DE4128936A1 - Federndes halteelement fuer kuehlkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein federndes Halteelement für Kühlkör­ per, das zwischen elektronischen Bauteilen oder damit verbun­ denen Kühlkörpern einerseits und einer Gegenhalteplatte ande­ rerseits zwischengeschaltet ist.

Bei bekannten Halteelementen wird die Erzeugung einer Druck­ kraft, die einerseits den Kühlkörper an das elektronische Bau­ element und andererseits das Halteelement an eine Gegenhalte­ platte drückt, durch eine Schraubenfeder bewirkt. Halteele­ ment, Schraubenfeder und Kühlkörper sind dabei koaxial zuein­ ander angeordnet, axial gegeneinander verschiebbar und gegen­ seitig geführt. Das federnde Halteelement als ganzes ist je­ doch zweiteilig ausgeführt und besteht aus der genannten Schraubenfeder und einem Halteelement, das hohlzylindrisch ausgeführt und zumindest von einer Stirnseite her offen ist. Das Halteelement wirkt über dieses offenes Ende derart mit dem Kühlkörper zusammen, daß beide Elemente in einer gegenseitig auseinandergezogenen Stellung arretiert sind, wobei sich die Schraubenfeder einerseits am Kühlelement und andererseits am Halteelement abstützt. Durch axiales gegenseitiges Verschieben der beiden Elemente wird beim Zusammendrücken der Druckfeder eine Kraft erzeugt, die gleichzeitig auf Gegenhalteplatte und elektronisches Bauelement bzw. Kühlkörper wirkt. Derzeitige Halteelemente sind in der Regel aus Kunststoff und nehmen eine Schraubenfeder in sich auf. Eine derartige Konstruktion ist mit relativ hohen Material- und Montagekosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein federndes Halte­ element bereitzustellen, das in hohen Stückzahlen verfügbar, einfach montierbar und kostengünstig ist.

Die Lösung dieser Aufgabe geht aus den Merkmalen des Anspru­ ches 1, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil hervor.

Zur Vereinfachung der Montage eines federnden Halteelementes wird eine einstückige Ausführung verwendet. Das Element be­ steht vollständig aus Kunststoff, um die gewünschten Iso­ liereigenschaften zu gewährleisten. Die konzentrische Anord­ nung und die axiale Verschiebbarkeit wird durch entsprechend ineinander greifende Führungsbohrungen und Führungszylinder erzielt. Die Erzeugung einer Druckkraft geschieht durch minde­ stens drei Federarme, die zur Erzeugung einer Federkraft ent­ sprechend gegen die Gegenhalteplatte bzw. den Kühlkörper ange­ stellt sind. Die Federarme gehören zur einstückigen Ausführung des federnden Halteelementes.

Ein federndes Halteelement der oben beschriebenen Form läßt sich in vorteilhafter Weise als Spritzgußteil gestalten und herstellen.

Im folgenden wird anhand der schematischen Figuren einerseits der bekannte Stand der Technik und andererseits ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die Fig. 1 und 2 stellen den bekannten Stand der Technik dar.

Die Fig. 3 liefert einen Schnitt durch ein federndes Halte­ element in der Seitenansicht.

Die Fig. 4 stellt eine Draufsicht des federnden Haltelementes entsprechend Fig. 3 dar.

Die Fig. 5 stellt eine Unteransicht eines federnden Halteele­ mentes entsprechend Fig. 6 dar.

Die Fig. 6 stellt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer gesamten Anordnung aus elektronischem Bauelement, Kühl­ körper, federndem Halteelement und Gegenhalteplatte dar.

