DE8516915U1 - Heat sink for cooling a semiconductor component - Google Patents

Heat sink for cooling a semiconductor component

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DE8516915U1 DE19858516915 DE8516915U DE8516915U1 DE 8516915 U1 DE8516915 U1 DE 8516915U1 DE 19858516915 DE19858516915 DE 19858516915 DE 8516915 U DE8516915 U DE 8516915U DE 8516915 U1 DE8516915 U1 DE 8516915U1
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Description

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ί i iJί i iJ f I I I (f I I I (

Siemens Aktiengesellschaft Unser ZeichenSiemens Aktiengesellschaft Our mark

Berlin und München VPA 85 G 1351 DE \\ Berlin and Munich VPA 85 G 1351 DE \\

ä_ Kühlkörper zur Kühlung eines Halbleiterbausteins 5ä_ Heat sink for cooling a semiconductor component 5

Die Neuerung betrifft einen Kühlkörper nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The innovation relates to a heat sink according to the preamble of claim 1.

Die Befestigung von Kühlkörpern auf Einzelhalbleitern erfolgt häufig durch gegenseitiges Festschrauben beider Bauteile oder durch Festklemmen mit Hilfe einer Andruckfeder. Bei der Schraubmontage erfolgt die Befestigung üblicherweise an einer außerhalb des Halbleitergehäuses vorhandenen Montageöse mit dem damit verbundenen Nachteil, daß sich wegen der außerhalb des Bauteil-Zentrums wirksamen Anpreßkraft nur eine relativ geringe Wärmeüberleitung vom Halbleiter auf den Kühlkörper erzielen läßt.The attachment of heat sinks to individual semiconductors is often done by screwing the two together Components or by clamping with the help of a pressure spring. It is fastened with screw mounting usually on a mounting eyelet outside the semiconductor housing with the associated disadvantage, that because of the contact pressure effective outside the component center, only a relatively low heat transfer occurs can be achieved by the semiconductor on the heat sink.

Bei einer Befestigung mit einem beidseitig eingehängten Federbügel, wie sie beispielsweise aus der US-PS 4 169 642 bekannt ist, ergibt sich zwar die erwünschte mittige Andruckkraft, sie ist jedoch insofern ungünstig, als der Federbügel eine kühlrippenfreie Zone beansprucht, die deshalb für die Wärmeabfuhr nicht optimal genutzt werden kann.When fastening with a spring clip suspended on both sides, as is the case, for example, from the US Pat. No. 4,169,642 is known, results in the desired central pressure force, but it is insofar unfavorable as the spring clip demands a zone free of cooling fins, which is therefore not optimal for heat dissipation can be used.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für die Verlustwärmeabfuhr von auf Flachbaugruppen angeordneten Halbleiter-Bauelementen einen Kühlkörper zu schaffen, der einerseits eine mechanisch einfache und andererseits eine thermisch optimale Befestigung des Halbleiter-Bausteins am Kühlkörper ermöglicht.
35The innovation is now based on the task of creating a heat sink for the dissipation of heat loss from semiconductor components arranged on flat modules, which on the one hand enables a mechanically simple and on the other hand a thermally optimal attachment of the semiconductor module to the heat sink.
35

Sta 1 StI / 21.08.85Sta 1 StI / 08/21/85

- 2 - VPA 85 G 1351 DE- 2 - VPA 85 G 1351 DE

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich neuerungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Ein derart ausgebildeter Kühlkörper hat den Vorteil, daß er ohne besondere Maßnahmen am Halbleiter-Bauelement eine schnelle Montage ermöglicht, wobei mit relativ einfachen Mitteln eine auf die Bauteilmitte gerichtete Anpreßkraft ausgeübt wird.According to the innovation, the solution to this problem results from the characterizing features of claim 1. A heat sink designed in this way has the advantage that it can be attached to the semiconductor component without any special measures enables quick assembly, with one directed towards the center of the component with relatively simple means Contact pressure is exerted.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann beispielsweise mit einem gemäß Anspruch 3 ausgebildeten Kühlkörper sehr einfach eine Anpassung an unterschiedliche Bauteileabmessungen, insbesondere an die jeweilige Dicke des Bauteils erreicht werden.
15Advantageous further developments of the innovation are given in the subclaims. For example, with a heat sink designed according to claim 3, an adaptation to different component dimensions, in particular to the respective thickness of the component, can be achieved very easily.
15th

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Neuerung anhand der Zeichnung näher erläutert.The following is an embodiment of the innovation explained in more detail with reference to the drawing.

