DE3803469A1

DE3803469A1 - Electronic device having a heat sink and having components fastened to the latter

Info

Publication number: DE3803469A1
Application number: DE19883803469
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Lihl; Siegfried Henschke
Original assignee: DIGATEC ELECTRONIC SYSTEMS
Current assignee: DIGATEC ELECTRONIC SYSTEMS
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-08-17

Abstract

The electronic device has a heat sink (20) and, lying flat thereon, a plurality of components (32 to 34) to be cooled, in particular power semiconductor components. These lie next to one another on the heat sink (20) and are covered by a pressure bar (38) which is releasably attached to the heat sink (20). Elastic elements (42, 56) are arranged between the pressure bar (38) and each of the components (32 to 34) to be cooled, which elastic elements are supported on the pressure bar (38) and press the components (32 to 34) to be cooled against the heat sink (20). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Gerät mit einem Kühlkörper und mit mehreren, an diesen flächig angepreßten, zu kühlen den Bauelementen, insbesondere Leistungshalbleitern.The invention relates to an electronic device with a Heatsink and to cool with several, pressed flat against this the components, in particular power semiconductors.

Bei diesem elektronischen Gerät, das beispielsweise ein Leistungsver stärker, ein geregeltes Netzgerät, eine Steuer- oder Regelschaltung oder dergleichen sein kann, sind die im Betrieb wärmeproduzierenden Leistungsbauelemente, insbesondere die Leistungshalbleiterbauelemente, aber auch die Temperatursensoren für die Temperatur des Kühlkörpers, am Kühlkörper montiert. Elektrisch sind diese Bauelemente, wie auch alle übrigen, keine Fremdkühlung benötigenden Bauelemente auf einer ge druckten Schaltungsplatine angeordnet. Der Kühlkörper befindet sich üblicherweise in Nähe eines Randes der Leiterplatine, an dem auch die zu kühlenden Bauelemente angelötet sind. Die zu kühlenden Bauelemente sind mit dem Kühlkörper verschraubt, hierzu haben die Leistungshalblei terbauelemente in bekannter Weise mindestens eine Bohrung, durch die eine Schraube greift, welche in einer Gewindebohrung des Kühlkörpers eingeschraubt ist. Zwischen dem zu kühlenden Bauelement und der planen Oberfläche des Kühlkörpers befindet sich Wärmeleitpaste, so daß ein vollflächiger Wärmeübergang ohne Unterbrechung durch Luftspalte oder dergleichen geschaffen wird.In this electronic device, for example a power ver stronger, a regulated power supply, a control or regulating circuit or the like, are those that produce heat during operation Power components, in particular power semiconductor components, but also the temperature sensors for the temperature of the heat sink, on Heatsink installed. These components are electrical, like all of them other components that do not require external cooling on a ge printed circuit board arranged. The heat sink is located usually in the vicinity of an edge of the circuit board on which the components to be cooled are soldered. The components to be cooled are screwed to the heat sink, for this have the power half terbauelemente in a known manner at least one hole through which a screw engages in a threaded hole in the heat sink is screwed in. Between the component to be cooled and the plan Surface of the heat sink is thermal paste, so that a full-surface heat transfer without interruption due to air gaps or the like is created.

Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist der hohe mechanische und montagemäßige Aufwand. Zum einen müssen für jeden einzelnen Leistungs halbleiter Gewindebohrungen oder doch zumindest Bohrungen im Kühlkörper vorgesehen werden. Jedes einzelne, wärmeproduzierende Bauelement muß separat befestigt werden, also die Schraubenverbindung angezogen wer den. Dies geschieht zumeist unter erschwerten Bedingungen, im allgemei nen also unter räumlich beengten Verhältnissen, denn bei der Herstel lung des elektronischen Gerätes wird üblicherweise zunächst die kom plette Schaltung realisiert, die Leistungshalbleiter und sonstigen, zu kühlenden Bauelemente bzw. Temperatursensoren werden also mit der Schaltungsplatine verbunden und anschließend erst mechanisch am Kühl körper festgelegt. Geht man in anderer zeitlicher Reihenfolge vor, befestigt man also zunächst die zu kühlenden Bauelemente am Kühlkörper und lötet später erst deren Anschlüsse an Lötfahnen oder dergleichen der Leitungsplatine an, so fallen zusätzliche, nicht mehr maschinell durchführbare Lötarbeiten an, zusätzlich steigt auch die Fehlerquote hinsichtlich Falschanschlüssen.The disadvantage of this known arrangement is the high mechanical and assembly effort. Firstly, for each individual performance semiconductor threaded holes or at least holes in the heat sink be provided. Every single, heat-producing component must be fastened separately, i.e. who tightened the screw connection the. This usually happens under difficult conditions, in general NEN under confined spaces, because with the manufacturer development of the electronic device is usually the com Complete circuit realized, the power semiconductors and others, too cooling components or temperature sensors are therefore with the Circuit board connected and only then mechanically on the cooling body set. If you proceed in a different chronological order, So you first attach the components to be cooled to the heat sink and only later solder their connections to soldering tags or the like the circuit board, so additional, no longer fall mechanically feasible soldering work, the error rate also increases regarding wrong connections.

