DE2032402A1 - Kuhlvorrichtung fur Halbleiter elemente - Google Patents

Kuhlvorrichtung fur Halbleiter elemente

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DE2032402A1 DE19702032402 DE2032402A DE2032402A1 DE 2032402 A1 DE2032402 A1 DE 2032402A1 DE 19702032402 DE19702032402 DE 19702032402 DE 2032402 A DE2032402 A DE 2032402A DE 2032402 A1 DE2032402 A1 DE 2032402A1
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Frank Hampton Hill High worth Wiltshire Hopkins (Großbritannien)
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Redpoint Ltd Swindon, Wiltshire (Großbritannien)
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Description

betreffend Kühlvorrichtung für Halbleiterelemente.
Die vorliegende Erfindung betrifft Kühlvorrichtungen für Halbleiterelemente, insbesondere sogenannte Halbleiterelemente mit zwei Anschlußreihen (dual-in-line semi conductor devices).
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Kühlvorrichtung für ein Halbleiterelement einen thermisch leitenden Körper, der in FlSchenkontakt mit einer Flacht des Halbleiterelementes steht, ein an der entgegengesetzten Seite des Halbleiterelementes angreifendes Befestigungselement und eine im Zusammenwirken mit dem Körper und
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den Tragelement das Halbleiterelement In Anlage an den Kühlkörper haltende Feuereinrichtung umfaßt. Das Tragelement ist vorzugsweise ebefalls thermisch-leitend. Das Befestigungselement und/oder der Kühlkörper können elektrisch Isoliert sein, wenn sie den Zuleitungen des Halbleiterelementes nahe benachbart sind.
Die Federeinrichtung kann einen oder mehrere Federbügel umfassen, die von dem Kühlkörper und dem Befestigungselement getrennt sind und in Ausnehmungen derselben eingreifen können.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand sohematischer Zeichnungen an Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigtt
Fig. 1 die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung In
perspektivischer Darstellung in auseinandergezogener Form;
Pig· δ einen Querschnitt entlang der Linie XI-It in Fig. Ij
Flg. 3 In einer perspektivischen Darstellung eine alternative Ausführungsform eines Teile»
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der in Fig. 1 gezeigten Kühlvorrichtung}
Flg. 4 eine perspektivische Darstellung einer
alternativen Ausführungsform eines anderen Teiles der in Flg. 1 gezeigten Kühlvorrichtung}
Fig. 5 eine andere AusfUhrungsform der efindungsgemSBen Kühlvorrichtung im Schnitt;
Fig. 6 In einer stirnseitigen Ansicht eine Einzelheit einer alternativen AusfUhrungsform eines Teiles der in Fig. 5 gezeigten Kühlvorrichtung}
Flg. 7 eine stirnseitige Ansicht eines weiteren
AusfUhrungsbeispiels einer erfindungsgemSßen Kühlvorrichtung}
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VTII-VIII in Fig. 7, und "
Fig. 9 «ine Draufsicht auf einen Teil des in Fig. 7 gezeigten Kühlkörpers.
Fig. 1 zeigt eine Kühlvorrichtung für eine Halbleiterelement 1, das ein sogenanntes Halbleiterelement
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mit zwei Ansohlußrelhen (dual-in-line semi conductor devices) ist und eine allgemein rechteckige Form besitzt und mit einer Vielzahl von Leitungsanschlußpaaren 2 versehen ist. Die Kühlvorrichtung weist einen Rinnen- bzw. Trogförmigen Körper ? aus Alluminium auf, der eine beliebige zur Wärmeabstrahlung geeignete Form, in diesem Fall geriefelte äußere Seitenwände aufweist. In dem Körper 5 ist eine symetrisch angeordnete sich in Längsrichtung erstreckende Nut 4 ausgebildet, die so geformt ist, daß sie das Halbleiterelement 1 derart in sich aufnehmen kann, daß das Halbleiterelement 1 und der Körper J5 der Kühlvorrichtung in FlächenberUhrung miteinander stehen, wobei der Körper 3 eine Abdeckung für das Halbleiterelement 1 darstellt.. Die Kühlvorrichtung umfaßt weiterhin ein Tragelement in Form einer Schiene 5, die sich über die ganze Länge des Halbleiterelementes und unter diesem hindurch erstreckt und dabei so angeordnet fe ist, daß sie in FlächenberUhrung mit der Seite des Halbleiterelementes 1 steht, die entgegengesetzt der am Körper 3 anliegenden Seite ist.
Am Körper 3 sind Ausnehmungen ausgebildet, die in diesem Falle die Form spitzwinklig keilförmiger Ausnehmungen bzw. Einrastungen 7 (Fig. 2) haben und das Tragelenent 5 1st mit Schlitzen 6 versehen, die als . Befestigungspunkte für metallene Bügel 8 dienen, wobei
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die Federbügel 8 in den Schlitzen 6 des Tragelementes verankert sind, und federnd in die in Körper 3 ausgebildete Ausnehmungen 7 eingreifen« um das Tragelement 5 und den Körper 3 in Fläohenberührung mit dem Halbleiterelement 1 zu halten.
