DE7024567U

DE7024567U - Kuehlvorrichtung fuer halbleiterelemente

Info

Publication number: DE7024567U
Application number: DE19707024567
Authority: DE
Original assignee: Redpoint Ltd , Swmdon, Wiltshire (Großbritannien)
Priority date: 1969-06-26
Filing date: 1970-06-30
Publication date: 1971-04-01
Also published as: GB1290018A

Description

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50. Juni 1970 lG-ί

Beschreibung

zu der Gebrauchsmusteranmeldung

RSDPOINT LIMITED

Lynton Road, Cheney Manor, Swindon, Wiltshire

Groß-Britanien

betreffend Kühlvorrichtung für Halbleiterelemente.

Die vorliegende Erfindung betrifft Kühlvorrichtungen für Halbleiterelemente, insbesondere sogenannte HaIb-'leiterelemente mit zwei Anschlußreihen (dual-in-line semi conductor devices).

, Genas der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Kühlvorrichtung für ein Halbleiterelement einen.thermisch leitenden Körper, der ii> Flächenkontakt mit einer Fläche des Halbleiterelenentes steht, ein an der entgegengesetzten Seite des Ealbleiterelementes angreifendes Befestigungselement; und eine im Zusammenwirken mit dem Körper und

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den Tragelement das Halbleiterelement in Anlage an den Kühlkörper haltende Federeinrichtung umfaßt. Das Tragelement ist vorzugsweise ebefalls thermisch-leitend. Das Befestigungselement und/oder der Kühlkörper können elektrisch isoliert sein, wenn sie den Zuleitungen des Halbleiterelementes nahe benachbart sind«

Die Federeinrichtung kann einen oder mehrere Federbügel umfassen, die von den Kühlkörper und dem Befestigungselement getrennt sind und in Ausnehmungen derselben eingreifen können.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand scheaatischer Zeichnungen ara Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgeisSSe Kühlvorrichtung in

perspektivischer Darstellung in auseinandergezogener Fora:

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Eis. 1;

Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung eine alternative Ausführungsfora eines Teiles

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der in Fig. 1 gezeigten Kühlvorrichtung;

Fig. k eine perspektivische Darstellung einer

alternativen Ausfilhrungsform eines anderen Teiles der in Fig. 1 gezeigten Kühlvorrichtung;

Fig. 5 eine andere Ausführungsform der efindungsgemSßen Kühlvorrichtung int Schnitt;

Fig;. 6 in einer stirnseitigen Ansicht eine Einzelheit einer alternativen Ausführungsform eines Teiles der in Fig. 5 gezeigten Kühlvorrichtung;

\ Fig. 7 eine stirnseitige Ansicht eines weiteren

jj Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäSen

Ij Kühlvorrichtung;

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 7ΐχΐ_γτττ in Fig. 7, und

Fig. 9 eine Draufsieht auf einen Teil des in Fig. 7 gezeigten Kühlkörpers.

Fig. 1 zeigt eine Kühlvorrichtung für eine Halbleiterelement 1, das ein sogenanntes Halbleiterelement

mit zwei Ansehlußrelhen (dual-in-line semi conductor devices) ist und eine allgemein rechteckige Form besitzt und mit einer Vielzahl von Leltungsansehlußpaaren 2 versehen ist. Die Kühlvorrichtung waist einen Rinnen- bzw. Trogförmigen Körper 3 aus Alluminium auf, der eine beliebige zur Warmeabstrahlung geeignete Form, in diesem Fall geriefelte äußere Seitenwände aufweist. In dem Körper 3 ist eine symetrisch angeordnete sich in LSsgsrishtimg erstickende Hut H- ausgebildet, file so geformt ist, daS sie das Halbleiterelement 1 derart in sich aufnehmen» kann, daß das Halbleiterelement 1 und der Körper J5 dar Kühlvorrichtung in Flächen'oerührung miteinander stehen, wobei der Körper J5 eine Abdeckung für das Halbleiterelement 1 darstellt. Die Kühlvorrichtung umfaßt weiterhin ein Tragelesent in Fora einer Schiene 5, die sich über die ganze Länge des Halbleiterelementes und unter diesea hindurch erstreckt und dabei so angeordnet ist, daß sie in FlSchenberÜhrung nit der Seite des Halblelterelensntes 1 steht, die entgegengesetzt der am Körper 2 anliegenden Seite Ist.

