DE10227047A1 - heatsink - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Kühlkörper (1) für elektronische Bauteile (3a, 3b, 3c) mit einer Kühlkörperkontaktfläche (7) zum Kontakt des Kühlkörpers (1) mit einem zu kühlenden Bauteil (3a, 3b, 3c) beschrieben. Der Kühlkörper (1) weist zumindest eine im Wesentlichen rechtwinklig zu der Kühlkörperkontaktfläche (7) an einer Unterseite des Kühlkörpers (1) angeordnete SMT-Befestigungsfläche (12) und eine im Wesentlichen rechtwinklig zu der Kühlkörperkontaktfläche (7) oberhalb der SMT-Befestigungsfläche (12) am Kühlkörper (1) angeordnete Saugfläche (10) für eine SMT-Pipette auf. In einer anderen Variante weist der Kühlkörper (1) zumindest einen sich von einer Oberseite des Kühlkörpers (1) aus in eine die Kühlkörperkontaktfläche (7) bildende Wandung (4) hinein erstreckenden Aufnahmeschlitz (14) zur Aufnahme eines Klammerelements (2) zum Festklammern des betreffenden Bauteils (3a, 3b) gegen die Kühlkörperkontaktfläche (7) auf. Außerdem wird ein geeignetes Klammerelement (2) für einen solchen Kühlkörper (1) beschrieben.A heat sink (1) for electronic components (3a, 3b, 3c) with a heat sink contact surface (7) for contacting the heat sink (1) with a component (3a, 3b, 3c) to be cooled is described. The heat sink (1) has at least one SMT fastening surface (12) arranged at right angles to the heat sink contact surface (7) on an underside of the heat sink (1) and one substantially perpendicular to the heat sink contact surface (7) above the SMT fastening surface (12 ) on the heat sink (1) arranged suction surface (10) for an SMT pipette. In another variant, the heat sink (1) has at least one receiving slot (14) extending from an upper side of the heat sink (1) into a wall (4) forming the heat sink contact surface (7) for receiving a clamp element (2) for clamping the relevant component (3a, 3b) against the heat sink contact surface (7). A suitable clamp element (2) for such a heat sink (1) is also described.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für elektronische Bauteile mit einer Kühlkörperkontaktfläche zum Kontakt des Kühlkörpers mit einem zu kühlenden Bauteil. The invention relates to a heat sink for electronic Components with a heat sink contact surface for contacting the Heatsink with a component to be cooled.
Um die in elektronischen Leistungsbauelementen wie beispielsweise Transistoren od. dgl. erzeugte Wärme möglichst effektiv abzuleiten und so eine Überhitzung des betreffenden Bauteils zu vermeiden, werden üblicherweise metallische Kühlkörper verwendet, die mit einer Kühlkörperkontaktfläche über eine wärmeleitende Verbindung mit dem betreffenden Bauteil verbunden sind und aufgrund ihrer guten Wärmeleitfähigkeit, ihrer Masse und ihrer Oberfläche die Wärme des Bauteils aufnehmen und an die Umgebung abstrahlen. In der Praxis ist eine Vielzahl von unterschiedlichsten Kühlkörpern bekannt, die jeweils an die Art und Form der zu kühlenden elektronischen Bauteile sowie den Einsatzzweck, insbesondere die abzuleitende Wärmemenge, den zur Verfügung stehenden Platz und die Montagemöglichkeiten angepasst sind. Bei der Montage einer umfangreicheren Schaltung mit vielen verschiedenen Leistungsbauelementen muss daher eine entsprechende Anzahl verschiedener Typen von Kühlkörpern mit unterschiedlichen Abmessungen und Formen zur Verfügung stehen. Um einen reibungslosen Produktionsablauf in einer Serienfertigung zu garantieren, ist daher für die Bereitstellung der benötigten Anzahl der unterschiedlichen Kühlkörpertypen ein größerer logistischer Aufwand und eine umfangreiche Lagerhaltung notwendig. Die Bestückung der Platinen mit den Kühlkörpern erfolgt dabei in der Regel manuell. Eine automatische Bestückung z. B. mittels sogenannter SMT-Montagetechnik (Surface Mounted Technology) ist bei der weitaus überwiegenden Anzahl der bekannten Kühlkörper leider nicht möglich. Aus der Praxis ist bisher lediglich ein SMT- bestückbarer Kühlkörper bekannt, welcher ein Doppel-T- förmiges Querschnittprofil aufweist und wie eine Brücke von oben auf das zu kühlende Bauteil aufgesetzt wird. Dieser Kühlkörper wird mit den Unterkanten seiner T-Stege, die die "Brückenpfeiler" bilden, auf entsprechenden Kontaktpads auf der Leiterplatte befestigt, wobei sich das Bauteil zwischen den T-Stegen befindet und die zwischen den T-Stegen befindliche Fläche das Bauteil kontaktiert. Diese Kühlkörper müssen von ihren Abmessungen her genau an die Abmessung des zu kühlenden Bauelements angepasst sein. Zudem ist die Verwendung dieser Kühlkörper nur zur Kühlung von SMD-Bauelementen (Surface Mounted Device) möglich, die entsprechend mit einem SMT- Verfahren liegend auf der Leiterplatte montiert sind. Eine Verwendung dieser Kühlkörper zur Kühlung von Leistungsbauelementen, die mittels eines THT-Verfahrens (Through Hole Technology), d. h. mit einer Durchstecktechnik, stehe d auf der Leiterplatte montiert sind, ist nicht möglich. Sofern bei einer Schaltung verschiedene Leistungsbauelemente mit unterschiedlichen Techniken montiert sind, müssen folglich wieder verschiedene Kühlkörper mit den verschiedenen Techniken in aufeinanderfolgenden, separaten Verfahrensschritten montiert werden. To the in electronic power components like For example, transistors or the like. Heat generated as effectively as possible derive and so overheating of the component in question Metal heatsinks are usually to be avoided used with a heat sink contact surface over a thermally conductive connection with the component in question are connected and due to their good thermal conductivity, their Mass and its surface absorb the heat of the component and radiate to the environment. In practice there is one A variety of different heat sinks are known, each the type and shape of the electronic components to be cooled as well as the intended purpose, especially the one to be derived Amount of heat, the available space and the Mounting options are adjusted. When assembling one more extensive circuit with many different Power components must therefore have an appropriate number of different types of heat sinks with different dimensions and shapes be available. To ensure a smooth It is therefore for providing the required number of different heat sink types a greater logistical effort and extensive storage is necessary. The assembly of the Boards with the heat sinks are usually made manually. An automatic assembly z. B. by means of so-called SMT assembly technology (Surface Mounted Technology) is part of the unfortunately the vast majority of known heat sinks not possible. So far, only an SMT populated heat sink known, which is a double-T has shaped cross-sectional profile and like a bridge from is placed on top of the component to be cooled. This The heat sink comes with the bottom edges of its T-bars, which are the Form "bridge pillars" on appropriate contact pads attached to the circuit board, the component between the T-bars and between the T-bars surface contacting the component. These heatsinks need to from their dimensions to the exact dimensions of the cooling component can be adapted. In addition, the use this heat sink only for cooling SMD components (Surface Mounted Device) possible, which can be used with an SMT Procedures are mounted horizontally on the circuit board. A Use this heat sink for cooling Power components using a THT process (Through Hole Technology), d. H. with a push-through technique, stand on the PCB are mounted is not possible. If at a circuit with different power components different techniques must be installed again different heat sinks with the different techniques in successive, separate process steps assembled become.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen Kühlkörper zu schaffen, welcher möglichst universell einsetzbar ist und insbesondere zur Kühlung verschiedenster Bauelemente dienen kann und mit unterschiedlichsten Technologien bestückt werden kann. It is an object of the present invention to provide an alternative To create a heat sink, which is as universal as possible can be used and in particular for cooling a wide variety Components can serve and with different technologies can be equipped.
Diese Aufgabe wird durch einen Kühlkörper gemäß Patentanspruch 1 und durch einen Kühlkörper gemäß Patentanspruch 12 gelöst. This task is accomplished by a heat sink Claim 1 and by a heat sink according to claim 12 solved.
