DE9004903U1

DE9004903U1 - Heat sink and spring for clamping a component to be cooled

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Publication number: DE9004903U1
Application number: DE9004903U
Authority: DE
Original assignee: Ing Rolf Seifert Electronic 5828 Ennepetal De GmbH
Current assignee: Ing Rolf Seifert Electronic 5828 Ennepetal De GmbH
Priority date: 1990-04-30
Filing date: 1990-04-30
Publication date: 1990-07-05
Anticipated expiration: 2000-05-01

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper und zugehörige Feder zur Klemmhalterung eines zu kühlenden Bauteiles, insbesondere eines Halbleiters, am Kühlkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Kühlkörper der vorgenannten Bauart sind in der Technik vielfach gebräuchlich, wobei im übrigen ein solcher Kühlkörper sowohl aus einem "U" als auch aus zwei "U" bestehen kann. Im letztgenannten Fall liegen die Stege der beiden "U" aneinander bzw. sind ein Stück. Die Öffnungen dieser beiden "U" erstrecken sich in voneinander entgegengesetzte Richtungen.The invention relates to a heat sink and associated spring for clamping a component to be cooled, in particular a semiconductor, to the heat sink according to the preamble of claim 1. Heat sinks of the aforementioned type are widely used in technology, whereby such a heat sink can consist of either one "U" or two "U". In the latter case, the webs of the two "U"s lie against one another or are one piece. The openings of these two "U"s extend in opposite directions.

Hierzu ist es bekannt, eine Feder den Kühlkörper von außen umgreifen zu lassen, wobei sich ihre freien Enden an den nach außen wegstehenden Kühlrippen verhaken. Dies ist in mehrfacher Hinsicht von Nachteil. Die nach außen vorstehende Feder benötigt einen zusätzlichen Raum, der oft in Anlagen, insbesondere elektronischen Anlagen, nicht vorhanden ist. Die außen liegende Feder kann versehentlich, z.B. bei Man-For this purpose, it is known to have a spring grip the heat sink from the outside, with its free ends hooking onto the cooling fins that protrude outwards. This is disadvantageous in several respects. The outward-protruding spring requires additional space, which is often not available in systems, especially electronic systems. The external spring can be accidentally pushed in, e.g. in the case of man-

-2-tagearbeiten in der Anlage, angestoßen und damit verrückt werden, wodurch der Halt des zu kühlenden Bauteiles aufgehoben wird. Hiermit kann das Bauteil nicht mehr genügend gekühlt werden; in Extremfällen kann es sogar seinen Halt ganz verlLeren und herunterfallen. Ferner wird hierdurch-2-day work in the system, and thus be pushed and moved, whereby the stability of the component to be cooled is lost. This means that the component can no longer be cooled sufficiently; in extreme cases it can even lose its stability completely and fall down. Furthermore, this

ein» Formgebung der Feder iiicir ■;, die dem Aufbringen einer möglichst großen Federkraft auf den zu kühlenden Bauteil hinderlich ist. Ähnliche Nachteile ergeben sich bei mit einer Feder versehenen Anordnungen, die nicht die "U^B-Forfii IQ des Kühlkörpers aufweisen.a» shape of the spring, which prevents the greatest possible spring force from being applied to the component to be cooled. Similar disadvantages arise with arrangements provided with a spring which do not have the "U ^B -formi IQ of the heat sink.

Ferner ist es bekannt, den zu kühlenden Bauteil am Kühlkörper anzuschrauben. Dies bedingt zusätzliche Kosten für die Schraube, einen Federring und die Mutter, sowie für dieIt is also known to screw the component to be cooled onto the heat sink. This entails additional costs for the screw, a spring washer and the nut, as well as for the

!5 Montage. Ferner steht nachteiligerweise entweder der Kopf der Schraube oder die Mutter auf der Gegenseite des Kühlkörpers vor. Schließlich kennt man Kühlkörper, die insgesamt aus einem federnden Material bestehen und aufgrund ihrer Formgebung zugleich die Klemmvorrichtung für den zu kühlen-!5 Assembly. Furthermore, the disadvantage is that either the head of the screw or the nut protrudes on the opposite side of the heat sink. Finally, heat sinks are known that are made entirely of a springy material and, due to their shape, also form the clamping device for the part to be cooled.

