DE8427872U1

DE8427872U1 - Device for fastening a heat sink on several integrated modules arranged next to one another

Info

Publication number: DE8427872U1
Application number: DE19848427872
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1985-01-03

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München 84 G 1 7 4 O OESiemens Aktiengesellschaft Our symbol Berlin and Munich 84 G 1 7 4 O OE

Einrichtung zum Befestigen eines Kühlkörpers auf mehreren nebeneinander angeordneten integrierten Bausteinen. Device for fastening a heat sink on several integrated modules arranged next to one another.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Befestigen eines gemeinsamen Kühlkörpers auf mehreren nebeneinander auf einer Leiterplatte angeordneten integrierten Bausteinen.The invention relates to a device for fastening a common heat sink on several side by side integrated modules arranged on a printed circuit board.

Die zunehmende Miniaturisierung von integrierten Bausteinen zu sogenannten hochintegrierten Bausteinen und in Verbindung damit die hohe Packungsdichte haben eine starke Wärmeabgabe derjenigen Flachbaugruppen zur Folge, die mit einer Mehrzahl solcher integrierter Bausteine bestückt sind, was leicht zu einer Überschreitung der für die integrierten Bausteine zulässigen Temperaturen führen kann. Zu ihrem Schutz werden deshalb derartige Flachbaugruppen mit einem oder auch mehreren Kühlkörpern versehen.The increasing miniaturization of integrated modules to so-called highly integrated modules and in connection thus the high packing density have a strong heat dissipation of those flat modules with the consequence a plurality of such integrated modules are populated, which can easily lead to an excess of the integrated modules can lead to permissible temperatures. For their protection, such flat modules are therefore with one or more heat sinks provided.

Es ist bekannt, für derartige Flachbaugruppen großflächige Metallplatten als Kühlkörper zu verwenden, die die Abwärme •der integrierten Bausteine entweder an die sie umgebende Luft oder an flussigkeits-oder gasdurchströmte Hohlkörper abgeben. So ist z.B. aus dem US-Patent 3 993 123 eine Einrichtung mit einer Mehrzahl von wärmeerzeugenden elektrischen Bausteinen bekannt, die auf einer Unterlage montiert sind. Ein Wärmeableitgehäuse versiegelt und umschließt die wäi.neerzeugenden Bauelemente. Die der Unterlage gegenüberliegende Wand des Gehäuses besitzt langgestreckte zylindrische Öffnungen in Richtung auf die wärmeerzeugenden Bauelemente zu. In jeder derartigen Öffnung des Gehäuses befindet sich ein Federelement, das sich gegen das innere Ende der Öffnung abstützt. Außerdem befindet sich in jederIt is known to use large-area metal plates as heat sinks for such flat modules, which absorb the waste heat • the integrated modules either to the air surrounding them or to hollow bodies through which liquid or gas flows hand over. For example, U.S. Patent 3,993,123 discloses a device having a plurality of heat generating electrical devices Blocks known that are mounted on a base. A heat sink seals and encloses the heat-generating components. The opposite of the base Wall of the housing has elongated cylindrical openings towards the heat generating Components too. In each such opening of the housing there is a spring element, which is against the inner Supports the end of the opening. Also is in each

Kar 1 Pe/ 06.09.84Kar 1 Pe / 09/06/84

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-•2 - 84 G 1 740DH jj- • 2 - 84 G 1 740DH yy

