DE102007052397B4

DE102007052397B4 - Kühlanordnung zur thermischen Kontaktierung zwischen elektronischem Bauelement und Kühlkörper

Info

Publication number: DE102007052397B4
Application number: DE102007052397A
Authority: DE
Inventors: Günter Deisenhofer; Bernd Sporer
Original assignee: GE Fanuc Embedded Systems Inc; GE Fanuc Intelligent Platforms Inc
Current assignee: Abaco Systems Inc
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2027-11-01
Also published as: DE102007052397A1

Abstract

Kühlanordnung für auf einer Leiterplatte (2) angeordnete elektronische Bauelemente (3), die aufweist:
eine Leiterplatte (2);
zumindest ein auf der Leiterplatte (2) angeordnetes elektronisches Bauelement (3), das eine Wärmeabgabefläche (11) aufweist;
einen Kühlkörper (7), der mit der Leiterplatte (2) verbunden ist und eine Wärmeaufnahmefläche (12) aufweist, die der Wärmeabgabefläche (11) des elektronischen Bauelements (3) zugewandt ist;
ein starres Wärmespreizelement (5), das zwischen der Wärmeabgabefläche (11) des elektronischen Bauelements (3) und der Wärmeaufnahmefläche (12) des Kühlkörpers (7) angeordnet ist und eine erste Koppelfläche (13) aufweist, die an der Wärmeabgabefläche (11) des elektronischen Bauelements (3) anliegt, und eine zweite Koppelfläche (14) aufweist, die der Wärmeaufnahmefläche (12) des Kühlkörpers (7) zugewandt ist;
einen verformbaren Wärmeleitkörper (6, 10), der den Abstand zwischen der Wärmeaufnahmefläche (12) des Kühlkörpers (7) und der zweiten Koppelfläche (14) des Wärmespreizelements (5) Wärme leitend überbrückt; wobei
der verformbare Wärmeleitkörper (6, 10) zumindest ein plastisch verformbares...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Kühlung von Halbleiterbauelementen, wie etwa Prozessoren auf gedruckten Schaltungen. Die vorliegende Erfindung schafft durch die Lagerung mindestens eines starren Wärmespreizelements mit minimalem Abstand von der Wärme abgebenden Oberfläche eines oder mehrerer Halbleiterbauelemente eine wirksame thermische Koppelung an einen Kühlkörper.
Die Steigerung der Leistungsfähigkeit von Prozessoren und anderen integrierten Schaltungen hat auch zu einem Anstieg der Abwärmeerzeugung dieser Bauelemente und dadurch gestiegenen Anforderungen an ihre Kühlung geführt. Die Wärmeentwicklung erreicht Leistungsdichten bis in die Größenordnung von 100 W/cm² und übertrifft damit z. B. übliche Herdplatten um ein Vielfaches. Gleichzeitig liegen die zulässigen Höchsttemperaturen der integrierten Schaltungen, bei deren Überschreitung mit Funktionsstörungen oder dauerhafter Zerstörung zu rechnen ist, typischerweise in einem Bereich von etwa 60° bis 100°C. Die gegenüber der Raumtemperatur zur Verfügung stehende Temperaturdifferenz reicht z. B. bei den Prozessoren von PCs bei weitem nicht aus, um die erzeugte Wärme durch natürliche Abstrahlung und Konvektion passiv abzuführen.
Zur Wärmeabfuhr werden daher Kühlkörper verwendet, die meist aus Aluminium oder Kupfer bestehen und zur Flächenvergrößerung Kühlrippen aufweisen. Mit Hilfe eines Gebläses wird die Wärme durch erzwungene Konvektion abgeführt. Andere Lösungen, wie etwa flüssigkeitsgekühlte Systeme, erweisen sich als aufwendig. Obwohl die bekannten Kühlsysteme z. B. in handelsübli chen PCs ihre Aufgaben erfüllen, weisen sie verschiedene Nachteile auf. Eine weitere Steigerung der Rechenleistungen erhöht auch die Kosten und den Energieverbrauch des Kühlsystems. Darüber hinaus erzeugen die verwendeten Lüfter einen erheblichen Lärm, dem die am Computer arbeitenden Menschen dauerhaft ausgesetzt sind. Daher sind verschiedene Maßnahmen ergriffen worden, um die Wirksamkeit von Kühlvorrichtungen zu steigern.
Da die Wärme auf einer sehr kleinen Fläche entsteht, ist ein guter Wärmeübergang auf den in der Regel wesentlich größeren Kühlkörper von entscheidender Bedeutung. Eine direkte Befestigung des Kühlkörpers an einem Chipgehäuse ist jedoch in vielen Fällen nicht möglich, weil dadurch die Gefahr von Beschädigungen des empfindlichen Bauelements bei der Montage und im späteren Betrieb besteht. Daher ist es bei robusten Ausführungen von Kühlvorrichtungen in der Regel erforderlich, den Kühlkörper direkt an der Leiterplatte einer gedruckten Schaltung zu befestigen, um die Übertragung von Kräften durch das Bauelement hindurch gering zu halten.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann zwischen dem Bauelement und dem Kühlkörper jedoch ein Zwischenraum bleiben, der mit Wärmeleitmaterialien, wie z. B. Wärmeleitpasten, Wärmeleitpads oder Gap-Fillern überbrückt wird, die sich jeweils an die Breite des Zwischenraums und die Oberflächenformen anpassen und unerwünschte Lufteinschlüsse verhindern.
DE 602 09 423 T2 offenbart eine Kühlvorrichtung für Mikrochips, die auf einer Leiterplatte montiert sind. Ein Kühlkörper wird mit der Leiterplatte verbunden, so dass er flächig an dieser anliegt. Zur Aufnahme jedes Bauelements ist im Kühlkörper eine Aussparung vorhanden. Zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper bleibt ein Spalt frei, der die Fertigungstoleranzen der Elemente ausgleicht, damit das Bauelement nicht direkt zwischen Leiterplatte und Kühlkörper eingeklemmt werden kann. In dem Spalt ist ein knetbares, Wärme leitendes Material angeordnet, das beim Zusammensetzen bis auf die jeweilige Spaltbreite plastisch zusammengedrückt wird und eine thermische Verbindung zwischen dem Bauelement und dem Kühlkörper herstellt.