2Q den Bauteil, z.B. einen Halbleiter, bilden. Abgesehen von dem hierdurch bedingten zusätzlichen FertigungsaufwanJ besteht der Hauptnachteil darin, daß für die Erzielung der Federung der Kühlkörper relativ dünn bleiben muß, so daß die verbleibende Materialmenge nur für geringe Kühlleistungen2Q form the component, e.g. a semiconductor. Apart from the additional manufacturing effort that this entails, the main disadvantage is that the heat sink must remain relatively thin in order to achieve the springiness, so that the remaining amount of material can only be used for low cooling performance.

2g ausreicht. Beide zuletzt beschriebenen, vorbekannten Ausführungen erfüllen nicht den Oberbegriff des Anspruches 1.2g is sufficient. Both of the previously known designs described last do not meet the preamble of claim 1.

Die Aufgabe bzw. Problemstellung der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber darin, einen Kühlkörper mit Feder in derThe task or problem of the present invention is to provide a cooling element with a spring in the

__ Ausgestaltung gemäß dem Obcrlegritf des Anspruches 1 dahin-30 __ Design according to the object of claim 1 thereto-30

gehend auszubilden, daß in möglichst raumsparender Weise der federnde Halt des zu kühlenden Bauteiles gesichert ist, ohne daß hierdurch üie Herstellungskost&n von Kühlkörper und Federn gegenüber den vorbekannten Ausführungen erhöht werden ^ müßten.to be designed in such a way that the spring-loaded hold of the component to be cooled is ensured in the most space-saving manner possible, without the manufacturing costs of the cooling body and springs having to be increased compared to the previously known designs.

Die Losung dieser Aufgabe bzw. Problemstellung wird zunächst in den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gesehen. Hiermit wird durch die Feder kein Raum beanspiucht, der über den sowieso durch die Außenabmessungen des Kühlkörpers in Anspruch genommenen Raum hinausgeht. Mit einer derartigen Feder ist trotz ihrer kleinen Abmessungen eine genügend starke Federkraft auf den zu kühlenden Bauteil aufbringbar. Die Herstellungskosten einer solchen Feder sind relativ gering. Für die Herstellung des Kühlkörpers selber entsteher nur unwesentliche Mehrkosten. Die Montage, d.h. Einbringen der Feder in die Halteposition, ist problemlos jnd schnell durchführbar, wodurch sich eine weitere Kostenersparnis ergibt.The solution to this task or problem is initially seen in the features of claim 1. The spring does not take up any space that exceeds the space already taken up by the external dimensions of the heat sink. With such a spring, despite its small dimensions, a sufficiently strong spring force can be applied to the component to be cooled. The manufacturing costs of such a spring are relatively low. Only insignificant additional costs arise for the manufacturing of the heat sink itself. Assembly, i.e. placing the spring in the holding position, is quick and easy, which results in further cost savings.

Eine für sich zwar bekannte, ~ber im vorliegenden Zusammenhang ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Feder ist Gegenstand des Schutzanspruches 2.A design of the spring which is known per se but is also advantageous in the present context is the subject of claim 2.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Feder ist Gegenstand des Schutzanspruches 3. Hiermit wird die Anordnung der Feder gemäß Anspruch 1 im Innenraum des "U" beibehalten, wobei durch die Ausgestaltung der Feder in Form eines "W" innerhalb dieses kleinen Raumes eine r e> 1 a t i &ngr; große Federspannung erzeugt wird, die den zu kühlenden Bauteil mit entsprechender Kraft gegen den Steg des "U" drückt. Diese Andruckkraft ist wichtig, um eine möglichst innige, wärmeleitende Anlage des zu kühlenden Bauteiles am Steg zu bekommen.A preferred design of the spring is the subject of protection claim 3. This retains the arrangement of the spring according to claim 1 in the interior of the "U", whereby the design of the spring in the shape of a "W" within this small space generates a r e> 1 a t i v large spring tension, which presses the component to be cooled against the web of the "U" with a corresponding force. This pressure force is important in order to achieve the most intimate, heat-conducting contact between the component to be cooled and the web.

Die Merkmale des Anspruches 4 erlauben das Aufbringen einer 3Q Montagehilfe in Form eines von der freien Seite des "U" her eingeführten Hilfswerkzeuges. Außerdem können die Abwinkelungen dieser freien Enden zum Eingriff an bzw. hinter Widerlager dienen, die sich an den Innenwänden der Schenkel des "U" befinden.The features of claim 4 allow the application of a 3Q assembly aid in the form of an auxiliary tool inserted from the free side of the "U". In addition, the bends of these free ends can be used to engage on or behind abutments that are located on the inner walls of the legs of the "U".

