CZ283023B6 - Montážní systém tepelné jímky pro polovodičovou součástku a způsob montáže - Google Patents

Montážní systém tepelné jímky pro polovodičovou součástku a způsob montáže Download PDF

Info

Publication number
CZ283023B6
CZ283023B6 CZ931080A CZ108093A CZ283023B6 CZ 283023 B6 CZ283023 B6 CZ 283023B6 CZ 931080 A CZ931080 A CZ 931080A CZ 108093 A CZ108093 A CZ 108093A CZ 283023 B6 CZ283023 B6 CZ 283023B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
heat sink
heat
printed circuit
semiconductor
semiconductor device
Prior art date
Application number
CZ931080A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ108093A3 (en
Inventor
Frederick Gerald Goeschel
Mark Loring Lanting
Arden Marcus Mcconnell
Original Assignee
Eaton Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eaton Corporation filed Critical Eaton Corporation
Publication of CZ108093A3 publication Critical patent/CZ108093A3/cs
Publication of CZ283023B6 publication Critical patent/CZ283023B6/cs

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4093—Snap-on arrangements, e.g. clips
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4018—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by the type of device to be heated or cooled
    • H01L2023/4031—Packaged discrete devices, e.g. to-3 housings, diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4037—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink
    • H01L2023/405—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink heatsink to package
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4037—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink
    • H01L2023/4062—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink heatsink to or through board or cabinet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4075—Mechanical elements
    • H01L2023/4081—Compliant clamping elements not primarily serving heat-conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
    • Y10T29/49139—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. by inserting component lead or terminal into base aperture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53174—Means to fasten electrical component to wiring board, base, or substrate
    • Y10T29/53183—Multilead component

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Montážní systém (2) sestává z tepelné jímky (8) pro jímání tepla vytvořeného polovodičovou součástkou (4), zatěžovacího prostředku (16) pro působení upínací silou na polovodičivou součástku (4) a přitlačování polovodičové součástky (4) k tepelné jímce (8) a destičky (6) s plošnými spoji, opatřené otvorem (12). Na destičce (6) s plošnýmí spoji je na její jedné straně umístěna tepelná jímka (8) a na její druhé straně je umístěn zatěžovací prostředek (16). Způsob montáže polovodičové součástky (4) k tepelné jímce (8) se provádí tak, že v destičce (6) s plošnýmí spoji se provede otvor (12), který má takový tvar a velikost, že se umožní průchod polovodičové součástky (4). Tato součástka dosedne přes tepelnou podložku na tepelnou jímku (8), upravenou na druhé straně destičky (6) s plošnými spoji. Na druhé straně destičky (6) s plošnými spoji se působí upínací silou, přitlačující polovodičovou součástku (4) k tepelné jímce (8).ŕ