Das US Patent Nr. 7,007,741 offenbart einen flexiblen Wärmespreizer, der sich an Höhenunterschiede zwischen den zu kühlenden Oberflächen mehrerer Wärmequellen sowie an Winkeldifferenzen zwischen den Oberflächen der Wärmequellen und des Kühlkörpers anpasst. Der Wärmespreizer weist eine flexible Wand auf und ist mit einem Fluid gefüllt, um sich an die Lage aller zu kontaktierenden Oberflächen anzupassen.
In beiden Fällen wird bei auch unterschiedlichen Geometrien eine flächige Kontaktierung der Oberflächen von Bauelement und Kühlkörper erreicht, jedoch beträgt die spezifische Wärmeleitfähigkeit des dazwischen liegenden Wärmeleitmaterials nur ein Bruchteil derjenigen des Metalls, aus dem der Kühlkörper besteht, so dass bereits ein relativ schmaler Spalt, z. B in der Größenordnung von 1 mm, den thermischen Widerstand erheblich vergrößert. Der in dem Zwischenraum zwischen dem Bauelement und dem Kühlkörper auftretende Temperaturabfall steht nicht mehr zur Wärmeabgabe an die Luft zur Verfügung und kann dazu führen, dass der Kühler für Bauelemente mit hohen Verlustleistungen und/oder bei hohen Umgebungstemperaturen nicht einsetzbar ist. Alternativ muss durch andere Maßnahmen, wie etwa einen größeren Kühlkörper oder eine höhere Gebläseleistung, Abhilfe geschaffen werden. Daher besteht das Bestreben, den Wärmeübergang zwischen Bauelement und Kühlkörper zu verbessern.
Aus dem Stand der Technik sind weitere Kühlanordnungen für elektronische Bauelemente bekannt:
DE 100 33 848 A1 beschreibt einen mit Flüssigkeit gefüllten Wärmeleitbehälter 16, der zwischen einer an einem elektronischen Bauelement anliegenden Platte und einer Gehäuseaußenwand angeordnet ist.
DE 40 04 457 A1 offenbart ein Wärmespreizelement, das mit einer Feder gegen eine Bauelementoberfläche vorgespannt ist. Zur weiteren Wärmeableitung ist das Wärmespreizelement über Kupferlitzen mit einer äußeren Gehäusewand verbunden.
DE 689 23 740 T2 beschreibt eine Kühlanordnung, bei der ein Halbleiterbauelement über einen Wärmeableiter direkt mit einem Kühlkörper 33 verbunden ist, der seinerseits an einer Leiterplatte angebracht ist. Die Verbindung des Bauelements mit der Leiterplatte erfolgt unter Ausgleich von Höhenunterschieden über ein flexibles Dünnfilmsubstrat.
US 5 991 155 offenbart eine Kühlanordnung, bei der ein dünnes, flexibles Wärmespreizblech an der Oberfläche eines Bauelementes anliegt wird und über ein Anschlagelement den Ausgleich von Fertigungstoleranzen ermöglicht.
US 2005/0068737 A1 offenbart eine Kühlanordnung, bei der ein Wärmespreizelement zusammen mit einer Leiterplatte ein Gehäuse um ein Bauelement herum bildet. Dabei wird das Wärme spreizelement direkt mit der Leiterplatte verbunden und der Zwischenraum zwischen Bauelement und Wärmespreizelement mit einem Wärmeleitmaterial ausgefüllt.
US 5 396 403 offenbart eine Kühlanordnung zur Kühlung mehrerer auf einer Platine angeordneter Bauelemente mit einem gemeinsamen Wärmespreizelement. Zwischen dem Wärmespreizelement und dem Kühlkörper ist eine Zwischenschicht aus einem thermisch leitfähigen Material angeordnet.
US 2002/0179289 A1 offenbart ein verformbares Wärme leitendes Element zum Ausgleich von Höhenunterschieden, das zwischen mehreren, an jeweils einem Bauelement angebrachten Wärmespreizelementen und einem Kühlkörper angeordnet ist und sich in seiner Form an die Wärmespreizelemente anpasst.
DE 10 2005 001 148 B3 beschreibt eine Kühlanordnung für mehrere Leistungsbauelemente mit Abschirmung. Die Bauelemente sind jeweils an einer Metallplatte angebracht und über eine Isolationsschicht 24 mit einer gemeinsamen Metallplatte verbunden, die eine Verbindung zu einem als Kühlkörper wirkenden Metallgehäuse herstellt.
US 2005/0068739 A1 offenbart eine Anordnung zur Kontaktierung mehrerer auf einer Leiterplatte montierter Bauelemente durch ein gemeinsames Wärmespreizelement, das die Wärme auf einen Kühlkörper überträgt. Durch die Form des Wärmespreizelements oder einen kolbenartig beweglichen Teil desselben werden Höhenunterschiede ausgeglichen und der Abstand zur Bauelementoberfläche verringert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine robuste Kühlanordnung mit einer verbesserten Wärmeübertragung zwischen einem oder mehreren Halbleiterbauelementen und einem Kühlkörper zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Kühlanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Kühlanordnung für ein oder mehrere elektronische Bauelemente, wie etwa Halbleiterbauelemente, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind und jeweils eine Wärmeabgabefläche aufweisen. Die Kühlanordnung enthält weiterhin einen Kühlkörper, der ebenfalls mit der Leiterplatte verbunden ist und eine Wärmeaufnahmefläche aufweist, die der Wärmeabgabefläche des Bauelements zugewandt ist. Zwischen der Wärmeabgabefläche des Bauelements und der Wärmeaufnahmefläche des Kühlkörpers befindet sich ein starres Wärmespreizelement, das eine erste Koppelfläche, die an der Wärmeabgabefläche des Bauelements anliegt, und eine zweite Koppelfläche aufweist, die der Wärmeaufnahmefläche des Kühlkörpers zugewandt ist. Ein verformbarer Wärmeleitkörper überbrückt Wärme leitend den Abstand zwischen der Wärmeaufnahmefläche des Kühlkörpers und der zweiten Koppelfläche des Wärmespreizelements. Der Wärmeleitkörper enthält zumindest ein plastisch verformbares Element aus einem Wärmeleitmaterial, das den Abstand zwischen der Wärmeaufnahmefläche des Kühlkörpers und der zweiten Koppelfläche des Wärmespreizelements Wärme leitend überbrückt. Der Wärmeleitkörper enthält außerdem zumindest ein elastisch verformbares Element, das das Wärmespreizelement gegen die Wärmeabgabefläche des elektronischen Bauelements vorspannt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, sowohl das elektronische Bauelement, das eine Wärmequelle bildet, als auch den Kühlkörper, der eine Wärmesenke bildet, unabhängig voneinander fest mit der Leiterplatte zu verbinden und dennoch zwischen dem Bauelement und dem Kühlkörper eine Verbindung mit einem geringen thermischen Widerstand herzustellen. Dies wird erfindungsgemäß durch ein oder mehrere starre Wärmespreizelemente erreicht. Mit dem Begriff „starr” wird hier ein fester Körper mit einer geringen Verformbarkeit verstanden, der ein genügend großes Elastizitätsmodul und eine genügend große Dicke aufweist, dass es nicht zu einer wesentlichen Verformung seiner Oberfläche im Kontaktbereich mit der Wärmeabgabefläche kommt, wenn die im normalen Betrieb auftretenden Kräfte auf das Wärmespreizelement einwirken, die durch die mechanische Belastbarkeit eines Halbleiterbauelements begrenzt sind.
