DE19901445A1 - Halbleiter-Kühl-Anordnung - Google Patents

Halbleiter-Kühl-Anordnung

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Abstract

Eine Halbleiter-Kühl-Anordnung (1) mit einer Leiterplatte (2), mindesdtens einem mit der Leiterplatte (2) elektrisch leitend verbundenen Halbleiter-Bauteil (4), mindestens einem Kühl-Element (5) zum Abführen von durch das Halbleiter-Bauteil (4) erzeugter Wärme an die Umgebung, wobei das Kühl-Element (5) in einem Abstand A von dem Halbleiter-Bauteil (4) angeordnet ist, und mindestens einem mit dem Halbleiter-Bauteil (4) und dem Kühl-Element (5) in Kontakt stehenden Wärmeleit-Element (6) der Länge L zum Transport der abzuführenden Wärme von dem Halbleiter-Bauteil (4) zu dem Kühl-Element (5), wobei das Wärmeleit-Element (6) ein Feder-Element (12) zur elastischen Anpassung der Länge L des Wärmeleit-Elements (6) an den Abstand A zwischen Halbleiter-Bauteil (4) und Kühl-Element (5) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 81 14 325 U1 ist eine Halbleiter-Kühl-Anordnung der gattungsgemäßen Art bekannt. Zur Ableitung der Wärme ei­ nes Halbleiter-Bauteils, welches auf einer Leiterplatte ange­ ordnet ist, an ein Kühl-Element sind starre mit dem Kühl- Element einerseits und dem Halbleiter-Bauteil andererseits thermisch leitend verbundene Kupferstifte vorgesehen. Die be­ kannte Anordnung weist den Nachteil auf, daß bei Fertigungstoleranzen, durch die sich der Abstand zwischen dem Halbleiter-Bauteil und dem Kühl-Element verändert, eine opti­ male Wärmeabführung nicht gewährleistet ist, so daß das Halb­ leiter-Bauteil durch die nicht abgeführte Wärme Schaden neh­ men kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiter- Kühl-Anordnung der bekannten Art derart weiterzubilden, daß eine optimale Wärmeabführung auch beim Auftreten von Ferti­ gungstoleranzen gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, ein Wärmeleit-Element vorzusehen, dessen Länge elastisch an den Abstand zwischen Halbleiter-Bauteil und Kühl-Element an­ paßbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Halbleiter-Kühl-Anordnung und
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Halbleiter-Kühl- Anordnung gemäß der Schnittebene E in Fig. 1.
Eine Halbleiter-Kühl-Anordnung 1 weist eine Leiterplatte 2 und ein mit dieser über Kontakte 3 elektrisch leitend verbun­ denes Halbleiter-Bauteil 4 auf. Zum Abführen von durch das Halbleiter-Bauteil 4 erzeugter Wärme ist ein Kühl-Element 5 bekannter Art vorgesehen, welches auch als Heatsink bezeich­ net wird. Das Kühl-Element 5 nimmt die Wärme zunächst schnell auf und gibt sie dann über seine große Oberfläche an die Um­ gebung ab. Sowohl die Leiterplatte 2 als auch das Kühl- Element 5 sind in einem Gehäuse befestigt. Zur Abführung der erzeugten Wärme von dem Halbleiter-Bauteil 4 an das im Ab­ stand A angeordnete Kühl-Element 5 ist ein Wärmeleit-Element 6 vorgesehen, welches aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer oder Aluminium, gebildet ist.
Das Wärmeleit-Element 6 der Länge L weist einen Bolzen 7 auf, der in einer einseitig offenen Hülse 8 entlang einer Ver­ schiebe-Richtung 9 verschiebbar geführt ist. Zwischen dem in der Hülse 8 geführten Ende 10 des Bolzens 7 und dem Boden 11 der Hülse 8 ist ein Feder-Element 12 vorgesehen, welches als Sprungfeder ausgebildet ist. Es ist auch möglich, eine Gasfe­ der einzusetzen. In der Außenseite der Hülse 8 sind zwei ge­ genüberliegende Rast-Schlitze 13 vorgesehen. Der Bolzen 7 weist zwei gegenüberliegende sich entlang der Verschiebe- Richtung 9 erstreckende Längsnuten 14 auf. Eine U-förmig aus­ gebildete Halte-Klammer 15 weist ein Paar Rast-Arme 16 und ein Paar Rast-Arme 17 auf. Die Rast-Arme 16 sind mit den Rast-Schlitzen 13 verrastet, so daß die Halte-Klammer 15 ent­ lang der Verschiebe-Richtung 9 bezüglich der Hülse 8 arre­ tiert ist. Die Rast-Arme 17 greifen in die Längsnuten 14 ein, wobei die Enden 18, 19 der Längsnuten 14 die Verschiebbarkeit des Bolzens 7 in der Hülse 8 begrenzen.
Die Leiterplatte 2 weist an der Unterseite des Halbleiter- Bauteils 4 ein Loch 20 auf, das mindestens die Größe des Querschnitts des Bolzens 7 aufweist und den Bolzen 7 auf­ nimmt. In dem Kühl-Element 5 ist eine Ausnehmung 21 in Form eines Sacklochs vorgesehen, die die Hülse 8 aufnimmt.
Bei der Montage der Halbleiter-Kühl-Anordnung 1 wird zunächst das Kühl-Element 5 mit dem Gehäuse verbunden. Anschließend wird das Wärmeleit-Element 6 in die Ausnehmung 21 gesetzt und zusammengedrückt. Darauf wird die Leiterplatte 2 angeordnet und mit dem Gehäuse verrastet. Durch die Kraft des Feder- Elements 12 wird ein gut wärmeleitender Übergang zwischen dem Halbleiter-Bauteil 4 und dem Bolzen 7 einerseits und der Hül­ se 8 und dem Kühl-Element 5 andererseits geschaffen. Durch die veränderbare Länge L des Wärmeleit-Elements 6 kann dieses den Fertigungstoleranzen des Abstandes A angepaßt werden, so daß in jedem Fall ein optimaler Wärmeübergang gewährleistet ist.