Description

Oblast techniky
Vynález se týká montážního systému tepelné jímky pro polovodičovou součástku.
Dosavadní stav techniky
Mnoho polovodičových součástek vytváří teplo, které jestliže se nerozptýlí, může způsobit vzrůst teploty součástky na úroveň postačující k jejímu zničení, a která způsobí, že činnost součástky není normální. Proto se obvykle v praxi provádí připojování polovodičové součástky k nějakému druhu rozptylovače tepla, známého pod pojmem tepelná jímka, jehož funkcí je absorbovat teplo z polovodičové součástky a převádět je do okolní atmosféry.
Obvykle je polovodičová součástka opatřena teplosměnnou plochou, která se připojuje mechanickým připevňovacím prostředkem, jako je šroub, k nějakému druhu rozptylovače tepla. Spojená polovodičová součástka a rozptylovač tepla se potom připojí k nosnému prvku, jako je deska s plošnými spoji, kde elektrická vedení, která vystupují z polovodičové součástky, jsou připojena, obvykle pájením, k připojovacím svorkám, umístěným na desce s tištěnými spoji. Pro připojení teplosměnné plochy k rozptylovači tepla se obvykle použije mechanický připevňovací prostředek jako šroub, přičemž výhoda je v tom, že mezi teplosměnnou plochou polovodičové součástky a rozptylovačem tepla se vytvoří dostatečný dotykový přítlak pro dobré vedení tepla mezi oběma součástkami. Nevýhodou použití mechanického připevňovacího prostředku, jako je šroub, je, že šrouby jsou drahé a montážní práce jsou časově náročné, přičemž musí být dodržovány úzké geometrické tolerance v případě, že je spojováno několik polovodičových součástek za sebou.
Z těchto důvodů byly navrženy rozptylovače tepla, které pružně sevřou polovodičovou součástku, viz například patenty US 4 509 839, 5 065 279, 4 933 746, 5 012 942 a 4 462 462. Tato řešení odstraňují potřebu mechanických připevňovacích prostředků, jako jsou šrouby, které vyžadují přesné slícování a montážní práce jsou časově náročné. Každý z těchto rozptylovačů tepla a způsob jejich připevnění k polovodičové součástce je do jisté míry nevýhodný, takže tyto rozptylovače tepla nejsou pro zamýšlený účel ideální. Například z rozptylovačů tepla, znázorněných a popsaných v patentech US 4 012 769, 4 215 361 a 4 235 285, každý pružně svírá polovodičovou součástku. Avšak žádný z těchto rozptylovačů tepla nemá prostředky pro připojení rozptylovače tepla k nosnému elementu, jako je destička s plošnými spoji. V patentu US 4 509 839 je uveden rozptylovač tepla, ke kterému je polovodičová součástka připojena pomocí pružné svěrky. Pro připojení rozptylovače tepla k destičce s plošnými spoji nejsou učiněna žádná opatření a připojení elektrického vedení, vedoucího z polovodičové součástky k destičce s plošnými spoji, často způsobí poruchu mechanicky vzniklým napětím. Protože však polovodič musí být od rozptylovače tepla elektricky izolován, musí být rovněž izolován šroub použitý pro připojení montážní chlopně polovodiče. Vlastní připojování je potom časově náročné a vyžaduje dodržování úzkých tolerancí, přičemž vzhledem k velkému množství komponent je tato operace obtížná.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje montážní systém tepelné jímky pro polovodičovou součástku, podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává z tepelné jímky pro jímání tepla vytvořeného polovodičovou součástkou, z tlačné pružiny pro působení upínací silou na polovodičovou součástku a přitlačování polovodičové součástky k tepelné jímce, z destičky s plošnými spoji, opatřené otvorem o velikosti umožňující průchod polovodičové součástky tímto otvorem, a z přidržovacího bloku, připojeného k tepelné jímce s destičkou s plošnými spoji sevřenou mezi nimi, přičemž jeden konec tlačné pružiny je přidržován v přidržovacím bloku
- 1 CZ 283023 B6 a druhý konec dosedá na polovodičovou součástku apřitlačuje ji k tepelné jímce pro rozptylování tepla vytvářeného polovodičovou součástkou.
Řešením podle vynálezu, kterým je montážní systém pro připojení polovodičové součástky k rozptylovači tepla, se dosáhne relativně vysokého upínacího zatížení, vyvozeného pružinou nebo jiným zařízením působícím ve svislém směru, přičemž destička s tištěnými spoji je sevřena mezi přidržovacím blokem a rozptylovačem tepla, a je opatřena otvorem, jehož velikost umožňuje průchod polovodičové součástky. Přenos tepla z polovodičové součástky do rozptylovače tepla je maximalizován působením svěmého zatížení na polovodičovou součástku ve velkém rozsahu ve srovnání se známými způsoby, používajícími připevňovací šrouby pro přitlačování teplosměnné plochy polovodiče k rozptylovači tepla.
Řešení podle vynálezu snižuje potřebnou manipulaci s malými součástmi, jako jsou ploché a pojistné podložky, izolátory a malé šrouby. Když se použijí v tepelné jímce rovněž díiy se závitem nebo šrouby tvořící závit, není u řešení podle vynálezu otřep vzniklý při řezání závitů v přímém kontaktu s polovodičem, protože závitová díra je přemístěna do plochy ležící mimo zařízení a nikoli pod ním, čímž se eliminuje možnost vzniku elektrických krátkých spojení.
