DE102021116133A1

DE102021116133A1 - Kühlkörper- Kühlanordnung

Info

Publication number: DE102021116133A1
Application number: DE102021116133.9A
Authority: DE
Inventors: Sami KARHUNEN; Laura Junttila
Original assignee: Vacon Oy
Current assignee: Vacon Oy
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2022-12-22
Also published as: US20220408543A1; CN115509322A

Abstract

Die Kühlkörper-Kühlanordnung, die zum Kühlen eines Halbleiterbauelements angebracht ist, überträgt Wärme zu einem Grundplattenkühlkörper und fixiert eine mechanisch stabile Anordnung aus PCBA, Kapselung, Kühlkörper-Kühlanordnung an einem Grundplattenkühlkörper, die mit Verwendung von wenigen Werkzeugen oder ohne Werkzeuge schnell und leicht zu montieren ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlkörper-Kühlanordnung, die mit einem Regal oder Gestell in Eingriff gebracht werden kann, das typische Steuer- und Leistungselektronikschaltungsanordnungen in mehreren Modulen hält, beispielsweise einen Leistungswandler, der mit solch einer Kühlkörper-Kühlanordnung versehen ist.
2. Verwandte Technik
Elektronische Bauelemente werden konfiguriert, indem sie auf bestückte Leiterplatten (PCBA - Printed Circuit Board Assemblies) montiert werden. Einige Bauelemente, z. B. CPU, FPGA und Halbleiterchips, erzeugen im Betrieb in einem Ausmaß Wärme, das eine Kühlung erfordert, um eine lange Lebensdauer aufrechtzuerhalten. Die Kühlung wird in der Regel mittels Kühlkörpern durchgeführt, die Wärme zu einem kälteren Bereich, beispielsweise der Umgebungsluft oder Grundplatte, leiten. Der Kühlkörper ist mechanisch an dem Halbleiterbauelement, das eine Kühlung erfordert, und einem Gestell, einem Chassis, einem Gehäuse, einer Kapselung, einem Rahmen fixiert, um sowohl eine Wärmeübertragung von dem Bauelement weg zu einem kälteren Abschnitt sicherzustellen, als auch eine mechanisch stabile Verbindung zwischen Teilen, insbesondere Robustheit gegen Schwingungen und mechanische Stöße, zu gewährleisten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, dass mehrere PCBA-Module zu einer einzigen kompakten Einheit kombiniert werden, die wenig Raum benötigt, aber eine gute Kühlung der Halbleiterbauelemente, z. B. der Zentralrecheneinheit, gewährleistet.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgte dazu, eine Lösung für mehrere PCBA-Module zu bieten, die zu einem einzigen Modul montiert werden sollen, das wenig Raum benötigt, wobei zwischen den PCBA wenig Platz verschwendet wird. Der Prozessor, z. B. die CPU, auf jeder PCBA würde eine zusätzliche Kühlung über wärmeleitende Anordnungen, beispielsweise eine Kühlkörpergrundplatte, benötigen. Der CPU kann während der Montage eine Wärmepaste zugeführt werden, um eine gute Wärmeübertragung von der CPU zu dem Kühlkörper zu gewährleisten.
Die PCBA kann in einem Gehäuse zu IP 54 - IEC 60529-Standard verkapselt werden und immer noch die Befestigung von Verbindern und Kabeln an die Schaltungsanordnung gestatten.
Die vorliegende Erfindung bietet eine leichte Montage von verschiedenen Teilen; einer Kühlkörper-Kühlanordnung, eines Grundplatten-Kühlkörpers, einer PCBA, einer Kapselung, die durch Verwendung von nur wenigen Werkzeugen, z. B. nur eines Schraubendrehers oder ohne Schraubendreher und einer Tube Wärmepaste, montiert werden sollen. Der Zeitaufwand für die Montage ist gering, weil nur wenige wichtige Teile verwendet werden, die größtenteils ineinander einrasten.
Die Aufgabe wird gemäß den in den Ansprüchen angegebenen Lösungen gelöst.
Dazu gehört die Bereitstellung einer Kühlkörper-Kühlanordnung zum Kühlen eines Halbleiterbauelements, wobei die Kühlkörper-Kühlanordnung einen überlappenden Flansch der Kühlkörper-Kühlanordnung umfasst, der dazu ausgeführt ist, das Halbleiterbauelement zu überlappen. Der überlappende Flansch hilft dabei, Wärme von dem Halbleiterbauelement zu der Kühlkörper-Kühlanordnung zu übertragen, und daher sind sie dazu ausgeführt, in einer Wärmeübertragungsverbindung zu stehen.
