DE1271263B

DE1271263B - Arrangement with a mounting part serving as a cooling body for semiconductor components

Info

Publication number: DE1271263B
Application number: DE19571271263
Authority: DE
Inventors: Heinz Martin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-03-29
Filing date: 1957-03-29
Publication date: 1968-06-27

Description

Anordnung mit einem als Kühlkörper dienenden Montageteil für Halbleiterbauelemente Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem plattenförmigen, als Kühlkörper und Stromzuführung dienenden Montageteil, welcher ein zylindrisches, einen Halbleiterkörper mit pn-Übergang tragendes und ihn einschließendes Gehäuse aus Metall aufnimmt, das mechanisch, thermisch und elektrisch mit dem Montageteil verbunden ist.Arrangement with a mounting part for semiconductor components serving as a heat sink The invention relates to an arrangement with a plate-shaped heat sink and power supply serving mounting part, which is a cylindrical, a semiconductor body with a pn junction supporting and enclosing a metal housing that mechanically, thermally and electrically connected to the mounting part.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art, bei denen also der Montageteil den Halbleiterkörper trägt und zugleich als Stromzuführung dient, hat man das Gehäuse des Halbleiterbauelementes durch Schrauben, Nieten oder Löten mit dem Montageteil verbunden.In known arrangements of this type, so in which the mounting part The housing carries the semiconductor body and also serves as a power supply of the semiconductor component by screwing, riveting or soldering to the mounting part tied together.

Demgegenüber bringt die Erfindung eine wesentliche Vereinfachung. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Montageteil einen Durchbruch in Form eines hülsenförmigen, zylindrischen Teiles aufweist, in dem das Gehäuse mit seiner Mantelfläche kraftschlüssig festsitzt.In contrast, the invention brings a significant simplification. The invention is characterized in that the mounting part has an opening in Has the shape of a sleeve-shaped, cylindrical part, in which the housing with its outer surface is firmly seated.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden, durch Versuche gewonnenen Erkenntnis, daß sich eine mechanisch, thermisch und elektrisch stabile und dauerhafte Verbindung zwischen dem Gehäuse eines Halbleiterbauelementes und einem Montageteil auch auf diesem sehr einfachen Wege herstellen läßt.The invention is based on the surprising obtained through experiments Realization that a mechanically, thermally and electrically stable and permanent Connection between the housing of a semiconductor component and a mounting part can also be produced in this very simple way.

Es ist zwar bekannt, auf das Gehäuse von Halbleiterbauelementen Kühlkörper aufzustecken, um dadurch die Kühlung zu verbessern. So hat man beispielsweise Kühlbleche mit einem zylindrischen Durchbruch und in diesen hineinragenden, federnden Fahnen versehen, die nach dem Aufstecken auf das Gehäuse für eine kraftschlüssige Verbindung sorgen.It is known to use heat sinks on the housing of semiconductor components on to improve the cooling. For example, you have cooling plates with a cylindrical opening and resilient flags protruding into it provided that after plugging onto the housing for a force-fit connection care for.

In diesen bekannten Fällen ist jedoch die Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Kühlkörper nur mangelhaft, da der Kühlkörper im wesentlichen nur an zahlreichen Punkten auf dem Gehäuse anliegt. Dennoch ist diese Bauform in den bekannten Fällen brauchbar, weil der Übergang zwischen Kühlkörper und Gehäuse im wesentlichen nur einen einigermaßen ausreichenden Wärmeübergang gewährleisten muß; mechanisch und elektrisch wird der Übergang dagegen fast gar nicht beansprucht, weil die Kühlkörper von dem Halbleiterbauelement getragen werden und nicht umgekehrt. Außerdem werden die Kühlkörper dort nicht für die Stromzuführung ausgenutzt.In these known cases, however, the connection between the Housing and the heat sink only inadequate, since the heat sink essentially only rests against numerous points on the housing. Nevertheless, this design is in the known cases, because the transition between heat sink and housing in the essential only has to ensure a reasonably adequate heat transfer; mechanically and electrically, on the other hand, the transition is hardly stressed at all, because the heat sinks are carried by the semiconductor component and not vice versa. In addition, the heat sinks are not used there for the power supply.