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung istA further preferred embodiment of the invention is

Gegenstand des Schutzanspruches 5, und dabei insbesondere in der Ausgestaltung des Schutzanspruches 6. Ein derart ausgestalteter Kühlkörper kann ohne wesentlichen Mehraufwand in der Fertigung als Strangpreßprofil hergestellt werden. Die B rillenförrnigen Widerlager verlaufen parallel zum Steg. Die Abstände zwischen den einzelnen Widerlagern sind bevorzugt relativ gerinq, um die Feder in entsprechend kleinen Stufen- ' schritten von der offenen Seite des "U" her gegen den zu " kühlenden Bauteil bewsgen und daran andrücken zu können.Subject of protection claim 5, and in particular in the design of protection claim 6. A heat sink designed in this way can be manufactured as an extruded profile without any significant additional manufacturing effort. The eyeglass-shaped abutments run parallel to the web. The distances between the individual abutments are preferably relatively small in order to be able to move the spring in correspondingly small steps from the open side of the "U" against the component to be cooled and to press it against it.

Damit ist es möglich, sich in der Position der Feder an Bauteile unterschiedlicher Dicke anpassen zu können, ohne daß dabei die erläuterte vorteilhafte Form des "W" der Feder ^ wesentlich verändert werden muß. Die guten Federeigenschaf- $. ten einer solchen Federform bleiben also unabhängig von der ?;^: This makes it possible to adjust the position of the spring to components of different thicknesses without having to significantly change the advantageous "W" shape of the spring. The good spring properties of such a spring shape therefore remain independent of the ?; ^:

jeweiligen Dicke des zu kühlenden Bauteiles erhalten. Die Feder ist in Längsrichtung des Kühlkörpers betrachtet, d.h. in einer zum Steg des "U" parallel verlaufenden Richtung, an jeder beliebigen Stelle anzubringen. Ist die Feder einmal mit ihren Enden hinter die entsprechenden Widerlager eingerastet, so kann sie mit ihren freien Enden in den von den Widerlagern gebildeten Rillen gleitend verschoben werden.respective thickness of the component to be cooled. The spring can be attached at any point in the longitudinal direction of the heat sink, i.e. in a direction parallel to the web of the "U". Once the spring has been locked with its ends behind the corresponding abutments, it can be slid with its free ends in the grooves formed by the abutments.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den in der Zeichnung dargestellten und nachstehend beschriebenen Aus- :, führungsbeispielen zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt: |Further advantages and features of the invention can be seen from the embodiments shown in the drawing and described below. In the drawing: |

Fig. 1: im Querschnitt eine erste Ausführungsform derFig. 1: in cross section a first embodiment of the

Erfindung mit hier dargestelltem Hilfswerkzeug |Invention with auxiliary tool shown here |

go Fig. 2: im Querschnitt eine weitere Ausführungsform der |go Fig. 2: cross-section of another embodiment of the |

Erfindung finvention f

Fig. 3; eine Draufsicht auf Fig. 2Fig. 3; a top view of Fig. 2

Der Kühlkörper 1 umschließt einen im Querschnitt etwa "unförmigen Raum 2, -<er von einem Steg 3 und zwei Schenkeln 4The heat sink 1 encloses a space 2 which is somewhat misshapen in cross section, separated by a web 3 and two legs 4

&diams; ^: ■■■■■·■&diams; ^: ■■■■■·■

f· &igr; des Kühlkörpers umgrenzt ist. Die Schenkel 4 tragen zugleich f· &igr; of the heat sink. The legs 4 also carry

{ die Kühlrippen 5. Auf der dem Raum Z zugewandten Fläche 3'{ the cooling fins 5. On the surface 3' facing the space Z

I des Steges ist der zu kühlende Bauteil 6 durch den DruckI of the web, the component 6 to be cooled is subjected to pressure

f.: einer Feder 7 gehalten. Die Feder 7 befindet sich vollstän-f.: a spring 7. The spring 7 is completely

i 5 dig im Innenraum 2. Sie hat in dieser bevorzugten Ausfüh-i 5 dig in the interior 2. In this preferred version it has

&iacgr; rungsform die Form eines "W", das in der Darstellung der&iacgr; form the shape of a "W", which in the representation of the

&igr;;-: Fig. 1 (und auch der Fig. 2) jedoch auf dem Kopf steht. Der&igr;;-: Fig. 1 (and also Fig. 2) is upside down. The

?■' Mittelteil 8 der Feder 7 ist abgerundet und liegt auf dem zu ?■' Middle part 8 of the spring 7 is rounded and lies on the

it. kühlenden Bauteil 6 auf. Die freien Enden der Feder 7 laufenit. cooling component 6. The free ends of the spring 7 run

* jQ in Abwinkelungen 9 aus, die von den äußeren Federschenkeln* jQ in bends 9, which are formed by the outer spring legs

I 10 so abgebogen sind, daß sie zwei Funktionen erfüllen. Zum I 10 are bent in such a way that they fulfil two functions.