Der überlappende Flansch der Kühlkörper-Kühlanordnung kann mindestens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von Fülldurchgangslöchern umfassen. Das Fülldurchgangsloch gestattet beispielsweise das Injizieren einer Wärmeleitpaste/Wärmepaste in jeglichen zwischen dem überlappenden Flansch und dem Halbleiterbauelement gebildeten Spalt, wenn die Kühlkörper-Kühlanordnung an der Kapselung, PCBA, montiert ist.
Der überlappende Flansch der Kühlkörper-Kühlanordnung kann ein Inspektionsdurchgangsloch in dem überlappenden Flansch umfassen. Das Inspektionsdurchgangsloch gestattet während der Montage die Inspektion des Füllens von Wärmepaste in jeglichen zwischen dem überlappenden Flansch und dem Halbleiterbauelement gebildeten Spalt. Das Füllen kann angehalten werden, wenn die Wärmepaste über das Inspektionsdurchgangsloch sichtbar wird.
Der überlappende Flansch der Kühlkörper-Kühlanordnung kann ein Durchgangsloch umfassen, damit eine Schraube in den überlappenden Flansch und in die Kapselung eingeführt und die Kühlkörper-Kühlanordnung dicht und sicher mit der Kapselung verriegelt werden kann. Die Verwendung eines Schraubendrehers kann während der Montage oder Demontage der Elemente erforderlich sein.
Der überlappende Flansch der Kühlkörper-Kühlanordnung kann ein Rastverriegelungsmerkmal zum dichten und sicheren Verriegeln der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mit der Kapselung umfassen. Der Vorteil kann darin bestehen, dass während der Montage oder Demontage der Elemente keine Werkzeuge erforderlich sind.
Die Kühlkörper-Kühlanordnung kann die Kapselung über Ineingriffbringen des Rastverriegelungsmerkmals mit dem Kapselungverriegelungsmerkmal verriegeln. Das Kapselungverriegelungsmerkmal kann ein integrierter Kapselungsteil sein. Die Kühlkörper-Kühlanordnung und die Kapselung können mehrere Rastverriegelungsmerkmale aufweisen. In den Figuren sind vier Rastverriegelungsmerkmale vorhanden, aber die Anzahl ist nicht auf die Figuren beschränkt.
Die Kühlkörper-Kühlanordnung kann über die Grundplattenverriegelungsrippe verriegelt werden. Das Verriegelungsmerkmal wird durch das Gleitverriegelungsmerkmal unter der Verriegelungsrippe in Eingriff gebracht, wie zum Beispiel in 9 gezeigt ist.
Die Kühlkörper-Kühlanordnung kann über das Schraubenaufnahmemerkmal und eine in keiner der Figuren gezeigte Schraube mit dem Grundplattenkühlkörper verriegelt werden. Die Kühlkörper-Kühlanordnung wird durch Montieren einer Schraube in das Durchgangsloch in dem Schraubenaufnahmeverriegelungsmerkmal 1 und in das Schraubenaufnahmemerkmal verriegelt. Das Schraubenaufnahmemerkmal kann in dem Loch ein Gewinde zum Montieren einer Schraube aufweisen.
Auf den überlappenden Flansch kann ein Etikett platziert sein. Das Etikett kann ein(e) etwaige(s) Schraube, Fülldurchgangsloch, Inspektionsdurchgangsloch verdecken. Das Etikett kann einen lesbaren Text, Strichcodes, einen Datenmatrixcode, einen QR-Code, ein Warnzeichen, ein Logo aufweisen. Auf der Rückseite des Etiketts kann sich ein Klebstoff befinden, damit das Etikett auf irgendeiner Fläche bleibt.
Der elektrische Verbinder ist nahe der Randseite auf der PCBA montiert. 5 ist ein Beispiel für die Positionen des Verbinders, aber die Position ist nicht auf 5 beschränkt. Der elektrische Verbinder kann auf der Ober- oder Unterseite, auf einem der vier Ränder oder an irgendeiner anderen Stelle, z. B. in der Mitte der PCBA, montiert sein.
Die PCBA ist an der inneren Struktur der Kapselungen fixiert. Der Zweck der Kapselungen besteht darin, die PCBA zu fixieren und die elektronische Schaltungsanordnung gegen Feuchtigkeit, Staub und Witterungseinflüsse zu schützen, die eine negative Auswirkung auf Funktion, Lebensdauer, Leistung der Schaltungsanordnung haben können. Die Kapselung kann dazu ausgewählt sein, einen bestimmten Grad an IP-Schutz, der beispielsweise in IEC 60529 beschrieben wird, zu erfüllen.