Úzké tolerance, které se často vyžadují u montáže několika tranzistorů, není nutno u řešení podle vynálezu dodržovat. Vzhledem k tomu je řešení podle vynálezu vhodné pro hromadnou výrobu. Polovodičové součástky se umístí na destičce s tištěnými spoji a připájí zatím bez tepelné jímky, která se připojí v další operaci.
Podle výhodného řešení vynálezu se polovodičová součástka připojí k rozpty lovači tepla, to jest tepelné jímce, použitím tlačné pružiny, působící svíracím účinkem po celé šířce polovodičové součástky.
Podle výhodného provedení vynálezu je destička s tištěnými spoji sevřena mezi přidržovacím blokem a tepelnou jímkou.
Při montáži polovodičové součástky k tepelné jímce pro rozptylování tepla vytvářeného při činnosti polovodičové součástky se destička s plošnými spoji opatří otvorem tvarovaným pro umožnění průchodu polovodičové součástky, upraví se tlačná pružina pro přitlačování polovodičové součástky k tepelné jímce, přičemž tlačná pružina má první konec a druhý konec, upraví se přidržovací blok s prostředkem pro přidržování prvního konce tlačné pružiny, provede se přitlačení polovodičové součástky k tepelné jímce vyvozením zatížení mezi přidržovacím blokem a polovodičovou součástkou při použití tlačné pružiny, jejíž první konec je uložen v přidržovacím bloku, a jejíž druhý konec dosedá na polovodičovou součástku, přičemž polovodičová součástka se přitlačuje tlačnou pružinou k tepelné jímce a provede se upnutí destičky s plošnými spoji mezi tepelnou jímkou a přidržovacím blokem, přičemž polovodičová součástka je umístěna v otvoru v destičce s plošnými spoji.
Při montáži polovodičové součástky k tepelné jímce podle vynálezu se tedy polovodičová součástka umístí do otvoru v destičce s plošnými spoji, takže elektrická vedení polovodičové součástky se mohou připájet k této destičce, přičemž na jedné straně této destičky je potom umístěna polovodičová součástka a na druhé straně rozptylovač tepla neboli tepelná jímka.
Přitom se s výhodou v destičce s plošnými spoji vyřízne otvor, který může polovodičová součástka projít, čímž se uvolní sevření destičky s plošnými spoji mezi přidržovacím blokem a tepelnou j ímkou.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje v perspektivním pohledu jedno provedení polovodičové součástky, připevněné k tepelné jímce podle vynálezu, obr. 2 podélný řez podél čáry II-II částí montážního systému pro polovodičovou součástku podle vynálezu, obr. 3 řez alternativním provedením montážního systému podle vynálezu s plochou tlačnou pružinou, obr. 4 řez dalším alternativním provedením montážního systému podle vynálezu, znázorňujícím přidržovací blok s úchytkami přidržujícími tepelnou jímku a obr. 5 grafické vyjádření vztahu mezi upínací silou a tepelnou impedancí.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněn montážní systém 2 polovodičové součástky 4, která produkuje při činnosti vysoké množství tepla, a která je připevněna v otvoru 12 vytvořeném v destičce 6 s plošnými spoji, přičemž teplosměnná plocha 7 polovodičové součástky je v přímém kontaktu s tenkou tepelně vodivou montážní podložkou (neznázoměnou), která působí jako elektrický izolátor, a která se dotýká rozptylovače tepla ve formě tepelné jímky 8 a vede do ní teplo. Tepelná jímka 8 je obvykle provedena s vysoce tepelně vodivého materiálu, jako je hliník, ío a rozptyluje teplo do okolního vzduchu nebo do chladicí kapaliny. Tepelně vodivý elektrický izolátor (tepelná podložka) je obvykle ve formě tenké fólie z křemíku, plněného tepelně vodivým materiálem, jako je oxid hlinitý.
Na obr. 1 jsou znázorněny tři polovodičové součástky 4, přičemž je samozřejmě možno použít jejich libovolného množství způsobem podle vynálezu.
Polovodičová součástka 4 je obvykle opatřena mnoha připojovacími vedeními 10, která jsou elektricky a mechanicky připojena k destičce 6 s plošnými spoji pájením k spojovacím podložkám. Spojovací podložky se potom elektricky připojí k zařízením (neznázoměným) umístěným pod destičkou 6 s plošnými spoji.
V destičce 6 s plošnými spoji jsou provedeny otvory 12, do nichž se volně vloží polovodičové 20 součástky 4, které se potom dotýkají tepelné jímky 8 přes tepelnou podložku. Pro přidržování a umístění tlačné pružiny 16 je použit přidržovací blok J_4, takže tlačná pružina 16 je stlačena, když je přidržovací blok 14 přišroubován k tepelné jímce 8 pomocí několika šroubů 18, zašroubovaných závitových děrách v tepelné jímce 8. Připevňovací šrouby 18 procházejí odpovídajícími montážními děrami 20 v přidržovacím bloku 14 a jsou zašroubovány do tepelné 25 jímky 8. Mezi přidržovacím blokem 14 a tepelnou jímkou 8 je sevřena destička 6 s plošnými spoji.
Tlačnými pružinami 16, které jsou znázorněné jako vinuté pružiny, mohou být pružiny jakéhokoli typu, které se stlačí připojením přidržovacího bloku 14 pomocí přidržovacích šroubů 18 nebo jakýchkoli jiných typů připevňovacích prostředků, a které působí silou na každou 30 příslušnou polovodičovou součástku 4, která je tím přitlačována k tepelné jímce 8, čímž se dosáhne maximálního přenosu tepla teplosměnnou plochou 7, tepelně vodivým elektrickým izolátorem až do tepelné jímky 8. Je možno použít jiný typ pružin, jako je například plochá kovová pružina. Pro vyvození upínací síly pro vytvoření vysokého přítlačného tlaku mezi teplosměnnou plochou 7 polovodičové součástky 4 a tepelnou jímkou 8 je možno použít 35 jakýchkoli zatěžovacích prostředků.
