DE102004004074A1 - Electronic component with cooling surface - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement mit mindestens zwei Anschlusselementen (2, 7, 8), die jeweils zumindest eine Kontaktfläche (13.1, 13.2, 13.3, 9, 10) aufweisen, mit der das elektronische Bauelement (1) auf einer Oberfläche einer Leiterplatte befestigbar ist. An dem ersten Anschlusselement (2) ist eine zumindest teilweise ebene Kühlfläche zur Anlage an einem Kühlkörper ausgebildet, die in Richtung der von der Leiterplatte abgewandten Seite des elektronischen Bauelements (1) orientiert ist. Das erste Anschlusselement (2) weist aus der der Leiterplatte zugewandten Seite zumindest einen erhöhten Bereich (3.1, 3.2, 3.3) auf, an dem die Kontaktfläche (13.1, 13.2, 13.3) des ersten Anschlusselements (2) ausgebildet ist. Das erste Anschlusselement (2) weist ferner zumindest einen vertieften Bereich (4, 4') auf, in dem das zumindest eine weitere Anschlusselement (7, 7'; 8, 8') angeordnet ist.The The invention relates to an electronic component with at least two connection elements (2, 7, 8), each having at least one contact surface (13.1, 13.2, 13.3, 9, 10), with which the electronic component (1) on a surface a circuit board is fastened. At the first connection element (2) an at least partially planar cooling surface is designed to rest on a heat sink, in the direction of the side facing away from the circuit board side of the electronic Component (1) is oriented. The first connection element (2) has from the circuit board side facing at least one elevated area (3.1, 3.2, 3.3) on which the contact surface (13.1, 13.2, 13.3) of the first connection element (2) is formed. The first connection element (2) further comprises at least one recessed area (4, 4 '), in which the at least one further connecting element (7, 7 ', 8, 8') is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement zur Montage auf der Oberfläche einer Leiterplatte, insbesondere einen Leistungstransistor für Hochfrequenzanwendungen.The The invention relates to an electronic component for mounting the surface a printed circuit board, in particular a power transistor for high-frequency applications.
Elektronische Bauelemente, insbesondere Leistungstransistoren, die auf der Oberfläche einer Leiterplatte montiert werden, sind bekannt. Wenn es sich dabei um Bauelemente handelt, welche während des Betriebs gekühlt werden müssen, so ist zusätzlich zu den Kontaktflächen des Bauelements an dem Bauelement eine Befestigungsmöglichkeit vorzusehen, mittels derer ein Kühlkörper an dem Bauelement fixiert werden kann. Aus dem technischen Datenblatt "MRF 1535T1/D", Motorola Inc., 2002, ist z. B. ein Hochfrequenz-Leistungstransistor bekannt, der ein Kunststoffgehäuse aufweist. Aus dem Kunststoffgehäuse sind seitlich Anschlusselemente des Transistors herausgeführt und in Richtung der der Leiterplatte zugewandten Seite des Bauelements umgeformt. An den umgelegten Enden der Anschlusselemente ist jeweils eine Kontaktfläche ausgebildet, so dass das Bauelement auf der Oberfläche einer Leiterplatte fixiert werden kann. Auf der gegenüberliegenden Seite des Bauelements ist eine ebene Fläche vorgesehen, die mit einem Kühlkörper in Anlage gebracht werden kann und auf der der Leiterplatte abgewandten Seite des Bauelements einen Teil des Gehäusses des Bauteils ausbildet. Um den Kühlkörper an dieser Anlagefläche zu fixieren, sind in dem aus Kunststoff gefertigen Gehäuse des Transistors Aussparungen vorgesehen, mittels derer der Transistor und der Kühlkörper gemeinsam auf der Leiterplatte verschraubt werden können.electronic Components, in particular power transistors, on the surface of a printed circuit board are mounted, are known. If these are components which acts during the operation cooled Need to become, so is in addition to the contact surfaces the component on the device a mounting option provide, by means of which a heat sink can be fixed to the component. From the technical data sheet "MRF 1535T1 / D", Motorola Inc., 2002, z. B. a high-frequency power transistor known, the a plastic housing having. From the plastic housing are laterally led out terminal elements of the transistor and deformed in the direction of the printed circuit board facing side of the device. At the folded ends of the connecting elements in each case a contact surface is formed, so that the component is fixed on the surface of a printed circuit board can be. On the opposite Side of the device is a flat surface provided with a Heat sink in Plant can be brought and facing away from the circuit board Side of the component forms a part of the housing of the component. To the heat sink this contact surface to fix, are in the housing made of plastic Transistor recesses provided by means of which the transistor and the heatsink together can be screwed on the circuit board.