Insgesamt ist der Aufbau des bekannten elektronischen Gerätes hinsicht lich der Verbindung zwischen Kühlkörper und den an diesem befestigten, zu kühlenden Bauelementen nachteilig. Während die Herstellung der Lei tungsplatine und der von ihr getragenen Schaltung weitgehend mechani siert ist, beispielsweise auch die Bestückung zunehmend maschinell erfolgt, läßt sich die Verbindung zwischen Kühlkörper und den an diesem zu befestigenden Bauelementen nicht mechanisieren, vielmehr erfordern die Herstellung und die bei späteren Servicearbeiten notwendige Demon tage sehr viel Zeit und können zu Fehlern führen. So kommt es bei spielsweise immer wieder vor, daß beim manuellen Anziehen der Schraub verbindung zwischen den zu kühlenden Bauelementen und dem Kühlkörper nicht ausreichend angezogen wird, wobei das zu kühlende Bauelement nicht ausreichend fest gegen den Kühlkörper gepreßt wird. Anders herum treten Fälle auf, bei denen die Schraubverbindung zu stark angezogen wird, was wiederum zu Rissen oder Brüchen insbesondere im zu kühlenden Bauelement führen kann. Beachtlich ist hierbei noch die Temperatur, denn aufgrund der unterschiedlichen Materialien ändert sich die Anpreß kraft der Schraubenverbindung mit der Temperatur.Overall, the construction of the known electronic device is important Lich the connection between the heat sink and the attached to it, components to be cooled disadvantageously. During the production of the Lei tion circuit board and the circuit it supports largely mechani is, for example, the assembly is increasingly automated takes place, the connection between the heat sink and this Do not mechanize components to be fastened, rather require them the production and the demon necessary for later service work take a lot of time and can lead to errors. So it happens for example again and again that when manually tightening the screw connection between the components to be cooled and the heat sink is not sufficiently tightened, the component to be cooled is not pressed sufficiently firmly against the heat sink. The other way round cases arise in which the screw connection is tightened too much becomes, which in turn leads to cracks or breaks especially in the cooling Can lead component. The temperature is remarkable, because of the different materials, the contact pressure changes due to the screw connection with the temperature.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, die mechanische Verbindung der zu kühlenden Bauelemente mit ihrem Kühlkörper deutlich zu vereinfachen, insbesondere die aufwendigen me chanischen Vorarbeiten (Herstellen von Löchern oder Gewindebohrungen) und die anschließenden mechanischen Montagearbeiten zu vereinfachen und so zu gestalten, daß eine mechanisierte Montage erfolgen kann.This is where the invention begins. She has made it her business the mechanical connection of the components to be cooled with their Simplify heat sink significantly, especially the elaborate me mechanical preparatory work (making holes or tapped holes) and to simplify the subsequent mechanical assembly work and to be designed so that mechanized assembly can take place.

