CS220140B1

CS220140B1 - Especially for semiconductor devices

Info

Publication number: CS220140B1
Application number: CS790081A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Vlnas; Jiri Lanka; Michal Pelant; Jiri Pliva
Original assignee: Stanislav Vlnas; Jiri Lanka; Michal Pelant; Jiri Pliva
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Předmětem vynálezu je zařízení pro chla-’ zení zejména polovodičových součástek, které sestává ze základny, kořene, rozvodných a chladicích žeber. Ze základny s dosedací plochou pro ochlazovanou součástku vychází kořen s vnitřní dutinou, opatřený dvěma svislými rozvodnými žebry umístěnými v podélné ose zařízení. Z rozvodných žeber vybíhají vodorovná lomená chladicí žebra. Kořen je opatřen vodorovným rozvodným žebrem, z něhož vycházejí svislá lomená chladicí žebra, jejichž vzájemná vzdálenost se směrem od vnějšího okraje ke středu zařízení zmenšuje. Horní plocha základny s průchozím otvorem je opatřena dvěma členy tvořícími proudové vývody zařízení.The subject of the invention is a device for cooling, in particular, semiconductor components, which consists of a base, a root, distribution and cooling ribs. From the base with a bearing surface for the component to be cooled, a root with an internal cavity extends, provided with two vertical distribution ribs located in the longitudinal axis of the device. Horizontally angled cooling ribs extend from the distribution ribs. The root is provided with a horizontal distribution rib, from which vertical angled cooling ribs extend, the mutual distance of which decreases from the outer edge to the center of the device. The upper surface of the base with a through hole is provided with two members forming the current outlets of the device.

Description

(54) Zařízení pro chlazení zejména polovodičových součástek(54) Equipment for cooling especially semiconductor devices

Předmětem vynálezu je zařízení pro chla-’ zení zejména polovodičových součástek, které sestává ze základny, kořene, rozvodných a chladicích žeber.The object of the invention is a device for cooling, in particular, semiconductor components, which consists of a base, a root, distribution and cooling fins.

Ze základny s dosedací plochou pro ochlazovanou součástku vychází kořen s vnitřní dutinou, opatřený dvěma svislými rozvodnými žebry umístěnými v podélné ose zařízení. Z rozvodných žeber vybíhají vodorovná lomená chladicí žebra. Kořen je opatřen vodorovným rozvodným žebrem, z něhož vycházejí svislá lomená chladicí žebra, jejichž vzájemná vzdálenost se směrem od vnějšího okraje ke středu zařízení zmenšuje. Horní plocha základny s průchozím otvorem je opatřena dvěma členy tvořícími proudové vývody zařízení.From the base with the bearing surface for the component to be cooled, there is a root with an internal cavity, provided with two vertical distribution ribs located in the longitudinal axis of the device. Horizontal angled cooling fins extend from the distribution fins. The root is provided with a horizontal distribution fin from which the vertical angled cooling fins are obtained, whose relative distance decreases from the outer edge to the center of the device. The upper surface of the base with a through hole is provided with two members forming the current outlets of the device.

Vynález se týká zařízení pro chlazení zejména výkonových polovodičových součástek, to je diod, tranzistorů, tyristorů apod.The invention relates to a device for cooling particularly power semiconductor components, i.e. diodes, transistors, thyristors and the like.

Výkonové polovodičové součástky jsou z důvodu poměrně nízké maximální přípustné teploty PN přechodů umísťovány na chladičích, ke kterým jsou buďto přitlačovány, anebo jsou do nich zašroubovány. Teplo produkované polovodičovou součástkou je odváděno rozvodnými žebry chladičů do chladicích žeber a pak je rozptylováno do okolního prostředí. Nevýhodou známých provedení chladičů při používání průchozích otvorů v jejich konstrukcích je nutnost přístupu jak ze strany výkonové polovodičové součástky, tak i z opačné strany, což představuje zvýšené nároky na prostor a nemožnost montáže v libovolné poloze. Při používání chladičů bez průchozího otvoru je v případě použití součástek se základnou opatřenou šroubem nutné vyvrtávat otvory a řezat závity, většina chladičů pak vůbec není opatřena proudovými vývody.Due to the relatively low maximum permissible PN junction temperature, power semiconductor components are placed on heatsinks to which they are either pressed or screwed into them. The heat produced by the semiconductor component is dissipated by the cooler distribution fins to the cooling fins and then dissipated into the environment. A disadvantage of the known radiator designs when using through holes in their designs is the necessity of access from both the power semiconductor component and the opposite side, resulting in increased space requirements and impossibility to mount in any position. When using heatsinks without a through hole, it is necessary to drill holes and threads when using components with a screw base, and most heatsinks are not provided with power outlets at all.