Na obr. 2 je znázorněn podélný řez přidržovacím blokem 14 podél čáry II-II z obr. 1. Obr. 2 znázorňuje několik tlačných pružin 16 umístěných v zahloubeních 24, provedených v přidržovacím bloku 14. Jsou rovněž znázorněny průchozí montážní díry 20, kterými procházejí montážní šrouby 18, které potom procházejí montážními děrami 22 v destičce 6 s plošnými spoji 40 až do závitových děr provedených v tepelné jímce 8.
Tepelná jímka 8 může mít rozličný geometrický tvar a může být provedena ve formě žeber, vystupujících z plochy, k níž je připevněna destička 6 s plošnými spoji. Tepelná jímka 8 může být rovněž chlazena přiváděním tlakové kapaliny, jako vody, což je všeobecně známé.
Přidržovací blok 14 může být proveden například z plastu, který se snadno odlévá a/nebo obrábí 45 pro vytvoření zahloubení 24 a průchozích montážních děr 20. Alternativně je možno použít i kovový materiál, a to pro zvýšení pevnosti a zvýšení přenosu tepla. Tlačné pružiny 16 jsou provedeny z pružinové oceli a jsou určeny pro vytváření požadovaného upínacího zatížení polovodičové součástky 4 k tepelné jímce 8 přes tepelnou podložku, přičemž je nutno zvolit vhodnou délku a průměr vinutých pružin v závislosti na příslušné geometrii polovodičové
- j CZ 283023 B6 součástky 4, vhodnou hloubku vybrání 24 pro tlačné pružiny 16 vzhledem k povrchové ploše destičky 6 s plošnými spoji a vhodný celkový průměr tlačných pružin 16.
Použitím způsobu montáže podle vynálezu se dosáhne vysokého upínacího zatížení, způsobujícího přitlačování polovodičové součástky 4 k tepelné jímce 8 přes tepelnou podložku pro zlepšení přenosu tepla a zlepšení chlazení. Polovodičová součástka 4, která má být chlazena, je obvykle komerčně na trhu dostupnou polovodičovou součástkou, jako například tranzistorem s efektem pole.
Obr. 3 znázorňuje alternativní provedení montážního systému podle vynálezu, kde byla vinutá pružina, tvořící tlačnou pružinu 16, nahrazena plochou pružinou 26, ohnutou do tvaru U, přičemž při instalaci přidržovacího bloku 14' je tato plochá pružina 26 přitlačena k polovodičové součástce 4, takže svým stlačením přitlačuje polovodičovou součástku 4 přes tepelnou podložku k tepelné jímce 8, působící jako rozptylovač tepla. Konstrukce přidržovacího bloku 14' byla změněna tak, že obsahuje prodlouženou část 27, která přidržuje plochou pružinu 26 v náležité poloze nad polovodičovou součástkou 4. Přidržovací blok 14' je v potřebné poloze připevněn a přitlačován několika montážními šrouby 18 zašroubovanými do tepelné jímky 8.
Obr. 4 znázorňuje další alternativní provedení přidržovacího bloku 14, přičemž přidržovací blok 14 nebo 14' je v tomto případě modifikován na svém každém konci tak, že je opatřen koncovými úchytkami 28a a 28b, které zaskočí za přírubovou část 30 upravenou na tepelné jímce 8, čímž se tlačné pružiny 16 stlačí podobně jako tlačné pružiny 16 znázorněné na obr. 1. Toto alternativní provedení umožňuje montáž součástí tehdy, když není možno při spojování součástí použít přidržovacích šroubů 18 zašroubovaných do tepelné jímky 8.
Podobně jako na obr. 1 a 2 je destička 6 s plošnými spoji opatřena otvorem 12 pro každou polovodičovou součástku 4, vytvořeným tak, že polovodičová součástka 4 destičkou 6 s plošnými spoji prochází a je v přímém kontaktu účinkem upínacího zatížení přes tepelně vodivý elektrický izolátor (tepelnou podložku) s tepelnou jímkou 8, přičemž destička 6 s plošnými spoji je umístěna mezi přidržovacím blokem 14 a tepelnou jímkou 8.
Obr. 5 představuje grafické znázornění vzájemného vztahu upínací síly a tepelné impedance rozhraní, tvořeného tepelnou podložkou, mezi teplosměnnou plochou 7 polovodičové součástky 4 a tepelnou jímkou 8. Požadovaná upínací síla je přibližně 111 N, jak je znázorněno v bodě 32, a může být vyvozena způsobem podle vynálezu volbou potřebné pružnosti a celkové výšky pružiny. Jak je znázorněno na obr. 5, klesá tepelná impedance (stupně Celsia na jeden watt) rychle při zvyšování upínací síly z nuly na 44 N, čímž se umožní zlepšený přenos tepla mezi polovodičovou součástkou 4 a tepelnou jímkou 8. Při zvyšování síly nad 133 N již k velkému poklesu teplotní impedance nedochází.
Při použití řešení podle vynálezu je možno připojit mnoho polovodičových součástek 4, procházejících příslušným počtem otvorů 12 v destičce 6 s plošnými spoji k tepelné jímce ideální upínací silou s minimálním počtem komponent a s volností geometrických tolerancí.
Je zřejmé, že v rámci vynálezu je možno provádět mnoho změn, aniž by došlo k odchýlení z rozsahu vynálezu. Vynález není omezen na znázorněná a popsaná provedení nebo na specifickou volbu materiálů, uspořádání, rozměrů, aplikací nebo rozsahů parametrů.