Die Figur zeigt einen Kühlkörper 1, der mittels einer in einer Quernut 9 geführten Schraube (nicht sichtbar) auf einer Flachbaugruppe 8 befestigt ist. Der Kühlkörper 1 weist eine senkrecht zur Ebene der Flachbaugruppe 8 verlaufende Kühl-Kontaktfläche 3 auf, während auf der der Kühl-Kontaktfläche 3 abgewandten Seite mehrere vertikal übereinander angeordnete Kühlrippen 2 vorgesehen sind. Zur optimalen Abführung der Verlustwärme sind die Kühlrippen 2 etwas schräg nach oben gerichtet und ermöglichen damit auch bei horizontaler Einbaulage und bei natürlicher Konvektion einen guten Luftaustausch. Die Schräglage der Kühlrippen 2 nimmt nach oben hin stetig zu, so daß sich eine leicht fächerartig aufgespreizte Kühlrippenanordnung ergibt. Die oberste Kühlrippe 2a weist eine im Vergleich zu den übrigen Kühlrippen 2 größere Länge auf, wobei der ver-The figure shows a heat sink 1 which is fastened to a flat module 8 by means of a screw (not visible) guided in a transverse groove 9. The heat sink 1 has a cooling contact surface 3 running perpendicular to the plane of the printed circuit board 8, while a plurality of cooling fins 2 arranged vertically one above the other are provided on the side facing away from the cooling contact surface 3. For optimal dissipation of the heat loss, the cooling fins 2 are directed somewhat obliquely upwards and thus enable a good exchange of air even with a horizontal installation position and with natural convection. The inclined position of the cooling fins 2 increases steadily towards the top, so that a cooling fins arrangement which is spread out in a slightly fan-like manner results. The uppermost cooling rib 2a has a greater length compared to the remaining cooling ribs 2, with the

- 3 - VPA 85 Gj3 5 IDE- 3 - VPA 85 Gj 3 5 IDE

längerte Abschnitt U-förmig zurückgebogen ist. In dieseift dadurch entstandenen U-förmigen, zur Kühl-Kontaktflachenseite hin offenen Kühlrippenraum ist ein ebenfalls U-förmig gebogenes Ende einer Blattfeder 6 fej 5 dernd eingespannt. Das freie Ende dieser einseitig ge-elongated section is bent back in a U-shape. An end of a leaf spring 6, which is also bent in a U-shape, is clamped in this U-shaped cooling rib space, which is open towards the cooling contact surface side. The free end of this one-sided

! lagerten Blattfeder 6 ist etwa rechtwinkelig zur Kühl-! mounted leaf spring 6 is approximately at right angles to the cooling

Kontaktfläche 3 hin abgewinkelt, so daß der an der Kühl-Kontaktflache 3 über Wärmeleitpaste bzw. Wärmeleitisolierfolie 4 thermisch kontaktierte Halbleiterbaustein durch eine mittig angreifende Anpreßkraft F angedrückt wird. Im U-förmigen Kühlrippenraum sind mehrere stufenförmig angeordnete Rastnasen 10 für das U-förmig zurückgebogene Ende der Blattfeder 6 vorgesehen, so daß je nach Dicke des Bauteils, z.B. zwischen 1 und 8 mm, entsprechend unterschiedliche Raststellungen bei gering variierender Anpreßkraft F gewählt werden können. Die vom Kraftangriffspunkt weit entfernte Lagerpunkt der Blattfeder 6 erlaubt auch die Montage großflächiger Bauteile unter Einhaltung von Kriechstrecken nach VDE 0805.Contact surface 3 angled out so that the semiconductor component which is thermally contacted on the cooling contact surface 3 via thermal paste or thermal insulating film 4 is pressed by a pressure force F acting in the center. In the U-shaped cooling rib space, several stepped locking lugs 10 are provided for the U-shaped bent back end of the leaf spring 6 so that, depending on the thickness of the component, e.g. between 1 and 8 mm, different locking positions can be selected with slightly varying contact pressure F. The bearing point of the leaf spring 6, which is far from the point of application of force, also allows the assembly of large-area components while maintaining creepage distances according to VDE 0805.