Zařízení pro chlazení podle vynálezu odstraňuje uvedené nevýhody a řeší daný úkol v podstatě tak, že ze základny s dosedací plochou pro ochlazovanou součástku vychází kořen s vnitřní dutinou, opatřený dvěma svislými rozvodnými žebry umístěnými v podélné ose zařízení, ze kterých vybíhají vodorovná lomená chladicí žebra, přičemž kořen je dále opatřen vodorovným rozvodným žebrem, z něhož vycházejí svislá lomená chladicí žebra, jejichž vzájemná vzdálenost se směrem od vnějšího okraje ke středu zařízení zmenšuje, horní plocha základny s průchozím otvorem je opatřena dvěma členy tvořícími proudové vývody zařízení.The cooling device according to the invention eliminates these disadvantages and solves the problem essentially by starting from the base with the bearing surface for the cooled component to be a root with an internal cavity, provided with two vertical distribution ribs disposed along the longitudinal axis of the device. wherein the root is further provided with a horizontal distribution fin from which the vertical angled cooling fins extend, the distance between them decreasing from the outer edge to the center of the apparatus, the upper surface of the base with a through hole being provided with two members forming the flow outlets of the apparatus.

Mezi výhody zařízení podle vynálezu je možno uvést snadnou montáž polovodičových součástek šroubového provedení pomocí matice vložená a zajištěné v dutině kořene, dále pak odstranění veškerého třískového obrábění.’ Použití technologie tlakového lití a obecně odlévání umožňuje stanovení optimalizované prostorové geometrie chladicích žeber z hlediska proudění chladicího média a rozvodu tepla, jednoduché řazení chladičů s polovodičovými součástkami a moduly do stavebnicových celků. Výhodný je přístup z jedné strany při montáži výkonových polovodičových součástek a snaclné upevňování chladičů do zařízení v aplikaci pomocí např. samořezných šroubů.Advantages of the device according to the invention include easy assembly of the semiconductor components of the screw design by means of a nut inserted and secured in the root cavity, as well as the elimination of all machining operations. and heat distribution, simple shifting of coolers with semiconductor components and modules into modular units. Advantageous is one-sided access when mounting power semiconductor devices and fitting the heatsinks to the equipment in the application using eg self-tapping screws.

Na připojených obrázcích 1 až 3 je zobrazen příklad provedení zařízení podle vynálezu, kde na obr. 1 je nárys, na obr. 2 svislý řez a na obr. 3 pohled zespodu na uvedené zařízení.1 to 3 show an exemplary embodiment of the device according to the invention, in which FIG. 1 is a front view, FIG. 2 is a vertical section, and FIG. 3 is a bottom view of the device.