Die Kühlkörper-Kühlanordnung kann eine Vielzahl von Versorgungszugangsdurchgangslöchern aufweisen, die Anzahl von Versorgungszugangsdurchgangslöchern ist nicht auf das in irgendeiner der Figuren Gezeigte beschränkt. Die Form und die Größe sind nicht auf irgendeine der Figuren beschränkt. Das Versorgungszugangsdurchgangsloch kann verschiedenste Funktionen aufweisen, um zum Beispiel Zugang zu einem PCBA-montierten Verbinder zu gewähren, Zugang zu einem Trimmpotentiometer, Kühlluftstrom zu der PCBA, zu gewähren, die Kühlkörper-Kühlanordnung über die Grundplattenverriegelungsrippe mit dem Grundplattenkühlkörper zu verriegeln.
Die Kühlkörper-Kühlanordnung kann einen überlappenden Flansch aufweisen, der ein Halbleiterbauelement überlappen kann, wenn die Kühlkörper-Kühlanordnung vollständig mit der PCBA und Kapselung zusammengefügt ist. Der überlappende Flansch hat aufgrund dessen, dass ein Spalt zwischen den zwei Flächen vorhanden sein kann, möglicherweise keinen guten Wärmekontakt mit dem Halbleiterbauelement. Jegliche vorhandene Luft in dem Spalt kann während der Montage mit Wärmepaste gefüllt werden, um den Spalt zu minimieren. Eine Wärmepaste mit guten Wärmeleitfähigkeitsfähigkeiten könnte zur Übertragung von in dem Halbleiterbauelement erzeugter Wärme über den überlappenden Flansch mittels der Wärmepaste vorteilhaft sein. Die Wärme in dem überlappenden Flansch kann zu der gesamten Kühlkörper-Kühlanordnung und zu dem Grundplattenkühlkörper übertragen werden, wenn die Kühlkörper-Kühlanordnung an der Kühlkörpergrundplatte montiert ist. Der überlappende Flansch kann eine Vielzahl von Fülldurchgangslöchern aufweisen, damit beispielsweise Wärmepaste in irgendeinen Spalt zwischen dem überlappenden Flansch und dem Halbleiterbauelement injiziert werden kann.
Der Grundplattenkühlkörper ist zur Aufnahme einer Vielzahl von Kühlkörper-Kühlanordnungen konfiguriert. Die Anzahl ist nicht auf irgendwelche Figuren beschränkt. Die Vielzahl von Kühlkörper-Kühlanordnungen kann in einer 90°-Richtung montiert sein, wie in 8 gezeigt ist. Die Kühlkörper-Kühlanordnung kann in einer Reihe nebeneinander positioniert und verriegelt werden, wenn der Grundplattenkühlkörper zur Aufnahme konfiguriert wird. Die Kühlkörpergrundplatte kann dazu konfiguriert sein, eine Vielzahl von Kühlkörper-Kühlanordnungen aufzunehmen und zu verriegeln, aber die tatsächliche Anzahl von befestigten, verriegelten Kühlkörper-Kühlanordnungen kann geringer sein.
Die Erfindung ist ein Verfahren zum Montieren eines Kühlkörpers, insbesondere wie oben beschrieben. Während der Montage wird der Spalt zwischen dem überlappenden Flansch und dem Halbleiterbauelement mit Wärmepaste gefüllt. Die Wärmepaste kann über das Fülldurchgangsloch in den Spalt injiziert werden. Während des Füllens der Wärmepaste kann über das Inspektionsdurchgangsloch das Füllen des Spalts beobachtet werden. Die Wärmepaste kann über das Inspektionsdurchgangsloch zu sehen sein, wodurch das Anhalten des Füllens mit der Wärmepaste bewirkt werden kann.
Die Füllen der Wärmepaste kann auch durch Injizieren einer vordefinierten Menge in den Spalt implementiert werden. Je nach Auswahl des Verfahrens zum Füllen der Wärmepaste in einer vordefinierten Menge ist das Inspektionsdurchgangsloch möglicherweise nicht in dem überlappenden Flansch vorhanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht der Kapselung mit der in Eingriff stehenden Kühlkörper-Kühlanordnung. Das Etikett ist entfernt worden, um den überlappenden Flansch zu zeigen.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Kapselung mit der in Eingriff stehenden Kühlkörper-Kühlanordnung. Das Etikett ist auf dem überlappenden Flansch angebracht.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Kühlkörper-Kühlanordnung, die nicht an der Kapselung und Grundplatte montiert ist. Die meisten Merkmale der Kühlkörper-Kühlanordnung sind sichtbar.
4 ist eine perspektivische Ansicht in das Halbleiterbauelement. Die Kühlkörper-Kühlanordnung ist entfernt, um das an der PCBA montierte gesamte Halbleiterbauelement zu zeigen.
5 ist eine Explosionsdarstellung der PCBA, der Kühlkörper-Kühlanordnung, der Kapselung, die alle getrennt sind.
6 ist eine Nahansicht des Rastverriegelungsmerkmals, bei dem eine Montage ohne die Verwendung von Werkzeugen erfolgen kann. Die Kühlkörper-Kühlanordnung ist in dieser Ansicht mit der Kapselung verriegelt.
