The printed circuit board LP is installed parallel to the bottom of the metal housing MG in this. As an example of the attachment, the screw S 3 and the spacer roller DR is shown. On the circuit board LP semiconductor devices are mounted. As an example, one is shown here in the form of a PLCC package. For additional cooling, a heat transfer body is provided which consists of the main body GK, the punch St and the spring washer FS. The stamp St is guided in a blind hole of the body GK. In the gap between the lateral surface of the punch St and the inner wall of the blind hole thermal paste is introduced.
Einzelheiten des Wärmeübertragungskörpers werden anhand der Fig. 2 beschrieben. Mit EL ist ein Entlüftungsloch bezeichnet. Der Grundkörper GK, und damit auch der Wärmeübertragungskörper, weist zwei lange Beine B1 und B2 sowie zwei kurze Beine B3 und B4 auf. Details of the heat transfer body will be described with reference to FIG. 2. With EL a vent hole is designated. The main body GK, and thus also the heat transfer body, has two long legs B 1 and B 2 and two short legs B 3 and B 4 .
Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, ist der Wärmeübertragungskörper mit den langen Beinen B1 und B2 am Boden des Metallgehäuses befestigt. Zur Befestigung dienen Schrauben, von denen nur die Schraube S1 dargestellt ist. In der Leiterplatte LP sind Durchbrüche vorgesehen, durch die die langen Beine hindurch ragen. Mit den kurzen Beinen B3 und B4 ist der Wärmeübertragungskörper an der Leiterplatte LP befestigt. Zur Befestigung dienen auch Schrauben, von denen nur die Schraube S2 dargestellt ist.As shown in Fig. 1, the heat transfer body is fixed with the long legs B 1 and B 2 at the bottom of the metal housing. For fastening serve screws, of which only the screw S 1 is shown. In the circuit board LP openings are provided through which the long legs protrude. With the short legs B 3 and B 4 , the heat transfer body is attached to the circuit board LP. For fastening also serve screws, of which only the screw S 2 is shown.
Der Wärmeübertragungskörper weist also Befestigungsmittel der ersten Art und diejenigen der zweiten Art auf. Die Befestigungsmittel der ersten Art bestehen aus den langen Beinen B1 und B2 und sind zur Befestigung am Metallgehäuse ausgebildet. Die Befestigungsmittel der zweiten Art bestehen aus den kurzen Beinen B3 und B4 und sind zur Befestigung an der Leiterplatte LP ausgebildet.The heat transfer body thus has fastening means of the first type and those of the second type. The fastening means of the first type consist of the long legs B 1 and B 2 and are designed for attachment to the metal housing. The fastening means of the second type consist of the short legs B 3 and B 4 and are designed for attachment to the printed circuit board LP.
Durch die Verwendung von Schrauben und die entsprechende Ausbildung der Befestigungsmittel der ersten und der zweiten Art bestehen lösbare Verbindungen zwischen dem Wärmeübertragungskörper einerseits und dem Metallgehäuse MG bzw. der Leiterplatte LP andererseits.By the use of screws and the corresponding Formation of the fastening means of the first and the second Type exist releasable connections between the Heat transfer body on the one hand and the metal housing MG or the printed circuit board LP on the other hand.
Der Stempel St wird durch die Federscheibe FS auf die Rückseite des Halbleiterbauelementes IC gedrückt. So wird die in ihm entstehende Wärme über den Stempel St, dem Grundkörper GK und den Befestigungsmitteln der ersten Art an das Metallgehäuse MG abgeleitet und von dort an die umgebende Luft abgegeben. Dazu sind die Kühlrippen KR vorgesehen und der Boden des Metallgehäuses genügend dick ausgebildet. Die Befestigungsmittel der ersten Art sind also auch zur Wärmeübertragung vom Grundkörper GK zum Metallgehäuse MG ausgebildet. The stamp St is by the spring washer FS on the Rear side of the semiconductor device IC pressed. So will the heat generated in it via the stamp St, the main body GK and the fasteners of the first kind to the Metal housing MG derived and from there to the surrounding air issued. For this purpose, the cooling fins KR are provided and the Bottom of the metal housing formed thick enough. The Fasteners of the first kind are therefore also for Heat transfer from the body GK to the metal housing MG educated.