Insbesondere für Anwendungen im Hochfrequenz-Bereich ist das Umlegen der Anschlusselemente nachteilig. Durch die gekrümmte Geometrie der Anschlusselemente wird eine hohe parasitäre Induktivität und ggf. Auch parasitäre Kapazität erzeugt, die den nutzbaren Frequenzbereich reduzieren. Ferner wird durch die nur geringe Kontaktfläche zwischen dem Kühlkörper und dem Transistor ein spezieller Kühlkörper benötigt, um die im Betrieb eines solchen Leistungstransistors anfallende Wärmemenge zuverlässig ableiten zu können. Dieser spezielle Kühlkörper erfordert darüber hinaus eine unmittelbare Fixierung an dem Gehäuse des Bauelements um einen guten Wärmeübergang sicherzustellen.Especially for applications in the high frequency range, the folding of the connection elements is disadvantageous. By the curved Geometry of the connection elements will have a high parasitic inductance and possibly Also parasitic capacity generated, which reduce the usable frequency range. Furthermore, will due to the small contact surface between the heat sink and the transistor needs a special heat sink to reliably dissipate the amount of heat generated during operation of such a power transistor to be able to. This special heat sink requires about that In addition, an immediate fixation on the housing of the device to a good heat transfer sure.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein elektronisches Bauelement zu schaffen, welches eine einfache Montage auf der Oberfläche einer Leiterplatte und eine vereinfachte Anordnung eines Kühlkörpers ermöglicht, wobei das Auftreten einer parasitären Induktivität und/oder Kapazität vermieden wird.It The object of the invention is to provide an electronic component create a simple mounting on the surface of a Circuit board and a simplified arrangement of a heat sink allows wherein the occurrence of a parasitic inductance and / or capacity is avoided.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Bauelement nach Anspruch 1 gelöst.The The object is achieved by the device according to the invention as claimed 1 solved.
Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement sind die Kontaktflächen so an Anschlusselementen angeordnet, dass das elektronische Bauelement mit den Kontaktflächen auf der Oberfläche einer Leiterplatte befestigt werden kann. Dabei ist ein Anschlusselemente so ausgebildet, dass es auf der der Leiterplatte abgewandten Seite eine zumindest teilweise ebene Kühlfläche ausgebildet hat, welche in Anlage an einen Kühlkörper gebracht werden kann. Dieses Anschlusselemente ist auf der der Leiterplatte zugewandtem Seite so ausgebildet, dass es mindestens einen erhöhten Bereich und mindestens einen vertieften Bereich aufweist. Die Kontaktfläche dieses ersten Anschlusselements ist an einem solchen erhöhten Bereich des Anschlusselements ausgebildet. Das weitere Anschlusselements bzw. die weiteren Anschlusselemente sind in dem oder den vertieften Bereichen des ersten Anschlusselements angeordnet und die jeweilige Kontaktfläche ist daran ausgebildet.at are the component of the invention the contact surfaces arranged on connection elements such that the electronic component with the contact surfaces on the surface a circuit board can be attached. Here is a connection elements designed so that it is on the side facing away from the circuit board an at least partially flat cooling surface formed which has brought into abutment on a heat sink can be. This connection element is on the circuit board facing side so formed that there is at least one raised area and at least one recessed area. The contact surface of this first Connecting element is at such a raised portion of the connecting element educated. The further connection element or the further connection elements are in the recessed areas of the first terminal element arranged and the respective contact surface is formed thereon.
Dadurch, dass die weiteren Anschlusselemente in dem zumindest einen vertieften Bereich des ersten Anschlusselements ausgebildet sind und dass die Kontaktfläche des ersten Anschlusselements in einem erhöhten Bereich des ersten Anschlusselements ausgebildet ist, können die weiteren Anschlusselemente geradlinig in Richtung der Oberfläche der Leiterplatte geführt werden. Damit verkürzt sich nicht nur der gesamte Signalweg von der Kontaktstelle auf der Leiterplatte bis hin zu dem Halbleitersubstrat, das mit Bonddrähten mit den einzelnen Anschlusselementen verbunden ist, sondern es ergibt sich auch eine gegenüber bekannten Bauelementen, die zur Montage auf der Oberfläche einer Leiterplatte vorgesehen sind, verbesserte Geometrie der Anschlusselemente und damit eine Reduzierung der parasitären Induktivitäten und Kapazitäten.Thereby, that the further connection elements in the at least one recessed Area of the first connection element are formed and that the contact area of the first connection element in a raised region of the first connection element is trained, can the other connection elements in a straight line in the direction of the surface of the circuit board guided become. Shortened not only the entire signal path from the contact point on the PCB up to the semiconductor substrate, which with bonding wires with the individual connection elements is connected, but it gives also one opposite known components that are suitable for mounting on the surface of a Printed circuit board are provided, improved geometry of the connection elements and thus a reduction of the parasitic inductances and Capacities.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements ausgeführt.In the dependent claims are advantageous developments of the invention electronic Implemented component.