Öffnung ein wärmeleitendes Element in Form eines Kolbens j *. der so dimensioniert ist, daß nur ein schmaler Spalt zwi- I sehen den äußeren Wänden der Öffnungen und dem Kolben fiOpening a thermally conductive element in the form of a piston j *. which is dimensioned so that only a narrow gap between I see the outer walls of the openings and the piston fi

bleibt. Jedes Federelement drückt das Wärmeleitelement §remain. Each spring element presses the heat-conducting element §

gegen eines der waremefzeugenden Bauelemente. Ein wärmeleitendes inertes Fluidum befindet sich im Inneren des Gehäuses
und füllt alle Spalte und Leerräume desselben aus. Die
Wärme wird von dem Gehäuse durch externe Ableitmittel abgeleitet. Durch derartige Maßnahmen oder durch Maßnahmen,
wie sie aus der europäischen Patentanmeldung 0001 153against one of the goods producing components. A thermally conductive inert fluid is located inside the housing
and fills all gaps and spaces of the same. the
Heat is dissipated from the housing by external dissipation means. By such measures or by measures
as described in European patent application 0001 153

als Weiterbildung dieser allgemeinen Idee bekannt sind, wirdwill be known as continuing this general idea

jeder einzelne elektronische Baustein individuell gekühlt. Ievery single electronic component is individually cooled. I.

Nachteilig bei dieser Art von Kühleinrichtung ist jedoch, |However, a disadvantage of this type of cooling device is |

daß die Wärme von dem Chip des integrierten Bausteins nur |that the heat from the chip of the integrated component only |

über punktförmige Kontakte in dem Stempel und von dort |via point contacts in the stamp and from there |

über eine Gasstrecke in den eigentlichen Kühlkörper Iinto the actual heat sink I via a gas line

fließt. Der punktförmige Kontakt zwischen integriertem |flows. The point-like contact between the integrated |

Baustein und Metallstempel und Kühlkörper hat einen rela- jModule and metal stamp and heat sink has a rela- j

tiv hohen Wärmewiderstand. Außerdem erfordert der Aufbau $tively high thermal resistance. Also requires $

einen großen Aufwand. !'a great effort. ! '

Ferner ist aus der europäischen Patentanmeldung 0103 068
eine Einrichtung zum Kühlen derartiger integrierter Bausteine bekannt geworden, die zum einen einen wesentlichFurthermore, from the European patent application 0103 068
a device for cooling such integrated modules has become known, which on the one hand is essential

geringeren Wärmewiderstand besitzt und deshalb eine deutlich
bessere Kühlung der integrierten Bausteine mit sich bringthas a lower thermal resistance and therefore a significantly
brings better cooling of the integrated components with it

und die außerdem einen wesentlich geringeren Aufwand i'1and which also require significantly less effort i'1

erfordert. Dies wird dadurch erreicht, daß die integrierten ;'requires. This is achieved by the fact that the integrated; '

Bausteine keine Gehäuse besitzen, daß sie auf einer starren ?Building blocks do not have a housing that they can stiff on one?

Leiterplatte angeordnet sind, daß die gesamte Rückfläche |Printed circuit board are arranged that the entire rear surface |

jedes integrierten Bausteins in Kontakt mit einer allen ^! integrierten Bausteinen gemeinsamen Kühlplatte sehr hoher ' Ievery integrated module in contact with all of them ^! integrated building blocks common cooling plate very high 'I

Ebenheit ist und daß der individuelle Andruck der einzelnen fIs flatness and that the individual pressure of the individual f

integrierten Bausteine an die gemeinsame Kühlplatte durch jintegrated modules to the common cooling plate through j

jeweils zwischen starrer Leiterplatte und integrierten ;each between rigid circuit board and integrated;

Baustein eingefügte federnde Elemente erreicht wird. |Block inserted resilient elements is achieved. |

< I ι ·<I ι ·

I I · · I IIII I · · I III

I I I I I I I I II III III

_3^ 84 η 1 7 4 O OE_3 ^ 84 η 1 7 4 O OE

reicht wird; Durch Zwischenfügen von Leitfett zwischen die integrierten Bausteine einerseits Und die Kühlplatte andererseits kann der Wärmewiderstand der Einrichtung weiter gesenkt werden.
5is enough; By interposing conductive grease between the integrated components on the one hand and the cooling plate on the other hand, the thermal resistance of the device can be further reduced.
5