Claims (8)

1. Halbleiter-Kühl-Anordnung (1) mit
  • a) einer Leiterplatte (2)
  • b) mindestens einem mit der Leiterplatte (2) elektrisch leitend verbundenen Halbleiter-Bauteil (4)
  • c) mindestens einem Kühl-Element (5) zum Abführen von durch das Halbleiter-Bauteil (4) erzeugter Wärme an die Umgebung, wobei das Kühl-Element (5) in einem Ab­ stand A von dem Halbleiter-Bauteil (4) angeordnet ist, und
  • d) mindestens einem mit dem Halbleiter-Bauteil (4) und dem Kühl-Element (5) in Kontakt stehenden Wärmeleit- Element (6) der Länge L zum Transport der abzuführen­ den Wärme von dem Halbleiter-Bauteil (4) zu dem Kühl- Element (5), dadurch gekennzeichnet, daß
  • e) das Wärmeleit-Element (6) ein Feder-Element (12) zur elastischen Anpassung der Länge L des Wärmeleit- Elements (6) an den Abstand A zwischen Halbleiter- Bauteil (4) und Kühl-Element (5) aufweist.
2. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleit-Element (6) eine Hülse (8) und einen darin verschiebbar geführten Bolzen (7) aufweist.
3. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder-Element (12) in der Hül­ se (8) angeordnet ist und ein Ende (10) des Feder-Elements (12) gegen den Bolzen (7) abgestützt ist.
4. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) einen Boden (11) aufweist, gegenüber dem das andere Ende (10) des Feder- Elements (12) abgestützt ist.
5. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Länge L des Wärmeleit-Elements (6) durch eine Halte-Klammer (15) be­ grenzt wird.
6. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte-Klammer (15) mit der Hülse (8) fest verrastet ist.
7. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (7) min­ destens eine Längsnut (14) aufweist, in die die Halte-Klammer (15) eingreift und entlang derer der Bolzen (7) verschiebbar ist.
8. Halbleiter-Kühl-Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme­ leit-Element (6) aus einem stark wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer oder Aluminium, besteht.
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