DE8302647U1

DE8302647U1 - Unit for communications engineering equipment.

Info

Publication number: DE8302647U1
Application number: DE19838302647
Authority: DE
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1983-02-01
Filing date: 1983-02-01
Publication date: 1983-06-16

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 83301PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 83301

Baueinheit für Geräte der NachrichtentechnikUnit for communications engineering equipment

Die Neuerung betrifft eine Baueinheit für Geräte der Nachrichtentechnik, die in einem elektromagnetische Felder abschirmenden Gehäuse untergebracht und mit gedruckten Schaltungen bestückt ist, auf denen thermisch hoch beanspruchte Halbleiterbauelemente angeordnet sind, deren Verlustwarme über eine außen am Gehäuse angeordnete Kühlfläche abgeführt werden soll.The innovation relates to a structural unit for telecommunications equipment, which is in an electromagnetic Housing shielding fields and equipped with printed circuits is on which thermally highly stressed semiconductor components are arranged, their heat loss is to be discharged via a cooling surface arranged on the outside of the housing.

Gerade relativ kleine Bauelemente erzeugen eine große Verlustwärme und es ist bei Steckeinschüben der Nachrichtentechnik, insbesondere solchen, oie 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.Relatively small components in particular generate a large amount of heat loss and this is the case with plug-in modules communications technology, especially those against high-frequency electromagnetic fields must be safely shielded and therefore housed in relatively tight housings, difficult to dissipate this heat loss. Internal convection is a problem with such small units practically impossible.

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 eine dauerhaftFrom telcom report 4 (1981), issue 5, pages 402 to 403, it is known to place on the ceramic body a on a printed circuit board Power-intensive LSI component a thermally conductive aluminum bar by means of a spring clip and this with one on the housing to connect arranged with heat sink provided cooling surface. To achieve good heat transfer both between the semiconductor component and the aluminum web and between the aluminum web and the cooling surface is a permanent one

flächige Berührung unbedingt erforderlich. Bereits geringfügige Verkantungen verursachen eine nur linienförmige oder gar nur punktförmige Wärmeübergangszone und verschlechtern den Wärmeübergang erheblich. Die Fertigung eines Gerätes mit einem starren Aluminium-Steg zwischen Bauelement und Kühlfläche erfordert daher wegen der großen Anforderung an die Genauigkeit einen hohen Aufwand. Auch können die AnschluQstifte des Bauelements mit der Leiterplatte erst dann verlötet werden, wenn die gesamte Baueinheit montiert und der Aluminiumsteg am Bauelement angeklemmt ist. Die räumliche Ausdehnung des Aluminium-Steges zwischen dem Bauelement und der Kühlfläche schränkt außerdem die Möglichkeiten für die Anordnung von Bauelementen auf der Leiterplatte ein.flat contact is essential. Already Slight tilts cause an only linear or even punctiform heat transfer zone and worsen the heat transfer considerably. The manufacture of a device with a Rigid aluminum web between component and cooling surface is therefore required because of the great demands a lot of effort in terms of accuracy. The connection pins of the component can also be used the printed circuit board can only be soldered when the entire structural unit and the aluminum bar have been assembled is clamped to the component. The spatial expansion of the aluminum bar between the component and the cooling surface also limits the possibilities for the arrangement of components on the circuit board.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die Baueinheit so zu gestalten, daß eine dauerhaft gute Abführung der Wärme von einem Halbleiterbauelement auf einer gedruckten Schaltung zu einer Kühlfläche am Gehäuse gewährleistet ist, ein problemloser Zusammenbau der Baueinheit ohne die Notwendigkeit eines nachträglichen Einlötens des Bauelements bei der Fertigung sowie eine Demontage und Montage der Leiterplatte zu Meß-, Prüf- und Reparaturzwecken möglich ist und keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Anordnung der Bauelemente auf der Leiterplatte bestehen. The innovation is based on the task of designing the unit so that a permanently good dissipation of heat from a semiconductor component on a printed circuit to a cooling surface on the housing is guaranteed, a problem-free assembly of the unit without the need for subsequent soldering of the component Manufacture as well as dismantling and assembly of the circuit board for measuring, testing and repair purposes is possible and there are no special restrictions with regard to the arrangement of the components on the circuit board.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß zwischen dem Halbleiterbauelement auf der Leiterplatte und einer an wenigstens zwei Seiten die Leiterplatte tragenden mit der Kühlfläche des Gehäuses gut wärmeleitend verbundenen Wand eineThis object is achieved according to the innovation in that between the semiconductor component on the Printed circuit board and one on at least two sides of the printed circuit board with the cooling surface of the Housing with good thermal conductivity connected wall a