Im U-förmigen Kühlrippenraum können gegebenenfalls auch mehrere Blattfedern nebeneinander eingespannt werdenIn the U-shaped cooling fin space, if necessary several leaf springs are clamped next to each other

I FigurI figure

5 Schutzansprüche
255 claims for protection
25th

3030th

3535

Claims (5)

• · - 4 - VPA 85 G 1351 DE Schutzanspruche• · - 4 - VPA 85 G 1351 EN Protection claims 1. Kuhlkörper mit einer ebenen Kühl-Kontaktfläche zur Kühlung eines mittels eines Federelements an die Kühl-Kontaktfläche andrückbaren Halbleiterbausteins, dadurch gekennzeichnet , daß der Kühlkörper (1) an der den Halbleiterbaustein (5) tragenden Flachbaugruppe (8) befestigt und so angeordnet und ausgebildet ist, daß die Kühl-Kontaktfläche (3) senkrecht zur Ebene der Flachbaugruppe (8) verläuft und j an der der Kühl-Kontaktfläche (3) abgewandten Seite1. Heat sink with a flat cooling contact surface for Cooling of a by means of a spring element on the cooling contact surface pressable semiconductor module, characterized in that the Heat sink (1) attached to the flat module (8) carrying the semiconductor module (5) and arranged in this way and is designed so that the cooling contact surface (3) runs perpendicular to the plane of the printed circuit board (8) and j on the side facing away from the cooling contact surface (3) \ mehrere vertikal übereinander angeordnete Kühlrippen (2) \ several cooling fins arranged vertically one above the other (2) j vorgesehen sind und daß am oberen Ende des Kühlkörpersj are provided and that at the upper end of the heat sink (1) eine etwa senkrecht zur Kühl-Kontaktfläche (3) abstehende Blattfeder (6) eingespannt ist, deren freies Ende etwa rechtwinkelig zur Kühl-Kontaktfläche (3) hin abgewinkelt ist und federnd im mittleren Bereich des dazwischen angeordneten Halbleiterbausteins (5) anliegt.(1) a leaf spring (6) protruding approximately perpendicular to the cooling contact surface (3) is clamped, the free The end is angled approximately at right angles to the cooling contact surface (3) and is resilient in the middle area of the semiconductor component (5) arranged therebetween. 2. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die am oberen freien Ende des Kühlkörpers (1) vorgesehene Kühlrippe (2a) eine im Vergleich zu den übrigen Kühlrippen größere Länge aufweist und der verlängerte Teil etwa U-förmig umgebogen ist und daß in den U-förmigen, zur Kontaktfläche hin offenen Kühlrippenraum das ebenfalls U-förmig ausgebildete Ende der Blattfeder (6) federnd eingespannt ist.2. Heat sink according to claim 1, characterized in that the upper free The cooling rib (2a) provided at the end of the cooling body (1) has a greater length than the other cooling ribs has and the elongated part is bent approximately U-shaped and that in the U-shaped, to the contact surface The end of the leaf spring (6), which is also designed in a U-shape, is resiliently clamped in an open cooling rib space is. 3. Kühlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß im U-förmigen Kuhlrippenraum mehrere stufenartig angeordnete Rastnasen (10) für das U-förmig zurückgebogene Ende der Blattfeder (6) vorgesehen sind.3. Heat sink according to claim 1 or 2, characterized in that in the U-shaped cooling rib space several step-like locking lugs (10) for the U-shaped bent back end of the leaf spring (6) are provided. 3535 Sta 1 StI / 21.08.85Sta 1 StI / 08/21/85 H itti Hitti i fi M I iiili fi M I iiil * I · * I * ( t * I * I * ( t i ti t t 41 t*t t 41 t * t ii Hi t tHi t t tt MlMl • · * t • · * t t t tt»t t tt » t tt t - 5 - 85 G 1351 DE- 5 - 85 G 1351 DE 4. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlrippen schräg nach oben gerichtet sind.4. Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling fins are directed obliquely upwards. 5. Kühlkörper nach Anspruch 4, gekennzeichnet , durch eine leicht fächerartig aufgespreizte Anordnung der Kühlrippen (2).5. Heat sink according to claim 4, characterized , through a slightly fan-like spreading arrangement of the cooling fins (2). I MIN THE ν Iν I I II I t I t I I % II % I t § * tt § * t ■ 4t■ 4t
DE19858516915 1985-06-10 1985-06-10 Heat sink for cooling a semiconductor component Expired DE8516915U1 (en)

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