Ausgehend von dem elektronischen Gerät der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu kühlenden Bauelemente neben einander am Kühlkörper anliegen und von einer Anpreßstange übergriffen werden, die mit dem Kühlkörper lösbar verbunden ist, und daß zwischen der Anpreßstange und jedem zu kühlenden Bauelement elastische Elemente, insbesondere Schraubendruckfedern, angeordnet sind, die sich an der Anpreßstange abstützen und die zu kühlenden Bauelemente gegen den Kühlkörper pressen.Starting from the electronic device of the type mentioned above solved this problem in that the components to be cooled in addition abut each other on the heat sink and overlapped by a pressure rod be that is releasably connected to the heat sink, and that between the pressure rod and each component to be cooled elastic elements, in particular helical compression springs, which are located on the Support the pressure rod and the components to be cooled against the Press heat sink.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß mechanische Vorarbeiten, insbesondere das Einbringen von Löchern, am Kühlkörper weitestgehend und in einer Verbesserung sogar vollständig entfallen können. Hierdurch wird sehr viel Zeit gespart. Weiterhin muß nicht jedes einzelne zu kühlende Bauelement individuell befestigt werden, vielmehr genügt es, die An preßstange gegenüber dem Kühlkörper in die richtige Position zu bringen und zu fixieren, die einzelnen elastischen Elemente, die sich an der Anpreßstange abstützen, pressen dann die zu kühlenden Bauelemente prä zise und mit der korrekten Anpreßkraft gegen den Kühlkörper. Je mehr zu kühlende Bauelemente nebeneinander angeordnet sind, umso größer ist die Vereinfachung bei den vorbereitenden mechanischen Arbeiten und der tatsächlichen Montage, sowie einer späteren Demontage. Erfindungsgemäß können die zu kühlenden Bauelemente, also insbesondere die Leistungs halbleiter, direkt mit der Leitungsplatine verbunden werden, die Anord nung erfolgt dabei möglichst so, daß die zu kühlenden Bauelemente bereits beim Einsetzen in die Leiterplatine die richtige geometrische Position haben. Anschließend wird ihre Rückfläche oder wird die Anlage fläche des Kühlkörpers mit Wärmeleitpaste bestrichen, die Montage kann dann beginnen, indem die Anpreßstange eingesetzt wird. Da sich die zu kühlenden Bauelemente bereits weitgehend in den richtigen geometrischen Positionen befinden, werden sie beim Einsetzen, Anspannen und Fixieren der Anpreßstange von den elastischen Elementen beaufschlagt und gegen den Kühlkörper gepreßt. Dabei machen sich geringe Abweichungen von einigen Millimetern zwischen den vorgesehenen Positionen des Bauelementes am Kühlkörper und der tatsächlichen Position nicht bemerkbar, solange nur das elastische Element ausreichend sicher und im richtigen Bereich des Bauelementes aufliegt. Da das elastische Element deutlich kleiner als das Bauelement sein kann, sind Verschiebungen von einigen Millime tern unbeachtlich. Zudem kann der Anpreßdruck weitgehend mittig auf das zu kühlende Bauelement ausgeübt werden, dies ist günstiger als die vom Hersteller vorgesehene sich meist nicht in der Mitte befindende Schraubbefestigung. Durch die elastischen Elemente, die vorzugsweise als Schraubendruckfedern ausgeführt sind, wird einerseits ein sehr präziser Anpreßdruck erzielt, der durch die individuelle Wahl und Abstimmung des elastischen Elementes auf das individuelle Bauelement genau vorgegeben werden kann und damit immer im richtigen Bereich liegt. Andererseits ist der Anpreßdruck weitgehend temperaturunabhän gig. Für Servicearbeiten oder bei Reparaturen wird die Anpreßstange vom Kühlkörper gelöst, die Anpreßstange kann danach entfernt werden, die Leiterplatine mit den zu kühlenden Bauelementen ist dann frei und kann auch ihrerseits, wenn notwendig, demontiert werden. Lötarbeiten entfal len. Ein bei Reparaturarbeiten häufig anzutreffendes Übel, das beim Ausbau einer Leiterplatine zur Reparatur eines Fehlers, der nicht die zu kühlenden Bauelemente betrifft, diese nicht mechanisch gelöst, son dern einfach ihre Anschlußdrähte durchgeknipst und später wieder stumpf zusammengelötet werden, entfällt völlig.This solution has the advantage that mechanical preparatory work, in particular the creation of holes, largely on the heat sink and in one Improvement can even be completely eliminated. This will be very saved a lot of time. Furthermore, not every individual needs to be cooled Component are individually attached, rather it is sufficient to the to bring the pressing rod in the correct position in relation to the heat sink and fix the individual elastic elements that are attached to the Support the pressure rod, then press the components to be cooled precise and with the correct pressure against the heat sink. The more too cooling components are arranged side by side, the larger the Simplification in the preparatory mechanical work and the actual assembly, as well as subsequent disassembly. According to the invention can the components to be cooled, in particular the power semiconductors, directly connected to the circuit board, the Anord tion takes place as possible so that the components to be cooled the correct geometric already when inserted into the printed circuit board To have position. Subsequently, their back surface or becomes the attachment Coat the surface of the heat sink with thermal paste, the assembly can then start by inserting the pressure rod. Since that too cooling components already largely in the correct geometric Positions are, they are when inserting, tightening and fixing the pressure rod acted upon by the elastic elements and against pressed the heat sink. There are slight deviations from a few millimeters between the intended positions of the component not noticeable on the heat sink and the actual position as long as only the elastic element is sufficiently secure and in the correct area of the component rests. Because the elastic element is significantly smaller than the device can be, there are shifts of a few millimes irrelevant. In addition, the contact pressure can be largely centered on the to be cooled component are exercised, this is cheaper than that of Manufacturers usually intended not to be in the middle Screw fastening. Due to the elastic elements, which are preferred are designed as helical compression springs, on the one hand is a very precise contact pressure achieved by the individual choice and Matching the elastic element to the individual component can be specified precisely and therefore always in the right area lies. On the other hand, the contact pressure is largely independent of temperature gig. For service work or repairs, the pressure rod is from Heatsink loosened, the pressure rod can then be removed, the Printed circuit board with the components to be cooled is then free and can can also be dismantled if necessary. Soldering work is eliminated len. A common problem in repair work, which when Removing a circuit board to repair a fault that is not the components to be cooled, not mechanically solved, son simply snapped their connecting wires and later blunted again to be soldered together is completely eliminated.