• *• *

-3--3-

flächig ausgebildete Feder aus gut wärmeleitenden Material angeordnet ist und diese Feder einerseits mit einer Fläche gegen das Halbleiterbauelement drückt und sich andererseits gegen die Wand abstützt und ferner wenigstens zwei Laschen vorgesehen sind, die durch Öffnungen in der Wand ragen und auf deren der Leiterplatte gegenüber liegender Seite umgebogen sind.Flat-shaped spring made of material with good thermal conductivity is arranged and this spring on the one hand presses with one surface against the semiconductor component and on the other hand is supported against the wall and furthermore at least two tabs are provided which protrude through openings in the wall and onto the latter are bent over on the opposite side of the printed circuit board.

Weitere Verbesserungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further improvements are given in the subclaims.

Im folgenden wird die Neuerung näher erläutert.The innovation is explained in more detail below.

Die Figur zeigt einen Ausschnitt der Baueinheit mit einer Außenseite i, welche als Kühlfläche dient und mit Kühlrippen versehen ist. Quer zu dieser Außenseite erstreckt sich eine Wand la, welche mit der Außenseite gut wärmeleitend verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel sind Wand und Außenfläche einstückig als Strangpreßprofil aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Eine Seite der Leiterplatte ist mit Befestigungsmitteln 3 mit einem Rand der Wand verschraubt. Entsprechend ist die in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte gegenüberliegende Seite der Leiterplatte am gegenüberliegenden Rand der Wand befestigt. Mit 4 ist ein Halbleiterbauelement bezeichnet, das über Löt anschlüsse 5 in der Leiterplatte eingelötet ist. Das Gehäuse dieses Halbleiterbauelements besteht aus einer etwa 2 mm dicken Keramikplatte. Auf ihrer der Leiterplatte zugewandten Unterseite ist im Zen trum der eigentliche Halbleiterchip auflegiert. Auf der Unterseite führen Leiterbahnen von diesem ChipThe figure shows a section of the structural unit with an outside i, which serves as a cooling surface and is provided with cooling fins. A wall la, which is connected to the outside in a manner that conducts heat well, extends transversely to this outside. In the exemplary embodiment, the wall and outer surface are made in one piece as an extruded profile from an aluminum alloy. One side of the circuit board is screwed to an edge of the wall with fastening means 3. Correspondingly, the opposite side of the circuit board, which is not shown in the figure for the sake of clarity, is attached to the opposite edge of the wall. 4 with a semiconductor component is referred to, which is soldered terminals 5 in the circuit board via solder. The housing of this semiconductor component consists of an approximately 2 mm thick ceramic plate. On its underside facing the printed circuit board, the actual semiconductor chip is alloyed in the center. Conductor tracks from this chip lead on the underside

-4--4-

zu den Anschlußstiften des Halbleiterbauelements, welche in der Leiterplatte eingelötet sind.to the connection pins of the semiconductor component, which are soldered into the circuit board.