Anstelle üblicher verformbarer Wärmeleitmaterialien wie Gap-Pads oder Gap-Fillern kann als erfindungsgemäßes Wärmespreizelement vorzugsweise eine Platte aus Aluminium, Kupfer, einem anderen Metall oder einem sonstigen Material mit sehr hoher spezifischer Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Vor allem im Kontaktbereich mit der Wärmeabgabefläche könnte auch Diamant oder eine Diamantschicht verwendet werden, die zusätzlich zu ihrer sehr hohen Wärmeleitfähigkeit elektrisch isoliert.
Im Idealfall liegt die erste Koppelfläche des Wärmespreizelements flächig an der Wärmeabgabefläche des Bauelements an. In anderen Fällen, in denen es z. B. erwünscht ist, dass ein Wärmespreizer die Oberflächen mehrerer Bauelemente gleichzeitig kühlt, kann in der bestmöglichen Einbaulage evtl. nur ein linienförmiger oder punktförmiger Kontakt oder mit einzelnen der zu kühlenden Oberflächen auch gar kein direkter Kontakt möglich sein. Sofern die Wärmeabgabeflächen mehrerer Bauele mente jedoch nahezu in einer Ebene liegen, sind die Breiten etwaiger Restspalten selbst bei vernachlässigbarer Biegung des Wärmespreizelements minimal und behindern den Wärmeübergang nicht wesentlich.
Analog zur Elektrizitätslehre ergibt sich der Wärmestrom, d. h. die durch ein Widerstandselement hindurch abgeführte Wärmeleistung P, wie folgt als Produkt aus der an dem Widerstandselement anliegenden Temperaturdifferenz ΔT und dessen thermischem Leitwert, der sich seinerseits aus der spezifischen Wärmeleitfähigkeit Λ, der Querschnittsfläche A und der Länge l des Widerstandselements ergibt: P = ΔT·Λ·A/l
Die vorliegende Erfindung stellt zwischen dem Bauelement und dem Kühlkörper zwar eine Reihenschaltung aus drei thermischen Widerständen her, die jedoch alle niedrig gehalten werden können. Dies geschieht im Falle des Spaltes zwischen dem Bauelement und dem anliegenden Wärmespreizelement durch eine sehr geringe Länge, im Falle des Wärmespreizelements selbst durch die Verwendung eines Materials mit sehr hoher spezifischer Wärmeleitfähigkeit und im Falle des Zwischenraums zwischen dem Wärmespreizelement und dem Kühlkörper durch eine große Querschnittsfläche des verwendeten Wärmeleitmaterials.
Dadurch kann vermieden werden, dass sowohl eine erhebliche Länge als auch eine geringe Querschnittsfläche als auch die relativ geringe spezifische Wärmeleitfähig eines Gap-Fillers in einem einzigen thermischen Widerstandselement zwischen dem Bauelement und dem Kühlkörper auftreten, wie es nach dem Stand der Technik geschieht. Dagegen weist in jedem der drei thermischen Widerstandselemente mindestens einer der Faktoren A, Λ oder 1/l einen um ein Vielfaches größeren Wert auf. Trotz der Reihenschaltung der drei Widerstandselemente kommt es dadurch zu einer erheblichen Reduzierung des thermischen Gesamtwiderstands zwischen Bauelement und Kühlkörper.
Die optimale Einbaulage des Wärmespreizelements bewirkt, dass der Wärmestrom mit einem minimalen thermischen Widerstand von der Wärmeabgabefläche in die Koppelfläche des Wärmespreizelements übertritt, das eine hohe spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweist. Derjenige Teil des Wärmeleitpfades, der zwischen der Wärmeabgabefläche und der ersten Koppelfläche liegt, besteht bei der optimalen Einbaulage des Wärmespreizers gemäß der Erfindung nur aus einem sehr schmalen Spalt. Obwohl die Querschnittsfläche auf die Wärmeabgabefläche des Bauelements beschränkt ist und ein Material mit einer relativ geringeren Wärmeleitfähigkeit, wie etwa eine Wärmeleitpaste, verwendet wird, weist dieser Abschnitts des Wärmeleitpfades durch seine Kürze nur einen geringen thermischen Widerstand auf.
Das mindestens eine Wärmespreizelement besteht vorzugsweise aus Metall, z. B. Aluminium, oder einem anderen Material mit einer sehr hohen spezifischen Wärmeleitfähigkeit, verbreitert darüber hinaus den Wärmeleitpfad bereits nahe an der Wärmeabgabefläche erheblich und stellt ebenfalls nur einen geringen thermischen Widerstand dar.
Aufgrund von Maßtoleranzen bei Fertigung und Einbau ist weiterhin ein Gap-Filler oder anderes Abstand überbrückendes Wärmeleitmaterial erforderlich, das gemäß der Erfindung zwischen der zweiten Koppelfläche des Wärmespreizelements und der Wärmeaufnahmefläche des Kühlkörpers angeordnet ist. Da die Querschnittsfläche dort nicht auf die Abmessungen der Wärmeabgabefläche des Bauelements beschränkt ist, sondern sich über die größere Wärmeaufnahmefläche des Kühlkörpers erstrecken kann, wird auch der thermische Widerstand der Schicht des Wärmeleitmaterials gering gehalten.
