Claims (4)
1. Spannvorrichtung für Halbleiterbauelemente, die mindestens einseitig mit einem Kühlkörper wärmekontaktiert sind, wofür Spannbolzen mit Spannmuttern und Kraftspeicher zur Kompensation der mechanischen Toleranzen infolge der Verlustleitungswärme vorgesehen sind, gekennzeichnet dadurch, daß jedem Spannbolzen (2) ein Kipphebel (5) zugeordnet ist, dessen Kraftarm (K) ein Mehrfaches des Lastarmes (L) beträgt, und daß weiterhin ein dem Lastarm (L) entgegenwirkender, vorzugsweise als Schraubenfeder (7; 8) ausgebildeter, Kraftspeicher vorzugsweise am freien Ende des Kraftarmes (K) vorgesehen ist.1. Clamping device for semiconductor devices, which are thermally contacted at least on one side with a heat sink, for which clamping bolts are provided with clamping nuts and energy storage to compensate for the mechanical tolerances due to the heat loss heat, characterized in that each clamping bolt (2) is associated with a rocker arm (5) Force arm (K) is a multiple of the load arm (L), and further that the load arm (L) counteracting, preferably as a helical spring (7; 8) trained, energy storage is preferably provided at the free end of the power arm (K).
2. Spannvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kipphebel (5) entsprechend abgewinkelt sind und zwischen den Kraftarmenden (K) zweier Kipphebel (5) nur ein gemeinsamer, vorzugsweise als Schraubenfeder (7; 8) ausgebildeter, Kraftspeicher vorgesehen ist.2. Clamping device according to item 1, characterized in that the rocker arms (5) are angled accordingly and between the Kraftarmenden (K) of two rocker arms (5) only a common, preferably as a helical spring (7, 8) trained, energy storage is provided.
-2- 260 367-2- 260 367
Erfindungsansprüche:Invention claims:
3. Spannvorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß am Ende des Kraftarmes K des einen Kipphebels (5) eine Stelleinrichtung (9) angeordnet ist.3. Clamping device according to item 2, characterized in that an adjusting device (9) is arranged at the end of the power arm K of a rocker arm (5).
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Halbleiterbauelemente großer Leistung, die mindestens einseitig mit einem Kühlkörper wärmekontaktiert sind, wofür Spännbolzen mit Spannmuttern und Kraftspeicher zur Kompensation der mechanischen Toleranzen infolge der Verlustleitungswärme vorgesehen sind.The invention relates to a clamping device for semiconductor devices of high power, which are heat-contacted at least on one side with a heat sink, for which Spännbolzen are provided with clamping nuts and energy storage to compensate for the mechanical tolerances due to the heat loss line.
Die Anwendung der Erfindung ist ausschließlich bei Spannvorrichtungen für Halbleiterbauelemente großer Leistung zweckmäßig, die diese unter einem bestimmten Kontaktdruck mit Kühlkörpern für Luft- bzw. Flüssigkeitskühlung verbinden.The application of the invention is useful only in clamping devices for semiconductor devices large power, which connect them under a certain contact pressure with heat sinks for air or liquid cooling.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist üblich, Halbleiterbauelemente für große Leistungen ein- oder zweiseitig mit Kühlkörpern für Luft- oder Flüssigkeitskühlung zu versehen, um genügend Verlustleistungswärme vom Halbleiterbauelement abführen zu können. Das bedingt wiederum eine gute Wärmekontaktierung zwischen Halbleiterbauelement und Kühlkörper, die mittels einer Spannvorrichtung erreicht wird, deren Spannbolzen einen relativ hohen definierten Anpreßdruck erzeugen. Durch die betriebsbedingte Erwärmung der Halbleiterbauelemente, deren Verlustwärme über die Kühlkörper auch die Teile der Spannvorrichtung erreicht, entstehen innerhalb dieser Funktionseinheit Materialausdehnungen, die den definierten Anpreßdruck nicht mehr gewährleisten. Um dem entgegenzuwirken ist es üblich zwischen der Spannvorrichtung und dem Kühlkörper Federelemente vorzusehen, welche die verlustwärmebedingten Materialausdehnungen aufnehmen und dadurch ständig einen nahezu gleichen Anpreßdruck gewährleisten. Dabei müssen diese Federelemente so ausgebildet sein, daß sie die gesamte Anpreßkraft aufnehmen bzw. übertragen und die Differenzen der Wärmeausdehnungen der einzelnen Bauteile wie Halbleiterbauelement, Kühlkörper und Spannvorrichtung ausgleichen. Dabei ist auch noch von besonderer Bedeutung, daß die Federelemente während des Verspannvorganges eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die einzelnen Spannbolzen gewährleisten. Als Federelemente werden in der Regel Blatt- oder Tellerfedern, oftmals auch zu Paketen gestapelt, verwendet.It is common to provide semiconductor devices for high power on one or two sides with heat sinks for air or liquid cooling in order to dissipate enough power loss heat from the semiconductor device can. This in turn requires good thermal contact between the semiconductor device and the heat sink, which is achieved by means of a clamping device whose clamping bolts produce a relatively high defined contact pressure. Due to the operational heating of the semiconductor devices whose heat loss through the heatsink also reaches the parts of the clamping device, arise within this functional unit material expansions that no longer ensure the defined contact pressure. To counteract this, it is customary to provide spring elements between the tensioning device and the heat sink, which absorb the loss-heat-related material expansions and thereby constantly ensure a nearly equal contact pressure. In this case, these spring elements must be designed so that they absorb or transfer the entire contact pressure and compensate for the differences in the thermal expansion of the individual components such as semiconductor device, heat sink and clamping device. It is also of particular importance that ensure the spring elements during the Verspannvorganges a uniform force distribution to the individual clamping bolt. As spring elements sheet or disc springs, often also stacked into packages, are usually used.