Das Zentrum der Oberseite der Keramikplatte des Halbleiterbauelements dient als Kontaktfläche zur Wärmeableitung. Die beim Betrieb entstehende Verlustwärme dieses Bauelements soll abgeführt werden. Hierzu ist eine Flachfeder 7 vorgesehen, die einerseits mit ihrem Mittelteil 6 gegen die Oberseite des Halbleiterbauelements drückt und sich andererseits gegen die Wand abstützt. Auf der das Halbleiterbauelement beruhenden Fläche ist ein Abschnitt mit einer gegen das Halbleiterbauelement gerichteten Ausprägung vorgesehen, um innerhalb des unmittelbar am Halbleiterbauelement anliegenden Flächenstücks eine besonders ebene und in sich starre Fläche ohne Auswölbung zu erzielen. Die Feiler trägt ferner Laschen 8, die durch hierfür vorgesehene Öffnungen 9 der Wand greifen und deren Enden 10 auf der dem Bauelement gegenüberliegenden Seite der Wand umgebogen sind. Die sich vom Mittelteil zur Wand erstreckenden Teile der Feder sind aufgefiedert, um ungeachtet etwaiger Unebenheiten der Wand eine möglichst große Berührungsfläche zu schaffen und so einen gleichmäßigen Wärmeübergang zur Wand zur erzielen.The center of the top of the ceramic plate of the semiconductor component serves as a contact surface for Heat dissipation. The heat loss of this component that occurs during operation is to be dissipated. For this purpose, a flat spring 7 is provided, the one hand with its middle part 6 against the top of the semiconductor component and on the other hand is supported against the wall. On which the semiconductor component based surface is a portion with a directed against the semiconductor device Expression provided in order to abut directly on the semiconductor component within the Surface piece to achieve a particularly flat and inherently rigid surface without bulging. the Feiler also carries tabs 8, which are provided by this Openings 9 grip the wall and their ends 10 on the opposite of the component Side of the wall are bent. The parts of the spring extending from the central part to the wall are Feathered to create the largest possible contact surface regardless of any unevenness in the wall and thus to achieve an even heat transfer to the wall.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das zu kühlende Bauelement sehr nahe am Rand der Leiterplatte angeordnet, so daß die Gefahr einer unzulässigen Durchbiegung der Leiterplatte an dieser Stelle gering ist. Ist das zu kühlende Bauelement zentral auf der Leiterplatte angeordnet, so bestehtIn the embodiment shown, the component to be cooled is very close to the edge of the circuit board arranged so that the risk of impermissible bending of the circuit board on this Place is low. If the component to be cooled is arranged centrally on the circuit board, then there is

eine Verbesserung darin, mit Hilfe eines Distanzstücks zwischen Leiterplatte und Wand sowie einer Verschraubung oder einer Schnappverbindung die Leiterplatte gegen die Wand zu verspannen, um eine unzulässige Durchbiegung der Leiterplatte und damit eine Verschlechterung dos Wärmeübergangs zu unterbinden .an improvement in this, with the help of a spacer between the circuit board and wall and a screw connection or a snap connection to clamp the circuit board against the wall to avoid an impermissible To prevent bending of the circuit board and thus a deterioration in the heat transfer .

Claims

-G-PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 83301 protection claims

1. Unit for telecommunications equipment, which is housed in a housing shielding electromagnetic fields and equipped with printed circuits on which thermally highly stressed semiconductor components are arranged, characterized in that between the semiconductor component on the circuit board and at least two sides of the circuit board bearing wall connected to the cooling surface of the housing with good thermal conductivity, a flat spring made of material with good thermal conductivity is arranged and this spring on the one hand presses one surface against the semiconductor component and on the other hand supports it against the wall and furthermore at least two tabs are provided which protrude through openings in the wall and are bent over on the opposite side.

2. Assembly according to claim 1, characterized in that the parts of the spring extending from the central part of the spring to the wall are feathered.

3. The assembly according to claim 1, characterized in that the central part of the spring has a flat expression which is dimensioned according to the size of the cooling surface of the semiconductor component and is directed towards the semiconductor component.

4. Assembly according to claims 1 to 3, characterized in that in addition to the arrangement of the component and cooling spring, a further fastening point is provided between the circuit board and the wall.