Der Wärmeleitkörper enthält zumindest ein Element aus einem Wärmeleitmaterial, das im Rahmen der auftretenden Kräfte, denen das vom Wärmespreizelement kontaktierte Bauelement ausgesetzt werden darf, plastisch verformbar ist. Es kann z. B. eine formlose Masse, wie etwa eine Paste oder ein Gap-Filler verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Zweikomponenten-Gap-Filler verwendet, der zwischen Kühlkörper und Wärmespreizer angeordnet ist und bei der Montage den Zwischenraum zwischen diesen vorzugsweise vollständig ausfüllt. Zumindest wird ein zusammenhängendes Materialvolumen zur Wärmeleitung zwischen ausreichend großen Flächenbereichen der Wärmeaufnahmefläche und der zweiten Koppelfläche angeordnet. Etwaiges überschüssiges Material kann bei der Montage der Vorrichtung seitlich aus dem Zwischenraum herausgedrückt werden. Anschließend kann der Gap-Filler z. B. aushärten und das Wärmespreizelement relativ zu dem Kühlkörper in der bevorzugten Einbaulage fixieren.
Ferner enthält der Wärmeleitkörper ein oder mehrere elastisch verformbare Elemente, wie z. B. Wärmeleitpads zwischen dem Wärmespreizelement und dem Kühlkörper. Bei der Montage kann das Kühlkörper an der Leiterplatte angebracht werden, während das Wärmespreizelement durch das Wärmeleitmaterial von dem Kühlkörper beabstandet und mit diesem verbunden, z. B. verklebt ist. Dabei kommt die erste Koppelfläche des Wärmespreizelements mit der Wärmeabgabefläche in Berührung und kann eine Druckkraft auf diese ausüben, die sich durch plastische oder elastische Verformung des Wärmeleitkörpers ergibt und das Wärmespreizelement zu der Wärmeabgabefläche hin vorspannt. Dies bewirkt eine Ausrichtung des Wärmespreizelements in der optimalen Einbauposition, d. h. mit flächigem Anliegen oder einem minimalen Spalt zwischen der oder den Wärmeabgabeflächen und der ersten Koppelfläche des Wärmespreizelements. Das Wärmeleitmaterial kann silikonhaltige Materialien enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird nebeneinander sowohl plastisch verformbares als auch elastisch verformbares Wärmeleitmaterial verwendet, z. B. mehrere Gap-Pads mit dazwischen angeordnetem Gap-Filler. Es könnte auch nur ein plastisch verformbares Wärmeleitmaterial in Verbindung mit zusätzlichen elastischen Elementen ohne wesentliche Wärmeleitfähigkeit, wie etwa Federelementen, verwendet werden. Diese könnten z. B. zwischen dem Wärmespreizer und dem Kühlkörper angeordnet sein und die erfindungsgemäße Lagerung des Wärmespreizers bewirken.
Der Kontakt zwischen der Wärmeabgabefläche und der ersten Koppelfläche kann ein trockener Kontakt sein, bei dem die Flächen unmittelbar aneinander anliegen. Dies ist vor allem für flächig aneinander anliegende, ebene Flächen mit geringer Oberflächenrauhigkeit geeignet. Zwischen den beiden Flächen kann auch eine Wärmeleitpaste oder ein anderes Wärmeleitmaterial angeordnet sein. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn kein nahezu ideales Anliegen der beiden Flächen zu erreichen ist. Ursachen dafür können Unebenheiten der Oberflächen wie Krümmungen oder Rauhigkeiten sowie Verkantungen der Elemente zueinander sein, die etwa durch gleichzeitiges An liegen eines Wärmespreizelements an mehreren, nicht genau in einer Ebene liegenden Oberflächen entstehen. Die Paste füllt etwaige Zwischenräume aus und verhindert dadurch Lufteinschlüsse, die die Wärmeleitung behindern.
Das Trägerelement ist eine Leiterplatte, die z. B. zu einer gedruckten Schaltung gehört und auf der ein elektronisches Bauelement montiert ist. Das Bauelement kann ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleitersubstrat oder Die oder ein ähnliches Element sein, das eine Wärmeabgabefläche aufweist, die gekühlt werden muss.
Die Wärmequelle kann auch mehrere auf einer Leiterplatte angeordnete Halbleiterbauelemente enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Wärmequelle drei auf der Platine nicht in einer Linie angeordnete Halbleiterbauelemente. Diese Anordnung ermöglicht es, die erste Koppelfläche des Wärmespreizelements mit der Wärmeabgabefläche jedes der drei Bauelemente zumindest punktförmig in Kontakt zu bringen. Dabei werden drei Freiheitsgrade der Lage des Wärmespreizelements bzw. seiner vorzugsweise ebenen ersten Koppelfläche, ausgenutzt, die die Höhe, den Neigungswinkel und die Neigungsrichtung enthalten. Bei den üblicherweise geringen Höhenunterschieden bzw. Neigungswinkeln der Bauelementoberflächen wird dadurch ein nahezu flächiges Anliegen des Wärmespreizelements an den Wärmeabgabeflächen aller drei Bauelemente erreicht.
Diese Anordnung hat weiterhin den Vorteil, dass schon eine einzige, auf einen Punkt innerhalb des aus den drei Halbleiterbauelementen gebildeten Dreiecks ausgeübte Druckkraft das Wärmespreizelement von selbst stabil in die optimale Einbau lage mit Kontakt zu allen drei Halbleiterbauelementen bewegt. Zwischen dem Wärmespreizelement und dem Kühlkörper kann dabei ein einziges, eine Vorspannung erzeugendes Element, wie z. B. ein Gap-Pad ausreichen, um das Wärmespreizelement bestmöglich an die Wärmeabgabeflächen aller Bauelemente anzulegen.