Am Körper J sind Ausnehmungen ausgebildet, die in diesem Falle die Form spitzwinklig keilfömaiger Ausnehmungen bzw. Slnrastungera 7 (Fig. 2) haben und das Tragelement 5 1st mit Schlitzen 6 versehen, die als Befestigungspunkte für metallene 3*Jgel 8 dienen, wobei

die Federbügel 8 ±a den Schlitzen δ des Tragelementes verankert sind, und federnd in die in Körper 3 ausgebildete Ausnehmungen 7 eingreifen, um das Tragelement 5 und den Körper 3 in Fläehenberührung nsit dem Ealbleiterelesent 1 zu halten.

Das sehienenfönaige Tragelesent 5 ist vorzugsweise aus Allussiniuia hergestellt *τη<3 ait eineär hier nicht

benachbart den Leitungsansehlüssen 2 verläuft.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Forts des in Fig. 1 land 2 gezeigten Körpers 3 eier· Kühlvorrichtung. Der in Fig. 3 gezeigte Körper besitzt, mit sich in Längsrichtung erstreckenden Hippen ^a versehene Seitenwände, die eine bessere Wärmeübertragung; aufweisen als die in Fig. 1 gezeigten geriffelten Wände.

Eine weitere Ausführungsfonn eines Pederbügels ist in Fig. 4 gezeigt. Dieser Federbügel 8b ist aus federndem Kunststoffmaterial z.3. aus Nylon hergestellt, und dazu bestimmt, sich der Länge na^h über den Körper 5 zu erstrecken und in Ausnehmungen in der Tragschiene 5 einzugreifen, die ähnlich den in Fig. 1 gezeigten sind. Bei einem solchen Federbügel kann auf die Ausbildung

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der Einrastungen 7 (^ig. 1) ini Körper 5 verzichtet werden.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der Kühlvorrichtung bei der ein, eine rechteckige Form aufweisendes und mit sieben Paaren von Leitungsansehlüssen 12 versehenes Halbleiterelement 11, ein sogenanntes Kalbleiterelement mit zwei Anschlußreihen (dual-in-line semi conductor device) in eine in einem Körper aus AlluminiuHB ausgebildete Ausnehmung 14 eingesetzt ist, so daS die Halbleitervorrichtung 11 und der Körper I^ der Xühl-g-ferri ehtung in Flächenberünifung miteinander sind * Die obere Fläche des Körpers 13 kann eine beliebige zur ^itzeabsfcrahltrag geeignete Form aufweisen, und ist im vorliegenden Fall nit einer Anzahl von nach oben gerichteten Querrippen i^a versehen, die eine gute Wärmeübertragung ί ördem.

Die Kühlvorrichtung uaiaSt weiter eine Tragschiene 15, die unter dea Halbleiterelement 11 hindurchführt. Die " Tragschiene 15 besitzt von oben gesahen einen flachen rechteckigen Abschnitt, der an jedem seiner Enden rechteckige Stäbe bzw, Abschnitte von einer solchen Länge aufweist, daß· wenn diese Stäbe rechtwinklig gegen die Tragschiene 15 abgebogen werden, um die in Fig. 5 gezeigte U-Form zu bilden, sich durch Löcher 16 in den Körper

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der Suhlvorrichtung and durch federnde Yerbindungseinr-' afctungen in Form von Buchsen IT aus Silikon-Gunssi erstreben, wobei jede dieser Buchsen 17 zu ihres Schutz mit einer öse 18 versehen ist, und wobei Jeder Stab e±ne genügende

