DE3212592C2

DE3212592C2 - Kühleinrichtung für Geräte der Nachrichtentechnik

Info

Publication number: DE3212592C2
Application number: DE19823212592
Authority: DE
Inventors: Werner 8560 Lauf Buchholz; Michael 8801 Herrieden Seiß; Hans-Jürgen 8501 Feucht Weidner; Dieter 8500 Nürnberg Zankl
Original assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1982-04-03
Filing date: 1982-04-03
Publication date: 1984-01-12
Also published as: DE3212592A1

Abstract

Bei Geräten der Nachrichtentechnik, insbesondere solchen, die gegen hochfrequente elektromagnetische Felder sicher abgeschirmt sein müssen und deshalb in relativ dichten Gehäusen untergebracht sind, ist es schwierig, die Verlustwärme von leistungsintensiven Halbleiterbauelementen abzuführen. Ein flexibles Metallband aus gut wärmeleitendem Material wird einerseits auf der für die Wärmeableitung vorgesehenen Kontaktfläche des Halbleiterbauelements angedrückt und andererseits an der Kühlfläche des Gehäuses derart befestigt, daß auch hier der Wärmewiderstand zwischen dem Metallband und dem Gehäuse gering ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine lüh'einrichiung für Geräte der Nachrichtentechnik r it Baueinheiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gerade relativ kleine Bauelemente, insbesondere hoch integrierte Schaltungen für schnelle Logikanwendungen, erzeugen eine große Verlustwärme bis zu einigen Watt und es ist bei Steckeinschüben der Nachrichtentechnik, insbesondere solchen, die gegen ^hochfrequente elektromagnetische Felder sicher abgeschirmt sein müssen und deshalb in relativ dichten Gehäusen untergebracht sind, schwierig, diese Verlust- ^wärnne abzuführen. Eine innere Konvektion ist bei solchen kleinen Baueinheiten praktisch unmöglich.

Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 81 08 938 ist eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art bekannt Dort wird auf den Keramikkörper eines auf einer gedruckten Schaltungsplatte angeordneten leistungsintensiven LSI-Bausteins mittels einer Federklammer ein wärmeleitender Aluminium-Steg angedrückt und dieser mit einer am Gehäuse angeordneten mit Kühlkörper versehenen Kühlfläche verbunden. Zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs sowohl zwisehen dem Halbleiterbauelement und dem Aluminium-Steg als auch zwischen dem Aluminium-Steg und der Kühlfläche ist es unbedingt erforderlich, daß eine dauerhaft flächige Berührung gewährleistet ist.

Bereits geringfügige Verkantungen verursachen eine nur iinienförmige oder gar nur punktförrmge Wärmeübergangszorie und verschlechtern den Wärmeübergang erheblich. Die Fertigung eines Gerätes mit einer derart ausgebildeten Kühleinrichtung erfordert daher wegen der großen Anforderung an die Genauigkeit einen hohen Aufwand, ohne daß gewährleistet ist, daß nicht während des Betriebs durch thermische oder mechanische Verspannungen eine Verschlechterung der Wärmeübergänge auftritt, die zu einer unzulässig hohen Temperatur im Halbleiterbauelement und damit zu einer Reduzierung der Lebensdauer oder zu einer sofortigen Zers'örung führen kann.

Die DE-AS 18 IO 675 beschreibt eine Baugruppe aus einem Gehäuse und mindestens einer Leiterplatte, die eine gedruckte Schaltung trägt und in dem Gehäuse nachgiebig, beispielsweise durch Schaumstoffkissen gehalten ist. Die Leiterplatte ist an ihren Kanten metallisiert und mit diesen Kanten in metallische Halter eingesetzt, die ihrerseits durch /wischen Leiterplatte und Gehäuse angeordnete aus biegsamen Drahtgewebe bestehende Metallstreifen in einer eine Relativbewegung zwischen Leiterplatte und Gehäuse ermöglichenden Weise mit dem Gehäuse verbunden sind. Die Metallstreifen sind an dem Gehäuse mit Hilfe eine.-Metallplatte und einem Niet und an den metallischen Haltern dadurch befestigt, daß diese Schleifen bildende Flanschen haben, die die Metallstreifen fassen.
z. in DE-OS 23 36 878 ist ein Gerät beschrieben, bei dem die Wärmeabführung zwischen einer Leiterplatte und dem sie umgebenden Gehäuse dadurch erfolgt, daß auf der Leiterplatte selbst eine diese ganz oder teilweise bedeckende, gut wärmeleitende Abdeckplatte befestigt ist an deren einem Ende ein federndes Metallband angebracht ist wobei das andere Ende des federnden Metaiibandes direkt oder indirekt wärmeleitend an dem Gehäuse anliegt Der Wärmeübergang ist bei diesem Gerät unmittelbar von dem durch Federdruck des Metallbandes abhängig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Geräte der eingangs genannten Art eine Kühleinrichtung anzugeben, die einen dauerhaft guten Wärmeübergang zwischen je einem iia'bleiterbauelernent auf einer Leiterplatte und einer Kühlfläche am Gehäuse gewährleistet und außerdem in der Fertigung keine hohen Anforderungen an die genaue Einhaltung der Winkel zwischen der wärmeabgebenden Kontaktfläche des Halbleiterbauelements und der Leiterplatte einerseits sowie der Leiterplatte und der Kühlfläche andererseits stellt