Claims (6)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Montážní systém (2) tepelné jímky pro polovodičovou součástku (4), vyznačující se tím, že sestává z tepelné jímky (8) pro jímání tepla vytvořeného polovodičovou součástkou (4), z tlačné pružiny (16) pro působení upínací silou na polovodičovou součástku (4) a přitlačování polovodičové součástky (4) k tepelné jímce (8), z destičky (6) s plošnými spoji, opatřené otvorem (12) o velikosti umožňující průchod polovodičové součástky (4) tímto otvorem (12), a z přidržovacího bloku (14), připojeného k tepelné jímce (8) s destičkou (6) s plošnými spoji sevřenou mezi nimi, přičemž jeden konec tlačné pružiny (16) je přidržován v přidržovacím bloku (14) a druhý konec dosedá na polovodičovou součástku (4) a přitlačuje ji k tepelné jímce (8) pro rozptylování tepla vytvářeného polovodičovou součástkou (4).
  2. 2. Montážní systém (2) tepelné jímky podle nároku 1, tlačnou pružinou (16) je vinutá pružina.
  3. 3. Montážní systém (2) tepelné jímky podle nároku 1, tlačnou pružinou (16) je plochá pružina.
    vyznačující se tím, že vyznačující se tím, že
  4. 4. Montážní systém (2) tepelné jímky podle nároku 1, vyznačující se tím, že přidržovací blok (14) je připojen k tepelné jímce (8) přidržovacími šrouby (18).
  5. 5. Montážní systém (2) tepelné jímky podle nároku 1, vyznačující se tím, že tepelná jímka (8) je provedena z hliníku aje opatřena žebry (8b), vystupujícími z hlavní části (8a), přičemž hlavní část (8a) se dotýká polovodičové součástky (4).
  6. 6. Montážní systém (2) tepelné jímky podle nároku 1, vyznačující se tím, že přidržovací blok (14) je připevněn k tepelné jímce (8) úchytkami (28a, 28b), vytvořenými na přidržovacím bloku (14), zabírajícími za přírubovou část (30), vytvořenou na tepelné jímce (8).
CZ931080A 1992-06-05 1993-06-04 Montážní systém tepelné jímky pro polovodičovou součástku a způsob montáže CZ283023B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/894,678 US5283467A (en) 1992-06-05 1992-06-05 Heat sink mounting system for semiconductor devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ108093A3 CZ108093A3 (en) 1994-02-16
CZ283023B6 true CZ283023B6 (cs) 1997-12-17