Zařízení pro chlazení polovodičových součástek sestává ze základny 4 s dosedací plochou 5 pro ochlazovanou součástku, ze které vychází kořen 1 s vnitřní dutinou 1‘, opatřený dvěma svislými rozvodnými žebry umístěnými v podélné ose zařízení. Z těchto svislých rozvodných žeber vybíhají vodorovná lomená chladicí žebra 2. Kořen 1 je dále opatřen vodorovným rozvodným žebrem 7, z něhož vycházejí svislá lomená chladicí žebra 3, jejichž vzdálenost se směrem od vnějšího okraje ke středu zařízení zmenšuje, a která jsou opatřena z důvodu zvýšení turbolence chladicího média soustavou kuželových kolíků 10. Některé kolíky 10 mohou být přitom opatřeny připevňováními otvory 11, např. pro samořezne šrouby. Horní plocha základny 4 s průchozím otvorem 6 je opatřena dvěma členy 8 tvořícími proudové vývody zařízení, které umožňují mimoběžné uložení propojovacích elementů, např. pasovin. Členy 8 jsou opatřeny otvory pro spojovací prostředky s propojovacími elementy. V celé výšce zařízení jsou vytvořeny svislé drážky 9, sloužící pro vložení např. izolačních přepážek, které oddělují jednotlivá chladicí zařízení a usměrňují tok chladicího média. Vnitřní dutina Γ kořene 1 je s výhodou tvaru šestihranu a slouží pro vložení např. matice, která je v dutině zajištěna vhodným prostředkem, např. kolíkem. Mezi touto maticí a základnou 4 je možno umístit pružný člen pro vyrovnání výrobních tolerancí a nepřesnosti v. rovnoběžnosti ploch základny 4 a čela dutiny 1‘. Optimalizovaná prostorová geometrie např. vodorovných a svislých lomených chladicích žeber 2, 3, proudových vývodů, resp.. členů 8 mímoběžně umístěných, dutiny Γ apod. je umožněna technologií tlakového lití, obecně odléváním.The device for cooling semiconductor components consists of a base 4 with a bearing surface 5 for the cooled component from which the root 1 with an internal cavity 1 ‘emerges, provided with two vertical distribution ribs located in the longitudinal axis of the device. From these vertical distribution ribs, horizontal angled cooling ribs 2 extend. The root 1 is further provided with a horizontal distribution rib 7, from which the vertical angled cooling ribs 3 extend, the distance of which decreases from the outer edge to the center of the device. In this connection, some pins 10 may be provided with fastening holes 11, for example for self-tapping screws. The upper surface of the base 4 with the through hole 6 is provided with two members 8 forming the current outlets of the device, which allow the interconnecting elements, e.g. The members 8 are provided with openings for connecting means with the connecting elements. Vertical grooves 9 are formed over the entire height of the device, serving for insertion of, for example, insulating partitions, which separate the individual cooling devices and direct the flow of the cooling medium. The inner cavity 1 of the root 1 is preferably hexagonal and serves to insert, for example, a nut which is secured in the cavity by a suitable means, e.g. a pin. Between this nut and the base 4, a resilient member may be provided to compensate for manufacturing tolerances and inaccuracies in the parallelism of the surfaces of the base 4 and the face of the cavity 1 ‘. Optimized spatial geometry of, for example, horizontal and vertical angled cooling fins 2, 3, current outlets or 8 long-spaced members, cavities, etc., is made possible by die casting technology, generally by casting.

Zařízení podle vynálezu je určeno zejména pro chlazení výkonových polovodičových součástek, není však omezeno jen na uvedené použití.The device according to the invention is intended, in particular, for cooling power semiconductor devices, but is not limited thereto.

Claims

Subject

An apparatus for cooling particularly semiconductor components, comprising a base, a root, distribution and cooling fins, characterized in that a base (1) with an inner cavity (1 ') extends from the base (4) with the contact surface (5) for the component to be cooled. ), provided with two vertical distribution ribs located in the longitudinal axis of the apparatus from which the horizontal angled cooling fins (2) extend, wherein the root (1) is further provided with a horizontal distribution fin (7) from which the vertical angled cooling fins (3) emerge; the upper surface of the base (4) with the through hole (6) being provided with two members (8) forming the current outlets of the device.

Device according to claim 1, characterized in that it is provided with vertical grooves (9) over the entire height, for example for inserting partitions.

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the vertical angled cooling fins (3) are provided with a set of conical pins (10).

Device according to Claims 1 to 3, characterized in that the members (8) are provided with openings for the connecting means.

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a hexagonal nut with a locking means, eg a pin, is arranged in the cavity (1 ‘) of the root (1).

Device according to claim 5, characterized in that a resilient member, eg a washer, is arranged between the nut and the face of the cavity (1 ‘) of the root (1).