Nach der ersten erfindungsgemäßen Variante weist der Kühlkörper zumindest eine im Wesentlichen rechtwinklig zu der Kühlkörperkontaktfläche an einer Unterseite des Kühlkörpers angeordnete SMT-Befestigungsfläche auf. Mit einem solchen "Befestigungs-Pin" kann der Kühlkörper auf einem entsprechend auf der Leiterplatte angeordneten Kontaktpad mit üblichen SMT-Verfahren wie Automaten- oder Druck-Klebeprozessen oder innerhalb eines Reflow-Lötprozesses befestigt werden. According to the first variant of the invention, the Heatsink at least one substantially perpendicular to the Heat sink contact surface on an underside of the heat sink arranged SMT mounting surface. With one "Attachment pin" can be the heat sink on a corresponding contact pad arranged on the circuit board with usual SMT processes such as automated or pressure gluing processes or can be attached within a reflow soldering process.
Außerdem weist der Kühlkörper eine im Wesentlichen rechtwinklig zu der Kühlkörperkontaktfläche oberhalb der SMT-Befestigungsfläche am Kühlkörper angeordnete Saugfläche für eine SMT-Pipette auf, so dass der Kühlkörper beispielsweise mittels eines üblichen Pick-und-Place-Bestückautomaten bestückbar ist. Durch die Anordnung der SMT-Befestigungsflächen und der Saugfläche im Wesentlichen rechtwinklig zur Kühlkörperkontaktfläche ist es möglich, den Kühlkörper in stehender Form, d. h. in senkrechter Montage mit einer an einem üblichen THT-Leistungshalbleiter anliegenden Kühlkörperkontaktfläche, automatisch zu bestücken. Darüber hinaus ist der Kühlkörper aber auch liegend bestückbar, da die Rückseite der Kühlkörperkontaktfläche sich ebenfalls sehr gut zum Erfassen des Kühlkörpers mittels einer SMT-Pipette eignet und der Kühlkörper somit auch z. B. auf einen SMD-Leistungshalbleiter aufgesetzt werden kann. Der Kühlkörper ist folglich zur Kühlung einer Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Leistungsbauteilen, welche auf unterschiedlichste Weise auf der Leiterplatte montiert sein können, geeignet. In addition, the heat sink essentially has one perpendicular to the heat sink contact surface above the SMT mounting surface on the heat sink suction surface for one SMT pipette on, so that the heat sink, for example using a conventional pick-and-place placement machine can be equipped. By arranging the SMT mounting surfaces and the suction surface is essentially perpendicular to Heat sink contact surface, it is possible to keep the heat sink in a standing position Shape, d. H. in vertical installation with one on one common THT power semiconductors Heat sink contact surface, to be populated automatically. In addition, the Heat sink can also be fitted horizontally, as the back of the Heatsink contact area is also very good to grasp the heat sink using an SMT pipette and the Heatsink also z. B. on an SMD power semiconductor can be put on. The heat sink is consequently for Cooling a variety of different types of Power components, which in different ways on the PCB can be mounted, suitable.
Nach der zweiten erfindungsgemäßen Variante weist der Kühlkörper zumindest einen sich von einer Oberseite des Kühlkörpers aus in eine die Kühlkörperkontaktfläche bildende Wandung hinein erstreckenden Aufnahmeschlitz auf, der zur Aufnahme eines Klammerelements zum Festklammern des betreffenden Bauteils gegen die Kühlkörperkontaktfläche dient. Dadurch ist eine sehr einfache und schnelle Befestigung der zu kühlenden Bauteile an der betreffenden Kühlkörperkontaktfläche möglich, indem einfach - bei einer stehenden Montage des Kühlkörpers von oben - ein Klammerelement in den Schlitz eingeschoben wird. Ein aufwändiges Verschrauben der zu kühlenden Bauelemente mit dem Kühlkörper ist nicht mehr notwendig. Dabei ist insbesondere die Möglichkeit gegeben, mehrere solcher Kühlkörper modulartig in einer Flucht nebeneinander einzusetzen und mit entsprechendem Einschieben von Klammerelementen in die passenden Aufnahmeschlitze auch Bauelemente unterschiedlicher Breite an der Kühlkörperreihe sicher zu befestigen. Dadurch kann der erfindungsgemäße Kühlkörper für Bauelemente unterschiedlicher Breiten eingesetzt werden. According to the second variant of the invention, the Heatsink at least one from a top of the Heatsink from in a wall forming the heat sink contact surface into the receiving slot extending to the receiving a clamping element for clamping the relevant Component against the heat sink contact surface is used. This is a very simple and quick attachment of the to be cooled Components on the relevant heat sink contact surface possible, by simply - with the heat sink standing upright from above - a clip element inserted into the slot becomes. A complex screwing of the to be cooled Components with the heat sink are no longer necessary. It is in particular given the possibility of several such Using the heat sink in a modular way in an alignment and with the corresponding insertion of clamp elements in the matching receiving slots also components different widths to be securely attached to the heat sink row. This allows the heat sink according to the invention for components different widths can be used.
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche enthalten besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. The respective dependent claims contain in particular advantageous refinements and developments of the invention.
Besonders bevorzugt ist der Kühlkörper so ausgebildet, dass er sowohl die Merkmale der ersten erfindungsgemäßen Variante als auch die Merkmale der zweiten erfindungsgemäßen Variante aufweist. Ein solcher Kühlkörper ist besonders universell einsatzfähig. The heat sink is particularly preferably designed such that he both the features of the first variant of the invention as well as the features of the second variant according to the invention having. Such a heat sink is particularly universal operational.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die SMT-Befestigungsfläche über ein die Wärmeleitung behinderndes Element mit dem Kühlkörper verbunden. Eine solche "Wärmefalle" sorgt dafür, dass bei einem starken Erhitzen des Kühlkörpers wegen einer hohen Temperatur des zu kühlenden Bauelements die SMT- Befestigungsflächen selbst relativ kalt bleiben und daher die Lötverbindung zwischen den SMT-Befestigungsflächen und der Leiterplatte nicht erweicht wird. Somit ist auch bei höheren Temperaturen des Kühlkörpers eine feste Verbindung zwischen dem Kühlkörper und der Leiterplatte gewährleistet. Eine weitere Funktion erfüllt die Wärmefalle, wenn der SMT-Kühlkörper nur mit einem kleinen Befestigungspad auf der Leiterplatte gelötet wird. Dann wird für die Reflow-Lötung der Wärmebedarf reduziert und der SMT-Kühlkörper ist sicher befestigt. Ein solches, die Wärmeleitung behinderndes Element lässt sich relativ einfach dadurch realisieren, dass die SMT-Befestigungsfläche nur über einen dünnen Steg mit dem Kühlkörper verbunden ist. In a preferred embodiment, the SMT mounting surface via an element that hinders heat conduction connected to the heat sink. Such a "heat trap" provides to ensure that if the heat sink is heated excessively a high temperature of the component to be cooled, the SMT Fastening surfaces themselves remain relatively cold and therefore the Solder connection between the SMT mounting surfaces and the PCB is not softened. Thus, even with higher ones Temperatures of the heat sink a firm connection between the heat sink and the circuit board. A The heat trap fulfills another function when the SMT heat sink only with a small mounting pad on the circuit board is soldered. Then the heat is required for reflow soldering reduced and the SMT heat sink is securely attached. On such an element that impedes heat conduction realized relatively simply by the fact that SMT mounting surface only over a thin web with the heat sink connected is.