Die Kühlanordnung kann einen Wärmespreizer aufweisen, der mehrere starre Wärmespreizelemente enthält, die nach den Lehren der vorliegenden Erfindung jeweils an Wärmeabgabeflächen eines oder mehrerer Halbleiterbauelemente anliegen, um Wärme von diesen abzuführen. Die einzelnen Wärmespreizelemente sind vorzugsweise durch flexible Verbindungselemente miteinander verbunden und geringfügig gegeneinander beweglich. Dadurch wird erreicht, dass sich jedes Wärmespreizelement unabhängig von den benachbarten Elementen bestmöglich an die ihm zugeordnente(n) Bauelementoberfläche(n) anlegen kann und dennoch ein großflächiger Wärmespreizer mit einer ausreichenden Dicke aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie etwa Metall geschaffen wird, der die Wärme über ein Wärmeleitmaterial auf den Kühlkörper überträgt. Die einzelnen Wärmespreizelemente sind vorzugsweise erheblich größer als die jeweils von ihnen kontaktierte Wärmeabgabefläche.
Die Wärmespreizelemente können mit einem flexiblen Element, wie etwa einem Netz oder einer Folie verbunden sein, das bei ausreichender Beweglichkeit gegeneinander den Zusammenhalt sicherstellt. Alternativ kann der Wärmespreizer auch einstückig ausgebildet sein, wobei benachbarte Wärmespreizelemente z. B. in der Art einer Schokoladentafel durch schmale Stege mit wesentlich geringerer Materialstärke voreinander getrennt sein können, die durch z. B. plastische und/oder elastische Verformung eine gewisse Dehnung und/oder Biegung, z. B. einen Knick oder Versatz, zulassen und dadurch das Anlegen mehrerer Wärmespreizelemente an nicht genau in einer Ebene liegende Bauelementoberflächen erleichtern.
Auch ganz ohne solche dünneren Stege kann die vorhandene Elastizität bei einer geeigneten gleichmäßigen Materialdicke bewirken, dass die an den Wärmeabgabenflächen verschiedener Bauelemente unmittelbar anliegenden Flächenbereiche zwar lokal jeweils im Wesentlichen starr bleiben, während über die deutlich größeren Abstände zwischen den Bauelementen hinweg dennoch eine geringfügige Verformung, wie etwa Biegung des Wärmespreizers auftritt, die ein flächiges Anliegen an Wärmeabgabeflächen mehrerer Bauelemente ermöglicht. In einem anderen Beispiel können die einzelnen Wärmespreizelemente auch unverbunden nebeneinander angeordnet und z. B. einzeln über Wärmeleitmaterial mit dem Kühlkörper verbunden sein, wobei sie vorzugsweise durch elastische Elemente, wie etwa Gap-Pads zu den von ihnen zu kontaktierenden Wärmeabgabeflächen hin vorgespannt sind. Der übrige Raum zwischen den Wärmespreizelementen und dem Kühlkörper kann mit einem Gap-Filler gefüllt sein.
Das Kühlkörper kann aus Metall, z. B. Aluminium oder Kupfer oder einem anderen Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bestehen. Der Kühlkörper kann eine Platte enthalten, deren eine Seite dem Wärmespreizer zugewandt ist und die Wärmeaufnahmefläche bildet. Die andere Seite der Platte kann Kühlrippen oder andere die Oberfläche vergrößernde Strukturen aufweisen, die eine Wärmeabgabe von dem Kühlkörper an die Umgebungsluft fördern. Statt eines Kühlkörpers könnte auch ein Flüssigkeitskühler verwendet werden.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Kühlanordnung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Kühlung eines Halbleiterbauelements.
2 zeigt einen Kühlkörper mit einem daran angebrachten Wärmespreizer gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht von unten.
3 zeigt in einer der 1 ähnlichen schematischen Darstellung eine Kühlanordnung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit gleichzeitiger Kontaktierung von drei Bauelementen.
4 zeigt eine Kühlanordnung mit einem aus mehreren Wärmespreizelementen bestehenden Wärmespreizer nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Kontaktierung der in 3 dargestellten Bauelementanordnung.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen genauer beschrieben. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Kühlanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf einer Leiterplatte 2 einer gedruckten Schaltung ist ein quaderförmiges Bauelement 3 montiert. Bei dem Bauelement kann es sich um ein beliebiges Halbleiterbauelement, wie etwa einen Mikroprozessor handeln, das im Betrieb so viel Wärme erzeugt, dass Maßnahmen zu seiner Kühlung erforderlich werden, um Betriebsstörungen oder Schäden zu verhindern. Verglichen mit dem gesamten Bauelement weist das Halbleitersubstrat oder Die nur ein geringes Volumen auf, in dem jedoch nahezu die gesamte Wärme entsteht, die an einer Wärmeabgabefläche 11 an der Oberseite des Bauele ments 3 abgeführt wird. Der Bauelement 3 weist typischerweise (nicht dargestellte) Pins auf, die durch Lötverbindungen mechanisch mit der Leiterplatte 2 und elektrisch mit (nicht dargestellten) auf der Leiterplatte angeordneten Leiterbahnen verbunden sind. Typischerweise ist der Bauelement in einen (nicht dargestellten) Sockel eingesteckt, der seinerseits mit der Leiterplatte verlötet ist.
Die Wärmeabfuhr von dem Bauelement 3 erfolgt über einen Wärmespreizer, eine Aluminiumplatte 5, auf einen Kühlkörper 7. Der Kühlkörper ist auf der Seite des Bauelements angeordnet, die der Leiterplatte 2 abgewandt ist, besteht aus Aluminium und weist zur Verbesserung der Wärmeübertragung auf die Luft Kühlrippen 8 auf. Ein (nicht dargestelltes) Gebläse verstärkt die Wärmeabfuhr durch eine erzwungene Konvektion. Um die in dem Bauelement 3 entstehende Wärme abführen zu können, ohne die verfügbare Temperaturspanne zwischen der zulässigen Maximaltemperatur des Bauelements und der Temperatur der Umgebungsluft zu überschreiten, weist der Kühlkörper 7 Abmessungen auf, die diejenigen des Bauelements 3 weit überschreiten. Aus Gründen der mechanischen Stabilität hat er außerdem gewisse Dicke und dadurch eine erhebliche Masse. Um Beschädigungen des Bauelements bei der Montage des Kühlkörpers oder durch spätere Erschütterungen, insbesondere bei mobilen Geräten, zu vermeiden, wird der Kühlkörper nicht direkt an der Wärmeabgabefläche 11 des Bauelements 3, sondern über Stützen 9 an der Leiterplatte 2 befestigt.