Unter Anpreßstange werden beliebige Profile in der für den Einsatz ausreichenden Breite und statischen Festigkeit verstanden. In bevorzug ter Ausführungsform ist die Anpreßstange in ihren Endbereichen mit dem Kühlkörper verbunden, zwischen diesen Endbereichen befinden sich linear nebeneinander die einzelnen, zu kühlenden Bauelemente. Dies schließt jedoch nicht aus, daß die Verbindung zwischen Kühlkörper und Anpreß stange auf der Mitte der Anpreßstange erfolgt, wobei nur eine einzige mechanische Spannvorrichtung (Schraube, Bügel oder dergleichen) notwen dig ist, wenn zumindest ein Endbereich der Anpreßstange gegen ein seitliches Versetzen ausreichend fixiert ist. So kann beispielsweise die Anpreßstange mittig mittels einer Schraube gegen den Kühlkörper gezogen werden und ist ein Randbereich der Anpreßstange in einem Schlitz des Kühlkörpers geführt, so daß sich die Anpreßstange nicht um die Achse der Schraubverbindung gegenüber dem Kühlkörper verdrehen kann. Die Anpreßstange kann auch so breit sein, daß zwei Reihen von zu kühlenden Bauelementen übergriffen werden. Es ist nicht notwendig, daß die zu kühlenden Bauelemente auf einer Geraden nebeneinander angeordnet sind.Any profile in the for use is under the pressure rod sufficient width and static strength understood. In preferred ter embodiment is the pressure rod in its end regions with the Heatsink connected, are linear between these end areas the individual components to be cooled next to each other. This closes but not from that the connection between the heat sink and the pressure rod takes place on the middle of the pressure rod, whereby only one mechanical clamping device (screw, bracket or the like) necessary is dig when at least one end region of the pressure rod against one lateral displacement is sufficiently fixed. For example the pressure rod in the middle by means of a screw against the heat sink be pulled and is an edge area of the pressure rod in one Slot of the heat sink out, so that the pressure rod is not around turn the axis of the screw connection in relation to the heat sink can. The pressure rod can also be so wide that two rows of cooling components are attacked. It is not necessary that the components to be cooled are arranged side by side on a straight line are.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die elastischen Elemente mit der Anpreßstange verbunden. Dies hat den Vorteil, daß bei Abnahme der Anpreßstange zugleich auch die elastischen Elemente an dieser verbleiben und insgesamt die mechanischen Arbeiten gegenüber separaten elastischen Elementen vereinfacht werden.In a preferred development of the invention, the elastic ones Elements connected to the pressure rod. This has the advantage that at Removal of the pressure rod also the elastic elements These remain and the mechanical work as a whole separate elastic elements can be simplified.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung haben die elastischen Elemente unterschiedliche geometrische Abmessungen, insbesondere unter schiedliche Längen. Hierdurch werden geometrische Unterschiede der zu kühlenden Bauelemente, insbesondere unterschiedliche Dicke, ausgegli chen. Weiterhin können für große Bauelemente große Anpreßelemente, für kleinere, beispielsweise Temperatursensoren, kleine elastische Elemente eingesetzt werden. Ebenso wird in Weiterbildung der Erfindung die Federkonstante auf die jeweiligen Erfordernisse des zu kühlenden Bau elementes abgestimmt, also der Anpreßdruck zwischen diesem und dem Kühlkörper durch geeignete Wahl der Federkraft des elastischen Elemen tes so vorgegeben, daß der Sollanpreßdruck erzielt wird.In another development of the invention, the elastic Elements of different geometrical dimensions, especially under different lengths. This eliminates geometric differences cooling components, in particular different thicknesses, balanced chen. Furthermore, large pressure elements can be used for large components smaller, for example temperature sensors, small elastic elements be used. Likewise, in a further development of the invention Spring constant to the respective requirements of the building to be cooled matched element, so the contact pressure between this and the Heat sink by suitable choice of the elastic force of the elastic element tes so specified that the target contact pressure is achieved.

Die lösbare Verbindung zwischen dem Kühlkörper und der Anpreßstange kann über ansich bekannte Verbindungsmittel, beispielsweise Schrauben, Einstecktaschen für die Enden der Anpreßstange am Kühlkörper, schwenk bare Bügel oder dergleichen erfolgen. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Verbindungsmittel und den Kühlkörper so auszugestalten, daß eine mechanische Bearbeitung nicht mehr notwendig ist. Hierzu hat der Kühlkörper oberhalb und unter halb der in Reihe angeordneten, zu kühlenden Bauelemente jeweils Ein schnitte mit Hinterschnitt, in die seitlich oder von vorn Bügel ein setzbar sind, die eine Aussparung für die Aufnahme der Anpreßstange aufweisen. In bevorzugter Weiterbildung sind die Einschnitte durchge hende Profilkanäle. Die Kühlkörper sind üblicherweise Strangpreßpro file, derartige Profilkanäle lassen sich beim Strangpressen vorsehen. Insgesamt ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß die Kühlkörper nicht mehr speziell mechanisch bearbeitet werden müssen, um die mechanische Verbindung zwischen Anpreßstange und Kühlkörper herzustellen. Vielmehr genügen speziell geformte und ausgebildete Bügel, Klipse oder derglei chen, um die Anpreßstange lösbar, aber doch ausreichend sicher und dauerhaft am Kühlkörper zu fixieren.The detachable connection between the heat sink and the pressure rod can be made using known connecting means, for example screws, Insert pockets for the ends of the pressure rod on the heat sink, swivel bare bracket or the like. In a particularly preferred Further development of the invention proposes the connecting means and design the heat sink so that mechanical processing is no longer necessary. For this purpose, the heat sink has above and below half of the components to be cooled arranged in a row cuts with undercut, in the side or front bracket can be set, which has a recess for receiving the pressure rod exhibit. In a preferred development, the incisions are made existing profile channels. The heat sinks are usually extruded file, such profile channels can be provided in extrusion. Overall, this has the advantage that the heat sinks do not more specially machined to be mechanical Establish connection between pressure rod and heat sink. Much more Specially shaped and trained temples, clips or the like are sufficient Chen to the pressure rod releasably, but still sufficiently safe and permanently attached to the heat sink.

