DE2310581A1

DE2310581A1 - Vorrichtung zum einspannen eines scheibenfoermigen halbleiterbauelementes zwischen zwei kuehlkoerpern

Info

Publication number: DE2310581A1
Application number: DE19732310581
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Pleteit; Ingo Reichel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-03-02
Filing date: 1973-03-02
Publication date: 1974-09-19
Also published as: DE2310581B2

Description

Vorrichtung zum Einspannen eines scheibenförmigen Halbleiterbauelementes zwischen zwei Kühlkörpern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen eines scheibenförmigen Halbleiterbauelementes zwischen zwei Kühlkörpern, die mittels zweier durch diese Kühlkörper hindurchgehender Spannbolzen miteinander verbunden sind. welcheeinerseits in ein in der Öffnung des ersten Kühlkörpers liegendes Druckstück geschraubt sind und andererseits unter Zwischenlage einer Spannfeder, die in ihrem Schwerpunkt auf einer auf einem Druckstück mit Widerlager des zweiten Kühlkörpers gelagerten zylinderförmigen Nivelliervorrichtung liegt, mit Spannmuttern verschraubt sind.
Eine derartige Vorrichtung ist durch die DT-OS 2 049 012 bekannt und in ihrer Konstruktion so ausgeführt, daß beim Einspannen eines Halbleiterbauelementes eine gleichmäßige Flächenpressung unter dem erforderlichen hohen Anpreßdruck erzielt werden kann und daß dabei die unerwijnschte Kantenpressung ohne den besonderen Aufwand einer hydrauli-schen Preßeinrichtung sowie auch umständliches Hantieren bei der Montage und beim Einspannen des Halbleiterbauelementes, vermieden werden.
Zum Zusammenpressen der Kühlkörper dient bei der bekannten Vorrichtung ein abgeflachter Rundbolzen als Nivelliervorrichtung für eine Spannfeder, welcher in einem auf dem Boden des einen Kühlkörpers sich abstützenden Druckstück verdrehbar gelagert ist und im entspannten Zustand mit der Abflachung an der Spannfeder anliegt. Das Zusammenpressen der Kühlkörper geschieht durch Verdrehen des Rundbolzens, wodurch die Spannfeder vorgespannt wird und über das Druckstück der Anpreßdruck auf die Kühlkörper und auf das dazwischen eingespannte Haibleiterbauelement ausgeübt wird.
Es ist häufig nicht erwünscht, daß die Spannbolzen bei diesem Zusammenpressen der Kühlkörper nicht nur wie erforderlich auf Zug, sondern auch auf Biegung und Scherung beansprucht werden. Diese Beanspruchungen sind besonders bei Verwendung von Isolierstoffbolzen, z. B. Spannbolzen aus Epo#dnarz -Gl asroving-Hart gewebe unerwünscht. Es empfiehlt sich daher, Spannbolzen aus Stahl zu verwenden und diese zum Zweck der elektrischen Isolierung gegen die Kühlkörper mit einer Isolationahülle zu versehen. Hierdurch wird aber die Biegungs- und Scherungsbeanspruchung von den Spannbolzen und auch von anderen Teilen der Einspannvorrichtung nicht beseitigt.
Hiervon ausgehend stellt sich nun die Aufgabe, diese Beanspruchungen durch konstruktive Maßnahmen bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung auszuschalten, so daß die Spannbolzen praktisch nur durch Zugkräfte belastet werden. Die gestellte Aufgabe besteht ferner noch darin, im Rahmen dieser konstruktiven Maßnahmen eine bequeme Betätigung der Nivelliervorrichtung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zylinderförmige Nivelliervorrichtung ein Halbrundstahl ist und die Spannfeder aus zwei darauf nebeneinander liegenden Federstäben besteht und daß mittels einer durch den Halbrundstahl und zwischen den Federstäben hindurchgehenden, mit dem Schaft auf das Widerlager des Traversendruckstückes des zweiten Kühlkörpers drückenden Spannschraube, deren Schraubenkopf in der Öffnung des zweiten Kühlkörpers frei zugänglich ist, der Halbrundstahl in der Achsrichtung der Spannbolzen verschiebbar und die darauf liegenden Federstäbe vorspannbar sind, und daß ferner die Spannbolzen bis zu den Spannmuttern mit Isolationshüllen versehen sind und zwischen den Spannmuttern und den Enden der Federstäbe außerdem kurze Isolationsrohre angeordnet sind.