Bei einer besonders einfach zu fertigenden, bevorzugten Form weist der Kühlkörper in einer parallel zur SMT-Befestigungsfläche liegenden Ebene ein im Wesentlichen U-förmiges Profil auf. Eine Außenseite der die U-Grundfläche bildenden Wandung des U-Profils bildet dabei die Kühlkörperkontaktfläche, und die beiden die U-Schenkel bildenden Seitenwandungen des U- Profils bilden außenseitig die den Kühlkörper seitlich begrenzenden Seitenflächen. Die beiden Seitenflächen stehen dabei im Wesentlichen rechtwinklig zu der Kühlkörperkontaktfläche. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist an jeder der beiden Seitenflächen an einem unteren Ende jeweils eine SMT- Befestigungsfläche angeordnet, wobei besonders bevorzugt die SMT-Befestigungsflächen von den unteren Enden der beiden Seitenwandungen aus in eine durch das U-Profil definierte Grundfläche hineinragen, d. h. nicht seitlich über die Seitenflächen herausragen. Beim modularen Aneinanderreihen der Kühlkörper, bei dem die Kühlkörperkontaktflächen eine Flucht bilden, können daher die einzelnen Kühlkörper mit ihren Seitenflächen direkt aneinander anliegend gesetzt werden. Damit ist auch ein guter Wärmeaustausch der Kühlkörper untereinander gegeben. With a particularly easy to manufacture, preferred shape has the heat sink in a parallel to SMT mounting surface lying level an essentially U-shaped profile on. An outside of the wall forming the U base of the U-profile forms the heat sink contact surface, and the two side walls of the U-leg forming the U-leg Profiles form the outside of the heat sink laterally delimiting side surfaces. The two side faces stand thereby essentially perpendicular to the Heat sink contact surface. In a preferred embodiment, each of the an SMT on both sides at a lower end Fastening surface arranged, with particular preference the SMT mounting surfaces from the lower ends of the two Side walls made into one defined by the U-profile Protrude base, d. H. not laterally over the Protrude side faces. When modularly lining up the Heatsink, in which the heat sink contact surfaces an escape form, can therefore the individual heat sink with their Side faces are placed directly next to each other. So that is good heat exchange between the heat sinks given.
Weiterhin ist der Kühlkörper bevorzugt so ausgebildet, dass eine untere Kante der die U-Grundfläche bildenden Wandung als eine zweite Kühlkörperkontaktfläche nach unten bündig mit den SMT-Befestigungsflächen 12 abschließt. Diese über die zunächst genannte erste, große Kühlkörperkontaktfläche hinaus vorhandene relativ kleine, zweite Kühlkörperkontaktfläche kann genutzt werden, wenn der Kühlkörper zur Kühlung eines SMD-Bauelements verwendet werden soll, das über den Kontaktpad des SMD-Bauelements gekühlt wird, da diese zweite Kühlkörperkontaktfläche dann direkt auf den Kontaktpad des betreffenden Bauelements aufgesetzt werden kann. Ein derartiger Kühlkörper ist folglich nicht nur zur Kühlung von stehend angeordneten THT-Bauelementen und zum liegenden Einbau auf SMD- Bauelementen verwendbar, die obenseitig gekühlt werden, sondern auch für solche SMD-Bauelemente, welche nach unten über den Kontaktpad gekühlt werden. Furthermore, the heat sink is preferably designed such that a lower edge of the wall forming the U base surface, as a second heat sink contact surface, is flush with the SMT fastening surfaces 12 . This relatively small, second heat sink contact surface, which is present in addition to the first, large heat sink contact surface mentioned above, can be used if the heat sink is to be used for cooling an SMD component which is cooled via the contact pad of the SMD component, since this second heat sink contact surface is then direct can be placed on the contact pad of the component in question. Such a heat sink can therefore not only be used for cooling upright THT components and for horizontal installation on SMD components that are cooled on the top, but also for those SMD components that are cooled down via the contact pad.
Die Saugfläche des Kühlkörpers kann im Prinzip an einer beliebigen Position oberhalb, d. h. auch seitlich oberhalb der SMT-Befestigungsflächen angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Saugfläche des Kühlkörpers jedoch an einem oberen Ende zumindest einer der beiden Seitenwandungen angeordnet, wobei das obere Ende definitionsgemäß das Ende ist, welches dem Ende der betreffenden Seitenwandung, an dem die SMT-Befestigungsfläche angeordnet ist, gegenüber liegt. In principle, the suction surface of the heat sink can be on a any position above, d. H. also laterally above the SMT mounting surfaces can be arranged. Preferably the Suction surface of the heat sink, however, at an upper end arranged at least one of the two side walls, the upper end is by definition the end, which is the end the relevant side wall on which the SMT mounting surface is arranged opposite.
Die Saugfläche kann sich dabei von dem oberen Ende der betreffenden Seitenwandung aus in Richtung des oberen Endes der anderen Seitenwandung hin erstrecken, so dass die Saugfläche sich ebenfalls in die durch das U-Profil definierte Querschnittsfläche - hinter der die Kühlkörperkontaktfläche bildenden Wandung - erstreckt. Bei diesem Aufbau befindet sich die Saugfläche direkt über dem Schwerpunkt des Kühlkörpers bzw. über der durch die SMT-Befestigungsflächen definierten Standfläche. Der Kühlkörper ist daher vom Bestückungsautomaten relativ unkompliziert zu platzieren, ohne dass die Gefahr des Umkippens besteht. The suction surface can differ from the upper end of the concerned side wall in the direction of the upper end of the extend to the other side wall, so that the suction surface also defined in the U-profile Cross-sectional area - behind which the heat sink contact area forming wall - extends. With this structure there is the suction surface directly above the center of gravity of the heat sink or above that defined by the SMT mounting surfaces Footprint. The heat sink is therefore from Placing pick and place machines relatively uncomplicated, without the risk of tipping over.
Dabei erstreckt sich besonders bevorzugt die Saugfläche in einem Abstand zu der die U-Grundfläche bildenden Wandung. Das heisst, es besteht ein Abstand zwischen der Wandung, welche die Kühlkörperkontaktfläche bildet, und der Saugfläche. Bei einer Ausbildung des Kühlkörpers in einer kombinierten Variante mit SMT-Saugfläche und mit senkrechten Aufnahmeschlitzen für die Klammerelemente in der die Kühlkörperkontaktfläche bildenden Wandung sind dann die Aufnahmeschlitze von beiden Seiten der Wandung frei zugänglich, und die Klammerelemente können ungehindert an der Saugfläche vorbei von der Oberseite aus in die Aufnahmeschlitze des Kühlkörpers eingeschoben werden. The suction surface particularly preferably extends in a distance from the wall forming the U base. The means there is a distance between the wall, which forms the heat sink contact surface, and the suction surface. at a formation of the heat sink in a combined Version with SMT suction surface and with vertical receiving slots for the clamp elements in the heat sink contact surface then forming the wall are the receiving slots of both Sides of the wall freely accessible, and the bracket elements can freely pass the suction surface from the top inserted into the slots of the heat sink become.
Die Aufnahmeschlitze verlaufen vorzugsweise parallel zu einer an die Kühlkörperkontaktfläche angrenzenden Seitenfläche des Kühlkörpers. Dabei ist besonders bevorzugt bei einem Kühlkörper mit im Wesentlichen rechtwinklig zu der Kühlkörperkontaktfläche angeordneten Seitenflächen jeweils in einem kurzen Abstand zu den Seitenflächen ein Aufnahmeschlitz in der die Kühlkörperkontaktfläche bildenden Wandung angeordnet. D. h. der Kühlkörper weist dann sowohl am rechten als auch am linken Rand in seiner Kühlkörperkontaktfläche einen parallel zu der Seitenfläche verlaufenden Schlitz auf, so dass wahlweise ein Klammerelement in den rechten oder in den linken Schlitz eingesteckt werden kann. Dies hat Vorteile, wenn die Kühlkörper als Module zur Kühlung eines breiteren Bauelements nebeneinander gestellt werden, da so beispielsweise ein sich im Wesentlichen über zwei Kühlkörperbreiten erstreckendes Bauelement an dem einen Kühlkörper von rechts und an dem anderen Kühlkörper von links geklammert werden kann, um einen festen Kontakt zu den Kühlkörpern herzustellen. The receiving slots preferably run parallel to one to the heat sink contact surface adjacent side surface of the Heatsink. It is particularly preferred for one Heatsink with essentially perpendicular to the Heat sink contact surface arranged side surfaces each in a short Distance to the side surfaces a slot in the Arranged wall forming heat sink contact surface. I.e. the heat sink then points to both the right and left edge in its heat sink contact surface parallel to one on the side surface running slot, so that optionally a clip element in the right or left slot can be inserted. This has advantages if the Heatsinks as modules for cooling a wider component be placed next to each other, because for example a Essentially extending over two heat sink widths Component on one heat sink from the right and on the other Heatsink can be clipped from the left to a fixed one Make contact with the heat sinks.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die die Kühlkörperkontaktfläche bildende Wandung in einem Teilbereich, vorzugsweise genau in dem Teilbereich zwischen den beiden Aufnahmenschlitzen, über die Saugfläche bzw. die oberen Enden der Seitenwandungen des Kühlkörpers hinaus nach oben und bildet so eine Kühlkörpererweiterungszunge. An dieser Kühlkörpererweiterungszunge können dann weitere Kühlkörper zur Erweiterung der Kühlkapazität befestigt werden. Insbesondere ist es dabei möglich, mehrere erfindungsgemäße Kühlkörper in einem entsprechendem Rastermaß auf einer Leiterplatte zu montieren und einen üblichen Summenkühlkörper mit einer Vielzahl von Kühlrippen aufzulegen. Dabei kann der Erweiterungskühlkörper über übliche Federkontakte, die zwischen die Rippen des Erweiterungskühlkörpers eingeschoben werden und die Kühlkörpererweiterungszungen gegen eine Rippe drücken, an den erfindungsgemäßen Kühlkörpern befestigt werden. In a particularly preferred embodiment extends the wall forming the heat sink contact surface in a partial area, preferably exactly in the partial area between the two slots, over the suction surface or the upper ends of the side walls of the heat sink upwards and thus forms a heat sink extension tongue. On this heat sink extension tongue can then be further Heatsinks are attached to expand the cooling capacity. In particular, it is possible to have several according to the invention Heat sink in a corresponding grid dimension on one Assemble circuit board and a common total heat sink with a variety of cooling fins. The Expansion heatsink via usual spring contacts that inserted between the ribs of the expansion heat sink and the heatsink extension tabs against a rib press, attached to the heat sink according to the invention become.