Der Wärmespreizer 5 weist eine erste Koppelfläche 13 auf, die über eine sehr dünne thermische Zwischenschicht 4 aus einer Wärmeleitpaste, die dem Ausgleich von Oberflächenunebenheiten dient, an der Wärmeabgabefläche 11 des Bauelements 3 ange bracht ist. Der Wärmespreizer dient dazu, den Wärmestrom über eine größere Querschnittsfläche zu verteilen, um den thermischen Widerstand und damit den Temperaturabfall zu verringern. Die Fertigungs- und Einbautoleranzen sowie Oberflächenunebenheiten der Leiterplatte 2, des Bauelements 3, des Wärmespreizers 5, des Kühlkörpers 7 sowie der Stützen 9 addieren sich typischerweise in einer Größenordnung von etwa 1 mm. Da eine Druckbelastung des Bauelements auf jeden Fall vermieden werden soll, wird stattdessen ein Spalt zwischen einer zweiten Koppelfläche 14 des Wärmespreizers 5 und der Wärmeaufnahmefläche 12 des Kühlkörpers 7 hingenommen, der mittels Gap-Pads 10 und eines Gap-Fillers 6 geschlossen wird.
Der Gap-Filler 6 besteht aus einem Material, das sich der Wärmeaufnahmefläche 12 des Kühlkörpers 7 und der zweiten Koppelfläche 14 des Wärmespreizers 5 anpassen und Lufteinschlüsse verhindern kann, die den Wärmeübergang erheblich behindern würden. Der Gap-Filler umgibt vier zwischen dem Kühlkörper und dem Wärmespreizer angeordnete Gap-Pads, von denen nur zwei in der Zeichnungsebene liegen, und füllt den Zwischenraum zwischen dem Wärmespreizer 5 und dem Kühlkörper 7 im Wesentlichen vollständig aus. Der Gap-Filler ist ein Zweikomponenten-Gap-Filler, der in einem flüssigen oder plastisch verformbaren Zustand in den Zwischenraum zwischen dem Kühlkörper und dem Wärmespreizer eingeführt wird und nach der Montage aushärtet. Der Gap-Filler trägt so zur Fixierung des Wärmespreizers 5 in der für den Wärmeübergang optimalen Einbaulage bei. Es können aber auch andere Wärmeleitmaterialien verwendet werden.
Die Gap-Pads 10 sind elastisch verformbare Kissen, die Verformungen in der Größenordnung der erwarteten Maßabweichungen zulassen und dabei Federkräfte erzeugen, die jedoch nicht so groß sind, dass sie zu einer Beschädigung des Bauelements 3 führen. Die Gap-Pads 10 ermöglichen eine Anpassung der Lage des Wärmespreizers 5 an die tatsächliche Lage der Wärmeabgabefläche 11 des Bauelements 3.
Durch eine Verwendung mehrerer, am Rand oder an den Ecken des Wärmespreizers 5 angeordneter Gap-Pads 10 kann sich der Wärmespreizer nicht nur in der Höhe, sondern auch noch im Neigungswinkel und der Neigungsrichtung an die Wärmeabgabefläche 11 anpassen, wobei die Gap-Pads 10 ggfs. unterschiedlich stark komprimiert werden. Neben Abweichungen in der Höhe kann es z. B. durch den Einbau auch zu einer (in 1 übertrieben dargestellten) Schräglage der Wärmeabgabefläche 11 kommen, an die sich der Wärmespreizer 5 gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Schrägstellung anpassen kann. Dabei wird das Gap-Pad 10 auf der rechten Seite etwas stärker komprimiert als das Gap-Pad auf der linken Seite. Eine entsprechende Anpassung an die Lage der Wärmeabgabefläche 11 im Raum erfolgt auch in der dritten Dimension, so dass sich die Ebene der ersten Koppelfläche 13 des Wärmespreizers 5 in drei Freiheitsgraden (Höhe, Neigungswinkel und Neigungsrichtung) an die Wärmeabgabefläche 11 des Bauelements 3 anpassen kann. Dadurch entsteht ein für den Wärmeübergang vorteilhafter flächiger Kontakt zwischen dem Bauelement und dem Wärmespreizer. Die thermische Zwischenschicht 4 aus eine Wärmeleitpaste braucht daher nur die Oberflächenrauhigkeiten und nicht die viel größeren Maßtoleranzen auszugleichen und stellt wegen ihrer geringen Dicke nur einen geringen thermischen Widerstand dar.
2 zeigt die Lagerung eines Wärmespreizers 5 einer Kühlanordnung 1, die derjenigen aus 1 ähnlich ist, in einer Draufsicht von unten. Ein Kühlkörper 7 weist eine ebene Wärmeaufnahmefläche 12 und Kühlrippen 8 auf, die nur teilweise dargestellt sind. Weitere (nicht dargestellte) Kühlrippen befinden sich auf der in 2 nicht sichtbaren Oberseite des Kühlkörpers 7. An der Wärmeaufnahmefläche 12 sind vier Gap-Pads 10 angebracht, z. B. verklebt. An den Gap-Pads ist ein plattenförmiger Wärmespreizer 5 befestigt, der die Gap-Pads teilweise verdeckt, durch Verkleben mit den Gap-Pads und dadurch mit dem Kühlkörper verbunden ist und eine ebene erste Koppelfläche 13 aufweist, die zur Kontaktierung eines oder mehrerer Bauelemente vorgesehen ist. Die vom Wärmespreizer 5 verdeckten Kanten der Gap-Pads 10 sind als gestrichelte Linien dargestellt. Der Wärmespreizer 5 und der Kühlkörper 7 bestehen aus Aluminium. Es könnten jedoch auch andere Metalle oder sonstige Materialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.
Die Gap-Pads 10 sind flache, elastisch verformbare Kissen, die als Reaktion auf Druckkräfte, die auf den Wärmespreizer ausgeübt werden, eine geringfügige Annäherung des Wärmespreizers an den Kühlkörper zulassen. In Abhängigkeit von dem Betrag und dem Angriffspunkt der Druckkräfte weist die Lage des Wärmespreizers, insbes. die Ebene ersten Koppelfläche 13, relativ zu dem Kühlkörper wenigstens drei Freiheitsgrade auf, nämlich einen Abstand, einen Neigungswinkel sowie eine Neigungsrichtung.