Die oben skizzierte Aufgabe wird bei Verwendung eines abgeflachten Rundbolzens als Nivelliervorrichtung erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, daß der abgeflachte Rundbolzen mit einer etwa mittigen in einem Winkel kleiner 900 zur Abflachung ausgerichteten radialen Bohrung und in einem zylinderischen Widerlager des Traversendrückstückes des zweiten Kühlkörpers gelagert ist und die Spannfeder aus zwei darauf nebeneinder liegenden Federstäben besteht, und daß der Rundbolzen mittels eines durch die Öffnung des zweiten Buhlkörpers in die radiale Bohrung zwischen den Federstäben eingeführten Hebels verdrehbar ist und dadurch die Federstäbe vorspannbar sind, und daß wiederum die Spannbolzen bis zu den Spannmuttern mit Isolationshüllen versehen sind und zwischen den Spannmuttern und den Enden der Federstäbe außerdem kurze Isolationsrohre angeordnet sind.
Nach einer Weterbildung der Erfindung ist das mit dem Widerlager versehene Druckstück des zweiten Kühlkörpers seitlich mit zwei Anschlägen für die Federstäbe versehen.
Um insbesondere die Spannbolzen noch weitergehend von Biegungs- und Scherungsbelastung frei zu halten, ist entsprechend den zwei unterschiedlichen Lösungen der oben skizzierten Aufgabe nach einer Ausgestaltung der Erfindung zwischen den Spannmuttern und den Federstäben je ein als Ausgleichsstück verwendeter und mit einer durchgehenden Bohrung für jeweils einen Spannbolzen versehener Halbrundstahl angeordnet, der mit der Hatbrundmantelfläche an den Enden der Federstäbe anliegt und an der Flachseite das Isolationsrohr für eine Spannmutter trägt.
In der Zeichnung sind zwei Ausfi#runrr.sbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden beschrieben werden und die sich im wesentlichen durch die Ausführung der zylindrischen Nivelliervorrichtung unterscheiden. Es zeigt: Figur 1a eine Vorderansicht einer Einspannvorrichtung mit einer einen Halbrundstahl enthaltenden zyli.ndrischen ITivelii ervorri chtung, Figur 1b eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 1a, Figur 2a eine Vorderansicht einer Einspannvorrichtung mit einer einen abgeflachten Rundbolzen enthaltenden zylinderförmigen Nivelliervorrichtung, Figur 2b eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 2a.