Die Anschlusselemente sind innerhalb der Projektion der ebenen Kühlfläche angeordnet. Damit lässt sich ein Kühlkörper, der mit der ebenen Kühlfläche in Anlage ist, auf der Leiterplatte z. B. mittels einer Federspange befestigen, die den Kühlkörper auf das elektronische Bauelement drückt, ohne dass in dem entsprechenden Bereich der Leiterplatte eventuell vorhandene Lötflächen für die Kontaktflächen der Anschlusselemente berücksichtigt werden müssen. Die Lötflächen liegen durch die Anordnung der Anschlusselemente zwangsläufig ebenfalls innerhalb der Projektion der ebenen Kühlfläche auf der Leiterplatte. Zudem ergibt sich durch die Abdeckung sämtlicher Bauteile des Bauelements durch die ebene Kühlfläche, die aus einem metallischen Material gefertigt ist, bereits eine Abschirmung der im Bauelement entstehenden bzw. vorhandenen hochfrequenten Strahlung.The connection elements are arranged within the projection of the flat cooling surface. This can be a heat sink, which is in contact with the flat cooling surface on the circuit board z. B. by means of a spring clip, which presses the heat sink to the electronic component, without having to be considered in the corresponding area of the circuit board any existing solder pads for the contact surfaces of the connection elements. The solder surfaces are inevitably also within the arrangement of the connection elements the projection of the flat cooling surface on the circuit board. In addition, the coverage of all components of the component by the flat cooling surface, which is made of a metallic material, already results in a shielding of the existing or existing high-frequency radiation in the component.
Eine weitere Verbesserung der Abschirmung des Bauelements wird dadurch erreicht, dass der erhöhte Bereich den vertieften Bereich ringsörmig geschlossen umgibt. Die ebene Kühlfläche und der erhöhte Bereich bilden damit eine wannenartige Geometrie aus, in die die übrigen Bauteile des Bauelements eingesetzt werden. Durch das Aufsetzen des gesamten Bauelements auf die Leiterplatte ergibt sich damit eine Kapselung des Bauelements durch das metallisch ausgeführte erste Anschlusselement und damit eine Abschirmung durch das elektronische Bauelement selbst, ohne dass eine zusätzliche Abdeckung erforderlich ist.A Further improvement of the shielding of the device is characterized achieved that increased Area around the recessed area around closed ring. The level cooling surface and the increased The area thus forms a trough-like geometry into which the other components of the device can be used. By putting on the whole Component on the circuit board thus results in an encapsulation of the component by the metallic executed first connection element and so that a shield by the electronic component itself, without an extra Cover is required.
Weiterhin ist es vorteilhaft, in dem ersten Anschlusselement mehrere vertiefte Bereiche auszubilden, die beispielsweise durch Ausfräsen eines quaderförmigen Rohlings ausgebildet werden können, wobei in jedem der vertieften Bereiche ein Halbleitersubstrat angeordnet ist und zusätzlich die für jedes Halbleitersubstrat erforderlichen weiteren Anschlusselemente in dem entsprechenden vertieften Bereich ausgebildet sind. Ein auf diese Weise symmetrischer Aufbau, bekannt z.B. als "Push-Pull-" oder "Gegentakt-Aufbau", verbessert das Verhalten des elektronischen Bauelements im Hochfrequenzbereich und reduziert damit den Aufwand, der für ein Anpassnetzwerk erforderlich ist.Farther it is advantageous in the first connection element a plurality of recessed Form areas that, for example, by milling a cuboid Blanks can be formed, wherein a semiconductor substrate is disposed in each of the recessed areas is and in addition the for each semiconductor substrate required further connection elements are formed in the corresponding recessed area. One on this symmetrical structure, known e.g. as a "push-pull" or "push-pull construction", that improves Behavior of the electronic component in the high frequency range and thus reduces the effort required for a matching network is.