:.. einen ist die Richtung dieser Abwinkelungen 9 so, daß sie in:.. one is the direction of these bends 9 such that they are in

' die Rillen 11 von sägezahnformigen Widerlagern 12 der Innen-' the grooves 11 of sawtooth-shaped abutments 12 of the inner

I wände 4' der Schenkel 4 eingreifen. Die Sägezahnform ist so I walls 4' of the legs 4 engage. The sawtooth shape is so

1 ,c gewählt, daß sie ein Bewegen der Feder 7 in der Pfeilrich-1 ,c is selected so that it allows movement of the spring 7 in the direction of the arrow

y tung 13 und damit eine ungewollte Lockerung der Klemmhalte-y tion 13 and thus an unwanted loosening of the clamping

;_: rung des Bauteiles 6 verhindert. Der Abstand zwischen den; _: tion of component 6 is prevented. The distance between the

Rillen jeder Innenwand ist bevorzugt gering. Außerdem werdenGrooves of each inner wall are preferably small. In addition,

:' am Übergang von den äußeren Federschenkein 10 zu den Abwin-:' at the transition from the outer spring legs 10 to the bends

l·: _on kelungen 9 Hohlkehlen 14 gebildet, in welche ein Hilfswerk-l·: _on grooves 9 hollows 14 are formed, in which an auxiliary tool

fc zeug 15 mit Druckarmen 16 einsetzbar ist. Dies ist einefc tool 15 with pressure arms 16. This is a

2 wesentliche Montagehilfe, da die jeweilige Bedienungsperson d nur dit Feder einzulegen und dann durch Aufsetzen des Druck- £■ Werkzeuges in die gewünschte Lage zu bringen hat. In der2 essential assembly aid, since the respective operator only has to insert the spring and then put it into the desired position by placing the pressure tool. In the

&psgr;. _ot. dargestellten Haltelage ist der Bauteil 6 sicher und unver- &psgr;. _ot . shown holding position, the component 6 is safe and

f, rückbar am Steg 3 gehalten und dagegengepreßt. Dabei kann f, held on the bridge 3 and pressed against it.

jj seine Lage innerhalb der vom ^MU"-förmigen Raum 2 gebildetenjj its position within the ^M U"-shaped space 2 formed

y Rinne (siehe auch Fig. 3) in deren Längsrichtung beliebigy channel (see also Fig. 3) in the longitudinal direction of any

&egr; gewählt werden, indem die Haltefeder längs der parallel zumε can be selected by moving the retaining spring along the parallel to the

§( _ft Steg 3 verlaufenden Rillen 11 verschoben, oder an der be-§( _ft web 3 running grooves 11 shifted, or at the be-

I treffenden Stelle eingedrückt wird.I is pressed into the relevant spot.

'£ Die Feder 7 besteht bevorzugt aus einem bandförmigen Metall, '£ The spring 7 preferably consists of a band-shaped metal,

Ei z.B. Stahl, Kupfer oder Messing.For example, steel, copper or brass.

1 351 35

% Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist hinsichtlich der Ausge- % The embodiment according to Fig. 2 is in terms of the

staltung der Fedei 7 analog dem Beispiel nach Fig. 1. DasDesign of the Fedei 7 analogous to the example in Fig. 1. The

gleiche gilt für die Widerlager. Nur zeigt Fig. 2, d^;iß disThe same applies to the abutments. Only Fig. 2, d ^; iß dis

Erfindung auch bei einem Kühlkörper anwendbar ist, der aufThe invention is also applicable to a heat sink that is

beiden Seiten des Steges 3 einen "U"-förmigen Raum bzw. entsprechende Rinne aufweist.has a "U"-shaped space or corresponding groove on both sides of the web 3.