In der Fig. 1 wird die teilweise geschnittene Seitenansicht einer gesamten Anordnung aus Leiterplatte 6, elektronischem Bauteil 5, Kühlkörper 4, Gegenhalteplatte 1 und federndem Hal­ teelement 2 wiedergegeben. Dabei stützt sich das Halteelement 2 mit einer Seite an der Gegenhalteplatte 1 ab, während der Kühlkörper 4 mit einer entsprechend gegenüberliegenden Seite am elektronischen Bauteil 5 anliegt. Die zwischen Halteelement 2 und Kühlkörper 4 wirkende Schraubenfeder 13 wird über den Federführungszylinder 14 und eine Führungsbohrung 7 im Kühl­ körper 4 teilweise geführt. Der Montagezylinder 10 ist ge­ schlitzt und bewirkt die Halterung des gesamten federnden Halteelementes in einer Bohrung der Gegenhalteplatte 1 mittels einer Klemmung. Kühlkörper 4 und Halteelement 2 sind koaxial zueinander angeordnet und axial gegeneinander verschiebbar. Die gewünschte Druckkraft wird von der Druckfeder 13, die hier als Schraubenfeder ausgeführt ist, aufgebracht. Die Druckfeder 13 stützt sich dabei am Grund der Führungsbohrung 7 im Kühl­ körper 4 und am Halteelement 2 ab. Die Druckfeder 13 kann da­ bei auch im maximal auseinandergefahrenen Zustand zwischen Kühlkörper 4 und Halteelement 2 unter Vorspannung stehen.

Der in Fig. 2 separat dargestellte Kühlkörper 4 mit der Füh­ rungsbohrung 7 hat beispielsweise Abmessungen von wenigen Mil­ limetern. Der Durchmesser 8 und die Länge 9, die ungefähr der Länge der Führungsbohrung 7 entspricht, betragen beispiels­ weise 4 mm. Das Material eines derartigen Kühlkörpers hat in der Regel eine gute Wärmeleitfähigkeit und besteht fast aus­ schließlich aus Metall. Die Führung zwischen dem Kühlkörper 4 und dem Halteelement 2 ist in der Ausführung des Standes der Technik, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, lediglich durch das Zusammenspiel von Druckfeder 13 und Führungsbohrung 7 und Druckfeder 13 und Montagezylinder 10 gegeben.

Die Fig. 3 zeigt die einstückige Ausführung eines federnden Halteelementes 3 aus Kunststoff. Dieses weist ebenfalls einen geschlitzten Montagezylinder 10 auf. Der Führungszylinder 15 hat in diesem Fall einen anderen Durchmesser, als der Montage­ zylinder 10. Anstelle einer Schraubenfeder 13 gehören zu die­ sem einstückigen Spritzgußteil mindestens drei Federarme 11. Die Federarme sind auf dem Umfang des federnden Halteelementes 3 gleichmäßig verteilt und bewirken über eine Anstellung in axialer Richtung die Erzeugung einer Druckkraft, wenn sie ge­ gen den Grundkörper des Halteelementes 3 angedrückt werden.

In der Fig. 4 ist eine zur Fig. 3 korrespondierende Drauf­ sicht auf ein federndes Halteelement 3 dargestellt. Diese Fi­ gur zeigt deutlich die gleichmäßige Verteilung der Federarme 11 am Umfang des Halteelementes 3. Die Form der Federarme 11 ist hierbei zweckmäßigerweise der Form des Grundkörpers des Halteelementes 3 angepaßt. Die Federarme 11 bilden jeweils einen gedrittelten Kreisring und sind lediglich über einen Steg 16 mit dem Grundkörper des Halteelementes 3 verbunden. Die Anstellung der Federarme 11 ist nur in den Fig. 3 und 6 zu erkennen. In der Ansicht entsprechend der Fig. 4 ist der Führungszylinder 15 sichtbar.

Die Fig. 4 und 5 sind annähernd identisch, unterscheiden sich jedoch in der Lage des federnden Halteelementes 3. Die Fig. 4 korrespondiert mit der Fig. 3 und die Fig. 5 korre­ spondiert mit der Fig. 6.

