DE2434627A1 - Element zur verbindung eines waermestrahlers mit der thermischen masse einer bei der montage auf einer gedruckten schaltung integrierten vorrichtung - Google Patents

Element zur verbindung eines waermestrahlers mit der thermischen masse einer bei der montage auf einer gedruckten schaltung integrierten vorrichtung

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Description

Dr. ph». G. B. HAGEN DipL-Phys. W. KALKOFF
MÜNCHEN 71 (Solin)
Franz-Hals-Straße 21
Tel. (0 89)79 6213/795431
ACE 3381 München, den 16. Juli 1974
SGS-ATES Component!
Elettronici S.p.A.
I-2OO41 Agrate Brianza
Via C. Olivetti, 1
ITALIEN
"Element zur Verbindung eines Wärmestrahlers mit der thermischen Masse einer bei der Montage auf einer gedruckten Schaltung integrierten Vorrichtung"
Priorität: 19. Juli 1973; Italien; Nr. 26760 A/73
Die Erfindung bezieht sich auf ein Element, welches so konzipiert ist, dass die maximale Nutzberührungsfläche zwischen einem Wärmestrahler und der thermischen Masse eines integrierten Schaltkreises bei der Montage auf gedruckten Schaltungen erzielt wird. Aus den Anmeldungen Nr. 25216 A/72 in Italien mit Priorität vom 3.6. 1972 und Nr. 31713 A/72 in Italien mit Prioritätsdatum vom 16.11. 1972 der Anmelderin ist bekannt, dass ein in Harz vergossener, integrierter Schaltkreis mit einer thermischen Masse mit flacher Aussenflache versehen ist, die geeignet ist, die von der integrierten Schaltung produzierte Wärme zu zerstreuen. Die genannte thermische Masse kann einen Wärmewiderstand zwischen Verbindung und Umgebung mit einem für viele Anwendungsbereiche des integrierten Schaltkreises, mit dem sie verbunden ist, ausreichenden Wert haben, während bei anderen Anwendungen der gleichen Vorrichtung eine Reduzierung des WärmewiderStandes gefordert wird; dem-
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Bayerische Vereinsbank München 823 101 Postscheck 54782-809
entsprechend ist es notwendig, mit der thermischen Masse einen Wärmestrahler zu verbinden, der mindestens eine flache Oberfläche im Kontakt mit der flachen Fläche der thermischen Masse aufweist. Diese Verbindung muss mit Blick auf die Montagevorgänge steif sein und gleichzeitig den besten thermischen Kontakt zwischen den genannten Flächen sicherstellen. Bei einer einfachen steifen "Schaltung, bei der die integrierte Vorrichtung zwischen dem Wärmestrahler und eine gedruckte Schaltung eingebracht wird, ist die Aufstützfläche des Wärmestrahlers auf der Fläche der thermischen Masse aus zwei Gründen nicht definiert, wobei der zweite mit dem ersten zusammenfällt; der erste Grund ist die ungleichmassige Durchdringung der Kontaktflansche der Vorrichtung in den Bohrungen der gedruckten Schaltung; der zweite Grund ist das Vorhandensein von Konkavitäten und Ungleichmässigkeiten bei der Stärke des Harzes, das die integrierte Vorrichtung vergiesst. Erfindungsaufgabe ist die Beseitigung der obigen Nachteile und die Schaffung einer zusammengesetzten steifen Montage, in die ein Distanzhalter eingeschoben ist, der durch zwei verschiedene Distanzquoten gekennzeichnet ist. Die erste Quote "A" mit hohem Wert im Vergleich zur zweiten definiert den Abstand zwischen der Fläche des Wärmestrahlers und der nicht mit Kupfer überzogenen Fläche der gedruckten Schaltung, und zwar unter dem Bereich mit dem Abstand "A"; der zweite Wert "B" mit geringerer Grosse bezüglich des ersten definiert den Abstand zwischen der Harzoberfläche der integrierten Vorrichtung, die zu der genannten thermischen Masse entgegengesetzt liegt und der nicht mit Kupfer überzogenen Fläche der gedruckten Schaltung unterhalb der integrierten Vorrichtung. Indem nun der Wert "A" zwischen der Ebene des Strahlers und der vorgenannten Ebene des gedruckten Schaltkreises eingebracht wird, und zwar durch zwei blockierende Bolzen,die den Strahler, den Distanzhalter und die gedruckte Schaltung verbinden, wird erhalten, dass die Abweichungen in der Stärke der Harzkapsel Verformungen innerhalb der Elastizitätsgrenze sowohl der gedruckten Schaltung in dem Bereich unterhalb der integrier-
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ten Vorrichtung als auch des Teils des Distanzhalters mit der Höhe "B" bewirken. Die jetzt angegebenen Verformungen bestimmen dementsprechend eine resultierende Reaktionskraft, die die thermische Masse zum Wärmestrahler schiebt, wodurch ein guter Kontakt zwischen den beiden Oberflächen gesichert wird. Der im folgenden als "Element" bezeichnete Distanzhalter ist ein Monoblock aus Harz und weist zwei Körper mit der Höhe "A" und einen Zwischenkörper mit der Höhe "B" auf. Der genannte Zwischenkörper wird im folgenden auch Zentralkörper genannt. Der Teil mit der Höhe "B" kann mit konstanter oder aber zwischen einem Maximalwert gleich "B" an der Mitte des Elements und dementsprechend an der integrierten Vorrichtung, die auf das genannte Element aufge-f schoben wird, und einem Mindestwert in Übereinstimmung mit den beiden Auftreffquerschnitten mit den Seitenkörpern schwankender Hohe ausgeführt werden.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführunsbeispiele erläutert werden.
Fig. 1 ist eine Draufsicht des erfindungsgegenständlichen Elements ,
Fig. 2 ist ein Schnitt nach D-D in Fig. 1,
Fig. 3 ist eine seitliche Ansicht des Elements der Fig. 1,
Fig. 4 ist im Schnittbild die gesamte Montage mit dem Wärmestrahler, dem Element, der integrierten Vorrichtung, und der gedruckten Schaltung und den Blockierbolzen.
Fig.1: in dieser Figur sieht man das Element 1 in der Montagelage oberhalb der gedruckten Schaltung zwischen den beiden Bohrungsreihen 6, die mehr an der Mittellinie der zu montierenden integrierten Vorrichtung liegen, wobei die genannten Boh-
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rungen 6 dazu bestimmt sind, die Plansche des integrierten Schaltkreises aufzunehmen. Das Element 1 ist in den beiden Seitenkörpern 2, 3 und im Zentralkörper 4 sowie mit den Bohrungen 5 ausgebildet, die sich durch die genannten Seitenkörper erstrecken.
Fig. 2: Es ist ein mittlerer Schnitt durch das gesamte Element 1 nach der Linie D-D in Fig. 1, wobei der gedruckte Schaltkreis wegbleibt. In diesem Schnittbild ist ersichtlich, dass die seitlichen Körper 2 und 3 die gleiche Höhe A aufweisen, während der Zentralkörper 4 die maximale Höhe "B" auf der Mitte seiner grössten Länge hat. Ausserdem ist die Distanz "C" angegeben, die der Länge des Zentralkörpers 4 entspricht und die grosser sein muss als die Länge des Harzkörpers 10 der integrierten Vorrichtung, wie aus der Gesamtmontage nach Fig. 4 ersichtlich ist.
Fig. 3: Es ist eine seitliche Ansicht des gesamten Elementes 1 nach Fig. 1, ohne die gedruckte Schaltung.