Die Verbindung zwischen Anpreßstange und Kühlkörper kann mechanisiert, beispielsweise von einem Roboter, ausgeführt werden. Sie ist aber dennoch so ausgebildet, daß sie für Reparaturarbeiten, wo die mechani sierten Werkzeuge nicht zur Verfügung stehen, gelöst und wiederherge stellt werden kann.The connection between the pressure rod and the heat sink can be mechanized, for example by a robot. but she is nevertheless trained to be used for repairs where the mechani tools are not available, solved and restored can be put.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übri gen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht ein schränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigtFurther advantages and features of the invention result from the rest gen claims and the following description of not limiting embodiments of the invention, which are explained in more detail with reference to the drawing. In this shows

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Kühlkörper mit an ihm anliegenden, zu kühlenden Bauelementen, die mittels einer Anpreßstange und ela stischer Elemente gegen den Kühlkörper gepreßt werden, Fig. 1 is a plan view of a heatsink with attached to it, to be cooled components, which are pressed against the heat sink by means of a squeeze bar and ela-extremist elements,

Fig. 2 eine Stirnansicht (von links) der Anordnung gemäß Fig. 1, Fig. 2 is an end view (from the left) of the arrangement according to FIG. 1,

Fig. 3 ein Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1, Fig. 3 is a section along the section line III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Anpreßstange ähnlich der Anpreßstange gemäß den Fig. 1 bis 3, Fig. 4 is a perspective view of a squeeze bar similar to the squeeze bar according to FIGS. 1 to 3,

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, jedoch im Schnitt, eine Anord nung mit Kühlkörper, zu kühlenden Bauelementen und Anpreßstange, jedoch bei unterschiedlicher mechanischer Verbindung zwischen Kühlkörper und Anpreßstange sowie unterschiedlichen elastischen Elementen und Fig. 5 is a view similar to FIG. 1, but in section, an Anord voltage with heat sink, components to be cooled and pressure rod, but with different mechanical connection between the heat sink and pressure rod and different elastic elements and

Fig. 6 eine Stirnansicht eines kompletten elektronischen Gerätes mit zwei Anpreßstangen nach der Erfindung. Fig. 6 is an end view of a complete electronic device with two pressure rods according to the invention.

Das in den Fig. 1 und 4 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt einen Kühlkörper 20 in Form eines langgestreckten, mit Rippen 22 und einer ebenen Kühlfläche 24 versehenen Strangpreßprofils aus Aluminium. Die Profilform ist hier nur beispielhaft, eine konkrete Profilform zeigt Fig. 6. Das Strangpreßprofil hat in Nähe des oberen Randes 26 und gleichfalls in Nähe des unteren Randes 28 Einschnitte 30 mit Hinterschnitt (L-Profil), die im gezeigten Ausführungsbeispiel von der Ebene der Kühlfläche 24 ausgehen, beispielsweise aber auch von den hieran angrenzenden Seitenflächen ausgehen können. Die Einschnitte 30 sind als Profilkanal ausgeführt, also bei Herstellung des Kühlkörpers 20 im Strangpreßverfahren eingeformt.The first exemplary embodiment of the invention shown in FIGS. 1 and 4 shows a heat sink 20 in the form of an elongated extruded profile made of aluminum and provided with ribs 22 and a flat cooling surface 24 . The profile shape is only exemplary here, a specific profile shape shown in FIG. 6. The extruded section has in the vicinity of the upper edge 26 and also in vicinity of the lower edge 28 cuts 30 with an undercut (L-profile), which in the embodiment shown from the plane of Cooling surface 24 go out, but can also start, for example, from the adjacent side surfaces. The incisions 30 are designed as a profile channel, that is to say molded in during the production of the heat sink 20 in the extrusion process.