Eine beispielsweise Anordnung für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die teilweise im Schnitt wiedergegebenen Figuren der Zeichnung in drei einander entsprechenden Rissen.Illustrate an example arrangement for practicing the invention the partially in section reproduced figures of the drawing in three one another corresponding cracks.

1 bezeichnet das metallische Gehäuse bzw. die Fassung der Gleichrichteranordnung, welches unmittelbar den einen elektrischen Anschlußpol der nicht besonders dargestellten, von dem Gehäuse eingeschlossenen Gleichrichteranordnung bildet. Am oberen Ende dieses Gehäuses tritt durch eine Durchführung 2 aus Isoliermaterial, z. B. eine Glasverschmelzung, der andere Anschlußleiter 3 der Gleichrichteranordnung heraus. Das Gehäuse 1 weist eine zylindrische Mantelfläche 1 a auf. Auf diese zylindrische Mantelfläche sind Kühlkörper 4 bis 6 aufgeschoben, von denen jeder einen hülsenförmigen Teil 4 a bzw. 5 a bzw. 6 a aufweist, der mit seiner inneren Mantelfläche auf der äußeren Mantelfläche la des Gehäuses aufliegt. Diese Berührungsfläche zwischen der Oberfläche 1a des Gehäuses l und je einem der Hülsenkörper 4a bis 6a bildet den übergangsquerschnitt, über welchen die von dem Gehäuse 1 von dem von ihm umschlossenen Gleichrichterelement übernommene Verlustwärme an die Kühlfahnen 4 bis 6 abgegeben wird. Während die Kühlkörper 4 und 5, bezogen auf die Längsachse des Kühlkörpers, einseitig nur einen L-förmigen Querschnitt besitzen, weist der Kühlkörper 6 einen S-förmigen Querschnitt auf. Mit demjenigen Teil, welcher sich parallel zur Längsachse des Gehäuses l erstreckt und sich an den radial von dem Hülsenteil 6a ausladenden Teil anschließt, bildet dieser Körper 6 zwei Kühlfahnen 6b. Diese bilden zusammen mit einem weiteren Stück 6 c dieses parallel zur Längsachse sich erstreckenden Teiles eine T-Form. Mittels dieser beiden Teile 6c kann der Kühlkörper 6 in Aussparungen einer Grundplatte 7 eingeführt werden, bis die Kanten 6 b' der Fahnenteile 6 b sich gegen diese Grundplatte legen, wonach dann der aus den Schlitzen hervortretende Teil der Lappen 6c um seine Längsachse verdreht werden kann, wie es z. B. in den F i g. 1 und 3 angedeutet ist, zur Bildung einer mechanischen Schränkverbindung zwischen der Gleichrichteranordnung und der Grundplatte 7. In dem Lappen 6 c ist eine Bohrung 6 d für die Vornahme eines elektrischen Anschlusses vorgesehen.1 designates the metallic housing or the socket of the rectifier arrangement, which directly forms the one electrical connection pole of the rectifier arrangement enclosed by the housing, not specifically shown. At the upper end of this housing occurs through a bushing 2 made of insulating material, for. B. a glass fusion, the other terminal conductor 3 of the rectifier assembly out. The housing 1 has a cylindrical outer surface 1 a. On this cylindrical surface heat sinks 4 to 6 are pushed, each of which has a sleeve-shaped part 4 a or 5 a or 6 a, which rests with its inner surface on the outer surface la of the housing. This contact area between the surface 1a of the housing 1 and one of the sleeve bodies 4a to 6a each forms the transition cross-section through which the heat lost from the housing 1 by the rectifier element enclosed by it is transferred to the cooling vanes 4 to 6. While the heat sinks 4 and 5, based on the longitudinal axis of the heat sink, only have an L-shaped cross section on one side, the heat sink 6 has an S-shaped cross section. With that part which extends parallel to the longitudinal axis of the housing 1 and adjoins the part projecting radially from the sleeve part 6a, this body 6 forms two cooling lugs 6b. Together with a further piece 6c, this part, which extends parallel to the longitudinal axis, forms a T-shape. By means of these two parts 6c, the heat sink 6 can be inserted into recesses in a base plate 7 until the edges 6b 'of the lug parts 6b rest against this base plate, after which the part of the tabs 6c protruding from the slots can be rotated about its longitudinal axis as it z. B. in F i g. 1 and 3 is indicated to form a mechanical interlocking connection between the rectifier arrangement and the base plate 7. In the tab 6 c, a bore 6 d is provided for making an electrical connection.