Vorwegnehmend seien zunächst die gemeinsamen Konstruktionsmerkmale der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Einspannvorrichtungen betrachtet. Es sind die betreffenden Konstruktionselemente in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspannen eines scheibenförmigen Halbleiterbauelementes zwischen zwei K{ihlkörpern ist konstruktiv bedingt durch die an sich bekannte Anordnung eines scheibenförmigen Halbleiterbauelementes 1 zwischen zwei Kühlkörpern 2 und 3 in der Weise, daß die ebenen Anlegeflächen 21 und 31 der Kühlkörper 2 und3 mittels der Einspannvorrichtung unter hohem Preßdruck an wie beiden Flachseiten 11 und 12 des scheibenförmiFen Halbleiterbauelementes angepreßt sind. Zwischen den Änlegflächen der Kiihlkörper und den Flachseiten des Bauelementes 1 sind zwei Kontaktierscheiben 11' und 12', die mit Anschlußlaschen versehen sein können, eingelegt. Die Kühlkörper haben eine dem Verwendungszweck entsprechende Bauform und Größe und sind hierbei durch zwei Spannbolzen 4 und 5 verbunden, welche durch aufeinander ausgerichtete Bohrungen der Kühlkörper hindurchgehen. Kühlkörper, Spannbolzen und Halbleiterbaue@emente sind zusammen so angeordnet daß das Bauelement 1 in der Mitte d@r Anlegflächen der Kühlkörper anliegt und daß ein Durchmesser des Bauelementes in der Verbindungsebene der Spannbolzachsen liegt. Die Spannbolzen sind an beiden Enden zumindest ein Stück weit mit Gewinde versehen und einerseits in ein Traversendruckstück 22' eingeschraubt, das auf dem Boden der C)ffnung' 22 des ersten Kühlkörpers 2 aufliegt. Andererseits, an den entgegengesetzten Enden sind die Spannbolzen mit zwei gerandelten Spannmuttern 4' und 5' versehen. Piit Hilfe dieser Spannmuttern sind die Kühlkörper 2 und 3 und das scheibenförmige Halbleiterbauelement 1 unter Zwischenlage einer Spannfeder 6, einer Nivelliervorrichtung 7 und einem mit einein daran angepaßten Widerlager versehenen Traversendruckstück 32', das auf dem Boden der Öffnung 32 des zweiten Kühlkörpers 3 aufliegt, zusammenschraubbar. Die Spannfeder 6 ist prismenförmig und länglich . Sie liegt in ihrem Schwerpunkt an der zylinderförmigen Nivelliervorrichtung an und berührt dieselbe längs einer Geraden. Dadurch wird der entspannten wie auch der vorgespannten Spannfeder ein freies Nivellierspiel ermöglicht. Vorgespannt wird die Spannfeder, indem die zylinderförmige Nivelliervorrichtung parallel zu den Spannbolzen in Richtung der Spannmuttern verschoben wird, wobei die Enden der Spannfeder an durch die Spannmuttern festgelegte Anschläge stoßen. Diese Anschläge werden von Ausgleichsstücken 4'' und 5 " gebildet, die zwischen den Spannmuttern 4', 5' und den Enden der Spannfeder 6 angeordnet sind. Nivelliervorrichtung, Spannfeder und Ausgleichsstücke wirken in der Weise zusammen, daß die Spannbolzen bei vorgespannter Spannfeder nicht auf Verbiegung und Verdrehung, sondern nur auf Zug beansprucht sind, und daß das scheibenförmige Halbleiterbauelement 1 mit seinen Flachseiten gleichmäßig an den Anlegflächen der Kühlkörper angepreßt ist. Die Spannbolzen bestehen aus Stahl und sind vom Traversendruckstück 22' bis nahe zu den Spannmuttern von Isolationshüllen umgeben. Die Spannmuttern sind zur Isolierung gegen den Kühlkörper 3 mit Isolierkappen E versehen.
Bei der in Figuren la und Ib dargestellten Einspannvorrichtung besteht die Nivelliervorrichtung aus einem einfachen Halbrundstahl 71, der in der Mitte mit einer durchgehenden Gewindebohrung zur Aufnahme einer Spannschraube 73 versehen ist. Das Schaftende der Spannschraube hat eine sphärische Fläche, ebenso auch das Widerlager 32'' des Traversendruckstückes des zweiten Kühlkörpers 3. Die Spannfeder besteht aus zwei nebeneinander liegenden Federstäben 61, 62, die an der Zylinderfläche des Ralbrundstahls 71 in ihrem Schwerpunkt anliegen. Die durch den Halbrundstahl 71 geschraubte Spannschraube 73 ist mit dem Schaft zwischen den beiden Federstäben hindurchgeführt. Zwischen dem Schraubenkopf 73' der Spannschraube und den Federstäben ist eine Scheibe 74 angeordnet. Der Schraubenkopf ist mit einem Innensechskant versehen und in der Mitte der Öffnung des zweiten Kühlkörpers 3 von außen leicht zugänglich. Mittels eines Sechskantschlüssels kann die Spannschraube bequem durch den Halbrundstahl gegen das Traversendruckstück 32' geschraubt werden, wodurch die Federstäbe vorgespannt werden. Die Ausgleichsstücke 4'' und 5'' bestehen ebenfalls aus Halbrundstählen 41 " , 51 " , deren Halbrundmantelfiächen an den Enden der nebeneinander liegenden Federstäbe 61, 62 anliegen. Zwischen den Spannmuttern 4', 5' und den Flachseiten der Halbrundstähle 41'', 51 " ist Je ein Stück Isolationsrohr 8 9' angeordnet, das auch als Kraftschlußglied zwischen Spannmutter und Ausgleichsstück 4'' bzw. 5'' dient.