An der Kühlfläche 24 liegen in Reihe und unter Zwischenlage einer hier nicht zeichnerisch dargestellten Wärmeleitpaste mehrere zu kühlende Bauelemente 32 bis 34 an. Es handelt sich hierbei insbesondere um Leistungshalbleiterbauelemente, beispielsweise Leistungstransistoren, -thyristoren oder dergleichen, oder aber auch ein Thermofühler zur Erfassung der Temperatur des Kühlkörpers 20. Diese Bauelemente 32 bis 34 haben Anschlußdrähte und sind über diese mit einer Leiterplatine 36 (siehe Fig. 6) mechanisch und elektrisch verbunden.A number of components 32 to 34 to be cooled lie on the cooling surface 24 in a row and with the interposition of a thermal paste, not shown here in the drawing. These are, in particular, power semiconductor components, for example power transistors, thyristors or the like, or else a thermal sensor for detecting the temperature of the heat sink 20 . These components 32 to 34 have connecting wires and are mechanically and electrically connected to a printed circuit board 36 (see FIG. 6).

Auf der der Anlagefläche der Bauelemente 32 bis 34 an der Kühlfläche 24 gegenüberliegenden Seite dieser Bauelemente 32 bis 34 werden die Bau elemente 32 bis 34 von einer Anpreßstange 38 übergriffen, die sich über etwas mehr als die gesamte Länge der Anordnung der Bauelemente 32 bis 34 erstreckt. Sie ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein quadrati sches Vollprofil, andere Profilformen sind möglich. Sie hat, wie insbe sondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, an ihrer den Bauelementen 32 bis 34 gegenüberliegenden Anpreßfläche 40 und geometrisch jedem einzelnen Bauelement zugeordnete Sackbohrungen, in die Schraubendruckfedern 42 eingestreckt und dort auch fixiert, beispielsweise verklebt, sind. Die Fig. 1 und 4 zeigen, daß diese Schraubendruckfedern 42 unterschied liche Geometrie haben, sie werden in bezug auf den gewünschten Anpreß druck unter Berücksichtigung der möglichen Anpreßfläche und der Geome trie des Bauelementes, insbesondere seiner Dicke, ausgewählt. Schrau bendruckfedern haben den Vorteil, daß die Anpreßkraft sehr präzise vorgegeben und eingehalten werden kann, anstelle der (relativ teuren) Schraubendruckfedern 42 können aber auch andere elastische Elemente, beispielsweise Gummikörper, Blattfedern (siehe Fig. 5) oder dergleichen eingesetzt werden.On the contact surface of the components 32 to 34 on the cooling surface 24 opposite side of these components 32 to 34 , the construction elements 32 to 34 are overlapped by a pressure rod 38 which extends over a little more than the entire length of the arrangement of the components 32 to 34 . In the exemplary embodiment shown, it is a quadratic full profile, other profile shapes are possible. It has, as can be seen in particular from FIG. 4, on its components 32 to 34 opposite pressing surface 40 and geometrically assigned to each component blind holes, inserted into the helical compression springs 42 and also fixed there, for example glued. Figs. 1 and 4 show that these coil springs 42 have different Liche geometry, they are printed in relation to the desired Anpreß considering the possible contact surface and the Geome ration of the component, especially its thickness, is selected. Screw compression springs have the advantage that the contact pressure can be specified and adhered to very precisely, but instead of the (relatively expensive) helical compression springs 42 , other elastic elements, for example rubber bodies, leaf springs (see FIG. 5) or the like, can also be used.

Die Anpreßstange 38 ist mechanisch so ausgeführt, daß sie bei endseiti ger Fixierung die Anpreßkräfte an den einzelnen Stellen der Bauelemente 32 bis 34 aufbringen kann, ohne dabei verbogen zu werden. Die im Aus führungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 dargestellte endseitige Befestigung ist vorteilhaft bei einer stirnseitigen Montage, wie sie im folgenden näher erläutert wird, eine derartige endseitige Befestigung ist aber nicht notwendig, die Anpreßstange 38 könnte beispielsweise auch in ihrem Mittelbereich durch eine Schraubenverbindung, wie sie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt ist, mit dem Kühlkörper 20 verbunden sein.The pressing rod 38 is designed mechanically so that it can apply the pressing forces at the individual points of the components 32 to 34 at endseiti ger fixation without being bent. The operation example in the off according to FIGS. 1 to 4 shown end-side fastening is advantageous in a front end assembly, as will be explained in more detail below, such an end-side fastening is not necessary, the squeeze bar 38 could for example also in its central area by a screw connection as it is shown for example in Fig. 5, may be connected to the cooling body 20.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 wird die Anpreßstange durch C-förmige Bügel 44 an ihren Endbereichen am Kühlkörper 20 gehal ten. Diese Bügel haben zwei gegenüberliegende Nasen 46, die in die Einschnitte 30 eingreifen können und in Längsrichtung des Kühlkörpers 20 verschoben werden können. Eine Querbewegung zum Kühlkörper 20 ist wegen des Hinterschnitts nicht möglich. Die Bügel 44 haben weiterhin eine Aussparung 48, die hier weitgehend der Querschnittsform der An preßstange 38 angepaßt ist und so lokalisiert ist, daß im Montagezu stand, wie er insbesondere aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, der Abstand zwischen Anpreßstange 38 und den einzelnen Bauelementen 32 bis 34 eingehalten wird, bei dem der für die einzelnen Bauelemente 32 bis 34 notwendige Anpreßdruck durch die Schraubendruckfedern 42 erzielt wird. Die Aussparung 48 ist zur Kühlfläche 24 hin offen, hierdurch wird die Montage vereinfacht, als Aussparung kann aber auch ein Loch vorge sehen sein.In the embodiment according to FIGS . 1 to 4, the pressure rod is held by C-shaped brackets 44 at its end regions on the heat sink 20. These brackets have two opposite lugs 46 which can engage in the incisions 30 and are displaced in the longitudinal direction of the heat sink 20 can. A transverse movement to the heat sink 20 is not possible because of the undercut. The bracket 44 also have a recess 48 which is largely adapted to the cross-sectional shape of the press rod 38 and is localized so that stood in Montagezu, as can be seen in particular from FIGS . 2 and 3, the distance between the pressure rod 38 and the individual Components 32 to 34 is observed, in which the contact pressure required for the individual components 32 to 34 is achieved by the helical compression springs 42 . The recess 48 is open to the cooling surface 24 , this simplifies assembly, but a hole can also be seen as a recess.