Family

ID=25403392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ931080A CZ283023B6 (cs) 1992-06-05 1993-06-04 Montážní systém tepelné jímky pro polovodičovou součástku a způsob montáže

Country Status (8)

Country Link
US (2) US5283467A (cs)
EP (1) EP0573167A1 (cs)
JP (1) JP3291596B2 (cs)
KR (1) KR100259034B1 (cs)
CN (1) CN1042376C (cs)
CA (1) CA2097097C (cs)
CZ (1) CZ283023B6 (cs)
ZA (1) ZA933873B (cs)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5426565A (en) * 1993-03-26 1995-06-20 Sundstrand Corporation Electronic package clamping arrangement
US5640304A (en) * 1995-07-07 1997-06-17 Agile Systems Inc. Power electronic device mounting apparatus
US5696405A (en) * 1995-10-13 1997-12-09 Lucent Technologies Inc. Microelectronic package with device cooling
KR100231152B1 (ko) * 1996-11-26 1999-11-15 윤종용 인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한실장방법
US5850104A (en) * 1997-01-06 1998-12-15 Spectrian, Inc. Integral lid/clamp for high power transistor
DE29718763U1 (de) * 1997-10-22 1997-12-04 Hella Kg Hueck & Co, 59557 Lippstadt Bauteilhalterung
KR100521339B1 (ko) 1998-10-17 2005-12-21 삼성전자주식회사 컴퓨터 시스템의 반도체 장치 모듈 장착 구조
FR2794571B1 (fr) * 1999-06-03 2003-07-04 Possehl Electronic France Sa Dispositif dissipateur de chaleur pour composants electroniques
US6266244B1 (en) 1999-10-25 2001-07-24 Harman International Industries Incorporated Mounting method and apparatus for electrical components
US6381844B1 (en) 1999-12-15 2002-05-07 Sun Microsystems, Inc. Method for thermally connecting a heat sink to a cabinet
US6343643B1 (en) * 1999-12-15 2002-02-05 Sun Microsystems, Inc. Cabinet assisted heat sink
US6305076B1 (en) * 2000-01-21 2001-10-23 Cypress Semiconductor Corp. Apparatus for transferring a plurality of integrated circuit devices into and/or out of a plurality of sockets
US6219244B1 (en) * 2000-03-28 2001-04-17 Yang-Shiau Chen Securing fixture for a heat sink for a CPU
JP4774581B2 (ja) * 2000-06-30 2011-09-14 株式会社デンソー 冷却流体冷却型半導体装置
WO2002013263A1 (fr) * 2000-08-04 2002-02-14 Possehl Electronic France S.A. Dispositif dissipateur de chaleur pour composants electroniques
WO2002043143A2 (de) * 2000-11-23 2002-05-30 OCé PRINTING SYSTEMS GMBH Verfahren und vorrichtung zur kühlung von elektronischen bauelementen, beispielsweise von integrierten schaltkreisen
US6545352B1 (en) 2002-02-15 2003-04-08 Ericsson Inc. Assembly for mounting power semiconductive modules to heat dissipators
US6639798B1 (en) * 2002-06-24 2003-10-28 Delphi Technologies, Inc. Automotive electronics heat exchanger
DE10234500A1 (de) * 2002-07-23 2004-02-19 Siemens Ag Verfahren zur Wärmeableitung in Mobilfunkgeräten und ein entsprechendes Mobilfunkgerät
US7245789B2 (en) * 2002-10-07 2007-07-17 Vascular Imaging Corporation Systems and methods for minimally-invasive optical-acoustic imaging
TW573942U (en) * 2003-06-18 2004-01-21 Delta Electronics Inc Heat sink structure for electromagnetic device
KR100686029B1 (ko) 2005-02-25 2007-02-22 엘지전자 주식회사 전기레인지의 히트싱크의 반도체칩 고정구조
US7394658B2 (en) * 2005-09-01 2008-07-01 Harman International Industries, Incorporated Heat sink with twist lock mounting mechanism
US7480142B2 (en) * 2006-12-12 2009-01-20 Cummins Power Generation Ip, Inc. Boost spring holder for securing a power device to a heatsink
US7983048B2 (en) 2007-02-15 2011-07-19 Nec Corporation Structure for mounting semiconductor package
US20080222882A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Hsin-Wen Gung Device for assembling engaging parts
US8359734B2 (en) * 2007-09-05 2013-01-29 Cisco Technology, Inc. Alignment jig for electronic component
US7746653B2 (en) * 2008-01-02 2010-06-29 Harman International Industries Incorporated Clamp for electrical devices
AT507352B1 (de) * 2008-10-01 2013-04-15 Siemens Ag Kühlanordnung
US8893770B2 (en) * 2011-07-29 2014-11-25 Schneider Electric It Corporation Heat sink assembly for electronic components
TWI439190B (zh) * 2012-07-13 2014-05-21 Wistron Corp 電路板及其散熱裝置
JP2014033119A (ja) * 2012-08-06 2014-02-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
CN103906411B (zh) * 2012-12-31 2017-02-08 博世汽车部件(苏州)有限公司 一种散热装置及压件
US20140254100A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 Barracuda Networks, Inc Cooling Apparatus for Fanless Desktop Enclosure of an Elastomericly Suspended Circuit Board
JP6323557B2 (ja) * 2014-07-17 2018-05-16 富士電機株式会社 半導体装置
JP6920790B2 (ja) * 2016-05-24 2021-08-18 ローム株式会社 インテリジェントパワーモジュール、電気自動車またはハイブリッドカー、およびインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法
US10120424B2 (en) * 2017-01-19 2018-11-06 Intel Corporation Conductive stress-relief washers in microelectronic assemblies
CN107579051A (zh) * 2017-10-19 2018-01-12 深圳弘远电气有限公司 一种封装结构
CN109108631B (zh) * 2018-10-12 2019-12-27 珠海格力电器股份有限公司 装配设备及装配方法
CN111482921B (zh) * 2020-05-12 2021-12-17 芜湖文青机械设备设计有限公司 一种用于主机散热防护罩的自动装配机构