7 ist eine Nahansicht des überlappenden Flansches der Kühlkörper-Kühlanordnung mit dem Füllloch und Inspektionsloch.
8 ist eine perspektivische Ansicht der Kühlkörper-Kühlanordnung, die an dem Grundplattenkühlkörper montiert ist. Der Grundplattenkühlkörper kann mehrere Kühlkörper-Kühlanordnungen aufnehmen.
9 ist eine Nahansicht des Grundplattenkühlkörpers mit Rippenmerkmal, um eine mechanisch stabile Montage der Kühlkörper-Kühlanordnung an dem Grundplattenkühlkörper Rechnung zu tragen.
10 ist eine Nahansicht des Grundplattenkühlkörpers mit einem Merkmal, um einer Schraubmontage des Kühlkörper-Kühlanordnung an dem Grundplattenkühlkörper Rechnung zu tragen.
11 ist eine Nahansicht der Kühlkörper-Kühlanordnung während der Montage, die auf die Kapselung geschoben wird. Die Kühlkörper-Kühlanordnung befindet sich immer noch in einer nicht verriegelten Position.
12 ist eine Nahansicht des überlappenden Flansches der Kühlkörper-Kühlanordnung, der statt eines Durchgangslochs 9 zur Aufnahme einer Schraube ein Rastverriegelungsmerkmal 20 umfasst.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine Kühlkörper-Kühlanordnung 1 zum Kühlen eines Halbleiterbauelements. Die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 umfasst einen überlappenden Flansch 3, der dazu ausgeführt ist, das nicht gezeigte Halbleiterbauelement zu überlappen. Die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 ist mittels mehrerer Rastverriegelungsmerkmale 2 mit einer Kapselung 5 verriegelt.
Bei einer Ausführungsform ist 2 eine Ansicht der Kühlkörper-Kühlanordnung 1, die mit der Kapselung 5 verriegelt ist, und des Etiketts 4 mit z. B. Warnzeichen und lesbarem Text, das auf dem überlappenden Flansch 3 platziert ist. Das Etikett 4 kann Klebstoff auf der Rückseite aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 aus mehreren Gliedern der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 konfiguriert. Die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 von 3 weist einen überlappenden Flansch 3 auf, der dazu ausgeführt ist, einen wesentlichen Teil eines Halbleiterbauelements 10 zu überlappen und eine gute thermische Wärmeübertragung von dem Halbleiterbauelement 10 zu der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 zu gewährleisten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mehrere Rastverriegelungsmerkmale 2, die dazu ausgeführt sind, mit dem Kapselungverriegelungsmerkmal 14 in Eingriff zu gelangen und die Kühlkörper-Kühlanordnung 1ohne die Verwendung von Werkzeugen während der Montage mit der Kapselung 5 zu verriegeln. Das Rastverriegelungsmerkmal 2 wird während der Montage über das Kapselungverriegelungsmerkmal 14 in eine verriegelte Eingriffsposition geschoben, 6. Die verriegelte Position der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mit der Kapselung 5 ist erreicht, wenn ein hörbares Klickgeräusch erhalten wird, und ein Zurückziehen der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 von der Kapselung 5 weg ist nicht länger möglich.
Die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 kann mehrere Rastverriegelungsmerkmale 2 aufweisen, und die Kapselung 5 kann eine ähnliche Anzahl von Kapselungverriegelungsmerkmalen 14 aufweisen, aber es ist auch möglich, dass die Anzahlen nicht gleich sind.
Um einen verriegelten Zustand der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mit der Kapselung 5 zu erhalten, wird das Rastverriegelungsmerkmal 2 mit dem Kapselungverriegelungsmerkmal 14 zu einer verriegelten Position in Eingriff gebracht, die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 kann auf der Gegenseite ein ähnliches Rastverriegelungsmerkmal 2 aufweisen, um die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 effektiv mit der Kapselung 5 zu verriegeln. Andere Lösungen, die die verriegelte Position des Rastverriegelungsmerkmals 2 mit dem Kapselungverriegelungsmerkmal 14 aufrechterhalten, können ein Flansch, ein Designmerkmal der Kapselung 5 zum Aufrechterhalten der verriegelten Position des Rastverriegelungsmerkmals 2 mit dem Kapselungverriegelungsmerkmal 14 sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mehrere überlappende Flansche 3 aufweisen, die dazu ausgeführt sind, Halbleiterbauelemente 10 oder eine beliebige Art von elektronischen Bauelementen, die im Betrieb Wärme erzeugen und Kühlung bedürfen, zu kühlen. Die Lebensdauer von Halbleiter- und elektronischen Bauelementen wird aufgrund von Wärme stark reduziert. Der Zweck des überlappenden Flansches 3 besteht darin, Wärme im Halbleiterbauelement 10 durch Übertragung von Wärme zu einem kälteren Bereich oder an die Luft zu reduzieren. Zum Kühlen eines Halbleiterbauelements 10 kann ein überlappender Flansch 3 der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 Wärme von einem Halbleiterbauelement 10 weg übertragen. Die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 kann in der Regel aus Metall hergestellt sein, was ein exzellenter Wärmeleiter ist.