Die erwähnten Blattfedern können durch ihre Anordnung (Fig. 1) zwar eine gleichmäßige Kraftwirkung auf die Spannbolzen gewährleisten, da sie jedoch nicht als Normteile angeboten werden sondern Spezialanfertigungen sind, erfordern sie einen höheren ökonomischen Aufwand. Die Tellerfedern (Fig. 2) dagegen sind Normteile, aber sie erfordern wiederum einen hohen technischen Aufwand zur Federführung (Kalibrierung) bei der Paketbildung, damit sich die Ränder der Tellerfedern genau überdecken, um die gewünschte Federkraft zu erhalten. Da diese Federpakete zweckmäßigerweise den Spannbolzen zugeordnet werden, ist die Aufteilung der Kraftwirkung auf die einzelnen Spannbolzen erheblich erschwert. Durch den geringen Federweg der Tellerfedern muß eine große Anzahl von ihnen verwendet werden, um den erforderlichen Federweg zu erreichen. Der erhöhte technische Aufwand der erwähnten Nachteile erfordert ebenfalls höhere Kosten, die nicht unerheblich sind. Weitere, noch bekannte Federn haben bisher keine Verwendung für diese Spannvorrichtungen gefunden, da sie in einer solchen Ausführung, daß sie einen Anpreßdruck von 70ΌΟ-15000Ν verkraften können, konstruktiv nicht mehr für die Spannvorrichtung geeignet sind.Although the leaf springs mentioned can ensure a uniform force action on the clamping bolts by virtue of their arrangement (FIG. 1), since they are not offered as standard parts but are custom-made, they require a greater economic outlay. The disc springs (Fig. 2), however, are standard parts, but they in turn require a high technical effort for spring guidance (calibration) in the package formation, so that cover the edges of the disc springs exactly to obtain the desired spring force. Since these spring assemblies are expediently assigned to the clamping bolt, the distribution of the force on the individual clamping bolts is considerably more difficult. Due to the short travel of the disc springs, a large number of them must be used to achieve the required travel. The increased technical complexity of the mentioned disadvantages also requires higher costs, which are not negligible. Further, still known springs have not found any use for these clamping devices, since they are structurally no longer suitable for the clamping device in such an embodiment that they can withstand a contact pressure of 70ΌΟ-15,000Ν.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, den technisch-ökonomischen Aufwand für die genannten Spannvorrichtungen zu senken.The aim of the invention is to reduce the technical-economic effort for the mentioned clamping devices.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannvorrichtung konstruktiv so zu verändern, daß auch andere Federn, die als handelsübliche Normteile erhältlich sind. Verwendung finden können.The invention has for its object to modify the clamping device constructively so that other springs, which are available as standard commercial parts. Can be used.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß jedem Spannbolzen ein Kipphebel zugeorndet ist, dessen Kraftarm ein Mehrfaches des Lastarmes beträgt, und daß weiterhin ein dem Lastarm entgegenwirkender, vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildeter, Kraftspeicher am freien Ende des Kraftarmes vorgesehen ist.This is achieved according to the invention in that each clamping bolt is assigned a rocker arm, whose power arm is a multiple of the load arm, and that further a load arm counteracting, preferably designed as a helical spring, energy storage is provided at the free end of the power arm.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist dann noch vorgesehen, daß die Kipphebel entsprechend abgewinkelt sind und zwischen den Kraftarmenden zweier Kipphebel nur ein gemeinsamer, vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildeter, Kraftspeicher vorgesehen ist.In a further embodiment of the invention is then still provided that the rocker arms are angled accordingly and between the power arm ends of two rocker arms only a common, preferably designed as a helical spring, power storage is provided.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll anhand von zeichnerischen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments.
Es stellen dar:They show:
Fig. 1: Bekannte Spannvorrichtung mit BlattfederFig. 1: Known tensioner with leaf spring
Fig. 2: Bekannte Spannvorrichtung mit TellerfederpaketFig. 2: Known tensioner with plate spring package
Fig.3: Erfindungsgemäße Spannvorrichtung mit Schraubenfeder für Druckbelastung Fig.Fig.3: Inventive tensioning device with coil spring for pressure load
4: Erfindungsgemäße Spannvorrichtung mit Schraubenfeder für Zugbelastung In den Fig. 1 und 2 ist der Stand der Technik symbolisch dargestellt. Die Fig. 1 zeigt einen zweiteiligen Kühlkörper 1, derein Halbleiterbauelement 10 einschließt und dessen beide Teile durch Spannbolzen 2 zusammengespannt werden. Von den4: Tensioning device according to the invention with a helical spring for tensile load. The prior art is shown symbolically in FIGS. 1 and 2. Fig. 1 shows a two-part heat sink 1, which includes a semiconductor device 10 and the two parts are clamped together by clamping bolt 2. Of the