DE9206934U1

DE9206934U1 - Vorrichtung zur Befestigung von Bauelementen an Kühlkörpern

Info

Publication number: DE9206934U1
Application number: DE9206934U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1992-07-16
Anticipated expiration: 2002-05-22

Description

GR 91 G 7017 DE Siemens Aktiengesellschaft

Vorrichtung zur Befestigung von Bauelementen an Kühlkörpern

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Befestigung von Halbleiter-Bauelementen, insbesondere Transistoren, an Kühlkörpern mittels einer je einen Halbleiter umgreifenden Klemmfeder.

Bei der Konstruktion von Befestigungsvorrichtungen zur Verbindung von Halbleiter-Bauelementen, insbesondere Leistungstransistoren, an Kühlkörpern ergeben sich mehrere Probleme, deren Lösungen aufeinander abzustimmen sind. In erster Linie ist für einen guten Wärmeübergang vom Transistor zum Kühlkörper zu sorgen, wofür einerseits eine große gemeinsame Berührungsfläche und dort anderseits ein entsprechender AnpreQdruck anzustreben ist. Ein weiteres Problem stellt die erforderliche Potentialtrennung zwischen Kühlkörper und dem bzw. dfen an ihm befestigten Transistoren dar.

Bekannte Konstruktionen, die alle genannten Bedingungen erfüllen, sind sehr platzaufwendig und relativ kompliziert, so daß die Montage der Transistoren am Kühlkörper zeitraubend und/oder platzraubend ist.

Aus der US-PS 4, 964, 198 ist z.B. eine Vorrichtung bekannt, bei der die Klemmkraft und das Biegemoment von der Klemmfeder aufgenommen wird; der Aufbau der Klemmfeder ist jedoch relativ kompliziert. Außerdem ist dort die Nut, in die die Klemmfeder einzusetzen ist, nicht selbst zur Aufnahme des Biegemomentes geeignet. In der US-PS 4, 972, 294 ist ferner eine Klemmfeder zur Befestigung von elektronischen Einrichtungen an Kühlkörpern beschrieben, die ebenfalls relativ aufwendig gestaltet

01 01

19.05.1992 - Rp/Kli

2 GR 91 G 7017 DE

ist und überdies einer zusätzlichen Ausnehmung an der Grundplatte und eines zusätzlichen Ansatzes am Kühlkörper bedarf.

Schließlich ist die Verwendung von dünnen Kühlblechen bekannt, bei denen die Klemmfedern entweder über das Kühlblech oder durch einen Ausschnitt im Kühlblech oberhalb des zu fixierenden Bauelementes geschoben werden. Der Gegendruck der Klemmfeder muß in diesem Fall genau gegenüber dem Druckpunkt auf das Bauelement sein und außerdem durch eine Warze, die im Kühlblech in eine entsprechende Vertiefung einrastet, gegen Abrutschen gesichert werden. Die Federschenkel sind bei dieser Ausführung relativ lang und die Federkraft dadurch gering. Außerdem kann durch die konstruktionsbedingte geringe Dicke des Kühlkörpers nur wenig Wärme abgeführt werden.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, für die Befestigung von Halbleitern an Kühlkörper eine optimale Lösung zu finden, mit der die vorgenannten Nachteile vermieden werden. Erfindungsgemäß ist die Klemmfeder mit einem Ansatz versehen ist, mittels dessen sie in eine Nut des Kühlkörpers einsteckbar und quer zur Richtung der Klemmkraft verriegelbar ist. Da die zur Aufnahme des Ansatzes dienende Nut im Kühlkörper angeordnet ist, bildet dieser selbst einen Bestandteil der Befestigungsvorrichtung, was deren Konstruktion wesentlich vereinfacht und auch die Montage erleichtert.

Die Nut kann nach weiteren Merkmalen der Erfindung entweder senkrecht zur Richtung der Klemmkraft angeordnet sein und dem Eingriff eines abgewinkelten Ansatzes der Klemmfeder dienen oder in gleicher Weise wie der Ansatz in Richtung der Klemmkraft ausgerichtet sein, wobei der Ansatz mit einem der Verriegelung in der Nut dienenden Widerhaken versehen ist. Zweck-