Zur Montage wird zunächst mittels eines geeigneten Werkzeuges, bei spielsweise hydraulisch oder pneumatisch betätigter Backen, die einer seits an der Außenseite des Kühlkörpers 20 und andererseits an der Außenfläche der Anpreßstange 38 angreifen, die Anpreßstange 38 so und gegen den Druck der Schraubendruckfedern 42 an die Kühlfläche 42 angenähert, wie dies in den Figuren dargestellt ist. Anschließend werden seitlich die beiden Bügel 44 mit ihren Nasen 46 in die Ein schnitte 30 eingeführt und längsverschoben, bis sie mit ihrer Ausspa rung 48 ausreichend weit das freie Ende der Anpreßstange 38 übergrei fen. Dann wird der in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Montagezustand erhalten. Eine Demontage erfolgt in umgekehrter Richtung.For assembly is first by means of a suitable tool, for example hydraulically or pneumatically operated jaws, which engage on the one hand on the outside of the heat sink 20 and on the other hand on the outer surface of the pressure rod 38 , the pressure rod 38 and against the pressure of the helical compression springs 42 on the cooling surface 42 approximates as shown in the figures. Subsequently, the two brackets 44 are inserted with their noses 46 into the cuts 30 and shifted longitudinally until they 48 enough with their recess 48 over the free end of the pressing rod 38 . Then the assembly state shown in FIGS . 1 to 4 is obtained. Disassembly takes place in the opposite direction.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird anstelle der Bügel 44 zur Fixierung eine Schraube 50 mit Innensechskant benutzt. Sie greift in eine gestufte Bohrung 52 des Kühlkörpers 20, wodurch sie versenkt ist, und in eine Gewindebohrung 54 der Anpreßstange 38. Durch Drehen der Schraube 50 wird die Anpreßstange 38 der Kühlfläche 24 genähert oder von ihr entfernt, über hier nicht dargestellte Abstandsmittel, bei spielsweise Distanzröhrchen, kann der Sollabstand vorgegeben werden. Die Befestigungseinrichtung gemäß Fig. 5 kann im Mittelbereich, im Randbereich oder an beliebiger Stelle der Anpreßstange 38 vorgesehen sein. Es genügt eine Schraubenverbindung, wenn zumindest ein Ende der Anpreßstange 38 gegen Verdrehen gesichert ist.In the embodiment of FIG. 5, a screw 50 with hexagon socket is used instead of the bracket 44 for fixing. It engages in a stepped bore 52 of the heat sink 20 , whereby it is sunk, and in a threaded bore 54 of the pressure rod 38th By turning the screw 50 , the pressure rod 38 is approached or removed from the cooling surface 24 by means of spacing means, not shown here, for example spacer tubes, the desired distance can be specified. The fastening device according to Fig. 5 may be in the central area may be provided in the edge region or at any position of the squeeze 38th A screw connection is sufficient if at least one end of the pressure rod 38 is secured against rotation.

Anstelle der Schraubendruckfedern 42 sind im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 als elastische Elemente Blattfedern 56 eingesetzt. Sie sind in schräg verlaufende Einschnitte in der Anpreßfläche 40 eingesetzt und dort auch fixiert. An ihrem freien Endbereich sind sie von den Bauele menten 32 bis 34 weggebogen, um eine flächige Auflage zu erzielen. Blattfedern sind preiswerter als Schraubendruckfedern.Instead of the helical compression springs 42 , leaf springs 56 are used as elastic elements in the exemplary embodiment according to FIG. 5. They are inserted into oblique incisions in the pressing surface 40 and are also fixed there. At their free end area, they are bent away from the components 32 to 34 in order to achieve a flat support. Leaf springs are cheaper than helical compression springs.