Um eine gute Wärmeleitfähigkeit auch für Anwendungen (HF) zu erreichen, in denen Null-Ohm Verbindungen durch löten gefordert werden, besteht der Kühlkörper vorzugsweise aus Messing oder Bronze. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper einteilig aus einem Blechzuschnitt gebogen, d. h. es ist keinerlei Verschraubung oder Verlötung von einzelnen Kühlkörperteilen zur Bildung des Kühlkörpers notwendig. Damit ist eine sehr kostengünstige Herstellung möglich. Durch eine komplette Verzinnung des Kühlkörpers wird erreicht, dass der Kühlkörper in einem Reflow-Ofen problemlos mit den Kontaktpads auf der Leiterplatte verbunden werden kann und auch aneinandergereihte Kühlkörper sich miteinander fest verbinden und so einen sehr stabilen, großen Kühlkörperaufbau bilden. To ensure good thermal conductivity also for applications (HF) reach in which zero ohm connections by soldering are required, the heat sink is preferably made of brass or bronze. With a particularly preferred one Exemplary embodiment is the heat sink in one piece from a sheet metal blank curved, d. H. it is not a screw connection or soldering of individual heat sink parts to form the heat sink necessary. This is a very inexpensive manufacture possible. By completely tinning the heat sink achieved that the heat sink in a reflow oven easily with the contact pads on the circuit board can and also lined up heat sinks with each other connect firmly and so a very stable, large Form heat sink structure.
Ein besonders einfaches und kostengünstig herstellbares Klammerelement zum Einstecken in einen Aufnahmeschlitz in einen der erfindungsgemäßen Kühlkörper zum Festklammern eines Bauelements weist einen Einstecksteg auf, der bezüglich seiner Dicke an die Breite des Aufnahmeschlitzes des Kühlkörpers und bezüglich seiner Länge an die Dicke der die Kühlkörperkontaktfläche bildenden Wandung sowie die Dicke des festzuklammernden Bauelements angepasst ist. An einem Ende des Einsteckstegs ist ein federndes Andruckelement angeordnet, welches im montierten Zustand gegen das Bauelement drückt. Im anderen Endbereich des Einsteckstegs ist ein Wiederlageelement angeordnet, welches in montiertem Zustand an der die Kühlkörperkontaktfläche bildenden Wandung des Kühlkörpers anliegt. A particularly simple and inexpensive to manufacture Clamp element for insertion into a receiving slot in one the heat sink according to the invention for clamping a Component has a plug-in web, which with respect to its Thickness to the width of the receiving slot of the heat sink and in terms of its length to the thickness of the Heat sink contact surface forming wall and the thickness of the clamped component is adjusted. At one end of the Insert is a resilient pressure element arranged, which presses against the component in the assembled state. in the other end area of the insertion web is a Replacement element arranged, which in the assembled state on the Wall of the heat sink forming the heat sink contact surface is applied.
Ein solches Klammerelement ist ebenfalls relativ einfach in einem Teil durch entsprechendes Biegen aus einem Blechzuschnitt herstellbar. Das Klammerelement ist vorzugsweise aus Bronze oder einem anderen federnden Material wie z. B. Federstahl gefertigt. Such a clamp element is also relatively simple in part by bending from one Sheet cut can be produced. The clip element is preferably made of Bronze or other resilient material such as B. Spring steel manufactured.
Die zwei Wiederlagerelemente erstrecken sich vorzugsweise jeweils rechtwinklig vom Einstecksteg aus sowie rechtwinklig zu einer Einsteckrichtung in einander entgegengesetzte Richtungen. Dabei erstrecken sich die Wiederlageelemente besonders bevorzugt in parallelen Ebenen, die in einem solchen Abstand zueinander angeordnet sind, der an die Dicke der die Kühlkörperkontaktfläche bildenden Wandung des Kühlkörpers angepasst ist. D. h. eines der beiden Wiederlageelemente befindet sich im eingestecktem Zustand an der Außenseite der betreffenden Wandung und eines an der Innenseite, so dass ein besonders sicherer Halt des Klammerelements in dem Aufnahmeschlitz des Kühlkörpers gegeben ist. The two replacement elements preferably extend in each case at right angles from the insertion web and at right angles to an insertion direction in opposite directions Directions. The replacement elements extend particularly preferably in parallel planes that are at such a distance are arranged to each other, depending on the thickness of the Adapted heat sink contact surface forming wall of the heat sink is. I.e. one of the two restoration elements is located when plugged in on the outside of the concerned Wall and one on the inside, making a special one secure hold of the clip element in the receiving slot of the Heat sink is given.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Aus den beschriebenen Beispielen sowie den Zeichnungen ergeben sich weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung. Es zeigen: The invention is described below with reference to the attached figures using exemplary embodiments explained. From the examples described and the drawings there are further advantages, features and details of the Invention. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische rückseitige Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers, Fig. 1 is a rear perspective view of a heat sink according to the invention,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Klammerelements, Fig. 2 is a perspective view of a clip member according to the invention,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kühlkörper gemäß Fig. 1 mit eingestecktem Klammerelement gemäß Fig. 2, Fig. 3 is a plan view of the heatsink of FIG. 1 with inserted clamping element according to FIG. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Frontansicht einer Gruppe von erfindungsgemäßen Kühlkörpern, die Bauelemente unterschiedlicher Breite kühlen, Fig. 4 is a front perspective view of a group of inventive heat sinks which cool components of different widths,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Gruppe von Kühlkörpern gemäß Fig. 4 von der Rückseite aus gesehen, Fig seen. 5 is a perspective view of the group of heat sinks as shown in FIG. 4 from the rear,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von in einem bestimmten Rastermaß in Reihen und Spalten in senkrechter Stellung auf einer Leiterplatte montierten Kühlkörpern, Fig. 6 is a perspective view of a plurality of assembled in a particular grid in rows and columns in a vertical position on a circuit board heat sinks,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der Kühlkörperanordnung gemäß Fig. 6 mit einem aufgesteckten Summenkühlkörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 7 is a perspective view of the heat sink assembly shown in FIG. 6 with a mounted sum heat sink according to a first embodiment,
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der Kühlköperanordnung gemäß Fig. 6 mit einem aufgesteckten Summenkühlkörper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 8 is a perspective view of the heatsink assembly shown in FIG. 6 with a mounted sum heat sink according to a second embodiment,
Fig. 9 eine rückseitige, perspektivische Ansicht eines Kühlkörpers, welcher ein SMD-Leistungsbauelement über ein Leiterplattenkontaktpad von unten kühlt, Fig. 9 is a rear perspective view of a heat sink, which is a SMD-power component is cooled via a Leiterplattenkontaktpad from below,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht zweier erfindungsgemäßer Kühlkörper, die mit ihren Seitenflächen an einem zu kühlenden SMD-Leistungsbauelement anliegen, Fig. 10 is a perspective view of two inventive heat sink, which rest with their side faces to be cooled at a SMD power component,
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers, der in liegender Bauweise auf der Oberseite eines zu kühlenden SMD-Bauelements montiert ist, Fig. 11 is a perspective view of a heat sink according to the invention mounted in a horizontal construction on top of a to be cooled SMD component,
Fig. 12 einen erfindungsgemäßen Kühlkörper, der in liegender Bauweise eine Gruppe von vier SMD-Leistungsbauelementen kühlt. Fig. 12 shows a heat sink according to the invention, chilling in a group of four horizontal type of construction SMD power devices.
Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kühlkörper 1, wie insbesondere die Fig. 1 und 3 deutlich zeigen, von oben betrachtet ein im Wesentlichen U-förmiges Querschnittprofil auf. In the embodiment shown in the figures, the heat sink 1 , as shown particularly clearly in FIGS. 1 and 3, has an essentially U-shaped cross-sectional profile when viewed from above.
Die Außenseite der die U-Grundfläche bildenden Wandung 4 des U-Profils ist dabei die eigentliche Kühlkörperkontaktfläche 7. Die die U-Schenkel des U-Profils bildenden Seitenwandungen 5, 6 bilden außenseitig zwei rechtwinklig zur Kühlkörperkontaktfläche 7 stehende Seitenflächen 8, 9, die den Kühlkörper 1 seitlich begrenzen. The outside of the wall 4 of the U-profile forming the U-base surface is the actual heat sink contact surface 7 . The side walls 5 , 6 forming the U-legs of the U-profile form on the outside two side surfaces 8 , 9 which are perpendicular to the heat sink contact surface 7 and which laterally limit the heat sink 1 .
An den unteren Enden der Seitenwandungen 5, 6 ist jeweils über einen dünnen Steg 13, welcher als Wärmefalle dient, eine SMT-Befestigungsfläche 12 angeordnet, wobei die Stege 13 sich jeweils nach innen, d. h. in Richtung der durch das U-Profil definierten Grundfläche erstrecken, so dass sich die SMT-Befestigungsflächen 12 innerhalb dieser Grundfläche befinden. An diesen SMT-Befestigungsflächen 12 wird der Kühlkörper 1 bei einer stehenden Montage, wie dies in den Fig. 1, 3 sowie 4 bis 10 gezeigt ist, an Kontaktpads 26 mit einer Leiterplatte 24 verbunden. Die Wärmefalle sorgt dafür, dass sich bei einer starken Erhitzung des Kühlkörpers 1 die SMT-Befestigungsflächen 12 nicht in gleichem Maße mit erwärmen und die Verbindung zwischen den SMT-Befestigungsflächen 12 und den Kontaktpads 26 der Leiterplatte 24 lösen kann. Sie sorgt außerdem für eine sichere Lötung in der Reflow-Lötanlage, damit nicht so hoher Wärmebedarf für die Vorwärmung der Kühlkörper nötig ist. At the lower ends of the side walls 5 , 6 , an SMT fastening surface 12 is arranged in each case via a thin web 13 , which serves as a heat trap, the webs 13 each extending inwards, ie in the direction of the base area defined by the U-profile , so that the SMT fastening surfaces 12 are located within this base area. On these SMT fastening surfaces 12 , the heat sink 1 is connected to a printed circuit board 24 on contact pads 26 during a standing assembly, as shown in FIGS. 1, 3 and 4 to 10. The heat trap ensures that when the heat sink 1 is heated excessively, the SMT fastening surfaces 12 do not heat up to the same extent and the connection between the SMT fastening surfaces 12 and the contact pads 26 of the printed circuit board 24 can be released. It also ensures safe soldering in the reflow soldering system so that less heat is required to preheat the heat sink.
Die Unterkante 15 der die Kühlkörperkontaktfläche 7 bildenden Wandung 4, d. h. der U-Grundfläche, schließt nach unten bündig mit den SMT-Befestigungsflächen 12 ab, so dass die Unterkante 15 auf der Leiterplatte 24 aufliegt, wenn der Kühlkörper 1 auf eine Leiterplatte gestellt wird und an den SMT- Befestigungsflächen 12 auf der Leiterplatte befestigt wird. Nach oben ragt diese Wandung 4 unter Bildung einer Kühlkörpererweiterungszunge 11 in einem mittleren Bereich über die Seitenwandung 5, 6 heraus. Rechts und links neben diesem sich nach oben hinaus erstreckenden Bereich 11 befinden sich zwei parallel in einem kurzen Abstand neben den Seitenflächen 8, 9 verlaufende Aufnahmeschlitze 14. Diese Aufnahmeschlitze 14 dienen zur Aufnahme eines Klammerelements 2 gemäß Fig. 2, das - wie in Fig. 3 dargestellt - von oben eingeschoben wird. The lower edge 15 of the wall 4 forming the heat sink contact surface 7 , ie the U base surface, is flush with the SMT fastening surfaces 12 so that the lower edge 15 rests on the printed circuit board 24 when the heat sink 1 is placed on a printed circuit board and is attached to the SMT mounting surfaces 12 on the circuit board. This wall 4 projects upwards to form a heat sink extension tongue 11 in a central region over the side wall 5 , 6 . To the right and left of this region 11 , which extends upwards, there are two receiving slots 14 which run parallel and at a short distance from the side surfaces 8 , 9 . These receiving slots 14 serve to receive a clamp element 2 according to FIG. 2, which - as shown in FIG. 3 - is inserted from above.
An dem oberen Ende der einen Seitenwandung 5 erstreckt sich in Richtung der anderen Seitenwandung 6 in einem Abstand a hinter der Kühlkörpererweiterungszunge 11 ebenfalls rechtwinklig zur Kühlkörperkontaktfläche, d. h. parallel oberhalb der beiden SMT-Befestigungsflächen 12, eine Lasche, die eine Saugfläche 10 für eine SMT-Pipette bildet. Diese Saugfläche 10 ist die Pick-und-Place-Abholfläche für die Saugpipette eines SMT-Bestückungsautomaten, mit dem der Kühlkörper in der in den Fig. 1, 3 sowie 4 bis 10 gezeigten Anordnung stehend auf der Leiterplatte 24 montiert werden kann. At the upper end of one side wall 5 extends in the direction of the other side wall 6 at a distance a behind the heat sink extension tongue 11 also at right angles to the heat sink contact surface, ie parallel above the two SMT mounting surfaces 12 , a tab which has a suction surface 10 for an SMT Pipette forms. This suction surface 10 is the pick-and-place pick-up surface for the suction pipette of an SMT pick and place machine, with which the heat sink can be mounted upright on the printed circuit board 24 in the arrangement shown in FIGS. 1, 3 and 4 to 10.
Der Abstand a zwischen der Saugfläche 10 und der Wandung 4, welche die Kühlkörperkontaktfläche 7 bildet, ist so breit gewählt, dass das Klammerelement 2 wie in Fig. 2 gezeigt, unbehindert von oben sowohl in den rechten als auch in den linken Aufnahmeschlitz 14 eingesteckt werden kann. The distance a between the suction surface 10 and the wall 4 , which forms the heat sink contact surface 7 , is chosen so wide that the clamp element 2, as shown in FIG. 2, can be inserted freely from above into both the right and the left receiving slot 14 can.
Der gesamte Kühlkörper 1 ist aus einem einzelnen Bronze- oder Messingblechausschnitt gebogen, indem zunächst die beiden Seitenwandungen 6 U-förmig von der die Kühlkörperkontaktfläche 7 bildenden U-Grundflächenwandung 4 im rechten Winkel weggebogen werden und anschließend die beiden SMT-Befestigungsflächen 12 an ihren Stegen 13 sowie die die Saugfläche 10 bildende Lasche von den Seitenwandungen 5, 6 nach innen in das U-Profil hineingebogen werden. Anschließend wird der gesamte Kühlkörper verzinnt. The entire heat sink 1 is bent from a single bronze or sheet brass cutout by first bending the two side walls 6 in a U shape from the U base wall 4 forming the heat sink contact surface 7 at right angles and then the two SMT fastening surfaces 12 on their webs 13 and the tab forming the suction surface 10 are bent inwards into the U-profile from the side walls 5 , 6 . Then the entire heat sink is tinned.