01 02

3 GR 91 G 7017 DE

mäßig wird zwischen dem Kühlkörper und dem angeklemmten Halbleiter-Bauteil eine Isolierfolie eingeklemmt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt. Fig. 3 zeigt ein Detail des zweiten Ausführungsbeispiels.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist ein quaderförmiger Kühlkörper 1 vorgesehen, an den ein Leistungstransistor 2 zwecks Wärmeableitung mittels einer Klemmfeder 3 angepreßt wird. Der Kühlkörper 1 ist für mehrere Transistoren vorgesehen, jedoch wegen der besseren Übersichtlichkeit wird nur die Befestigung eines einzelnen dargestellt.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird die Klemmfeder 3 durch einen abgewinkelten Ansatz A gehalten, der in eine senkrecht zur Klemmkraft, die durch einen Pfeil 5 symbolisiert ist, verlaufende Nut 6 des Kühlkörpers 1 eingreift. Mit 7 ist eine Isolierfolie bezeichnet, die mit dem Kühlkörper 1 auf seiner Unterlage verschraubt ist und die so um den Leistungstransistor 2 gewickelt ist, daß sie einerseits zwischen dem Kühlkörper 1 und dem Leistungstransistor 2 und anderseits zwischen der Klemmfeder 3 und dem Leistungstransistor 2 zu liegen kommt. Zur Montage wird die Klemmfeder 3 von oben auf den Kühlkörper 1 aufgedrückt, so daß sie über die Isolierfolie 7 und den Leistungstransistor 2 gleitet, bis sie eingerastet ist.

Die Ausführung nach Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausgestaltung der Klemmfeder 3 und zwar derart, daß die Klemmfeder 3 mit einem in Richtung der Klemmkraft verlaufenden Ansatz 8 versehen ist, der in eine dazu parallele Nut 9 des Kühlkörpers 1 einsteckbar ist. Die Verhältnisse innerhalb der Nut 9 zeigt der

01 03

A GR 91 G 7017 DE

vergrößerte Ausschnit der Fig. 3. Zur Festhaltung des Ansatzes 8 und der ganzen Klemmfeder 3 ist der Ansatz 8 mit einem Widerhaken 10 versehen, der hinter einer Raste 11 der Nut 9 einrastet.
5

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erweist sich als preisgünstig und vor allem als platzsparend, weil viele Halbleiter an einem Kühlkörper befestigt werden können. Durch die Verwendung der Isolierfolie können die Halbleiter gegen den Kühlkörper und damit auch gegeneinander isoliert angebracht werden. Auch die Klemmfedern brauchen nicht gegen seitliches Verrutschen gesichert werden, da eine Berührung der Federn nicht zu einem Kurzschluß von Potentialen führt, denn durch diese Art der Befestigung weisen alle Klemmfedern das Potential des Kühlkörpers auf. Durch die Verwendung von einzelnen Klemmfedern können auch Halbleitergehäuse mit unterschiedlichen Dicken und Größen auf einen Kühlkörper gespannt werden, ohne die Unterschiede der Abmessungen der einzelnen Bauelemente durch elastische und wärmefeste Zwischenlagen ausgleichen zu müssen.

Mit 12 ist bei den beiden Ausführungen nach den Fig. 1 und eine Nut bezeichnet, in die die Isolierfolie 7 eingehängt werden kann, um eine platzsparende Isolierung des Kühlkörpers gegen die Leiterbahnen auf der Leiterplatte 13, auf der er montiert ist, zu erzielen. Werden an beiden Seiten des Kühlkörpers 1 Transistoren 2 montiert, dann kann diese Nut entfallen, da dann die Isolierfolie 7 auf beiden Seiten fixiert ist.

01 04

Claims

5 GR 91 G 7017 DE Schutzanspruche

1. Vorrichtung zur Befestigung von Halbleiter-Bauteilen, insbesondere Transistoren, an Kühlkörpern mittels je einer den Halbleiter umgreifenden Klemmfeder, dadurch gekennzeichnet , daß die Klemmfeder (3) mit einem Ansatz (4,8) versehen ist, mittels dessen sie in eine Nut (6,9) des Kühlkörpers (1) einsteckbar und quer zur Richtung der Klemmkraft verriegelbar ist.
10

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (6) senkrecht zur Richtung der Klemmkraft angeordnet ist und dem Eingriff eines abgewinkelten Ansatzes (A) der Klemmfeder (3) dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (9) sowie der in sie eingreifende Ansatz (8) der Klemmfeder (3) in Richtung der Klemmkraft ausgerichtet sind und daß der Ansatz (8) mit einem der Verriegelung in der Nut (9) dienenden Widerhaken (10) versehen ist.

A. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kühlkörper (1) und dem angeklemmten Halbleiter-Bauteil (2) eine Isolierfolie (7) eingeklemmt ist.

01 05