ι Länge aufweist, us„ wie in Fig. 5 gezeigt, abgebogen zu

werden. Die "BcLehsezi 17 werden bevor die Stäbe über sie

gebogen werden zusaEsengedruckt, so daS die Buchsen

den gebogenen Stäben zusammenwirken, us die Tra

15 und den Korper 13 der Kühlvorrichtung in Flächenbe-

Γ rohrunit mit des Halbleiterelement 11 zu halsn. Da die

\ Buchsen 17 zusammengedrückt sind, wird eine Kraft auf die

Tragschiene 15 ausgeübt, die sicher stellt, uaß der K3rper 13 und das Halbleiterelement 11 in Berührung miteinander

gehalten werden.
Die Tragschiene 15 ist aus Allurninium hergestellt

und je nach Montage der Halbleitervorrichtung 11 in einer von zwei im Folgenden beschriebenen Arten isoliert.

Wenn das Halbleiterelement 11 direkt auf einer Tafel

sit feiner gedruckten Schaltung anzubringen ist, wird eine durch Wanne sehrumpfbare Isolierhülse 20 über die Tragschiene 15 geschoben uidl die Ecken des flachen

: rechteckigen Teiles der Tragschiene 15 werden, wie in

Figur 6 gezeigt, nach unten gebogen, um kurze 3eine zu erhalten, Diese Ausbildung der Tragschiene 15 hat zwei

Vorteile, nämlich, daß die Hülse 20 die Tragschiene 15 isoliert und, daß durch die Füße eine Korrosion durch Flußmittel beim Löten der Baugruppe sicher vermieden wird, indem die Tragschiene 15 etwas von der Tafel mit der gedruckten Schaltung abgehoben ist.

Soll das Halbleiterelement jedoch in einen nicht gezeigten Sockel befestigt werden, so ist die oben beschriebene Art der Isolierung nicht geeignet, da die !Dicke des Materials der Hülse dazu neigt, das Halbleiterelement zu lockern, da die 3k&ltungsanschlüsse 12 nicht genügend lang sied, um In den Sockel festgehalten zu werden. Daher Ist es notwendig die Tragschiene 15 zur Isolierung alt einen Kunstharz, In diesem Falle mit einem Silikon-Lack, zu überziehen, bzw. zu lackieren. Diese letzter« Art der Isolierung aittels eines Silikon-Lackes 1st in ?Ig. 5 salt der 3ezugsziffer 21 bezeichnet, dargestellt.

Die Figuren 7* 8 said 9 zeigen eine weitere Ausführungsförs der Kühlvorrichtung, die einen WSrseableltenden Körper 30 sit einer Xut 31 aufweist, der das Halbleiterelesent; 32 derart aufnisst, daS dieses in FlSebesbeiiihrung nlt den Kcrper 30 der Kühlvorrichtung steht. Dabei Ist ein Tragelenent In Fora zweier· kurzer¹ Schienen bzw. ÄnsenlSge 35 ausgebildet, die sieb In Jedesi Ende des

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Halbleiterelementes nach Iniien erstrecken und an der Seite des Halbleiterelementes anliegen, die entgegengesetzt der Seite ist, die in Flächenberührung mit dem Körper 20 der Kühlvorrichtung steht. Die Anschläge 35 sind wie gezeigt so geformt, daß sie die Leitungsanschlüsse des Kalbleiterelementes nicht kurzschließen«

Diese kurzen Anschläge 35 sind mittels eines 3ügels 36 miteinander verbunden, der sich entlang den Sndern des Halbleiterelementes 32 und des Körpers 3Ö nach oben und entlang der Oberseite des Körpers 30 erstreckt·

Eine federnde Einrichtung in Form zweier Federarme greift in Ausnehmungen oder eine Nut in der Oberseite des Körpers 30 der Kühlvorrichtung ein, und hält so den Körper 30 mit einer Druckkraft in FlSchenberührung mifi dem Halbleiterelement 32.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Federarme 37 durch Ausstanzen derselben aus den Seiten des Bügels 36 ausgebildet. Es ist Jedoch offensichtlich, daß die Federarme 37 aus der Oberseite des Bügels 36 ausgestanzt werden können. Die Federarme 37 bewirken, daß die unteren Enden der mit dem Bügel 36 verbundenen Ansehlägen 35 nach innen bzw. oben gezogen werden und

damit sicher gestellt ist. daß eine merkliche Haltkräffc

auf das Halbleiterelement ausgeübt wird.