Wie sich aus der zeichnerischen Darstellung ergibt, bilden die Kühlfahnenteile des Teiles 6 zusammen mit der Platte 7, an welcher die Gleichrichteranordnung befestigt wird, erfindungsgemäß gleichzeitig ein Schutzgehäuse für den mechanisch empfindlicheren Teil der Gleichrichteranordnung, nämlich dasjenige Ende des Gehäuses, an welchem durch die isolierte Durchführung, die z. B. eine Glasverschmelzung sein kann, der zweite Anschlußleiter 3 der Gleichrichteranordnung heraustritt.As can be seen from the drawing, the cooling plume parts form of the part 6 together with the plate 7 to which the rectifier arrangement is attached is, according to the invention at the same time a protective housing for the mechanically more sensitive Part of the rectifier arrangement, namely that end of the housing on which by the isolated implementation, the z. B. can be a glass fusion, the second connecting conductor 3 of the rectifier arrangement emerges.

Die Hülsenteile der einzelnen Kühlfahnenkörper können entweder lediglich mit Passung auf die Oberfläche la des Gehäuses 1 aufgeschoben sein. Sie können aber auch aufgeschrumpft sein oder gegebenenfalls nach dem Aufbringen mit der Mantelfläche des Gehäusekörpers 1 verlötet werden, gegebenenfalls durch einen Tauchprozeß. Hierbei muß dann sinngemäß darauf Rücksicht genommen werden, daß keine Schäden für die Inneneinrichtung entstehen können, falls an dieser Lötverbindungen vorhanden sind. Das läßt sich aber leicht durch Wahl eines Lotes entsprechend niedrigen Schmelzpunktes erreichen.The sleeve parts of the individual cooling flag body can either only be pushed onto the surface la of the housing 1 with a fit. But you can also be shrunk on or optionally after application with the jacket surface of the housing body 1 are soldered, optionally by a dipping process. Here must then be taken into account that there is no damage to the interior can arise if there are soldered connections on them. That can be done but easily reach a correspondingly low melting point by choosing a solder.

Wie aus der Darstellung zu entnehmen ist, kann die Kühleinrichtung auf einfache Weise verschieden gestaltet werden an dem einzelnen Gleichrichterelement, indem an ihm entweder eine oder mehrere Kühlfahnenkörper oder/und gleichzeitig solche von verschiedener Form bzw. Kühlwirkung angeordnet werden.As can be seen from the illustration, the cooling device be designed differently in a simple manner on the individual rectifier element, by having either one or more cooling flag bodies and / or such at the same time of different shape or cooling effect can be arranged.

Die Hülsenteile können ebenfalls mit Längsschlitzen ausgestattet sein, so daß sich ein Sitz der Hülsen mit federnder Klemmwirkung auf der Mantelfläche des Gehäuses der Gleichrichteranordnung ergibt.The sleeve parts can also be equipped with longitudinal slots, so that a seat of the sleeves with a resilient clamping effect on the lateral surface the housing of the rectifier assembly results.

Claims

Claims: 1. Arrangement with a plate-shaped heat sink and power supply serving mounting part, which is a cylindrical, a semiconductor body with a pn junction supporting and enclosing a metal housing that is mechanically, thermally and electrically connected to the mounting part, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the mounting part (6) has an opening in Has the shape of a sleeve-shaped, cylindrical part (6a) in which the housing (1) is firmly seated with its outer surface (1 a).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the mounting part (6) on both sides of the housing (1) has angled flag parts (6 b) which are parallel to the one between them lying connecting conductor (3) extend insulated through the housing (1) is.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the flag parts (6b) are provided with cupboard flaps (6c).

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one cooling plate (4, 5) with an opening in the form of a hülsenförnügen, cylindrical part (4a, 5a) is provided, which is on the outer surface of the housing (1) firmly seated. Documents considered: Swiss Patent No. 219 294; French Patent No. 1134 695; British Patent No. 555,323;