Die in 2 dargestellte Kühlanordnung 1 ist zum Einbau auf einer (nicht dargestellten) Leiterplatte einer gedruckten Schaltung vorgesehen und dient zur Kühlung eines oder mehre rer Bauelemente, die in dem Zwischenraum zwischen dem Wärmespreizer und der Leiterplatte angeordnet sind. Die Einbaumaße des Kühlkörpers 7 auf der Leiterplatte sind so gewählt, dass der Wärmespreizer 5 mit den Wärmeabgabeflächen eines oder mehrerer Halbleiterbauelemente in Kontakt gebracht wird. Dabei bewirkt die elastische Lagerung des Wärmespreizers an dem Kühlkörper mit Hilfe der Gap-Pads 10 eine optimale Ausrichtung des Wärmespreizers 5, so dass dieser mit minimalem Abstand an dem Bauelement anliegt.
Wie in 1 gezeigt kann eine einzelne Wärmeabgabefläche 11 flächig kontaktiert werden, während bei zwei oder mehr Wärmeabgabeflächen in Abhängigkeit von der jeweiligen Geometrie eventuell nur ein linien- oder punktförmiger Kontakt möglich ist. Bei drei in einer Linie angeordneten Oberflächen oder vier über eine Fläche verteilten Oberflächen ist eine Berührung aller Oberflächen ohne Verformung im allgemeinen Fall nicht mehr möglich. Die vorliegende Erfindung ermöglicht jedoch ein Anliegen des Wärmetauschers an den Wärmeabgabeflächen durch Berührung von im allgemeinen Fall drei über die Fläche der Leiterplatte verteilten Bauelementen sowie eine optimale Annäherung an etwaige weitere Wärmeabgabeflächen im Rahmen der Möglichkeiten der jeweiligen Geometrie.
Das Einbaumaß des Kühlkörpers bzw. der Abstand zwischen dem Kühlkörper 7 und der Leiterplatte 2 und die Elastizität der Gap-Pads 10 sind so zu wählen, das einerseits der Wärmespreizer 5 die Wärmeabgabeoberfläche 11 überhaupt erreicht und eine Druckkraft auf diese ausgeübt wird. Andererseits dürfen die aus der erforderlichen elastischen Verformung der Gap-Pads 10 resultierenden Druckkräfte nicht zu Beschädigungen der Bauelemente führen. Es könnte auch eine andere Anzahl von Gap-Pads 10 oder eine andere Anordnung derselben verwendet werden, die sicherstellt, dass der Wärmespreizer mit angemessener Druckkraft an den kontaktierbaren Wärmeabgabeflächen anliegt.
Um die Kraft vom Kühlkörper 7 über die Gap-Pads 10, den Wärmespreizer 5 und die Halbleiterbauelemente 3 auf die Leiterplatte 2 als Druckkraft übertragen zu können, ist eine stabile geometrische Anordnung vorteilhaft. Bei der in 1 dargestellten Anordnung zur Kontaktierung einer einzelnen Bauelementoberfläche 11 verläuft die Wirkungslinie der auf das Bauelement ausgeübten Kraft zwischen mehreren Gap-Pads 10, d. h. innerhalb eines aus diesen gebildeten Polygons, wie z. B. des aus den in 2 dargestellten Gap-Pads gebildeten Vierecks. Anderenfalls bestünde die Gefahr, dass der Wärmespreizer bei der Montage keine stabile Lagerung erhält und nach der Seite gekippt wird, ohne mit minimalem Abstand an den Bauelementen anzuliegen. Bei genauer Anordnung von Bauelement, Wärmespreizer und Gap-Pad in Wirkungsrichtung der Druckkraft kann auch ein einziges Gap-Pad zur Ausrichtung des Wärmespreizers an einem einzelnen Bauelement ausreichen.
Wie in 3 gezeigt kann bei der Kontaktierung mehrerer Bauelemente zur optimalen Lagerung des Wärmespreizers 5 am Kühlkörper ein einziges elastisches Element, wie etwa ein Gap-Pad 10, in zentraler Lage eine stabile Lagerung bewirken, sofern die Wirkungslinie der von ihm ausgeübten Druckkraft innerhalb des aus den mehreren Bauelementoberflächen gebildeten Polygons verläuft.
3 zeigt eine der 1 ähnliche Anordnung, auf deren Beschreibung hier Bezug genommen wird. Gemäß 3 werden jedoch die Wärmeabgabeflächen 51, 52, 53 von drei in einer Linie auf der Leiterplatte 2 angeordneten Halbleiterbauelementen 31, 32, 33 durch einen gemeinsamen Wärmespreizer 5 gemäß der vorliegenden Erfindung kontaktiert. Wie in der Zeichnung dargestellt ist das gewünschte flächige Anliegen der ersten Koppelfläche 13 des Wärmespreizers 5 an allen drei Wärmeabgabeflächen 51, 52, 53 geometrisch nicht möglich. Die zur besseren Veranschaulichung stark übertrieben dargestellten Höhenunterschiede und Neigungen lassen in der bestmöglichen Einbaulage des Wärmespreizers 5 nur eine punkt- oder linienförmigen Berührung der beiden äußeren Bauelemente 31, 33 zu, während zwischen der ersten Koppelfläche 13 und der Wärmeabgabefläche 52 des mittleren Bauelements 32 ein Spalt frei bleibt.
Durch eine Neigung des Wärmespreizers 5 außerhalb der Zeichnungsebene wäre noch eine Anpassung der Einbaulage des Wärmespreizers an die Wärmeabgabefläche eines (nicht dargestellten) vierten Bauelements außerhalb der Zeichnungsebene möglich. Zwischen jeder Wärmeabgabefläche 51, 52, 53 und der ersten Koppelfläche 13 ist jeweils eine Wärmeleitpaste als thermische Zwischenschicht 41, 42, 43 angeordnet, die im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Anordnung nicht nur die Oberflächenrauhigkeiten ausgleicht, sondern auch die verbleibenden Restspalten auffüllt. Aufgrund der geringen Höhen- und Winkeldifferenzen der einzelnen Oberflächen sind die mit der Wärmeleitpaste aufzufüllenden Volumina dennoch so gering, dass die thermische Zwischenschichten 41, 42, 43 weiterhin nur einen geringen thermischen Widerstand darstellen.