Es ist zu bemerken, daS die Verwendung dieser Kühlvorrichtung nicht auf die gezeigten Halbleiter elemente mit h_t 7 oder 8 Paaren von LeitungsanschlUssen beschränkt ist, sesdsrSy ösS £i$ hisr b^SÄhri=sb©K€S KllhlvghtcKxgeg bei Halbleiterelenenten jeder GröSe angewandt werden, können.

Die in Figur 8 ohne Isolierung dargestellten Anschläge 35 können in bereits beschriebener Art isoliert werden.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

AnsDrüche:

Claims

Ansurßclie

1. Kühlvorrichtung für ein Halbleiterelement, dadurch gekennzeichnet, daB er einen thsrmisehleitenäen Körper (3, 13, 30) der in Pläehenberührung mit einer Fläche des Halbleiterelementes (1, 11, 32) steht, ein an der entgegengesetzten Seite des Halbleiterelement es (1, 11, 32) angreifendes Tragelement (5, 15, 35) und eine ia Zusammenwirken »sit dem Körper (3., 13 > 30) und den !üragelement (5, 15, 35) das Halbleiterelement (1, 11, 32) in Anlage an den Körper (3, 13, 30) haltende Pedereiörichtung (8, 8b, 17, 37) anfaßt.

2. Torrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS das Tragelesent (5, 15, 35) einen sich t&er die ganze Länge des Halbleiterelesentes (1, 11, 32) erstreckenden Abschnitt aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragslesent ein paa? kurzer von entgegengesetzten 2nden des Halbleite2?slesentes (32) sich nach innen erstreckender Anschläge (35) aufweist, die durch einen sich entlang der Oberseite des Körpers (30) der Kühlvorrichtung erstreckenden 33gel (36) miteinander verbunden sind.

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4. Vorrichtung nacii Jlnspruei* 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , r??e das Srageleceni; ς_3? foitt-els einer· Sülse (20) aus isollei^endes! Material gegen die Leitungsanseülilsse (12} des Ealbleiterelesentes C^-I) isoliert ist.

5- Vbrrienttmg nach. Anspracli 1, dadurcli g e k e η η — zei ehnet , da S das Trageleaent (15^% ssittels eiser Kimstharzschi^iit (21) elelctrisen gegen die I^eittingsanschlüsse (12) des HalbleitereleEentes (11} isoliert ist.

6. Torric&tung nach einem der vornergehenden. Ansprüche* dadurch, gekennzeichnet, daS der KSrper

Os 13* 30) der Kühlvorrichtung elektrisch isoliert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Feuereinrichtung mindestens einen am Körper (3) der Kühlvorrichtung und am Halbleiterelement (1) angreifenden Federbügel (8, 8b) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η a zeichnet, ciaS die Federeinrichtung ein paar

federnder Buchsen (IT) urafaoi, die am Körper (13) der Kühlvorrichtung angebracht sind, und mit dem Tragelement (15) zusammenwirken.

9„ Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daS: Jede der Buchsen (17) aus elastischem Material, vorzugsweise SiHlCOn-GUnKSi₄ hergestellt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Hülsen (17) ralt einer öse (18) zum Schutz des Loches in der Hülse (I7) versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung ein paar mit dem Bügel (36) verbundener Federarme (37) aufweist, die an der Oberseite des Körpers (JO) der Kühlvorrichtung angreifen.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (3* 13* 30) eine die Warmeabstrahlung fördernde Form aufweist.