Das zugehörige Klammerelement 2, das zum Festklammern eines zu kühlenden Bauelements 3a, 3b an der Kühlkörperkontaktfläche 7 bei einer stehenden Montageweise dient, ist in Fig. 2 dargestellt. The associated clamp element 2 , which is used to clamp a component 3 a, 3 b to be cooled to the heat sink contact surface 7 when the assembly is standing, is shown in FIG. 2.
Es besteht aus einem Einstecksteg 16, an dem vorderseitig, d. h. an dem in der montierten Stellung außenseitig vor der Kühlkörperkontaktfläche 7 des Kühlkörpers 1 befindlichen Ende, eine Andruckzunge 17 angeformt ist, die federnd ausgebildet ist. It consists of an insertion web 16 , on which a pressure tongue 17 is formed on the front side, that is to say on the end located in front of the heat sink contact surface 7 of the heat sink 1, which is designed to be resilient.
Am hinteren Ende des Einsteckstegs 16 befinden sich Wiederlageelemente 20, 21, welche, wie in Fig. 3 dargestellt, in montiertem Zustand vor und hinter die die Kühlkörperkontaktfläche 7 bildende Wandung 4 des Kühlkörpers 1 greifen und so für einen festen Sitz des Klammerelements 2 innerhalb des Aufnahmeschlitzes 14 des Kühlkörpers 1 sorgen. At the rear end of the insertion web 16 there are restoring elements 20 , 21 which, as shown in FIG. 3, engage in the assembled state in front of and behind the wall 4 of the heat sink 1 forming the heat sink contact surface 7 and thus for a tight fit of the clamp element 2 within the Provide receiving slot 14 of the heat sink 1 .
Das Klammerelement gemäß Fig. 2 ist einstückig aus einem Bronze-Blechausschnitt gebogen. Um eine federnde Wirkung zu erzielen, ist die Andruckzunge 17 aus zwei Teilabschnitten 18, 19 aufgebaut, wobei der erste, am Einstecksteg 16 angeordnete Teilabschnitt 19 so vom Einstecksteg 16 weggebogen ist, dass er in montiertem Zustand von außen schräg in Richtung des montierten Bauteils 3a (siehe Fig. 3) weist. Der zweite äußere Teilabschnitt 18 ist wiederum in einem leichten Winkel von dem ersten Teilabschnitt 19 weggebogen, so dass er parallel zur Oberfläche des zu kühlenden Bauteils 3a verläuft und flach an die Oberfläche des betreffenden Bauteils 3a andrückt. The clamping element according to FIG. 2 is integrally bent-sheet-metal cutout of a bronze. In order to achieve a resilient effect, the pressure tongue 17 of two sections 18, built 19, wherein the first, arranged on the insertion web 16 part portion 19 is so bent away from the insertion web 16 that in the assembled state obliquely from the outside in the direction of the mounted component 3 a (see Fig. 3) points. The second outer section 18 is again bent at a slight angle away from the first section 19 , so that it runs parallel to the surface of the component 3 a to be cooled and presses flat against the surface of the component 3 a in question.
Zur Bildung der Wiederlageelemente 21 ist der Einstecksteg von seinem hinteren Ende aus parallel in Erstreckungsrichtung des Einsteckstegs 16 zweifach geschlitzt. Ein zwischen den Schlitzen befindlicher Mittelteil ist dann nach außen rechtwinklig zum Einstecksteg 16 umgebogen, und zwar in eine Richtung entgegengesetzt zu der Erstreckungsrichtung der Andruckzunge 17. Parallel dazu in einer versetzten Ebene sind die beiden äußeren Endteile des Einsteckstegs 16 jeweils in die entgegengesetzte Richtung, d. h. parallel in Erstreckungsrichtung der Andruckzunge 17, rechtwinklig umgebogen. Der Abstand zwischen den parallelen Ebenen, in denen die Wiederlageelemente 21 und 20 umgebogen sind, ist an die Dicke der Wandung 4 des Kühlkörpers 1 mit den Aufnahmeschlitzen 14 angepasst. To form the replacement elements 21 , the insertion web is slit twice from its rear end parallel in the direction of extension of the insertion web 16 . A middle part located between the slots is then bent outward at right angles to the insertion web 16 , in a direction opposite to the direction of extension of the pressure tongue 17 . Parallel to this in an offset plane, the two outer end parts of the insertion web 16 are each bent at right angles in the opposite direction, ie parallel in the direction of extension of the pressure tongue 17 . The distance between the parallel planes in which the replacement elements 21 and 20 are bent is adapted to the thickness of the wall 4 of the heat sink 1 with the receiving slots 14 .
Der in den Figuren dargestellte Kühlkörper ist universell für verschiedenste SMT- und THT-Leistungsbauelemente einsetzbar. The heat sink shown in the figures is universal for Various SMT and THT power components can be used.
Er kann mittels SMT-Montagetechnik in jeder beliebigen Richtung automatisch gesetzt werden. Dabei ist es möglich, die Kühlkörper 1 magaziniert oder in Stangen konfektioniert dem Bestückungsautomaten zuzuführen. It can be set automatically in any direction using SMT assembly technology. It is possible to supply the heat sink 1 to the pick-and-place machine in a magazine or assembled in rods.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt das Gewicht der Kühlkörper nicht mehr als 13 g, und die Höhe des gesamten Kühlkörpers beträgt nicht mehr als 20 mm, so dass die üblichen Bestückungsautomatenanforderungen erfüllt sind und folglich keine besonderen Bestückungsautomaten verwendet werden müssen. In a particularly preferred embodiment, this is Weight of the heat sink not more than 13 g, and the height of the entire heat sink is not more than 20 mm, so that the usual placement machine requirements are met and consequently no special placement machines are used Need to become.
Durch die Verwendung von Bronze- oder Messingblech, welches anschließend verzinnt wurde, ist der Kühlkörper 1 rundum gut lötfähig, d. h. die Kühlkörper 1 können auch vollflächig auf das zu kühlende Bauteil gelötet werden, was besonders bei HF- Anwendungen wichtig ist. Durch die kompakte, von außen genau rechtwinklig begrenzte Bauform sind die Kühlkörper 1 beliebig als Module aneinanderreihbar. Durch die vollflächige Verzinnung werden die Kühlkörper im aneinandergereihten Zustand im Übrigen in einem Reflow-Ofen automatisch so untereinander verbunden, dass ein stabiler Aufbau einer Kühlkörperreihe erzeugt wird, ohne dass hierfür ein Mehraufwand in der Prozesskette erforderlich wäre, wie beispielsweise ein Verschrauben oder Verklammern der einzelnen Kühlkörpermodule gegeneinander. By using bronze or brass sheet, which was subsequently tinned, the heat sink 1 is readily solderable all round, ie the heat sink 1 can also be soldered over the entire surface of the component to be cooled, which is particularly important in HF applications. Due to the compact design, which is delimited exactly at right angles from the outside, the heat sinks 1 can be arranged in rows as modules. Thanks to the full-surface tinning, the heatsinks are automatically connected to one another in a reflow oven in such a way that a stable structure of a heatsink row is created without additional effort in the process chain, such as screwing or stapling the individual ones Heatsink modules against each other.
Durch die Möglichkeit einer SMT-Montage in stehender Weise mit sehr großer, senkrecht stehender Kühlkörperkontaktfläche 7 können insbesondere auch die klassisch in stehender Weise montierten THT-Leistungsbauelemente 3a, 3b gekühlt werden. Dabei ist insbesondere auch bei dieser Variante aufgrund der speziellen Ausgestaltung der Kühlkörper 1 eine automatische Bestückung möglich. Hierbei werden zunächst in einem Arbeitsgang die Platinen 24 mit den erfindungsgemäßen Kühlkörpern 1 bestückt und beispielsweise in einem automatischen oder Druck-Klebeprozess oder in einem Reflow-Lötofen auf der Leiterplatte 24 befestigt. Die THT-Leistungsbauelemente 3a, 3b werden dann an den SMT-Prozess anschließend bestückt und schließlich mit den Klammerelementen 2 an den erfindungsgemäßen Kühlkörper 1 gepresst, wie dies in den Fig. 3 bis 8 dargestellt ist. Due to the possibility of an SMT assembly in a standing manner with a very large, vertically standing heat sink contact surface 7 , the THT power components 3 a, 3 b, which are classically installed in a standing manner, can in particular also be cooled. In this variant, in particular, an automatic assembly is possible due to the special design of the heat sink 1 . In this case, the circuit boards 24 are first of all equipped with the heat sinks 1 according to the invention in one operation and fastened to the printed circuit board 24 , for example in an automatic or pressure-gluing process or in a reflow soldering oven. The THT power components 3 a, 3 b are then fitted after the SMT process and finally pressed with the clamp elements 2 on the heat sink 1 according to the invention, as shown in FIGS. 3 to 8.