Die Fig. 6 zeigt eine gesamte Darstellung einer Anordnung von einer Leiterplatte 6 bis zu einer Gegenhalteplatte 1. Das elektronische Bauteil 5 ist auf der Leiterplatte 6 in üblicher Weise befestigt. Auf der der Leiterplatte gegenüberliegenden Seite des elektronischen Bauteiles 5 wird der Kühlkörper 4 an­ gedrückt. Zur besseren Wärmeleitung wird eine Wärmeleitpaste 12 zwischen Kühlkörper 4 und Bauteil 5 aufgebracht. Der Kühl­ körper 4 ist in diesem Fall als ein mit Rippen versehener ro­ tationssymmetrischer Körper ausgestaltet worden. Durch die teilweise aufgeschnittene Darstellung des Kühlkörpers 4 ist die Führungsbohrung 7 zu erkennen, die mit dem Führungszylin­ der 15 des federnden Halteelementes 3 zusammenwirkt. Durch die einstückige Ausführung des federnden Halteelementes 3 erübrigt sich der Einsatz einer Druckfeder. Zur Erzeugung einer An­ druckkraft zwischen Gegenhalteplatte 1 und Kühlkörper 4 dienen die Federarme 11 des Halteelementes 3. Dieses Teil besteht aus Kunststoff, wobei die isolierenden Eigenschaften ausgenutzt werden. Darüber hinaus kann ein derartiges Teil in einfacher Weise in einem Spritzgießverfahren hergestellt werden. Der Kunststoff muß entsprechend dem Einsatz temperaturbeständig und alterungsbeständig sein. Für diesen speziellen Anwendungs­ fall muß der Kunststoff aber auf jeden Fall Federeigenschaften aufweisen, damit die Federarme 11 die ihnen zugeordnete Wir­ kung entfalten können. Ein federndes Halteelement 3 vereinigt somit durch seine besondere Ausgestaltung die Erzeugung einer Federkraft, die exakte Führung gegenüber dem Kühlkörper 4, die genaue Positionierung gegenüber der Gegenhalteplatte 1 und die isolierenden Eigenschaften durch die Verwendung eines Kunst­ stoffes. Der wirtschaftliche Vorteil durch die Einsparung ei­ ner Druckfeder, beispielsweise einer Schraubenfeder, gewinnt durch die hohen Stückzahlen der eingesetzten federnden Halte­ elemente 3 eine große Bedeutung.

Claims (2)

1. Federndes Halteelement für Kühlkörper (4) von elektroni­ sche Bauteilen (5), wobei das Halteelement und der Kühlkörper (4) koaxial zueinander angeordnet, axial gegeneinander ver­ schiebbar und gegenseitig geführt sind und mittels einer Druckfeder (13) eine Druckkraft zwischen beiden Elementen er­ zeugbar ist, so daß das Halteelement an eine Gegenhalteplatte (1) und der Kühlkörper (4) an ein elektronisches Bauteil (5) andrückbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das federnde Halteelement aus Kunststoff besteht und ein­ stückig hergestellt ist,
• - die koaxiale Führung und Verschiebbarkeit zwischen Halte­ element (3) und Kühlkörper (4) durch das Zusammenwirken einer Führungsbohrung (7) im Kühlkörper (4) und eines Führungszylin­ der (15) am Halteelement (3) erzielbar ist und
• - die Druckkraft zwischen Gegenhalteplatte (1) und Kühlkörper (4) durch mindestens drei Federarme (11) des Halteelementes (3) erzeugbar ist, wobei die Federarme (11) gleichmäßig auf dem äußeren Umfang des Halteelementes (3) positioniert, in der Form eines dreigeteilten Ringes ausgeführt und im entlasteten Zustand in Richtung auf den Kühlkörper (4) bzw. die Gegenhal­ teplatte (1) angestellt sind.

2. Federndes Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückig aus Kunststoff bestehende Halteelement (3) ein Spritzgußteil ist.