DE8427885U1

DE8427885U1 - Einrichtung zum Befestigen eines Kühlkörpers auf mehreren nebeneinander angeordneten integrierten Bausteinen

Info

Publication number: DE8427885U1
Application number: DE19848427885
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1985-01-03

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München 84 G 17 4 2 OE

Einrichtung zum Befestigen eines Kühlkörpers auf mehreren nebeneinander angeordneten integrierten Bausteinen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Befestigen eines gemeinsamen Kühlkörpers auf mehreren nebeneinander auf einer Leiterplatte angeordneten integrierten Bausteinen.

Die zunehmende Miniaturisierung von integrierten Bausteinen zu sogenannten hochintegrierten Bausteinen und in /erbindung damit die hohe Packungsdichte haben eine starke Wäxmeabgabe derjenigen Flachbaugruppen zur Folge, die mit einer Mehrzahl solcher integrierter Bausteine bestückt sind, was leicht zu einer Überschreitung der für die integrierten Bausteine zulässigen Temperaturen führen kann. Zu ihrem Schutz werden deshalb derartige Flachbaugruppen mit einem oder auch mehreren Kühlkörpern versehen.

Es ist bekannt, für derartige Flachbaugruppen großflächige Metallplatten als Kühlkörper zu verwenden, die die Abwärme der integrierten Bausteine entweder an die sie umgebende Luft oder an flüssigkeits-oder gasdurchströmte Hohlkörper abgeben. So ist z.B. aus dem US-Patent 3 993 123 eine Einrichtung mit einer Mehrzahl von wärmeerzeugenden elektrischen Bausteinen bekannt, die auf einer Unterlage montiert sind. Ein Wärmeableitgehäuse versiegelt und umschließt die wärmeerzeugenden Bauelemente. Die der Unterlage gegenüberliegende Wand des Gehäuses besitzt langgestreckte zylindrische Öffnungen in Richtung auf die wärmeerzeugenden Bauelemente zu. In jeder derartigen Öffnung des Gehäuses befindet sich ein Federelement, das sich gegen das innere Ende der Öffnung abstützt. Außerdem befindet sich in jeder

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Öffnung ein wärmeleitendes Element in Form eines Kalbens, der so dimensioniert ist, daß nur ein schmaler Spalt zwischen den äußeren Wänden der Öffnungen und dem Kolben bleibt* Jedes Federelement drückt das Wärmeleitelement gegen eines der waremerzeugenden Bauelemente. Ein wärmeleitendes inertes Fluidum befindet sich im Inneren des Gehäuses und füllt alle Spalte und Leerräume desselben aus. Die Wärme wird von dem Gehäuse durch externe Ableitmittel abgeleitet. Durch derartige Maßnahmen oder durch Maßnahmen, wie sie aus der europäischen Patentanmeldung 0001 153 als Weiterbildung dieser allgemeinen Idee bekannt sind, wird jeder einzelne elektronische Baustein individuell gekühlt. Nachteilig bei dieser Art von Kühleinrichtung ist jedoch, daß die Wärme von dem Chip des integrierten Bausteins nur über punktfÖrmige Kontakte in dem Stempel und von dort über eine Gasstrecke in den eigentlichen Kühlkörper fließt. Der punktfÖrmige Kontakt zwischen integriertem Baustein und Metallstempel und Kühlkörper hat einen relativ hohen Wärmewiderstand. Außerdem erfordert der Aufbau einen großen Aufwand.

Ferner ist aus der europäischen Patentanmeldung 0103 068 eine Einrichtung zum Kühlen derartiger integrierter Bausteine bekannt geworden, die zum einen einen wesentlich geringeren Wärmewiderstand besitzt und deshalb eine deutlich bessere Kühlung der integrierten Bausteine mit sich bringt

und die außerdem einen wesentlich geringeren Aufwand J

erfordert. Dies wird dadurch erreicht, daß die integrierten §

Bausteine keine Gehäuse besitzen, daß sie auf einer starren %

Leiterplatte angeordnet sind, daß die gesamte Rückfläche fj

jedes integrierten Bausteins in Kontakt mit einer allen |

integrierten Bausteinen gemeinsamen Kühlplatte sehr hoher |

Ebenheit ist und daß der individuelle Andruck der einzelnen j

integrierten Bausteine an die gemeinsame Kühlplatte durch |

jeweils zwischen starrer Leiterplatte und integrierten Baustein eingefügte federnde Elemente erreicht wird. Durch

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Zwischenfügen von Leitfett zwischen die integrierten Bausteine einerseits und die Kühlplatte andererseits kann der Wärmewiderstand der Einrichtung weiter gesenkt werden.
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Ausgehend von dem Prinzip dieser zuletzt genannten bekannten Einrichtung zum Kühlen von integrierten Bausteinen lag der Neuerung die Aufgabe zugrunde, eine ρ Einrichtung dieser Art zu schaffen, die auch für sehr kleine Leiterplatten mit nur einigen wenigen nebeneinander angeordneten integrierten Bausteinen anwendbar ist und bei der insbesondere die Montage der gesamten aus Leiterplatte, Kühlkörper, integrierten Bausteinen und federnden Elementen zwischen Leiterplatten und integrierten Bausteinen bestehenden Anordnung besonders einfach durchgeführt werden kann. Gemäß der Neuerung wird dies erreicht durch eine jeweils im Bereich der Einbauplätze dar integrierten Bausteine wellenförmig nach oben gebogenen Platte mit vorzugsweise an den Rändern angeordneten, bis über den untersten Teil des Kühlkörpers nach oben und bis unter die Leiterplatte nach unten ragenden hakenförmigen Ansätzen. Eine besonders preisgünstige und leicht herzustellende Einrichtung ist erzielbar, wenn sie als Kunststoffspritzteil ausgebildet wird.