Um einen guten Wärmeübergang vom Bauelement 3a, 3b zu dem erfindungsgemäßen Kühlkörper 1 sicherzustellen, gibt es mehrere Varianten. Zum einen kann die Kühlkörperkontaktfläche 7 mit einem Wärmeleitband ausgestattet sein, das elektrisch isolierend ist. Zum anderen kann die Kühlkörperkontaktfläche mit elektrisch leitendem Wärmeleitband ausgestattet sein. Für eine Null-Ohm-Verbindung kann die Kühlkörperkontaktfläche auch einfach an das Bauelement entsprechend gut gelötet sein. To ensure good heat transfer from component 3 a, 3 b ensure to the inventive heat sink 1, there are several variants. On the one hand, the heat sink contact surface 7 can be equipped with a heat-conducting tape that is electrically insulating. On the other hand, the heat sink contact surface can be equipped with an electrically conductive heat-conducting tape. For a zero ohm connection, the heat sink contact surface can also be simply soldered to the component accordingly.
Die Fig. 4 bis 8 zeigen jeweils verschiedene Montagevarianten zur Kühlung von typischen THT-Leistungshalbleitern 3a, 3b, welche senkrecht auf eine Platine 24 montiert sind. Die Figuren zeigen dabei sehr deutlich die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen Kühlkörper 1 modular einzusetzen und beispielsweise, wie hier dargestellt, mit einem Kühlkörper 1 einen relativ schmalen Leistungshalbleiter 3a oder auch mit zwei Kühlkörpern 1 einen breiten Leistungshalbleiter 3b zu kühlen. Durch die Schlitzung rechts und links neben den Seitenflächen 8, 9 besteht dabei die Möglichkeit, den Leistungshalbleiter 3a, 3b wahlweise von rechts, von links oder auch von rechts und links zu klammern. Der Kühlkörper 1 sollte hierzu von seiner Breite und von dem Abstandsmaß zwischen den Aufnahmeschlitzen her an das übliche Rasterbreitenmaß der gängigen Leistungshalbleiter angepasst sein. FIGS. 4 to 8 each show different mounting options for cooling power semiconductors typical THT-3 a, 3 b which are mounted vertically on a board 24. The figures show very clearly the possibility of using the heat sink 1 according to the invention in a modular manner and, for example, as shown here, to cool a relatively narrow power semiconductor 3 a with a heat sink 1 or also a wide power semiconductor 3 b with two heat sinks 1 . Due to the slits on the right and left next to the side surfaces 8 , 9 , there is the possibility of clamping the power semiconductor 3 a, 3 b either from the right, from the left or from the right and left. For this purpose, the heat sink 1 should be matched to the usual grid width dimension of the common power semiconductors in terms of its width and the spacing between the receiving slots.
Fig. 5 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel noch einmal von hinten betrachtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie dies in Fig. 5 zu sehen ist, ein zweites Ausführungsbeispiel eines Klammerelements 2 verwendet. Der wesentliche Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 besteht hier darin, dass die Wiederlageelemente 22, 23 sich in einer Ebene befinden und nur von hinten gegen die die Kühlkörperkontaktfläche 7 bildende Wandung 4 des Kühlkörpers 1 drücken. Die Variante gemäß Fig. 2 ist demgegenüber etwas stabiler, weil diese Klammerelemente 2 auch ohne einen Druck auf das federnde Andruckelement 17 fest an der Position innerhalb des Aufnahmeschlitzes 14 gehalten werden. Fig. 5 shows the same embodiment viewed again from behind. In this exemplary embodiment, as can be seen in FIG. 5, a second exemplary embodiment of a clamp element 2 is used. The main difference from the exemplary embodiment according to FIG. 2 here is that the replacement elements 22 , 23 are located in one plane and only press against the wall 4 of the heat sink 1 forming the heat sink contact surface 7 from behind. The variant according to FIG. 2 is comparatively somewhat because these clamp elements 2 are also held without a pressure on the spring pressing member 17 fixed to the position within the receiving slot 14 more stable.
In Fig. 5 ist außerdem durch einen Pfeil dargestellt, wie die erfindungsgemäßen Kühlkörper 1 prinzipiell innerhalb einer Stangengebindeführung einem Bestückungsautomaten zugeführt werden können, so dass die SMT-Pipette des Bestückungsautomaten die Kühlkörper 1 an ihren SMT-Saugflächen 10 fassen kann und auf eine Leiterplatte 24 aufsetzen kann. In FIG. 5, an arrow also shows how the heat sinks 1 according to the invention can in principle be fed to an automatic placement machine within a rod bundle guide, so that the SMT pipette of the automatic placement machine can take the heat sinks 1 by their SMT suction surfaces 10 and onto a printed circuit board 24 can touch down.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen verschiedene Gruppierungen von möglichen Gegeneinander- und Aneinanderreihungen der erfindungsgemäßen Kühlkörper 1. Die Anordnung der Kühlkörper 1 erfolgt hier vorzugsweise in einem genormten Rastermaß, so dass, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt, auf die Kühlkörpererweiterungszungen 11 der Kühlkörper 1 einfache Summenkühlkörper 28 aufgesetzt werden können. FIGS. 6 to 8 illustrate various groupings of possible Gegeneinander- and juxtapositions of the heat sink 1 according to the invention. The arrangement of the heat sinks 1 is preferably carried out here in a standardized grid dimension, so that, as shown in FIGS. 7 and 8, simple sum heat sinks 28 can be placed on the heat sink extension tongues 11 of the heat sink 1 .
Fig. 7 zeigt hierbei einen Summenkühlkörper 28, welcher nur untenseitig Rippen 30 aufweist, so dass die obere Fläche als Montagefläche für eine Systemmontage dienen kann. Fig. 8 zeigt die Gruppierung mit einem Summenkühlkörper 28, welcher untenseitig und obenseitig Kühlrippen 30 aufweist, wodurch eine noch größere Kühlkapazität zur Verfügung steht. Ein fester Kontakt der erfindungsgemäßen Kühlkörper 1 mit den Erweiterungs-Summenkühlkörpern 28 kann erfolgen, indem einschiebbare Federkontakte 29 verwendet werden, die die Kühlkörpererweiterungszungen 11 der betreffenden erfindungsgemäßen Kühlkörper 1 gegen eine anliegende Rippe 30 des Summenkühlkörpers 28 drücken. Für eine kraftlose Montage können die Federkontakte 29 mit einem Hilfsmittel vorgespannt sein. Fig. 7 here shows a total heat sink 28, which only at the bottom side has ribs 30, so that the upper surface can serve as a mounting surface for a mounting system. Fig. 8 shows the group with a total heat sink 28, which comprises the lower side and the upper side cooling fins 30, which is an even greater cooling capacity. A firm contact of the heat sink 1 according to the invention with the expansion heat sink 28 can be achieved by using insertable spring contacts 29 which press the heat sink extension tongues 11 of the heat sink 1 according to the invention against an adjacent rib 30 of the heat sink 28 . The spring contacts 29 can be pretensioned with an aid for a powerless assembly.