Bei der in Figur 2 dargestellten Einspannvorrichtung besteht die Nivelliervorrichtung in bekannter Weise aus einem abgeflachten Rundbolzen 72, dessen Mantelfläche bei nicht vorgespannter Spannfeder etwa zur Hälfte in einem zylinderförmigen Widerlager 32'' des Traversendruckstücks 32' des zweiten Kühlkörpers 3 gelagert ist und dessen Flachseite an der Spannfeder anliegt. Die Spannfeder ist in der gleichen Weise wie bei der Vorrichtung nach Figur 1 ausgeführt. Das Traversendruckstück 32' besitzt lediglich noch zwei sich gegenüberliegende Anschläge A für die Federstäbe 61, 62, die eine zeitliche Verschiebung verhindern sollen. Der abgeflachte Rundbolzen ist an dem Teil, der zwischen den Federstäben liegt, mit einer radialen Bohrung 72' für einen von außen durch die Öffnung 32 des kühlkörpers 3 bequem einzuführenden Spannhebel versehen. Die radiale Bohrung bildet -mit der Abflachung des Rundbolzens 72 einen Winkel von weniger als 90°, z. B. 400. Yorgespannt wird die Spannfeder in bekannter Weise durch Verdrehen des Rundbolzens mit Hilfe des Spann@ebels, der ein Stück weit vor der radialen Bohrung des Rundbolzens 72 leicht abgebogen ist. Durch das Verdrehen des Rundbolzens kommt dessen Zylinderfläche in Berührung mit den Federstäben, wodurch die Spannfeder vorgespannt wird.
Bei der Vorrichtung nach den Figuren 2a und 2b können die Ausgleichsstücke 4'', 5'' zweckmäßi; aus zwei Teilen, nämlich alls je einem Flachdruckstück 42'' bzw. 52'' mit durchgehende angesenkter Zentralbohrung für die Spannbolzen 4 und 5 und aus je einer in der Ansenkung der Zentralbohrung gelagerten Kugelscheibe S bestehen. Zwischen den Spannmuttern 4', 5' und den Flachseiten der Kugeischeiben S ist je ein Stück Isolationsrohr 8' bzw. 9' angeordnet, das auch als Kraftschlußglied zwischen Spannmutter und Ausgleichsstück 4" bzw. 5'' dient.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einspannen eines scheibenförmigen Halbleiterbauelementes zwischen zwei kühlkörpern, die mittels zweier durch diese Kühlkörper hindurchgehende Spannbolzen miteinander verbunden sind, welche einerseits in ein in der Öffnung des ersten Küblkörpers liegendes Traversendruckstück geschraubt si.nd und andererseits unter ,wischenlage einer Spannfeder, die in ihrem Schwerpankt auf einer auf einem Druckstück mit Widerlager des zweiten Kijhlkörpers Gelagerten zylinderförmigen Nivelliervorrichtung liegen, mit Spanninuttern verschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Ni.vellierverrichtunc ein Halbrundstahl (71) ist und die Spannfeder (6,) aus zwei darauf nebeneinander liegenden Federstäben (61, 62) besteht und daß mittels einer durch den Halbrundstahl und zwischen den Federstäben hindurchrrehenden, mit dem Schaft auf das Widerlager des Traversendruckstückes (32') des zweiten Kiihlkörpers (3) drückenden Spannschraube (73), deren Schraubenkopf in der Öffrnrng des zweiten Kiihlkörpers (3) frei zugänglich ist, der Halbrundstahl (7#) in der Achsrichtung der Spannbolzen (4 und 5) verschiebbar und die darauf liegenden Federstäbe (61, 62) vorspannbar sind, und daß ferner die Spannbolzen bis zu den Spannmuttern (4' und 5') mit Isolationshüllen ( @@@ @) versehen und zwischen den Spannmuttern und den Enden der Federstäbe außerdem kurze Isolationsrohre ( @@ und @) angeordnet sind.