4 zeigt die Kühlanordnung aus 3, auf deren Beschreibung hier Bezug genommen wird, mit dem Unterschied, dass der Wärmespreizer 5 in 4 nicht aus einem einzigen, sondern aus mehreren Wärmespreizelementen 71, 72, 73 besteht, von denen jedes einzelne gemäß der vorliegenden Erfindung an der Wärmeabgabeflächefläche 51, 52 bzw. 53 eines der Bauelemente 31, 32 bzw. 33 anliegt, wie es zuvor beschrieben worden ist. Der Wärmespreizer 5 ist eine einstückige Aluminiumplatte, deren einzelne Plattensegmente 71, 72, 73 in der Art einer Schokoladentafel durch dünne Stege 74 miteinander verbunden sind. Alternativ könnten auch getrennte Metallplatten verwendet werden, die z. B. mit einem gemeinsamen flexiblen Element, wie etwa einem Netz oder einer Folie verbunden sind.
Die Stege weisen durch ihre geringe Dicke eine gewisse Verformbarkeit auf und ermöglichen den sehr viel starreren Plattensegmenten 71, 72, 73, sich unabhängig voneinander bestmöglich an die Wärmeabgabeflächen 51, 52, 53 der jeweiligen Bauelemente 31, 32 bzw. 33 anzulegen. Zwischen der Wärmeaufnahmefläche 12 des Kühlkörpers 7 und jedem der Wärmespreizelemente 71, 72, 73 bewirkt ein Gap-Pad 61, 62 bzw. 63 durch Erzeugung einer auf die jeweilige Wärmeabgabefläche 51, 52 bzw. 53 gerichteten Vorspannung eine Ausrichtung jedes Wärmespreizelements 71, 72 bzw. 73 auf die jeweilige Wärmeabgabefläche, um ein flächiges Anliegen sicherzustellen, wie es zuvor beschrieben worden ist. Der restliche Zwischenraum zwischen dem Wärmespreizer 5 und dem Kühlkörper 7 ist wiederum mit einem ausgehärteten Zweikomponenten-Gap-Filler 6 ausgefüllt.

1: Kühlanordnung
2: Leiterplatte
3: Halbleiterbauelement
4: Thermische Zwischenschicht
5: Wärmespreizer
6: Gap-Filler
7: Kühlkörper
8: Rippe
9: Stütze
10: Gap-Pad
11: Wärmeabgabefläche
12: Wärmeaufnahmefläche
13: Erste Koppelfläche
14: Zweite Koppelfläche
31: Erstes Halbleiterbauelement
32: Zweites Halbleiterbauelement
33: Drittes Halbleiterbauelement
41: Thermische Zwischenschicht
42: Thermische Zwischenschicht
43: Thermische Zwischenschicht
51: Wärmeabgabefläche
52: Wärmeabgabefläche
53: Wärmeabgabefläche
61: Gap-Pad
62: Gap-Pad
63: Gap-Pad
71: Wärmespreizelement
72: Wärmespreizelement
73: Wärmespreizelement
74: Steg

Claims

Kühlanordnung für auf einer Leiterplatte (2) angeordnete elektronische Bauelemente (3), die aufweist: eine Leiterplatte (2); zumindest ein auf der Leiterplatte (2) angeordnetes elektronisches Bauelement (3), das eine Wärmeabgabefläche (11) aufweist; einen Kühlkörper (7), der mit der Leiterplatte (2) verbunden ist und eine Wärmeaufnahmefläche (12) aufweist, die der Wärmeabgabefläche (11) des elektronischen Bauelements (3) zugewandt ist; ein starres Wärmespreizelement (5), das zwischen der Wärmeabgabefläche (11) des elektronischen Bauelements (3) und der Wärmeaufnahmefläche (12) des Kühlkörpers (7) angeordnet ist und eine erste Koppelfläche (13) aufweist, die an der Wärmeabgabefläche (11) des elektronischen Bauelements (3) anliegt, und eine zweite Koppelfläche (14) aufweist, die der Wärmeaufnahmefläche (12) des Kühlkörpers (7) zugewandt ist; einen verformbaren Wärmeleitkörper (6, 10), der den Abstand zwischen der Wärmeaufnahmefläche (12) des Kühlkörpers (7) und der zweiten Koppelfläche (14) des Wärmespreizelements (5) Wärme leitend überbrückt; wobei der verformbare Wärmeleitkörper (6, 10) zumindest ein plastisch verformbares Element (6) aus einem Wärmeleitmaterial, das den Abstand zwischen der Wärmeaufnahmefläche (12) des Kühlkörpers (7) und der zweiten Koppelfläche (14) des Wärme spreizelements (5) Wärme leitend überbrückt, und zumindest ein elastisch verformbares Element (10) aufweist, das das Wärmespreizelement (5) gegen die Wärmeabgabefläche (11) des elektronischen Bauelements (3) vorspannt.
Kühlanordnung (1) nach Anspruch 1, bei der das Wärmeleitmaterial des plastisch verformbaren Elementes (6) nach der Montage der Kühlanordnung ausgehärtet ist.
Kühlanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, die wenigstens ein weiteres, mit der Leiterplatte (2) verbundenes elektronisches Bauelement (31, 33) enthält, das eine Wärmeabgabefläche (51, 53) aufweist, an der die erste Koppelfläche (13) des Wärmespreizelements (5) anliegt.
Kühlanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das elastisch verformbare Element ein Wärmeleitpad (10) enthält.
Kühlanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das plastisch verformbare Element (6) und das elastische Element (10) einen zwischen der Wärmeaufnahmefläche (12) des Kühlkörpers (7) und der zweiten Koppelfläche (14) des Wärmespreizelements (5) angeordneten Zwischenraum vollständig ausfüllen.
Kühlanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der zwischen der ersten Koppelfläche (13) des Wärmespreizelements (5) und der Wärmeabgabefläche (11) des elektronischen Bauelements (3) eine Wärmeleitpaste (4) angeordnet ist.
Kühlanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Wärmespreizelement (5) plattenförmig ist.
Kühlanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Wärmespreizelement (5) aus Metall besteht.