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Nachstehend wird anhand der Figuren die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Baueinheit mit einem gegen hochfrequente elektromagnetische Strahlung abschirmenden Gehäuse;

F i g. 2 zeigt ein wärmeleitendes Metallband, dessen Enden in Metailblöcken gefaßt sind.

Das Gehäuse 7 der Baueinheit ist an seiner Stirnwand 8 mit einer einen Rippenkühlkörper 9 tragenden Kühlfläche versehen. Die Leiterplatte 6 trägt Bauelemente, von denen nur das wärmeerzeugende Halbleiterbauelement 5 gezeigt ist. Das Gehäuse dieses Halbleiterbauelements besteht aus einer etwa 2 mm dicken Kei^mikplatte. Auf ihrer der Leiterplatte zugewandten Unterseite ist im Zentrum der eigentliche Halbleiterchip aufiegiert. Auf der Unterseite führen Leiterbahnen von 'diesem· Chip zu den Anschlußstiften des Halbleiterbau- § elements, welche in der Leiterplatte 6 eingelötet sind. *

Das Zentrum der Oberseite der Keramikplatte des· Halbleiterbauelements dient als Kontaktfläche zur Wärmeableitung.

Ein aus miteinander verflochtenen dünnen Drähten gefertigtes Metallband 1 ist mit seinen in Blöcken 2

gefaßten Enden einerseits mit der Stirnwand 8 und damit mit dem Rippenkörper 9 verschraubt und andererseits mittels einer Klammer aus Federstahl an die Kontaktfläche des Halbleiterbauelements gedruckt. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform des Metallbandes 1 ist dieses doppellagig ausgeführt- Die Enden sind in Ausnehmungen der Metallblöcke 2 eingelegt und durch Einkerbungen 4 sind die Blöcke mit dem Metallband verpreßt, so caß die damit geschaffene Verbindung sowohl mechanisch hinreichend fest als auch gut wärmeleitend ist. Als Material für das Metallband wie auch für die Blöcke dient Kupfer, das sehr gut wärmeleitend ist. M't den Flächen 3 liegen die Metallblocke an der Stirnwand des Gehäuse b/w. an der Kontaktfläche des HaIbIf'terbaueiements ^.,. Jiese

Flächen sind in bekannter Weise so beschaffen, daß ein sehr guter Wärmeübergang gewährleistet ist.

Die Kühleinrichtung hat den Vorteil, daß das Halbleiterbauelement auf seiner Leiterplatte mechanisch von der Stirnwand und damit von der Kühlfläche mit dem Rippenkühlkörper entkoppelt ist. Die Leiterplatte kann in gewohnter Weise unabhängig vom Gehäuse fertiggestellt werden, die wärmeleitende Verbindung ist ohne weiteres nach dem Einbringen der fertigen Leiterplatte in das Gehäuse herstellbar. Während des Betriebes /.. B. durch Wärme oder durch Erschütterungen hervorgerufene Verspannungen können keine Verschlechterung des Wärmeübergangs herbeiführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

32 12 5<T Patentansprüche:

1. Kühleinrichtung für Geräte der Nachrichtentechnik mit Baueinheiten, bei denen in elektromagnetische Felder abschirmenden Gehäusen Leiterplatten untergebracht sind, auf denen thermisch hochbeanspruchte Halbleiterbauelemente angeordnet sind, wobei je ein wärmeabgebendes Halbleiterbauelement mit einer Kühlfläche des Gehäuses mittels eines .i.is gut wärmeleitendem Material bestehenden Wärmeleitelementes verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, daß das Warmeleitelement aus einem mit seinen Enden in Metaliblöcken gefaßten flexiblen Metallband be ,; steht, wobei über die Flächen der Metallblöcke eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen dem Metallband und sowohl dem Halbleiterbauelement als auch der Kühlfläche des Gehäuses herstellbar ist.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Kupfer verwendet ist und das Metallband aus miteinander verflochtenen dünnen Drähten besteht

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Metallbandes mit den Metallbiöcken verpreßt sind.

4. Kühiemrichtungen nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daü die Enden des Metallbandes mit den Metailblöcken vergossen sind.

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