Das schienenförmige Tragelement 5 ist vorzugsweise aus Alluminium hergestellt und mit einer hier nicht gezeigten elektrischen Isolierung versehen, da sie nahe benachbart den Leitungsanschlüssen 2 verläuft.
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Form des in Fig. 1 und 2 gezeigten Körpers 3 der Kühlvorrichtung» Der in Fig· 3 gezeigte Körper besitzt, mit sich in Längsrichtung erstreckenden Hippen 3a versehene Seitenwände, die eine bessere Wärmeübertragung aufweisen als die in Fig. 1 gezeigten geriffelten Wände.
Eine weitere AusfUhrungsform eines Federbügels 1st in Fig. 4 gezeigt. Dieser Federbügel 8b ist aus federndem Kunststoffmaterial z.B. aus Nylon hergestellt, und dazu bestimmt, sich der Länge nach über den Körper 3 zu erstrecken und in Ausnehmungen in der Tragschiene 5 einzugreifen, die ähnlich den in Fig. 1 gezeigten sind. Bei einem solchen Federbügel kann auf die Ausbildung
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der Einrastungen 7 (Fig. 1) im Körper 3 verzichtet werden.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsforra der Kühlvorrichtung bei der ein, eine rechteckige Form aufweisendes und mit sieben Paaren von Leitungsansohlüssen 12 versehenes Halbleiterelement 11, ein sogenanntes Halbleiterelement mit zwei Anschlußreihen (dual- -in-line semi conductor device) in eine in einem Körper aus Allumlnlum ausgebildete Ausnehmung 14 eingesetzt ist, ( so daß die Halbleitervorrichtung 11 und der Körper 12 der Kühlvorrichtung in Flachenberührung miteinander sind. Die obere Fläche des Körpers 1J> kann eine beliebige zur Hltzeabstrahlung geeignete Form aufweisen, und ist im vorliegenden Fall mit einer Anzahl von nach oben gerichteten Querrippen 13a versehen, die eine gute Wärmeübertragung fördern.
Die Kühlvorrichtung umfaßt weiter eine Tragschiene 15, die unter dem Halbleiterelement 11 hlndurohführt. Die ' Tragschiene 15 besitzt von oben gesehen einen flaohen rechteckigen Abschnitt, der an jedem seiner Enden rechteckige Stäbe bzw» Abschnitte von einer solchen Länge . aufweist, daß wenn diese Stäbe rechtwinklig gegen die Tragschiene 15 abgebogen werden, um die In Flg. 5 gezeigte U-Form zu bilden, sich durch Löcher 1$ in den Körper
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der Kühlvorrichtung und durch federnde Verbindungseinrichtungen in Form von Buchsen If aus Silikon-Gummi erstrecken, wobei Jede dieser Buchsen 17 zu ihrem Schutz mit einer öse 18 versehen ist, und wobei Jeder Stab eine genügende Länge aufweist, um, wie in Fig. 5 gezeigt, abgebogen zu werden. Die Buchsen 17 werden bevor die Stäbe über sie gebogen werden zusammengedrückt, so daß die Buchsen mit den gebogenen Stäben zusammenwirken, um die Tragschiene 15 und den Körper l"2 der Kühlvorrichtung in Flächenberphrung mit dem Halbleiterelement 11 zu halen. Da die Buchsen ΓΓ zusammengedrückt sind, wird eine Kraft auf die Tragschiene 15 ausgeübt, die sicher stellt, daß der Körper 13 und das Halbleiterelement 11 in Berührung miteinander gehalten werden.
Die Tragschiene 15 ist aus Alluminium hergestellt und Je nach Montage der Halbleitervorrichtung 11 in einer von zwei im Folgenden beschriebenen Arten isoliert. Wenn das Halbleiterelement 11 direkt auf einer Tafel mit einer gedruckten Schaltung anzubringen ist, wird eine durchwärme schrumpfbare Isolierhülse 20 über die Tragschiene 15 geschoben und die Ecken des flachen rechteckigen Teiles der Tragschiene 15 werden, wie in Figur 6 gezeigt, nach unten gebogen, um kurze Beine zu erhalten. Diese Ausbildung der Tragschiene 15 hat zwei
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Vorteile, nBmlioh, daß die Hülse 20 die Tragschiene 15 isoliert und, daß durch die Füße eine Korrosion durch Flußmittel beim Löten der Baugruppe sicher vermieden wird, indem die Tragschiene 15 etwas von der Tafel mit der gedruckten Schaltung abgehoben ist.
Soll das Halbleiterelement Jedoch in einen nicht gezeigten Sockel befestigt werden, so ist die oben beschriebene Art der Isolierung nicht geeignet, da die Dicke des Materials der Hülse dazu neigt, das Halbleiterelement zu lockern, da die Leitungsanschlüsse 12 nicht genügend lang sind, um in den Sockel festgehalten zu werden. Daher ist es notwendig die Tragschiene 15 zur Isolierung mit einem Kunstharz, in diesem Falle mit einem Silikon-Lack, zu Überziehen, bzw. zu lackieren. Diese letztere Art der Isolierung mittels eines Silikon-Lackes ist in Fig. 5 mit der Bezugsziffer 21 bezeichnet, dargestellt.
Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungs· form der Kühlvorrichtung, die einen Wärmeableitenden Körper 30 mit einer Nut 31 aufweist, der das Halbleiterelement 32 derart aufnimmt, daß dieses in FlächenberUhrung mit dem Körper 30 der Kühlvorrichtung steht. Dabei ist ein Tragelement in Form zweier kurzer Schienen bzw. Anschläge 35 ausgebildet, die sich in jedem Ende des
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'■Halbleiterelementes nach innen erstrecken und an der Seite des Halbleiterelementes anliegen, die entgegengesetzt der Seite ist, die in Flächenberührung mit dem Körper 30 der Kühlvorrichtung steht. Die Anschläge 35 sind wie gezeigt so geformt, daß sie die LeitungsanschlUsse des Halbleiterelementes nicht kurzschließen.
Diese kurzen Anschläge 35 sind mittels eines Bügels 36 miteinander verbunden, der sich entlang den Enden des Halbleiterelementes 32 und des Körpers 30 nach oben und entlang der Oberseite des Körpers 30 erstreckt.
Eine federnde Einrichtung in Form zweier Federarme greift in Ausnehmungen oder eine Nut in der Oberseite des Körpers 30 der Kühlvorrichtung ein, und hält so den Körper 30 mit einer Druckkraft in Flächenberührung mit dem Halbleiterelement 32.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Federarme 37 durch Ausstanzen derselben aus den Seiten des Bügels 36 ausgebildet. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Federarme 37 aus der Oberseite des Bügels 36 ausgestanzt werden können. Die Federarme 37 bewirken, daß die unteren Enden der mit dem Bügel 36 verbundenen Anschlägen 35 nach innen bzw. oben gezogen werden und
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damit sicher gestellt ist, daß eine merkliche Haltkraft auf das Halbleiterelement ausgeübt wird.
Es 1st zu bemerken, daß die Verwendung dieser Kühlvorrichtung nicht auf die gezeigten Halbleiterelemente mit 4, 7 oder 8 Paaren von Leitungsanschlüssen beschränkt ist, sondern, daß die hier beschriebenen Kühlvorrichtungen bei Halbleiterelementen jeder Größe angewandt werden können.
Die in Figur 8 ohne Isolierung dargestellten Anschläge 35 können in bereits beschriebener Art isoliert werden.
Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.
Ansprüche :
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Claims (12)

  1. Ansprüche
    l.y Kühlvorrichtung für ein Halbleiterelement, dadurch gekennzeic h η e t , daß er einen thermischleitenden Körper (3, IJ, JO) der in FlächenberUhrung mit einer Fläche des Halbleiterelementes (1, 11, 32) steht, ein an der entgegengesetzten Seite des Halbleiterelementes (1, 11, 32) angreifendes Tragelement (5, 15* 35) und eine im Zusammenwirken mit dem Körper (3# 13» 30) und dem Tragelement (5* 15» 35) das Halbleiterelement (1, 11, 32) in Anlage an den Körper (3, 13, 30) haltende Pedereinrichtung (8, 8b, 17» 37) umfaßt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß das Tragelement (5* 15» 35) einen sich über die ganze Länge des Halbleiterelementes (1, 11, 32) erstreckenden Abschnitt aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß das Tragelement ein paar kurzer von entgegengesetzten Enden des Halbleiterelementes (32) sich nach innen erstreckender Anschläge (35) aufweist, die durch einen sich entlang der Oberseite des Körpers (30) der Kühlvorrichtung erstreckenden Bügel (36) miteinander verbunden sind.
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  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (15) mittels einer Hülse (20) aus isolierendem Material gegen die LeitungsansohlUsse (12) des Halbleiterelementes (11) Isoliert 1st. ■
  5. 5". Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge k en η -zeichnet, daß das Tragelement (15) mittels einer Kunstharzsohioht (21) elektrisch gegen die LeitungsansohlUsse (12) des Halbleiterelementes (11) isoliert 1st.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper (3. 13* 30) der Kühlvorrichtung elektrisch isoliert 1st.
  7. ^ 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung mindestens einen am Körper (3) der Kühlvorrichtung und am Halbleiterelement (1) angreifenden Federbügel (8, 8b) umfaßt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η ή -zeichnet, daß die Federeinrichtung ein paar
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    federnder Buchsen (17) umfaßt, die am Körper (13) der Kühlvorrichtung angebracht sind, und mit dem Tragelement (15) zusammenwirken.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Jede der Buchsen (17) aus elastischem Material, vorzugsweise Silikon-Gummi, hergestellt ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß jede der Hülsen (17) mit einer öse (18) zum Schutz des Loches in der Hülse (17) versehen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 3# dadurch g e k e η η ze ic h η e t , daß die Pedereinrichtung ein paar mit dem Bügel (36) verbundener Federarme (37) aufweist, die an der Oberseite des Körpers (30) der Kühlvorrichtung angreifen.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeic hnet, daß der Körper (>, 13# 30) eine die Wärmeabstrahlung fördernde Form aufweist.
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