Ausgehend von dem Prinzip dieser zuletzt genannten bekannten Einrichtung zum Kühlen von integrierten Bausteinen lag der Neuerung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung dieser Art zu schaffen, die auch für sehr kleine Leiterplatten mit nur einigen wenigen nebeneinander angeordneten integrierten Bausteinen anwendbar ist und bei der insbesondere die Montage der gesamten aus Leiterplatte, Kühlkörper, integrierten Bausteinen und federnden Elementen zwischen Leiterplatten und integrierten Bausteinen bestehenden Anordnung besonders einfach durchgeführt werden kann,, Gemäß der Neuerung wird dies erreicht durch eine Platte mit vorzugsweise an den Rändern angeordneten, bis über den untersten Teil des Kühlkörpers nach oben ragenden hakenförmigen Ansätzen, sowie jeweils unter den Einbauplätzen der integrierten Bausteine von der Platte nach oben durch die Leiterplatte hindurchragenden Noppen. Eine besonders preisgünstige und leicht herzustellende Einrichtung ist erzielbar, wenn sie als Kunststoffspritzteil ausgebildet wird.Based on the principle of this last-mentioned known device for cooling integrated components the innovation was based on the task of creating a device of this type that could also be used for very small circuit boards can be used with only a few integrated modules arranged next to one another and in particular with the assembly of the entire circuit board, heat sink, integrated components and resilient elements The arrangement between printed circuit boards and integrated modules can be carried out particularly easily, According to the innovation, this is achieved by a plate with preferably arranged on the edges, up to the lowest part of the heat sink protruding hook-shaped approaches, as well as each under the installation locations of the integrated building blocks protruding from the plate up through the printed circuit board knobs. A particularly inexpensive one and an easy-to-manufacture device can be achieved if it is formed as a plastic injection-molded part.

Weitere Einzelheiten der neuerungsgemäßen Einrichtung ergeben sich' aus den Patentansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.Further details of the device according to the innovation emerge 'from the claims and from the following description of an embodiment based on the drawing.

Die Zeichnung zeigt in Vorderansicht und Draufsicht die neuerungsgemäße Einrichtung in Anwendung auf eine aus vier integrierten Bausteinen 3 besteheade Baugruppe. Diese vier integrierten Bausteine 3 sind, wie besonders gut die Draufsicht erkennen läßt, eng nebeneinander auf einer Leiterplatte 2 angeordnet. Alle vier integrierten Bausteine 3 sollen durch einen gemeinsamen Kühlkörper 1 ge-The drawing shows in front view and top view the device according to the invention in use on a four integrated modules 3 existing modules. These four integrated building blocks 3 are particularly good as well the top view reveals, arranged closely next to one another on a circuit board 2. All four integrated building blocks 3 should be achieved by a common heat sink 1

_ 4 _ 84 G 1 7 4 O DE_ 4 _ 84 G 1 7 4 O DE

kühlt werden. Im vorliegenden Ausführuhgsbeispiel ist zwar ein funder Kühlkörper dargestellt; ohne aber das Prinzip der Neuerung zu verlassen kann selbstverständlich anstelle des runden Kühlkörpers z.B.auch ein rechteckiger Kühlkörper mit senkrecht nach oben stehenden Kühlrippen Verwendung finden.be cooled. In the present exemplary embodiment although a funder heat sink is shown; but without leaving the principle of innovation can be taken for granted Instead of the round heat sink, for example, a rectangular heat sink with cooling fins that protrude vertically upwards Find use.

