DE3212592A1

DE3212592A1 - Kuehleinrichtung fuer geraete der nachrichtentechnik

Info

Publication number: DE3212592A1
Application number: DE19823212592
Authority: DE
Inventors: Werner 8560 Lauf Buchholz; Michael 8801 Herrieden Seiß; Hans-Jürgen 8501 Feucht Weidner; Dieter 8500 Nürnberg Zankl
Original assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1982-04-03
Filing date: 1982-04-03
Publication date: 1983-10-13
Also published as: DE3212592C2

Description

Kühleinrichtung für Geräte der Nachrichtentechnik Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für Geräte der Nachrichtentechnik mit Baueinheiten, die in vorzugsweise flachen, elektromagnetische Felder abschirmenden Gehäusen untergebracht und mit gedruckten Schaltungen bestückt sind, auf denen thermisch hoch beanspruchte Halbleiterbauelemente angeordnet sind, deren Verlustwärme über eine auBen am Gehäuse angeordnete Kühlfläche abgeführt werden soll.
Gerade relativ kleine Bauelemente, insbesondere hoch integrierte Schaltungen für schnelle Logikanwendungen, erzeugen eine groBe Verlustwäre bis zu einigen Watt und es ist bei Steckeinschüben der Nachrichtentechnik, insbesondere solchen, die gegen hochfrequente elektromagnetische Felder sicher abgeschirmt sein müssen und deshalb in relativ dichten Gehäusen untergebracht sind, schwierig, diese Verlustwärme abzuführen. Eine innere Konvektion ist bei solchen kleinen Baueinheiten praktisch unmöglich.
Aus telcom-report 4 (1981), Heft 5, Seiten 402 bis 403, ist es bekannt, auf den Keramikkörper eines auf einer gedruckten Schaltungsplatte angeordneten leistungsintensiven LSI-Bausteins mittels einer Federklammer einen wärmeleitenden Aluminium-Steg anzudrücken und diesen mit einer am Gehäuse angeordneten mit Kühlkörper versehenen Kühlfläche zu verbinden.
Zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs sowohl zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Aluminium-Steg als auch zwischen dem Aluminium-Steg und der Kühlfläche ist es unbedingt erforderlich, daR eine dauerhaft flächige Berührung gewährleistet ist. Bereits yeringfügige Verkantungen verursachen eine nur linienförmiye oder gar nur punktförmige WärmeUbergangs zone und verschlechtern den WärmeUbergang erheblich. Die Fertigung eines Gerätes mit einer derart ausgebildeten Kühlens richtung erfordert daher wegen der großen Anforderung an die Genauigkeit einen hohen Aufwand, ohne daß gewährleistet ist, daß nicht während des Betriebs durch thermische oder mechanische Verspannungen eine Verschlechterung der WärmeUbergänge auftritt, die zu einer unzulässig hohen Temperatur im Halbleiterbauelement und damit zu einer Reduzierung der Lebensdauer oder zu einer sofortigen Zerstörung führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Geräte der eingangs genannten Art eine Kühleinrichtung anzugeben, die einen dauerhaft guten Wärmeübergang zwischen einem Halbleiterbauelement auf einer gedruckten Schaltung und einer Kühlfläche am Gehäuse gewährleistet und außerdem in der Fertigung keine hohen Anforderungen an die genaue Einhaltung der Winkel zwischen der warmeabgebenden Kontaktfläche des Halbleiterbauelements und der gedruckten Schaltung einerseits sowie der gedruckten Schaltung und der Kühlfläche andererseits stellt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein wärmeerzeugendes Halbleiterbauelement mit einer Kühlfläche des Gehäuses mittels eines flexiblen Metallbandes aus gut wärmeleitendem Material verbunden ist. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Nachstehend wird anhand der Figuren die Erfindung näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Baueinheit mit einem gegen hochfrequente elektromagnetische Strahlung abschirmenden Gehäuse Figur 2 zeigt ein wärmeleitendes Metallband, dessen Enden in Metallblöcken gefaßt sind.