Im Ausführungsbeispiel 2 weist der Grundkörper auch 4 Beine auf, jedoch ist jedes Bein so ausgebildet, daß es sowohl als Befestigungsmittel der ersten Art als auch als Befestigungsmittel der zweiten Art wirkt. Das wird dadurch erreicht, daß die Beine abgestuft ausgebildet sind, wobei die Stufe Su das Befestigungsmittel der zweiten Art bildet.In Embodiment 2, the main body also has 4 legs however, each leg is designed to be both Fasteners of the first kind as well as Fastener of the second kind acts. That's going to happen achieved that the legs are stepped, wherein the Stage Su forms the fastener of the second kind.
Im Ausführungsbeispiel 3 ist anstelle der Federscheibe FS eine Blattfeder BF vorgesehen. Dementsprechend weist der Grundkörper GK kein Sackloch sondern ein Durchgangsloch zur Führung des Stempels St auf.In the embodiment 3, instead of the spring washer FS is a Leaf spring BF provided. Accordingly, the Body GK no blind hole but a through hole for Guide the stamp St up.
In den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 wird die zum Andrücken des Stempels St an das Halbleiterbauelement erforderliche Federkraft durch eigens dafür vorgesehene Federn (Federscheibe FS bzw. Blattfeder BF) aufgebracht. Im Ausführungsbeispiel 4 wird stattdessen die Federwirkung der Leiterplatte LP ausgenutzt. Um die erforderliche Andruckkraft einzuleiten ist der Stempel St schraubbar ausgeführt. Er trägt ein Außengewinde und das Loch im Grundkörper GK das entsprechende Innengewinde. Der Stempel St wird so weit hineingeschraubt, bis er mit der nötigen Andruckkraft an der Rückseite des Halbleiterbauelementes anliegt.In the embodiments 1 to 3, the for pressing the stamp St to the semiconductor device required Spring force by specially provided springs (spring washer FS or leaf spring BF) applied. In the embodiment 4 is instead the spring action of the PCB LP exploited. To initiate the required pressure force is the stamp St executed screwed. He carries a External thread and the hole in the body GK the corresponding Inner thread. The stamp St is screwed in so far, until he with the necessary pressure on the back of the Semiconductor device applied.
In den zuvor beschriebenen Beispielen ist der Stempel St und das Loch zu seiner Führung im Grundkörper rund ausgebildet. Jedoch ist bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 auch eine andere Querschnittsform denkbar, und zwar eine an die Form des jeweiligen Halbleiterbauelementes angepaßte Form. So käme bei PLCC-Gehäusen die quadratische Form und bei Halbleitern in Dual-in-Linie-Gehäusen die Rechteckform infrage. In the examples described above, the stamp is St and the hole to his leadership in the base body formed around. However, in the embodiments 1 to 3 is also a Another cross-sectional shape conceivable, one to the shape of the respective semiconductor device adapted shape. That would be the case PLCC packages have the square shape and semiconductors in Dual-in-line enclosures question the rectangular shape.
Die erfindungsgemäße Lösung hat folgende Vorteile:The solution according to the invention has the following advantages:
- a) Sie erfordert keine eigens zur Anbringung eines Wärmeübertragungskörpers ausgebildete Form des Halbleiterbauelementes. Es genügt, wenn das Halbleiterbauelement eine ebene Rückseite aufweist. Dies ist bei vielen handelsüblichen Halbleiterbauelementen der Fall.a) It does not require a separate attachment Heat transfer body trained form of Semiconductor device. It is enough if that Semiconductor device has a flat back. This is in many commercial semiconductor devices of Case.
- b) Wenn die Elektronik-Baugruppe nach dem Patentanspruch 2 ausgebildet ist, läßt sich der Wärmeübertragungskörper leicht vom Halbleiterbauelement lösen. Dies ermöglicht ein leichtes Auswechseln des Halbleiterbauelementes.b) When the electronics assembly according to claim 2 is formed, the heat transfer body can be easily detached from the semiconductor device. This allows a easy replacement of the semiconductor device.