Der überlappende Flansch 3 kann eine beliebige Gestalt und Form aufweisen, um der Form des Halbleiterbauelements 10 zu entsprechen. Der überlappende Flansch 3 bedeckt möglicherweise nicht vollständig das Halbleiterbauelement 10, kann aber immer noch in der Lage sein, ausreichende Kühlfähigkeiten zu erhalten und eine lange Lebensdauer des Halbleiterbauelements 10 zu bieten.
Der überlappende Flansch 3 kann Lufteinschlüsse in dem Halbleiterbauelement 10 aufweisen. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, und daher kann jeglicher Lufteinschluss im Halbleiterbauelement 10 zu starker Wärme führen, die nicht über die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 übertragen wird. Um diese Lufteinschlüsse zu vermeiden, kann, wie im Stand der Technik bekannt ist, eine Wärmepaste oder Silikon mit Wärmeleitfähigkeiten als Füller in dem Raum zwischen dem überlappenden Flansch 3 und dem Halbleiterbauelement 10 verwendet werden, um die Wärmeübertragung zu verbessern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die in keiner der Figuren gezeigt ist, kann der überlappende Flansch 3 ein Rastverriegelungsmerkmal 20 und kein Durchgangsloch 9 zur Aufnahme einer Schraube aufweisen. Dieses Merkmal vermeidet die Verwendung eines Schraubendrehers zum Installieren der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 an dem Gehäuse 5. Andere Verfahren zum Fixieren eines überlappenden Flansches 3 an dem Gehäuse 5 können eine Lasche oder Kerbe in der Kapselung 5 zum Eingriff mit dem damit zusammenpassenden Teil der Kühlkörperanordnung 1 und Verriegeln des überlappenden Flansches 3 mit der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 sein.
Bei einer anderen Ausführungsform, die in keiner der Figuren gezeigt ist, ist der überlappende Flansch 3 möglicherweise nicht durch Verwendung irgendeiner Art von Verriegelungsmechanismus an der Kapselung 5 fixiert. Der überlappende Flansch 3 wird durch die Steifheit des in dem überlappenden Flansch 3 verwendeten Materials und durch die Wärmepaste in ausgehärteter Form zwischen dem überlappenden Flansch 3 und dem Halbleiterbauelement 10 in Position gehalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst des Weiteren der überlappende Flansch 3 der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 ein Durchgangsloch 9 zur Aufnahme einer Schraube. Die Schraube kann eine beliebige Art von Befestigungselement mit einem Gewinde und einem Schraubenkopf verschiedener Länge, verschiedenen Durchmessers und oder ein Senkschraubenkopf oder kein Senkschrauben- aber ebener Schraubenkopf mit Kreuzschlitz-, Schlitz-, Pozidriv-, Sechskant-, Torx- oder ähnlichen üblichen Schraubenköpfen sein.
Die Schraube gewährleistet, dass der überlappende Flansch 3 dicht mit der Kapselung 5 verbunden ist und kann auch ein sicheres Verriegeln der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mit der Kapselung 5 bieten.
Das Entfernen der Schraube kann zunächst Entfernen des Etiketts 4 umfassen und kann jegliche ausgehärtete Wärmepaste, die in den Spalt zwischen der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 und dem Halbleiterbauelement 10 gefüllt ist, beschädigen. Es kann erforderlich sein, ein neues Etikett 4 aufzubringen und/oder eine neue Wärmepastenfüllung aufzubringen, falls die Schraube entfernt werden muss und eine Demontage der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 von der Kapselung 5 erfolgen muss.