Weitere Einzelheiten der neuerungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Dabei zeigt FIG 1 in Vorderansicht und Draufsicht die neuerungsgemäße Einrichtung in Anwendung auf eine vier integrierte Bausteine enthaltende Baugruppe und

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FIG 2 die Vorderansicht der neuerungsgemäßen Einrichtung selbst.

Wie in FIG 1 angedeutet ist, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier integrierte Bausteine 3 eng nebeneinander auf einer Leiterplatte 2 angeordnet. Alle vier integrierten Bausteine 3 sollen durch einen gemeinsamen Kühlkörper 1 gekühlt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zwar ein rechteckiger Kühlkörper mit nach oben ragenden Kühlrippen dargestellt, es ist aber ohne weiteres möglich, z.B. statt dessen einen runden Kühlkörper mit horizontal liegenden Kühlrippen zu verwenden.

Bei der Kühlung mehrerer nebeneinander angeordneter integrierter Bausteine durch einen gemeinsamen Kühlkörper ist es schwierig, den Flächenkontakt zwischen der Oberfläche der integrierten Bausteine 3 und der Fläche des untersten Teiles des Kühlkörpers 1 so gut zu machen, daß alle integrierten Bausteine 3 gleich gut gekühlt werden. Besonders gut läßt sich dies dadurch erreichen, daß die integrierten Bausteine 3 durch federnde Elemente von untfcrt her gegen den Kühlkörper 1 gedrückt werden. Wie aus der Vorderansicht des Ausführungsbeispiels in FIG 1 und aus FIG 2 ersichtlich ist, dient gemäß der vorliegenden Neuerung dazu eine Platte 4, die jeweils im Bereich der Einbauplätze der integrierten Bausteine wellenförmig nach oben gebogen ist und bei der vorzugsweise an den Rändern hakenförmige Ansätze 5,7 angeordnet sind, die zum einen nach oben hin bis über den untersten Teil des Kühlkörpers 1 und nach unten hin unter die Leiterplatte 2 ragen. Mit Hilfe dieser hakenförmigen Ansätze verrastet sich die Platte 4 einerseits am Kühlkörper 1 und andererseits an der Leiterplatte 2. Damit die Bausteine sich leichter ausrichten können, werden die Anschlüsse

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erst zum Schluß festgelötet.

In FIG 1 Und FIG 2 ist zwar ein Ausfühfungsbeispiel dargestellt, bei dem die hakenförmigen Ansätze 5,7 am Rande der Platte 4 angeordnet sind, es ist aber genausogut möglich, derartige hakenförmige Ansätze z.B. in der Mitte der Platte anzuordnen, wenn der Kühlkörper in seiner Mitte eine Öffnung besitzt, durch die diese hakenförmigen Ansätze hindurchgreifen und sich dort verrasten kön-ηen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der neuerungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß die Platte als

' Kunststoffspritzteil oder als Strangpreßteil ausgebildet

ist. Dadurch ergibt sich ein leicht und sehr preisgünstig herstellbares Element und außerdem treten wegen der Isolationseigenschaften des Kunststoffes keinerlei Probleme hinsichtlich Kurzschluß der Anschlüsse der integrierten Bausteine auf.

Wie besonders gut aus der Draufsicht in FIG 1 zu ersehen ist, besitzt die Platte 4 Ausschnitte 6, durch die die AnschluSbeine der integrierten Bausteine 3 hindurchragen und mit den Anschlüssen auf der Leiterplatte 2 kontak-25 tiert werden können.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen,

wie insbesondere aus der Draufsicht in FIG 1 zu erkennen ist, die hakenförmigen Ansätze 5 bzw. 7 jeweils über

S so eine gesamte Seitenkante der Platte 4 hinweg. Es kann f durchaus auch zweckmäßig sein, anstelle dieser durchs

gehenden hakenförmigen Ansätze 5,7 ein oder mehrere kürzere Ansätze auf jeder Seite der Platte vorzusehen.

5 Patentansprüche
2 Figuren

Claims

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I · I

" ⁶ " 84 G 1 7 4 2 OE

Schutzansprüche

1

I 1. Einrichtung zum Befestigen eines gemeinsamen Kühlkör-

f pers auf mehreren nebeneinander auf einer Leiterplatte

j angeordneten integrierten Bausteinen, gekennzeich-

i 5 η e t durch eine jeweils im Bereich der Einbauplätze

\ der integrierten Bausteine (3) wellenförmig (8) nach

s oben gebogenen Platte (4) mit vorzugsweise an den Rändern

ί an§3ordneten, bis über den untersten Teil des Kühl-

Sj körpers (1) nach oben und bis unter die Leiterplatte (2)

I 10 nach unten ragenden hakenförmigen Ansätzen (5,7).

I 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich-

| net durch Ausschnitte (6) im Bereich der Anschluß-

I beine der integrierten Bausteine (3).

1 ¹⁵

I 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

f gekennzeichnet daß die Platte (4) als Kunst-

Sj stoffspritzteil oder Strangpreßteil ausgebildet ist.

20 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich

I die hakenförmigen Ansätze (5,7) jeweils über den gesamten

\ Rand zweier gegenüberliegender Seitenkanten der Platte

f (4) hinweg erstrecken.

I ²⁵

S 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

I dadurch gekennzeichnet, daß an

\ zwei gegenüberliegenden Seitenkanten der Platte (4) ein

\ oder mehrere kurze hakenförmige Ansätze (5,7) vorgesehen

ί 30 sind.

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