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT992650B (it) * 1973-07-19 1975-09-30 Ates Componenti Elettron Elemento per accoppiare un radiatore di calore con la massa termica di un dispositivo integra to nel montaggio su circuito stam pato
US3946276A (en) * 1974-10-09 1976-03-23 Burroughs Corporation Island assembly employing cooling means for high density integrated circuit packaging
US3972012A (en) * 1974-12-23 1976-07-27 Rca Corporation Apparatus for mounting a diode in a microwave circuit
US4153107A (en) * 1977-06-30 1979-05-08 International Business Machines Corporation Temperature equalizing element for a conduction cooling module
US4142286A (en) * 1978-03-15 1979-03-06 Burroughs Corporation Apparatus and method for inserting solder preforms on selected circuit board back plane pins
US4215361A (en) * 1978-09-12 1980-07-29 Aavid Engineering, Inc. Winged self-fastened heat sinks for semiconductor devices
US4254431A (en) * 1979-06-20 1981-03-03 International Business Machines Corporation Restorable backbond for LSI chips using liquid metal coated dendrites
US4246597A (en) * 1979-06-29 1981-01-20 International Business Machines Corporation Air cooled multi-chip module having a heat conductive piston spring loaded against the chips
US4462462A (en) * 1981-11-17 1984-07-31 International Business Machines Corporation Thermal conduction piston for semiconductor packages
GB2136212B (en) * 1983-01-06 1986-10-15 Welwyn Electronics Ltd Cooling components on printed circuit boards
US4504886A (en) * 1983-02-28 1985-03-12 Motorola Inc. Grounding and positioning clip for a power transistor
US4509839A (en) * 1983-06-16 1985-04-09 Imc Magnetics Corp. Heat dissipator for semiconductor devices
GB8421499D0 (en) * 1984-08-24 1984-09-26 British Telecomm Heat sink
US4616414A (en) * 1985-03-13 1986-10-14 At&T Technologies, Inc. Method and apparatus for gripping multilead articles
US4862245A (en) * 1985-04-18 1989-08-29 International Business Machines Corporation Package semiconductor chip
IT1215267B (it) * 1985-04-26 1990-01-31 Ates Componenti Elettron Apparecchio e metodo per il perfezionato accoppiamento termico di un contenitore di semiconduttore ad una piastra di raffreddamento e l'aumentato accoppiamento elettrico dei conduttori del contenitore su piu' di un lato del contenitore ad una scheda circuitale.
US4707726A (en) * 1985-04-29 1987-11-17 United Technologies Automotive, Inc. Heat sink mounting arrangement for a semiconductor
US4748495A (en) * 1985-08-08 1988-05-31 Dypax Systems Corporation High density multi-chip interconnection and cooling package
US4714655A (en) * 1985-10-04 1987-12-22 Avery International Corporation Pressure-sensitive adhesive containing heat-sensitive materials, and method of making the same
US4724514A (en) * 1986-07-18 1988-02-09 Kaufman Lance R Low cost compressively clamped circuit and heat sink assembly
US4731693A (en) * 1986-09-29 1988-03-15 Tektronix, Inc. Connection apparatus for integrated circuit
US4770565A (en) * 1986-12-03 1988-09-13 Hewlett-Packard Company I. C. feeder for automated placement machine
DE3703873A1 (de) * 1987-02-07 1988-08-18 Sueddeutsche Kuehler Behr Kuehlkoerper, insbesondere zum kuehlen elektronischer bauelemente
US4802276A (en) * 1987-03-30 1989-02-07 Westinghouse Electric Corp. Apparatus for printed wiring board component assembly
JPS63305538A (ja) * 1987-06-05 1988-12-13 Fujitsu Ltd Ｌｃｃ一括接合用治具
DE3850451T2 (de) * 1987-07-08 1995-03-09 Furukawa Electric Co Ltd Strahlungsvernetzbare Klebestreifen.
US5098787A (en) * 1987-10-30 1992-03-24 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Modified oriented polyacetal product
US5019942A (en) * 1987-11-30 1991-05-28 Thermalloy Incorporated Insulating apparatus for electronic device assemblies
DE3803469A1 (de) * 1988-02-05 1989-08-17 Digatec Electronic Systems Elektronisches geraet mit einem kuehlkoerper und mit an diesem befestigten bauelementen
US4891686A (en) * 1988-04-08 1990-01-02 Directed Energy, Inc. Semiconductor packaging with ground plane conductor arrangement
JPH0715087B2 (ja) * 1988-07-21 1995-02-22 リンテック株式会社 粘接着テープおよびその使用方法
US4933746A (en) * 1988-09-12 1990-06-12 Aavid Engineering, Inc. Three-legged clip
US5082436A (en) * 1989-07-14 1992-01-21 General Electric Company Apparatus for deforming thermoplastic material using RF heating
GB2236213A (en) * 1989-09-09 1991-03-27 Ibm Integral protective enclosure for an assembly mounted on a flexible printed circuit board
EP0424873A3 (en) * 1989-10-24 1992-05-27 Tosoh Corporation Method for modifying the surface of a polymer article
JP3063769B2 (ja) * 1990-07-17 2000-07-12 イーシー化学株式会社 大気圧プラズマ表面処理法
US5086018A (en) * 1991-05-02 1992-02-04 International Business Machines Corporation Method of making a planarized thin film covered wire bonded semiconductor package