Fig. 4: ist ein nicht masstabgerechter Schnitt des gesamten montierten Systems, wobei der genannte Schnitt sich durch die Ebene erstreckt, die der Mittellinie der Bohrungen 5 des Elements 1 entspricht. Das System besteht aus dem Wärmestrahler 7; dem Distanzhalter 1, der integrierten Vorrichtung mit der thermischen Masse im Schnitt 8 der Platte mit den integrierten Halbleitern 9, der Harzverkapselung 10 und weiterhin sind die Flansehe 11 zu sehen; aus der gedruckten Schaltung 12; aus den durchreichenden Bolzen 13, die mittels Muttern 14 angezogen und durch Zahnscheiben 15 blockiert werden.. Der Block aus Bolzen, Muttern und Scheiben 13, 14, 15 schafft eine steife Brücke mit dem Wärmestrahler 7, den seitlichen Körpern 2 und 3 des Elements 1 und der gedruckten Schaltung 12, jedoch nur mit der Oberfläche der genannten gedruckten Schaltung, die durch die Muttern 14 blockiert wird. Die gedruckte Schaltung 12, die sehr viel flexibler ist als der Wärmestrahler I1 kann sich während des Anziehens der Bolzen
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13 in dem Bereich verformen, der unter der integrierten Vorrichtung liegt, und zwar im Rahmen der Abweichungen, die einen vorher bestimmten Mindestwert überschreiten, und zwar bei der Höhe der Harzkapsel 10, wobei gleiche Verformungen im Zentralkörper mit geringer Stärke 4 folgen. Dementsprechend werden die Verformungskräfte der gedruckten Schaltung und des Zentralkörpers 4, die innerhalb der Streckgrenze liegen, zu einer resultierenden Reaktionskraft führen, die die integrierte Vorrichtung und dementsprechend ihre thermische Masse 8 zum Wärmestrahler 7 führt, woraus sich ein perfektes Anschmiegen der an der thermischen übertragung interessierten Flächen ergibt. Die Montage wird nach dem Blockieren der Bolzen 13 mit den Muttern 14 durch Verlöten mit der üblichen Blei-Zink-Legierung der Kontakte 11 an den Kupferleitern der gedruckten Schaltung 12 vervollständigt. Aus Eihfachheitsgründen wurde in Fig. 4 die Krümmung des Zentralkörpers und des darunterliegenden Teils der gedruckten Schaltung nicht gezeigt.
Patentansprüche:
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Claims (3)

Patentansprüche :
1. Distanzhalterelement zur Verbindung eines Wärmestrahlers mit der thermischen Masse einer bei der Montage zusammen mit einer Mehrzahl von anderen elektrischen Bauteilen auf einer gedruckten Schaltung integrierten Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Element aus einem einzigen thermoplastischen Isoliermaterialblock besteht, der zwei steife, seitliche Körper gleicher Länge aufweist, die mit durchreichenden Bohrungen versehen sind, und einen flexiblen und elastischen Zentralkörper mit geringerer Höhe als die seitlichen Körper, wobei die Differenz gleich der Mindesthöhe der integrierten Vorrichtung ist; weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass bei der Montage, bei der die obere Fläche der genannten durchbohrten seitlichen steifen Körper mit der steifen Fläche eines Wärmestrahlers und mit der Fläche der thermischen Masse einer integrierten Vorrichtung zusammenfällt, wobei die untere Ebene der genannten steifen Körper mit der isolierten Fläche einer gedruckten Schaltung zusammenfällt, die Bohrungen in den seitlichen steifen Körpern dazu dienen, von Blockiermitteln durchquert zu werden, die den Wärmestrahler, das Distanzhalterelement und die gedruckte Schaltung zusammenfügen, während der Zentralkörper zur Aufnahme der integrierten Vorrichtung dient, und wenn die genannte Verbindung erfolgt ist, dazu dient, dem Bereich der gedruckten Schaltung unterhalb der genannten Vorrichtung zu ermöglichen, sich elastisch verbunden mit der elastischen Verformung des Zentralkörpers in Abhängigkeit der Höhenzunahme der integrierten Vorrichtung im Vergleich zu ihrer Mindesthöhe zu verformen; weiterhin dadurch gekennzeich-^ net, dass die dem Zentralkörper zugewiesene, der Differenz zwischen der Höhe der seitlichen steifen Körper und der Mindesthöhe der integrierten Vorrichtung gleichen Höhe, über die gesamte Länge des genannten Zentralkörpers, oder aber nur auf einem Teil der
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Länge gleichmässig sein kann, wonach eine symmetrische Reduzierung bezüglich der Mittellinie des genannten Zentralkörpers an den übrigen Teilen erfolgt.
2. Distanzhalterelement nach. Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die integrierte Yorrichtung eine nur die obere Fläche der thermischen Masse freilassende Harzkapeel aufweist, die eine zu den seitlichen Körpern hin abfallende Höhe der integrierten Vorrichtung bewirkt.
3. Distanzhalterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Blockiermittel aus mit Muttern und Zahnscheiben versehenen Schraubbolzen bestehen.
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