Anders als die weiteren Anschlusselemente wird das erste Anschlusselement gemeinsam für sämtliche Halbleitersubstrate des elektronischen Bauelements genutzt, wobei gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform das erste Anschlusselement ein Source-Anschluss eines Feldeffekttransistors ist. Durch das gemeinsame Nutzen des ersten Anschlusselements als Source-Anschluss für einen Feldeffekttransistor mit mehreren Halbleitersubstraten wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass zwischen den jeweiligen Source-Anschlüssen der einzelnen Halbleitersubstrate Potenzialdifferenzen auftreten.Different as the further connection elements is the first connection element together for all Semiconductor substrates of the electronic device used, wherein according to a particularly preferred embodiment the first connection element is a source terminal of a field effect transistor is. By sharing the first connection element as Source terminal for a field effect transistor with several semiconductor substrates is avoided in an advantageous manner that between the respective source terminals of the individual semiconductor substrates Potential differences occur.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die gesamte, von der Leiterplatte abgewandte Oberfläche des elektronischen Bauelements als ebene Kühlfläche auszubilden. Neben der großen Berührungsfläche zwischen dem Kühlkörper und dem elektronischen Bauelement, die den Wärmeübergang begünstigt, wird damit verhindert, dass beim Wärmeübergang zwischen der ebenen Fläche und einem angrenzenden Gehäusebauteil eine Differenz zwischen dem Niveau der ebenen Kühlfläche und dem angrenzenden Gehäusebauteil entsteht, die ein flächiges Aufliegen des Kühlkörpers auf der ebenen Fläche verhindert.Farther It is advantageous, the entire, facing away from the circuit board surface form the electronic component as a flat cooling surface. In addition to the huge Contact surface between the Heat sink and the electronic component, which favors the heat transfer, is thus prevented that during the heat transfer between the flat surface and an adjacent housing component a difference between the level of the flat cooling surface and the adjacent housing component arises, which is a two-dimensional Resting on the heat sink the flat surface prevented.
Das erfindungsgemäße elektronische Bauelement ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The electronic according to the invention Component is shown in the drawing and will be in the following Description closer explained. Show it:
Zwischen
den benachbarten erhöhten
Bereichen, also zwischen dem ersten erhöhten Bereich
Im
folgenden wird der Einfachheit halber lediglich auf die Anordnung
von weiteren Elementen in dem ersten der beiden vertieften Bereiche
Der
vertiefte Bereich
Ebenfalls
auf der Grundfläche
Das
elektronische Bauelement
In
dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
sind das zweite Anschlusselement
Die
relative Höhendifferenz
zwischen den drei erhöhten
Bereichen
Das
Ausführungsbeispiel
aus
In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ferner zu erkennen, dass auch die zur Seite zeigenden Begrenzungsflächen der
Anschlusselemente
Anstelle
der Nutzung der drei Kontaktflächen
In
Im
Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel
sind in der
Das
auf der Leiterplatte montierte elektronische Bauelement
In
Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel,
wie es in
Zudem
ergibt sich bei der Montage auf der Leiterplatte für alle drei
Ausführungsbeispiele
eine gute Abstützung
des elektronischen Bauelements durch die erhöhten Bereiche auf der Oberfläche der Leiterplatte,
so dass ein Kühlkörper, der
nicht an dem elektronischen Bauelement selbst, sondern an einer nicht
dargestellten Befestigungsvorrichtung auf der Leiterplatte montiert
wird, z. B. durch eine Federvorrichtung an die Anlagefläche an dem
ersten Anschlusselement angepresst werden kann. Durch das Aufnehmen
der Kräfte
durch das erste Anschlusselement
In
Die
Anordnung des erfindungsgemäßen elektronischen
Bauelements
Auf
der ebenen Kühlfläche
Zum
Fixieren des elektronischen Bauelements
Wie
bereits bei der Erläuterung
der Ausführungsbeispiele
des elektronischen Bauelements
Das
Ausbilden der ebenen Kühlfläche
Als
solche Standard-Kühlkörper werden
insbesondere Kühlkörper von
Mikroprozessoren verwendet, die normalerweise in Computersystemen eingesetzt
werden. Dort werden sie für
die Kühlung der
zentralen Recheneinheit, z.B. eines Intel Pentium oder eines AMD
Athlon eingesetzt. Typischerweise haben solche Mikroprozessor-Kühlkörper eine
quadratische Grundfläche
von etwa 80 mm Kantenlänge. Damit überragt
ein solcher Kühlkörper die
Dimensionen des zu kühlenden
Leistungstransistors mit einer typischen rechteckigen Geometrie
mit Kantenlängen von
15 mm und 30 mm beträchtlich.
Durch die Anordnung auf dem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement
Zur
Vermeidung von parasitären
Induktivitäten
und Kapazitäten
trägt insbesondere
bei, dass die Anschlusselemente nicht seitlich aus einem Gehäuse herausgeführt werden
und dann im Bogen um ein nicht leitendes Kunststoffgehäuse so umgeformt
werden, dass die eigentliche Kontaktfläche wiederum innerhalb einer
Projektion des Gehäuses
des Bauelements auf die Leiterplatte angeordnet ist, so wie dies bei
dem Transistor MRF 1535 T1 der Motorol Inc. der Fall ist. Die Anschlusselemente
des erfindungsgemäßen Bauelements
Claims (14)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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