- Ansprüche -- Expectations -

Claims

1. Kühlkörper und zugehörige Feder zur klemmenden Halterung eines zu kühlenden Bauteiles, insbesondere eines Halbleiters, am Kühlkörper, wobei der Kühlkörper eine im Querschnitt etwa U-förmige Rinne bildet, an deren Boden der1. Heat sink and associated spring for clamping a component to be cooled, in particular a semiconductor, to the heat sink, wherein the heat sink forms a channel with an approximately U-shaped cross section, at the bottom of which the

Halbleiter aufliegt und wobei Feder und Kühlkörper soSemiconductor rests and the spring and heat sink are so

ausgebildet sind, daß in der Klemmlage sich die Feder mit ihrer Federspannung am Kühlkörper und am Halbleiter abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände der Schenkel (4) des "U" mit Widerlagern versehen sind undare designed such that in the clamping position the spring is supported by its spring tension on the heat sink and on the semiconductor, characterized in that the inner walls of the legs (4) of the "U" are provided with abutments and daß die Feder (7) sich in der Klemmlage mit zwei einander entgegengesetzten freien Enden (S) an den Widerlagern abstützt und in dieser Lage ferner mit ihrem Mittelteil oder -bereich (8) auf dem zu kühlenden Bauteil (6) mit Halte- und Klemmwirkung aufliegt.that the spring (7) is supported in the clamping position with two opposing free ends (S) on the abutments and in this position also rests with its middle part or region (8) on the component to be cooled (6) with a holding and clamping effect.

2. Kühlkörper und zugehörige Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder bandförmig ausgebildet ist und aus elastischem Material besteht.2. Cooling body and associated spring according to claim 1, characterized in that the spring is band-shaped and consists of elastic material.

3. Kühlkörper und zugehörige Feder nach Anspruch 1 oder 2,3. Heat sink and associated spring according to claim 1 or 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (7) im Längsschnitt etwa "W"-förmig ausgebildet ist, wobei "Anfang" und "Ende" des "W" die freien Enden (9) der Feder bilden,characterized in that the spring (7) is approximately "W"-shaped in longitudinal section, with the "beginning" and "end" of the "W" forming the free ends (9) of the spring,

-8-während die "Mitte" des "W" abgerundet ausgebildet (8)-8-while the "middle" of the "W" is rounded (8) und zur Auflage auf den zu kühlenden Bauteil (6) bestimmt ist.and is intended to be placed on the component to be cooled (6).

c 4. Kühlkörper und zugehörige Feder nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dia frei-, Enden (9) der Feder von den außer, liegenden Schenkeln (10) :k.: Feder hsr derart abgebogen sind, daß sie mit diessn e. .ie Aufnahme für Druckarme (16) eines Hilfswerkzeuges (x5)c 4. Cooling body and associated spring according to one of claims i to 3, characterized in that the free ends (9) of the spring are bent from the outer legs (10) of the spring in such a way that they are in contact with the holder for pressure arms (16) of an auxiliary tool (x5)

weeks Eindrücken der Feder in die Halte- \jnd Klemmlage uilden.weeks pressing the spring into the holding and clamping position uilden.

5. Kühlkörper und zugehörige Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerlager an jeder Innenwand (4¹) der Schenkel (4) des Kühlkörpers (1) Rillen (11) vorgesehen sind, die parallel zur Bodenfläche (3¹) des Steges (3) des "U" verlaufen, wobei der Abstand der Rillen einer Innenwand voneinander bevorzugt gering ist und jeder Rille einer Innenwand eine entsprechende, den gleichen Abstand von der Bodenfläche (3¹)5. Cooling body and associated spring according to one of claims 1 to 4, characterized in that grooves (11) are provided as abutments on each inner wall (4 ¹ ) of the legs (4) of the cooling body (1), which run parallel to the bottom surface (3 ¹ ) of the web (3) of the "U", wherein the distance between the grooves of an inner wall is preferably small and each groove of an inner wall has a corresponding, the same distance from the bottom surface (3 ¹ )

aufweisenden Rille der anderen Innenwand zugeordnet ist,groove of the other inner wall, und daß die freien Enden der Feder so ausgebildet sind, daß sie in die Rillen passend sich darin gegen ein Verlagern zur offenen Seite des "U" hin sichernd abstützen.and that the free ends of the spring are designed in such a way that they fit into the grooves and are supported therein to prevent them from being displaced towards the open side of the "U".

6. Kühlkörper und zugehörige Feder nach Anspruch 5, dadurch6. Heat sink and associated spring according to claim 5, characterized

gekennzeichnet, daß die Rillen (11) jeder Innenwand und die dazugehörigen Widerlager (12) miteinander eine Sägezahnform bilden.characterized in that the grooves (11) of each inner wall and the associated abutments (12) together form a sawtooth shape.