- c) Auch außerhalb des Metallgehäuses ist die auf der Leiterplatte untergebrachte Schaltung unter einschränkenden Bedingungen schon betriebsfähig, weil in diesem Fall der Wärmeübertragungskörper wegen seiner großen Oberfläche als Kühlkörper wirkt. Ein Betrieb außerhalb des Metallgehäuses ist deshalb wichtig, weil dann z. B. für Prüfzwecke noch alle Bauelemente zugänglich sind.c) Also outside of the metal housing is on the Circuit board housed circuit underneath restrictive conditions already operational, because in In this case, the heat transfer body because of his large surface acts as a heat sink. A business outside the metal case is important because then z. B. still accessible for testing purposes, all components are.
In den zuvor beschriebenen Beispielen ist die Leiterplatte so in das Metallgehäuse eingebaut, daß ihre Lötseite dem Boden des Metallgehäuses zugewandt ist. Außerdem ist der Boden für die Wärmeableitung vorgesehen. Dies erfordert zwar Durchbrüche in der Leiterplatte, durch die die Befestigungsmittel der ersten Art hindurchragen, hat aber auch Vorteile. So kann der Deckel De verhältnismäßig leicht ausgebildet sein, da er zur Wärmeableitung nichts beizutragen braucht. Ferner sind nach dem Abnehmen des Deckels z. B. für Prüfzwecke die Bauelemente leicht zugänglich, und es ist die Elektronik-Baugruppe noch voll betriebsfähig.In the examples described above, the circuit board is so built into the metal housing with its solder side facing the ground facing the metal housing. Besides, the floor is for provided the heat dissipation. This requires breakthroughs in the circuit board through which the fasteners of the The first type, but also has advantages. So can the Cover De relatively easy to be trained, since he is to Heat dissipation needs nothing to contribute. Further, after the removal of the lid z. B. for testing purposes, the components easily accessible, and it's the electronics assembly yet fully operational.
Claims (3)
- a) Im Metallgehäuse (MG) ist eine Leiterplatte (LP) eingebaut, die mit Halbleiterbauelementen (IC) bestückt sind;
- b) Mindestens ein Halbleiterbauelement (IC) steht in Wärmekontakt mit dem Metallgehäuse (MG);
- c) Der Wärmekontakt ist durch einen Wärmeübertragungskörper (GK, St) gebildet;
- a) In the metal housing (MG), a printed circuit board (LP) is installed, which are equipped with semiconductor devices (IC);
- b) at least one semiconductor device (IC) is in thermal contact with the metal housing (MG);
- c) The thermal contact is formed by a heat transfer body (GK, St);
- d) Der Wärmeübertragungskörper weist einen Grundkörper (GK) und einen Stempel (St) auf;
- e) Der Grundkörper (GK) weist Befestigungsmittel einer ersten Art (B₁, B₂, Fig. 1 u. 2) und Befestigungsmittel einer zweiten Art (B₃, B₄, Fig. 1 u. 2) auf;
- f) Die Befestigungsmittel der ersten Art sind zur Befestigung des Wärmeübertragungskörpers an das Metallgehäuse (MG) und zur Wärmeübertragung ausgebildet;
- g) Die Befestigungsmittel der zweiten Art sind zur Befestigung des Grundkörpers (GK) an der Leiterplatte (LP) ausgebildet;
- h) Der Stempel (St) ist so in dem Grundkörper gehaltert, daß er an die Rückseite des Halbleiterbauelementes angedrückt wird.
- d) The heat transfer body has a base body (GK) and a punch (St);
- e) The main body (GK) has fastening means of a first type (B₁, B₂, Fig. 1 and 2) and fastening means of a second type (B₃, B₄, Fig. 1 and 2) on;
- f) The fastening means of the first type are designed for fastening the heat transfer body to the metal housing (MG) and for heat transfer;
- g) The fastening means of the second type are designed for fastening the basic body (GK) to the printed circuit board (LP);
- h) The punch (St) is held in the base body so that it is pressed against the back of the semiconductor device.
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| DE19904040288 DE4040288A1 (en) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | Electronic module with metal housing - has circuit board with integrated circuit element in thermal contact with housing |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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| DE4040288A1 DE4040288A1 (en) | 1992-07-02 |
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Family Applications (1)
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1990
- 1990-12-17 DE DE19904040288 patent/DE4040288A1/en active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4040288A1 (en) | 1992-07-02 |
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