Zum Entriegeln des Rastverriegelungsmerkmals 2 von dem Kapselungverriegelungsmerkmal 14 kann ein Schlitzschraubendreher verwendet werden. Die Schraubendreherspitze wird unter das Rastverriegelungsmerkmal 2 platziert und hebt das Rastverriegelungsmerkmal 2 leicht an, während die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 von der Kapselung 5 weggezogen wird. Ein anderes Verfahren zum Entriegeln des Rastverriegelungsmerkmals 2 von dem Kapselungverriegelungsmerkmal 14 besteht darin, das Kapselungverriegelungsmerkmal 14 leicht nach unten zu drücken, während die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 von der Kapselung 5 weggezogen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 kann ein Fülldurchgangsloch 7 vorgesehen sein, das für den alleinigen Zweck ausgebildet ist, eine Injektionsnadel einzuführen und Wärmepaste zum Füllen jeglichen Spalts zwischen dem überlappenden Flansch 3 und dem Halbleiterbauelement 10 zu injizieren. Die Wärmepaste kann in einer Spritze, einem Wärmepastenrohr, einer manuellen oder automatisierten Füllstation mit Wärmepaste enthalten sein und in einem bekannten Volumen dosiert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 können auch mehrere Inspektionsdurchgangslöcher 8 vorgesehen sein. Der Zweck dieses Inspektionsdurchgangslochs 8 besteht in einer Inspektion, wenn Wärmepaste während eines Wärmepastenfüllvorgangs aus dem Inspektionsdurchgangsloch 8 austritt. Wenn Wärmepaste aus dem Inspektionsdurchgangsloch 8 austritt, kann der Füllvorgang angehalten werden und damit einem genauen Wärmepastenfüllvorgang Rechnung getragen werden, wenn Wärmepaste auf eine erforderliche Menge und nicht darüber eingefüllt wird, um den Spalt zwischen dem überlappenden Flansch 3 und dem Halbleiterbauelement 10 zu füllen, und dadurch wird eine zu starke Überfüllung vermieden.
Das Inspektionsdurchgangsloch 8 ist nicht auf eine Inspektion, wenn Wärmepaste austritt, beschränkt, sondern kann auch als Fülldurchgangsloch 7 verwendet werden. Das Fülldurchgangsloch 7 ist nicht auf das Einfüllen von Wärmepaste beschränkt sondern kann auch als Inspektionsdurchgangsloch 8 verwendet werden. Das Inspektionsdurchgangsloch 8 kann mehrere Löcher sein, und das Fülldurchgangsloch 7 kann mehrere Löcher sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mehrere Versorgungszugangsdurchgangslöcher 18 aufweisen. Die Versorgungszugangsdurchgangslöcher 18 können unter anderem eine runde, quadratische, rechteckige mit abgerundeten Ecken, elliptische Form aufweisen. Das Versorgungszugangsdurchgangsloch 18 gestattet einem Schraubendreher Zugang zu beispielsweise einem montierten Widerstand einer PCBA 6 zum Abgleichen und Kalibrieren, kann aber auch Zugang zu beispielsweise einem Verbinder 17 einer PCBA 6 oder einem montierten Schalter einer PCBA 6 gewähren.
Das Versorgungszugangsloch 18 kann auch den Zweck des Verriegelns der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mit dem Grundplattenkühlkörper 11 über eine Grundplattenverriegelungsrippe 19 haben.
In 9 wird das Versorgungsdurchgangsloch 18 möglicherweise nicht zum Verriegeln der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mit dem Grundplattenkühlkörper 11 verwendet, sondern nur dazu, der Grundplattenverriegelungsrippe 19 zu gestatten, in ein Loch einzutreten und keine dichte Verbindung zwischen der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 und dem Grundplattenkühlkörper 11 zu blockieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mehrere Verriegelungsmerkmale 15 aufweisen, um eine leichte Installation der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 an einem Grundplattenkühlkörper 11 zu gewährleisten und eine dichte stabile Verbindung sowie eine Wärmeübertragung zwischen der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 und dem Grundplattenkühlkörper 11 zu gewährleisten, die wenig empfindlich für mechanische Stöße und Schwingungen wäre. Das Verriegelungsmerkmal 15 gelangt in einer verriegeln Position in Eingriff, wenn das Verriegelungsmerkmal 15 unter die Grundplattenverriegelungsrippe 12 geschoben wird, 9.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 von links nach rechts eine kürzere Länge als in 3 gezeigt ist aufweisen. Die kürzere Länge der Kühlkörper-Kühlanordnung 1, die in keiner der Figuren gezeigt ist, kann von einem Schraubenaufnahmeverriegelungsmerkmal 16 bis ganz zu dem Versorgungszugangsdurchgangsloch 18 und daher, dass das Versorgungszugangsdurchgangsloch 18 nicht mehr vorhanden ist, herrühren. Das Verriegelungsmerkmal 15 der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 würde dann in eine verriegelte Position mit der Grundplattenverriegelungsrippe 19 in Eingriff gelangen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kühlkörper-Kühlanordnung 1 mehrere Schraubenaufnahmeverriegelungsmerkmale 16 zum Gewährleisten der Installation der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 an dem Grundplattenkühlkörper 11 und Gewährleisten einer dichten stabilen Verbindung für eine Wärmeübertragung zwischen der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 und dem Grundplattenkühlkörper 11, die wenig empfindlich für mechanische Stöße und Schwingungen wäre, aufweisen. Die zum Fixieren der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 an dem Grundplattenkühlkörper 11 und des Weiteren dem Schraubenaufnahmemerkmal 13 verwendete Schraube kann nach dem Schieben des Verriegelungsmerkmals 15 in eine verriegelte Position mit der Grundplattenverriegelungsrippe 12 - 9 - oder Grundplattenverriegelungsrippe 19 montiert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Grundplattenkühlkörper, der mehrere Schraubenaufnahmemerkmale 13 und mehrere Grundplattenverriegelungsrippen 12 umfasst, eine gleiche Anzahl von Kühlkörper-Kühlanordnungen 1 tragen, aber die Anzahl von getragenen Kühlkörper-Kühlanordnungen 1 kann auch geringer sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Grundplattenkühlkörper, der mehrere Schraubenaufnahmemerkmale 13 und mehrere Grundplattenverriegelungsrippen 19 umfasst, eine gleiche Anzahl von Kühlkörper-Kühlanordnungen 1 tragen, aber die Anzahl von getragenen Kühlkörper-Kühlanordnungen 1 kann auch geringer sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform trägt die PCBA 6 die elektronische Schaltungsanordnung, die in der Regel leistungsschwache elektronische Bauelemente wie beispielsweise Halbleiter als aktive Bauelemente und beispielsweise passive Bauelemente sein kann. Die PCBA 6 muss möglicherweise bestimmte Anforderungen an Kapselungen, z. B. IP 54, erfüllen, die mit Kapseln der PCBA 6 erreicht werden können.