Bei der Kühlung mehrerer nebeneinander angeordneter integrierter Bausteine durch einen gemeinsamen Kühlkörper ist es schwierig, den Flächenkontakt zwischen der Oberfläche der integrierten Bausteine 3 und der untersten Fläche des Kühlkörpers 1 so gut zu machen, daß alle integrierten Bausteine 3 gleich gut gekühlt werden. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die integrierten Bausteine 3 durch federnde Elemente von unten her gegen den Kühlkörper 1 gedrückt werden. Wie aus der Vorderansicht des Ausführungsbeispiels in der Zeichnung besonders gut ersichtlich ist, dient gemäß der vorliegenden Neuerung dazu eine Platte 4, bei der an den Rändern hakenförmige Ansätze 5 angeordnet sind, die bis über den untersten Teil des Kühlkörpers 1 nach oben ragen und dort an dem Kühlkörper 1 einrasten. Weiterhin sind auf der Platte 4 jeweils im Bereich der Einbauplätze der integrierten Bausteine 3 nach oben durch die Leiterplatte 1 hindurchragende Noppen 6 angeordnet. Diese Noppen sind so lang, daß sie die Unterseite der integrierten Bausteine 3 berühren und infolge der Federwirkung der Platte 6 nach oben gegen die Unterseite des Kühlkörpers 1 drücken.When cooling several integrated modules arranged next to one another by a common heat sink, it is difficult to make the surface contact between the surface of the integrated modules 3 and the lowermost surface of the heat sink 1 so good that all integrated modules 3 are equally well cooled. This can be achieved in that the integrated modules 3 are pressed from below against the heat sink 1 by resilient elements. As can be seen particularly clearly from the front view of the exemplary embodiment in the drawing, a plate 4 is used according to the present innovation, in which hook-shaped lugs 5 are arranged at the edges, which protrude up to the lowest part of the heat sink 1 and up there snap into the heat sink 1. Furthermore, knobs 6 protruding upward through the printed circuit board 1 are arranged on the plate 4 in the area of the installation locations of the integrated modules 3. These knobs are so long that they touch the underside of the integrated building blocks 3 and, as a result of the spring action of the plate 6, press them up against the underside of the heat sink 1.

In der Zeichnung ist zwar ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die hakenförmigen Ansätze 5 am Rande der Platte 4 angeordnet sind, es ist aber genausogut möglich, derartige hakenförmige Ansätze z.B. in der MitteIn the drawing, although an embodiment is shown in which the hook-shaped lugs 5 on the edge of the Plate 4 are arranged, but it is just as possible to have such hook-shaped lugs, for example in the middle

• τ • τ

I II I

■ Ill·■ Ill ·

- 5 - VPA 84 G 1 7 4 O OE- 5 - VPA 84 G 1 7 4 O OE

Mitte eine Öffnung besitzt, durch die diese hakenförmigen Ansätze hindurchgreifen und sich dort verrasten können.Center has an opening through which this hook-shaped Approaches can reach through and snap into place there.

Einö besonders vorteilhafte Ausführungsform der neuerungsgemäßen Einrichtung besteht darin* daß die Platte als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist* Dadurch ergibt sich ein leicht und sehr preisgünstig herstellbares Element* und außerdem treten wegen der Isolationseigenschaften des Kunststoffes keinerlei Probleme hinsichtlich Kurz-Schluß der Anschlüsse der Leiterplatten' nach unten hin auf.A particularly advantageous embodiment of the innovation according to the invention Facility consists in * that the plate is designed as a plastic injection molded part * This results an element that is easy and very inexpensive to manufacture * and in addition, because of the insulating properties of the plastic, there are no problems whatsoever with regard to short-circuiting the connections of the circuit boards' downwards.

,1 2 Schutzansprüche, 1 2 claims for protection

1 Figur 15 1 Figure 15

2020th

2525th

3030th

3535

Claims

D · t · ΓΙ • t · ■ · I] - 6 - VPA 84 P 1 7 ι * Q DE protection claims

1. Device for fastening a common heat sink on several side by side on a circuit board arranged integrated modules by a plate (4) with preferably arranged on the edges, up to the lowest part of the heat sink (1) hook-shaped projections (5) protruding upwards, as well as under the installation locations of the integrated Blocks (3) from the plate (4) up through the printed circuit board protruding knobs (6).

2. Device according to claim 1, characterized in that that the plate (4) is designed as a plastic injection-molded part.

20th

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30th

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