Also Published As

Publication number Publication date
JP3291596B2 (ja) 2002-06-10
KR100259034B1 (ko) 2000-06-15
CZ108093A3 (en) 1994-02-16
CA2097097A1 (en) 1993-12-06
CN1080433A (zh) 1994-01-05
US5369879A (en) 1994-12-06
JPH0637216A (ja) 1994-02-10
EP0573167A1 (en) 1993-12-08
CA2097097C (en) 1999-11-02
KR940001364A (ko) 1994-01-11
ZA933873B (en) 1993-12-27
US5283467A (en) 1994-02-01
CN1042376C (zh) 1999-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ283023B6 (cs) Montážní systém tepelné jímky pro polovodičovou součástku a způsob montáže
US4974119A (en) Conforming heat sink assembly
JP3326540B2 (ja) 回路基板に電子回路素子を取付ける装置
US7187553B2 (en) Apparatus for cooling semiconductor devices attached to a printed circuit board
US5109317A (en) Mounting mechanism for mounting heat sink on multi-chip module
EP0625871B1 (en) Electronic component heat sink attachment using a canted coil spring
US5309979A (en) Self clamping heat sink assembly
US5206792A (en) Attachment for contacting a heat sink with an integrated circuit chip and use thereof
US5307236A (en) Heatsink for contact with multiple electronic components mounted on a circuit board
US7440282B2 (en) Heat sink electronic package having compliant pedestal
US7349221B2 (en) Device for increased thermal conductivity between a printed wiring assembly and a chassis
US5089936A (en) Semiconductor module
JPH02305498A (ja) コールドプレート組立体
US20060061969A1 (en) Circuit arrangement for cooling of surface mounted semi-conductors
US5426565A (en) Electronic package clamping arrangement
JPH07147357A (ja) ソリッドステート素子の放熱を兼ねる取付方法
JPH0447962Y2 (cs)
CN112509994A (zh) 半导体器件固定装置、散热组件和半导体器件的安装方法
JP2003158229A (ja) パワー半導体モジュールの製造装置
JPS60171751A (ja) Ｉｃの放熱構造
JP4030845B2 (ja) Ｑｆｐ構造を有するｉｃの実装構造及びその実装方法、実装に用いる組立て治具
CN112164691A (zh) Igbt安装结构和igbt模块组件
JPH06163768A (ja) 電子部品の放熱装置
CN217689993U (zh) 电源装置和具有电源装置的计算设备
CN213124438U (zh) Igbt安装结构和igbt模块组件

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20060604