Die PCBA 6 weist ein Halbleiterbauelement 10 auf, das während des Betriebs Wärme in einem solchen Ausmaß erzeugt, dass es möglicherweise zusätzlicher Kühlung bedarf.
Die PCBA 6 kann eine beliebige Art von aktiven und passiven Bauelementen, z. B. Trimmwiderstände, Verbinder 17, auf die durch die Kapselung 5 zugegriffen werden muss, aufweisen. Die PCBA 6 kann auch ein Halbleiterbauelement 10 aufweisen, das mit beispielsweise einer Kühlkörper-Kühlanordnung 1 zum Kühlen des Halbleiterbauelements 10 verbunden werden muss. Das Halbleiterbauelement 10 ist nicht auf zum Beispiel Widerstände, Kondensatoren, Drosselspulen beschränkt, sondern kann eine beliebige Art von elektronischem Bauelement sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Verbinder 17 an Rändern der PCBA platziert, wie in 5 zu sehen ist. Diese Randposition der Verbinder 17 der PCBA 6 gewährleistet, dass damit zusammenpassende Stecker problemlos verbunden und getrennt werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kapselung 5 mit Öffnungen ausgeführt, um IP xx Kapselungsanforderungen zu entsprechen und die PCBA innen zu fixieren und zu halten. Das Material kann in der Regel geformter Kunststoff sein. Kunststoffmaterial wird aus einer Reihe von bevorzugten Parametern, z. B. Temperatur, Preis, Robustheit, Farbe, Menge, ausgewählt.
Die Kapselung 5 umfasst eine Öffnung für eine Kühlkörper-Kühlanordnung 1, des Weiteren einen überlappenden Flansch 3, um Zugang zu einem Halbleiterbauelement 10 zwecks Übertragung von Wärme von dem Halbleiterbauelement 10 zu der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 zu gewinnen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kapselung 5, die mehrere Kapselungverriegelungsmerkmale 14 aufweist, beispielsweise aus dem Kunststoff geformt sein. Die Kapselungsverriegelungsmerkmale 14 können gepresst werden, um die Rastverriegelungsmerkmale 2 des Gegenstücks in Eingriff zu nehmen und daraus auszurücken.
Der überlappende Flansch 3 kann eine Vielzahl sein, die mit der Kühlkörper-Kühlanordnung 1 integriert sind. Die Anzahl ist nicht auf irgendwelche Figuren beschränkt.
Das Fülldurchgangsloch 7 kann eine Vielzahl sein, die nicht auf irgendwelche Figuren beschränkt ist. Das Inspektionsdurchgangsloch kann eine Vielzahl sein, die nicht auf irgendwelche Figuren beschränkt ist. Das Halbleiterbauelement 10 kann eine Vielzahl sein, die nicht auf irgendwelche Figuren beschränkt ist. Der Verbinder 17 kann eine Vielzahl sein, die nicht auf irgendwelche Figuren beschränkt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Spalt zwischen dem überlappenden Flansch 3 und dem Halbleiterbauelement 10 gefüllte Wärmepaste beschränkt, sondern kann auch ohne Verwendung irgendeiner Wärmepaste sein. Zwischen dem überlappenden Flansch 3 und dem Halbleiterbauelement 10 kann ein physischer Kontakt bestehen, der eine Wärmeübertragung ohne die Verwendung von Wärmepaste gestattet. Da keine Wärmepaste verwendet wird, sind möglicherweise auch kein Fülldurchgangsloch 7, Inspektionsdurchgangsloch 8, erforderlich, was in keiner der Figuren gezeigt ist.