Wie in Fig. 8 dargestellt, kann auch ein Summenkühlkörper 28 mit beidseitigen Rippen 30 außenseitig jeweils Erweiterungslaschen 31 zum Anschluss an andere Summenkühlkörper aufweisen. Mittels bereits bekannter Klammerverbindungselemente können über diese Verbindungslaschen 31 mehrere Summenkühlkörper 28 untereinander verbunden werden. Bei einer entsprechenden Anzahl von stehend angeordneten erfindungsgemäßen Kühlkörpern 1 kann so auch eine große Fläche von einzelnen Summenkühlkörpern 28 gebildet werden, die in einer Art Parkettierung aneinandergelegt sind und gemeinsam die im passenden Rastermaß darunter befindlichen Kühlkörper 1 mit den daran angeordneten Leistungsbauelementen 31, 3b kühlen. As shown in FIG. 8, a sum heat sink 28 with ribs 30 on both sides can also have extension tabs 31 on the outside for connection to other sum heat sinks. Several clip heat sinks 28 can be connected to one another via these connecting lugs 31 by means of already known clamp connecting elements. With a corresponding number of standing heat sinks 1 according to the invention, a large area of individual total heat sinks 28 can also be formed, which are placed next to one another in a type of tiling and together cool the heat sinks 1 below with the appropriate grid dimensions with the power components 31 , 3 b arranged thereon ,
Die Fig. 9 bis 12 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele, wie mit dem erfindungsgemäßen Kühlkörper 1 typische SMD- Leistungsbauteile 3c gekühlt werden können. 9 to 12 show various embodiments as with the inventive heat sink 1 typical SMD power components 3 may be cooled c Figs..
Ein solches SMD-Bauelement 3c ist, wie in den Figuren dargestellt, in der Regel über Kontaktpads 25, 27 mit der Schaltung elektrisch verbunden und wird gleichzeitig durch die Verlötung an diesen Kontaktpads 25, 27 fest mit der Leiterplatte 24 verbunden. Für die Kühlung solcher SMD-Bauelemente 3c gibt es üblicherweise zwei verschiedene Varianten. Such an SMD component 3 c is, as shown in the figures, generally electrically connected to the circuit via contact pads 25 , 27 and at the same time is firmly connected to the printed circuit board 24 by soldering to these contact pads 25 , 27 . There are usually two different variants for cooling such SMD components 3 c.
Die eine Variante besteht darin, dass das Bauelement 3c von unten, d. h. indirekt über das Kontaktpad 25 gekühlt wird. Hierbei gibt das Bauelement 3c die Wärme über den Kontaktpad 24 unter dem Bauelement 3c ab. Die Kühlkörper 1 nehmen die Wärme über die Pad-Wärmeanbindung 25, 26 - wenn möglich über die die Kühlkörperkontaktfläche 7 bildende Wandung 4 - auf und führen die Wärme ab. One variant consists in that the component 3 c is cooled from below, ie indirectly via the contact pad 25 . The component 3 c emits the heat via the contact pad 24 below the component 3 c. The heat sinks 1 absorb the heat via the pad heat connection 25 , 26 - if possible via the wall 4 forming the heat sink contact surface 7 - and dissipate the heat.
Fig. 9 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel dieser erste Variante. Hier ist der erfindungsgemäße Kühlkörper 1 aufrecht stehend so an Kontaktpads 26 auf der Leiterplatte 24 befestigt, dass gleichzeitig auch die Unterkante 15 der die (Haupt-)Kühlkörperkontaktfläche bildenden Wandung 4 auf dem Kontaktpad 25 des Bauelements 3c aufliegt und somit als Kühlkörperkontaktfläche für diesen Einsatzzweck dient. Fig. 9 shows a first embodiment of this first variant. Here, the heat sink 1 according to the invention is mounted upright on contact pads 26 on the printed circuit board 24 such that at the same time the lower edge 15 of the wall 4 forming the (main) heat sink contact surface rests on the contact pad 25 of the component 3 c and thus as a heat sink contact surface for this purpose serves.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 zu dieser ersten Variante, erfolgt die Kühlung durch zwei Kühlkörper 1, die mit ihren Kontaktpads 26 und soweit möglich mit den die Kühlkörperkontaktflächen 7 bildenden Wandungen 4 die Wärme aufnehmen und abführen. In a second exemplary embodiment according to FIG. 10 for this first variant, cooling takes place by means of two heat sinks 1 , which absorb and dissipate the heat with their contact pads 26 and, as far as possible, with the walls 4 forming the heat sink contact surfaces 7 .
Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 als auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 kann die Bestückung in üblicher Weise mit einem SMT-Bestückungsautomaten erfolgen. Hier ist jeweils wieder eine Kühlkapazitätserweiterung mit einem Summenkühlkörper, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt, möglich. Both in the exemplary embodiment according to FIG. 9 and in the exemplary embodiment according to FIG. 10, the placement can take place in the usual way with an SMT automatic placement machine. Here, a cooling capacity expansion with a total heat sink, as shown in FIGS . 7 and 8, is again possible.
Bei einer zweiten Variante gemäß den Fig. 11 und 12 wird der Kühlkörper 1 in liegender Form mit seiner Kühlkörperkontaktfläche 7 von oben auf das zu kühlende Bauelement 3c aufgesetzt. Dabei kann der Kühlkörper 1 beispielsweise mit Wärmeleitkleber auf das zu kühlende Bauteil 3c aufgeklebt werden. In a second variant according to FIGS. 11 and 12, the heat sink 1 is placed in a lying shape with its heat sink contact surface 7 from above onto the component 3 c to be cooled. The heat sink 1 can be glued to the component 3 c to be cooled, for example with thermal adhesive.
Wie in Fig. 12 dargestellt, ist es auch möglich, dass ein Kühlkörper 1 auf eine Gruppe von aneinander passend positionierten SMD-Leistungshalbleitern 3c aufgesetzt wird und daher gemeinsam diese Gruppe kühlt. As shown in FIG. 12, it is also possible for a heat sink 1 to be placed on a group of SMD power semiconductors 3 c positioned in a mutually matching manner and therefore to cool this group together.
Auch bei dieser liegenden Bauweise nach den Fig. 11 und 12 ist im Prinzip eine Bestückung mit einem SMT-Bestückungsautomaten möglich, da die SMT-Pipette hier ja auf der Innenseite der die Kühlkörperkontaktfläche 7 bildenden Wandung 4 des Kühlkörpers 1 angreifen kann. Es ist hierzu lediglich erforderlich, die Kühlkörper 1 dem Bestückungsautomaten in liegender Form, z. B. in einem Palettenmagazin, zuzuführen Die Ausführungsbeispiele zeigen die besonders große Variabilität des erfindungsgemäßen Kühlkörpers bezüglich des Einsatzbereichs. Insbesondere durch die Möglichkeit, den Kühlkörper modular zu verwenden, ergeben sich nahezu unbegrenzte Möglichkeiten, den Kühlkörper zur Kühlung der verschiedensten Bauelemente einzusetzen, wobei in nahezu jeder Variante eine automatische Bestückung möglich ist. Durch die Möglichkeit der Klammerung ist der Aufwand zur Sicherstellung eines guten Kontakts des Kühlkörpers 1 zu dem zu kühlenden Bauteil 3a, 3b außerordentlich gering. Zudem können sowohl der Kühlkörper 1 selbst als auch das Klammerelement 2 besonders kostengünstig aus einfachen Metallblechzuschnitten gebogen werden. Also in this lying construction according to FIGS. 11 and 12 is in principle an assembly with a SMT placement machine possible because the SMT pipette so can act on the inside of the heat sink contact surface 7 forming wall 4 of the heat sink 1 here. It is only necessary to do this, the heat sink 1 the pick and place machine in a lying shape, for. B. in a pallet magazine, the exemplary embodiments show the particularly large variability of the heat sink according to the invention with respect to the application. In particular, the possibility of using the heat sink in a modular manner provides almost unlimited possibilities for using the heat sink for cooling a wide variety of components, with automatic loading being possible in almost every variant. Due to the possibility of bracketing, the effort to ensure good contact of the heat sink 1 with the component 3 a, 3 b to be cooled is extremely low. In addition, both the heat sink 1 itself and the clamp element 2 can be bent from simple sheet metal blanks at particularly low cost.
Claims (32)
Priority Applications (5)
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Applications Claiming Priority (2)
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| DE10227047A DE10227047A1 (en) | 2002-04-25 | 2002-06-17 | heatsink |
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10227047A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005039706A1 (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-01 | Hella Kgaa Hueck & Co. | Printed circuit board structure for an electronic device like a choke/controller on a gas discharge lamp has electronic components attached to a heat sink and earthing contacts |
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-
2002
- 2002-06-17 DE DE10227047A patent/DE10227047A1/en not_active Withdrawn
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