Das Gehäuse 7 der Baueinheit ist an seiner Stirnwand 8 mit einer einen Rippenkühlkörper 9 tragenden Kühlfläche versehen. Die Leiterplatte 6 trägt Bauelemente, von denen nur das wärmeerzeugende Halbleiterbauelement 5 gezeigt ist. Das Gehäuse dieses Halbleiterbauelements besteht aus einer etwa 2 mm dicken Keramikplatte. Auf ihrer der Leiterplatte zugewandten Unterseite ist im Zentrum der eigentliche Halbleiterchip auflegiert. Auf der Unterseite führen Leiterbahnen von diesem Chip zu den Anschlußstiften des Halbleiterbauelements, welche in der Leiterplatte 6 eingelötet sind.
Das Zentrum der Oberseite der Keramikplatte des Halbleiterbauelements dient als Kontaktfläche zur Wärmeableitung.
Ein aus miteinander verflochtenen dünnen Drähten gefertigtes Metallband 1 ist mit seinen in Blöcken 2 gefaßten Enden einerseits mit der Stirnwand 8 und damit mit dem Rippenkörper 9 verschraubt und andererseits mittels einer Klammer aus Federstahl an die Kontaktfläche des Halbleiterbauelements gedrückt.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform des Metallbandes 1 ist dieses doppellagig ausgeführt. Die Enden sind in Ausnehmungen der Metallblöcke 2 eingelegt und durch Einkerbungen 4 sind die Blöcke mit dem Metallband verpreßt, so daß die damit geschaffene Verbindung sowohl mechanisch hinreichend fest als auch gut wärmeleitend ist Als Material fUr das Metallband wie auch für die Blöcke dient Kupfers das sehr gut wärmeleitend istD Mit den Flächen 3 liegen die Metallblöcke an der Stirnwand des Gehäuses bzw. an der Kontaktfläche des Halbleiterbauelements an Diese Fläche sind in bekannter Weise so beschaffen , daß ein sehr guter WärmeUbergang gewährleistet ist Die Kahleinrichlung hat den Vorteil, daß das Halbleiterbauelement auf seiner Leiterplatte mechanisch von der Stirnwand und damit von der Kühlfläche mit dem Rippenkühikörper entkoppelt ist Die Leiterplatte kann in gewohnter Weise unabhängig vom Gehäuse fertiggestellt werden, die wärmeleitende Verbindung ist ohne weiteres nach dem Einbringen der fertigen Leiterpiatte in das Gehäuse herstellbar Während des Betriebes z,B. durch Wärme oder durch Erschütterunyen hervorgerufene Verspannungen können keine Verschlechterung des Wärmeüberganga herbeiführen.

Claims

Patentansprüche e Kühleinrichtung für Geräte der Nachrichtentechnik mit Baueinheiten, die in elektromagnetische Felder-abschimenden Gehäusen untergebracht und mit gedruckten Schaltungen bestückt sind, auf denen thermisch hoch beanspruchte Haibleiterbauelemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daB ein wärmeerzeugendes Halbleiterbauelement mit einer Kühlfläche des Gehäuses mittels eines flexiblen Metallbandes aus gut wärmeleitendem Material verbunden ist.
2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Enden des Metallbandes in Metållblöcken gefaßt sind, über deren Flächen eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen dem Metallband und sowohl dem Halbleiterbauelement als auch der Kühlfläche des Gehäuses herstellbar ist.
3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB als Metall Kupfer verwendet ist und das Metallband aus miteinander verflochtenen dünnen Drähten besteht.
4. Kühleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch yekennw zeichnet, daB die Enden des Metallbandes mit den Metallblöcken verpreßt sind.
5. Kühleinrichtungen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daR die Enden des Metallbandes mit den Metallblöcken vergossen sand,