2. Vorrichtung zum Einspannen eines scheibenförmigen Halbleiterbauelementes zwischen zwei Kühlkörpern, die mittels zweier durch diese Kühlkörper hindurchgehende Spannbolzen miteinander verbunden sind, welche einerseits in ein in der Öffnung des ersten Kühlkörpers liegendes Traversendruckstück geschraubt sind und andererseits unter ?#~wischenlage einer Spannfeder, die in ihrem Schwerpunkt auf einer auf einem Druckstück mit Widerlager des zweiten Kühikörpers gelagerten zylinderförmigen Nivelliervorrichtung liegen, mit Spannmuttern verschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Nivelliervorrichtung (7) ein abgeflachter Rundbolzen (72) mit einer etwa mittigen in einem Winkel kleiner 900 zur Abflachung ausgerichteten radialen Bohrung (72') ist und in einem ebenfalls zylinderförmigen Widerlager des Traversendruckstückes (32') des zweiten Kühlkörpers (3) gelagert ist und die Spannfeder (6) aus zwei darauf nebeneinander liegenden Federstäben (61 und 62) besteht, und daß der Rundbolzen (72) mittels eines durch die Öffnung des zweiten Kühlkörpers (3) in die radiale Bohrung (72') zwischen den Federstäben eingeführten Spannhebels verdrehbar ist und dadurch die Federstäbe vorspannbar sind, und daß wiederum die Spannbolzen (4 und 5) bis zu den Spannmuttern (4' und 5') mit Isolationshüllep (;# ar!n c) versehen sind und zwischen den Spannmuttern und den Enden der Federstäbe außerdem kurze Isolationsrohre (8' und 9' ) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Widerlager versehene Druckstück (32') des zweiten Kühlkörpers (3) seitlich mit zwei Anschlägen (A) für die Federstäbe (61, 62) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Spanninuttern (4' und 5') und den Federstäben (61 und 62) Je ein als Ausgleichsstück (4'' bzw. 5'') verwendeter und mit einer durchgehenden Bohrung zur Aufnahme Jeweils eines Spannbolzens ( 4 bzw. 5) versehener Halbrundstahl (41'' bzw. 51 " ) angeordnet ist, der mit der Halbrundmantelfläche an den Enden der Federstäbe anliegt und an der Flachseite das Isolationsrohr (#~ bzw. 9') für eine Spannmutter trägt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Spannmuttern (4' und 5') und in Federstäben (61 und 62) Je eine Ausgleichsvorrichtung (4'' bzw. 5") angeordnet ist, die aus einem Flachdruckstück (42'' bzw.

52'') mit durchgehender und angesenkter Bohrung zur Aufnahme Jeweils eines Spannbolzens.(4 bzw. 5) iind einer in der Ansenkung gelagerten Kugelscheibe (S) besteht, bei der die Flachseite des Flackdruckstückes auf den Enden der Federstäbe aufliegt und die Flachseite der Kugelscheibe das Isolationsrohr (8' bzw. 9) für eine Spannmutter trägt.

L e e r s e i t e