In Fig. 6 ist ein komplettes elektronisches Gerät gezeigt. Es besteht aus der Leiterplatine 36, auf der unterschiedliche elektronische Bau elemente 60 bis 62 und an beiden Seitenrändern auch zu kühlende Bauele mente 32, 33 mechanisch und elektrisch befestigt sind. Bei der Herstel lung wird die komplette Schaltung mit diesen Bauelementen 60 bis 62 bzw. 32 bis 34 sowie der Leiterplatine 36 zunächst vollständig fertig gestellt und anschließend erst mit den im folgenden zu besprechenden, mechanischen Teilen verbunden.A complete electronic device is shown in FIG . It consists of the circuit board 36 , on the different electronic construction elements 60 to 62 and on both side edges to be cooled components 32, 33 mechanically and electrically attached. In the manufacture, the complete circuit with these components 60 to 62 or 32 to 34 and the printed circuit board 36 is first completely completed and then only connected to the mechanical parts to be discussed below.

Der Kühlkörper 20 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ein klappsym metrisches Extrusionsprofil, das zwei randseitige Einzelkühlkörper, wie sie beispielsweise ähnlich in den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind, ausgebildet, welche durch eine Bodenplatte 62 einstückig miteinander verbunden sind. Dadurch werden zwei einander gegenüberliegende Kühlflä chen 24 ausgebildet, an denen in Reihe hintereinander entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 die zu kühlenden Bauele mente 32 bis 34 anliegen. Die Befestigung erfolgt entsprechend diesem ersten Ausführungsbeispiel mittels Bügeln 44.In the exemplary embodiment according to FIG. 6, the heat sink 20 is a folding-symmetrical extrusion profile, the two edge-side individual heat sinks, as are shown, for example, in FIGS . 1 to 3, which are integrally connected to one another by a base plate 62 . As a result, two opposing Kühlflä surfaces 24 are formed, on which in series one after the other according to the embodiment of FIGS . 1 to 4, the components 32 to 34 to be cooled are applied. According to this first exemplary embodiment, the attachment is carried out by means of brackets 44 .

Die Nasen 46 der Bügel 44 und auch die rückwärtigen Endbereiche der Aussparung 48 sind scharfkantig und können sich in die Einschnitte 30 bzw. die Rückfläche der Anpreßstange 38 geringfügig einschneiden. Hierdurch wird ein so ausreichender Formschluß erzielt, daß die Bügel 44 auch bei Rüttelbewegungen, wie sie beispielsweise auftreten, wenn das elektronische Gerät in einem Fahrzeug montiert ist, nicht lösen.The lugs 46 of the bracket 44 and also the rear end regions of the recess 48 are sharp-edged and can cut slightly into the incisions 30 or the rear surface of the pressure rod 38 . As a result, such a positive fit is achieved that the bracket 44 does not loosen even with shaking movements, such as occur, for example, when the electronic device is mounted in a vehicle.

Claims

1.Electronic device with a heat sink ( 20 ) and with a plurality of components ( 32 to 34 ) which lie flat against it, in particular power semiconductor components, characterized in that the components to be cooled ( 32 to 34 ) are juxtaposed on the heat sink ( 20 ) rest, and be overlapped by a pressure rod ( 38 ) which is detachably connected to the heat sink ( 20 ) and that between the pressure rod ( 38 ) and each component ( 32 to 34 ) to be cooled, elastic elements ( 42, 56 ), In particular, coil springs ( 42 ) are arranged which are supported on the pressure rod ( 38 ) and press the components ( 32 to 34 ) to be cooled against the heat sink ( 20 ).

2. Electronic device according to claim 1, characterized in that the elastic elements ( 42, 56 ) with the pressure rod ( 38 ) are connected ver, in particular that in a pressure surface ( 40 ) of the pressure rod ( 38 ) holes for helical compression springs ( 32 ) or incisions ( 58 ) for leaf springs ( 56 ) are provided.

3. Electronic device according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic elements ( 42, 56 ) of the individual components ( 32 to 34 ) have different geometries, in particular different lengths and / or different spring constants.

4. Electronic device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat sink above and below a cooling surface ( 24 ) on which the components ( 32 to 34 ) are arranged in series, each have an incision ( 30 ) with an undercut has, in the side or from the front a C-shaped bracket ( 44 ) can be used, which has a recess ( 48 ) for receiving the press rod ( 40 ).

5. Electronic device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling body ( 20 ) is an extruded profile made of light metal, in particular aluminum.

6. Electronic device according to claim 5, characterized in that the incisions ( 30 ) are continuous profile incisions.

7. Electronic device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heat sink ( 30 ) has two individual heat sinks, which have mutually facing cooling surfaces ( 24 ) and are integrally connected to one another by a base plate ( 64 ), and that one Printed circuit board ( 36 ) above the base plate ( 64 ) and between the cooling surfaces ( 24 ).