Bezugszeichenliste

1: Kühlkörper-Kühlanordnung
2: Rastverriegelungsmerkmal
3: überlappender Flansch
4: Etikett
5: Kapselung
6: PCBA
7: Fülldurchgangsloch
8: Inspektionsdurchgangsloch
9: Durchgangsloch
10: Halbleiterbauelement
11: Grundplattenkühlkörper
12: Grundplattenverriegelungsrippe
13: Schraubenaufnahmemerkmal
14: Kapselungverriegelungsmerkmal
15: Schiebeverriegelungsmerkmal
16: Schraubenaufnahmeverriegelungsmerkmal
17: elektrischer Verbinder
18: Versorgungszugangsdurchgangslöcher
19: Grundplattenverriegelungsrippe
20: Rastverriegelungsmerkmal

Claims

Kühlkörper-Kühlanordnung (1) zum Kühlen eines Halbleiterbauelements (10), wobei die Kühlkörper-Kühlanordnung (1) einen überlappenden Flansch (3) umfasst, der dazu ausgeführt ist, das Halbleiterbauelement (10) zu überlappen.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach Anspruch 1,wobei der überlappende Flansch (3) der Kühlkörper-Kühlanordnung (1) ein Fülldurchgangsloch (7) in dem überlappenden Flansch (3) umfasst, das zum Füllen von Wärmepaste zwischen dem überlappenden Flansch (3) und dem Halbleiterbauelement (10) ausgeführt ist.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der überlappende Flansch (3) der Kühlkörper-Kühlanordnung (1) ein Inspektionsdurchgangsloch (8) in dem überlappenden Flansch (3) umfasst, das für eine Inspektion nach Beendigung des Füllens von Wärmepaste zwischen dem überlappenden Flansch (3) und dem Halbleiterbauelement (10), wenn Wärmepaste in dem Inspektionsdurchgangsloch (8) sichtbar ist, ausgeführt ist.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der überlappende Flansch (3) der Kühlkörper-Kühlanordnung (1) ein Durchgangsloch (9) umfasst, das zur Aufnahme einer Schraube zum Verriegeln des überlappenden Flansches (3) mit einer Kapselung (5) ausgeführt ist.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der überlappende Flansch (3) die Kapselung (5) verriegeln kann, wobei der überlappende Flansch (3) der Kühlkörper-Kühlanordnung (1) ein Rastverriegelungsmerkmal (20) umfasst.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlkörper-Kühlanordnung (1) die Kapselung (5) über ein Kapselungverriegelungsmerkmal (14) verriegeln kann, wobei die Kühlkörper-Kühlanordnung (1) ein Rastverriegelungsmerkmal (2) umfasst.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlkörper-Kühlanordnung über eine Grundplattenverriegelungsrippe (12) in die mechanisch verriegelte Position mit einem Grundplattenkühlkörper (11) geschoben wird, wobei die Kühlkörper-Kühlanordnung (1) ein Verriegelungsmerkmal (15) umfasst.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlkörper-Kühlanordnung (1) über ein Schraubenaufnahmemerkmal (13) mechanisch mit dem Grundplattenkühlkörper (11) verriegelt wird, wobei die Kühlkörper-Kühlanordnung (1) ein Schraubenaufnahmeverriegelungsmerkmal (16) umfasst.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Etikett (4) auf dem überlappenden Flansch (3) platziert ist.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei elektrische Verbinder (17) auf einer beliebigen Seite einer PCBA (6) positioniert sind.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die PCBA (6) an der Kapselung (5) fixiert und innerhalb der Kapselung (5) isoliert ist, um Staub und Feuchtigkeit von der PCBA (6) fernzuhalten.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlkörper-Kühlanordnung (1) ein Versorgungszugangsdurchgangsloch (18) umfasst.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sie zur Verbindung mit dem Halbleiterbauelement (10) ausgeführt ist, so dass der überlappende Flansch (3) Wärme von dem Halbleiterbauelement (10) weg überträgt und so dass zwischen dem überlappenden Flansch (3) und dem Halbleiterbauelement (10) ein Spalt besteht, wobei der Spalt dazu ausgeführt ist, über das Fülldurchgangsloch (7) mit Wärmepaste gefüllt zu werden.
Kühlkörper-Kühlanordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei mehrere Kühlkörper-Kühlanordnungen (1) mit dem Grundplattenkühlkörper (11) verriegelt sind.
Verfahren zum Montieren der Kühlkörper-Kühlanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche an ein Halbleiterbauelement (10), wobei der Spalt zwischen dem überlappenden Flansch (3) und dem Halbleiterbauelement (10) dazu konfiguriert ist, über ein Fülldurchgangsloch (7) mit Wärmepaste gefüllt zu werden.