-
Hintergrund der Erfindung
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung von
Halbleiterbauteilen, wie zum Beispiel integrierte Schaltungen, die
auf eine gedruckte Leiterplatte oder Ähnliches montiert sind.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik
-
Bei
der gegenwärtigen
Zunahme des Grads der Halbleiterintegration und den Fortschritten
bei der Integration von Halbleiterleistungstransistoren ist die
von einem einzelnen Halbleiterbauteil verbrauchte elektrische Leistung
so groß geworden,
dass es zunehmend Fälle
gibt, in denen ein Element stark erhitzt wird durch die Wärme, die
von ihm selbst erzeugt wird, wodurch die Zuverlässigkeit abnimmt.
-
Die
Wärmeabstrahlung
zum Abkühlen
des Halbleiterbauteils wird durch die Wärmeableitung von der Oberfläche des
erwärmten
Bereichs in die umgebende Luft bewirkt. Wenn nämlich der Widerstand der Wärmeableitung
zwischen der Oberfläche des
erwärmten
Elements und der umgebenden Luft niedrig ist, dann wird die Wärme gut übertragen.
Deshalb wird durch Senken des Wärmeübertragungswiderstands
zur Luft eine bessere Kühlung
des erwärmten
Elements bewirkt. Um den Wärmeübertragungswiderstand
zur Luft zu senken, ist bisher das Verfahren des Vergrößerns der
mit der Luft in Kontakt stehenden Oberfläche, das heißt des Oberflächenbereichs,
angewendet worden.
-
Als
eine Anordnung, um diese oben angegebene Wirkung zu erreichen, ist
bisher eine solche wie in 1 gezeigte
verwendet worden. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 104 eine
integrierte Schaltung, IC. Die in 1 gezeigte
ist vom Gehäusetyp
Dual-In-Line, könnte
aber von beliebiger anderer Art von Gehäuse sein, die in Verbindung
mit Halbleiterbauteilen anwendbar sind. Das Bezugszeichen 102 bezeichnet
eine abstrahlende Rippe, die aus Metall wie zum Beispiel Kupfer,
Aluminium oder Ähnlichem
hergestellt ist, das eine gute Wärmeleitfähigkeit
aufweist und die Abstrahlrippe ist an der oberen Oberfläche mit
feinen Auskehlungen 102a ausgestattet, um die in Kontakt
mit der Luft stehende Fläche der
Oberflächenfläche zu vergrößern. Die
Abstrahlrippe 102 ist mit der oberen Stirnfläche des
IC 104, eines Halbleiterbauteils, mittels Klebstoff oder
Muttern und Schrauben verbunden. Die vom IC 104 erzeugte
Wärme wird
auf diese Weise zum Abkühlen zur
Abstrahlrippe 102 geführt.
-
Das
Verfahren, um die Abstrahlrippe 102 direkt mit dem IC 104 zu
verbinden, scheint bei anfänglicher
Betrachtung wirksam zu sein, schließt aber in Wirklichkeit verschiedene
Probleme ein.
-
Erstens
muss die Richtung der Auskehlungen 102a zur Vergrößerung der
Oberflächenfläche der
Abstrahlrippe 102 in der Richtung des Luftflusses liegen.
Durch diese Anordnung zur Verbesserung der Strahlungswirkung ist
die Richtung des IC 104, der auf die gedruckte Leiterplatte
montiert werden soll, in eine Richtung eingeschränkt. Als Ergebnis ist das Verdrahtungsmuster
auf der gedruckten Leiterplatte ebenfalls Einschränkungen
unterworfen.
-
Zweitens
schließt
das Mittel, das zum Verbinden der Abstrahlrippe 102 mit
dem IC 104 verwendet wird, Probleme ein. Das Mittel zur
Verbindung der Abstrahlrippe 102 mit dem IC 104 muss
eine thermische Spannung über
eine lange Zeitdauer ertragen, so dass die Abstrahlrippe 102 sogar
dann sicher mit dem IC 104 verbunden gehalten wird, wenn
sie Vibration oder Erschütterungen
ausgesetzt wird. Besagtes Mittel muss jedoch so angepasst sein,
dass das Halbleiterbauteil unter allen möglichen thermischen Bedingungen
keinen übermäßigen Kontaktdruck
erfährt,
der sich aus dem verbindenden Mittel ergibt.
-
Um
dieses zu erreichen, schlägt
US 4,621,304 , erteilt an
Oogaki et al. eine angepasste Ausführungsform eines Kühlkörpers vor,
wie in der vorliegenden
2 aufgezeigt, um die Höhe (b) einzustellen.
-
Wie
in 2 aufgezeigt, werden ein erster und ein zweiter
Kühlkörper 202 und 222 zur
Verfügung
gestellt. Der zweite Kühlkörper 222 ist
von zylindrischer Form und auf dem Umfang davon mit ein Gewinde 222a ausgestattet
und mit einem Schlitz 222b auf der oberen Stirnfläche davon,
so dass er von einem Schraubenzieher bewegt werden kann. Der erste
mit einem Abschirmgehäuse 213 verbundene
Kühlkörper 202 ist
mit einem Innengewinde 202a ausgestattet, so dass der mit
dem Gewinde versehene Kühlkörper 222 damit
verbunden werden kann. Der mit dem Gewinde versehene Kühlkörper 222 ist
so angepasst, dass er durch Verschraubung von oberhalb des Abschirmgehäuses 213,
an dem der Kühlkörper 202 durch
ein Loch 213a befestigt ist, mit dem Innengewinde 202a des
ersten Kühlkörpers 202 verbunden
werden kann.
-
Der
mit einem Gewinde versehene Kühlkörper 222 wird
durch das Loch 213a am oberen Ende des Abschirmgehäuses 213 geführt und
durch Verschrauben mit dem Gewindebereich 202a des Kühlkörpers 202 verbunden.
Der Kühlkörper 222 wird
gegen einen auf eine gedruckte Leiterplatte 201 montierten
IC 204 gedrückt.
Um den Kontakt und die Wärmeleitung
zwischen dem mit einem Gewinde versehene Kühlkörper 222 und einem
IC 204 sauber herzustellen, kann zuvor ein wärmleitfähiger Gummi 221 mit
guter Wärmeleitfähigkeit
mit dem Ersteren an dessen Teilbereich verbunden werden, der den
Letzteren kontaktiert. In solch einem Fall kontaktiert der mit einem
Gewinde versehene Kühlkörper 222 den IC 204 durch
den Gummi 221. Auf diese Weise können jegliche Schwankungen
im Abstand (a) zwischen den elektronischen Teilen 204 und
dem Kühlkörper 202 mit
Leichtigkeit durch Drehen des mit einem Gewinde versehenen Kühl körpers 222 genauestens kompensiert
werden. Unterdessen stehen der Kühlkörper 202 und
der mit einem Gewinde versehene Kühlkörper 222 in Gewindekontakt,
und die Oberfläche
des Kontakts zwischen diesen ist deshalb vergrößert, so dass die von den elektronischen
Teilen 204 durch den Gummi 221 zum dem mit einem
Gewinde versehenen Kühlkörper 222 geleitete
Wärme leicht
zum Kühlkörper 202 geleitet
wird und durch das Abschirmgehäuse 213 in
die Umgebungsluft abgestrahlt wird. Wie im vorangehenden beschrieben, wird,
ganz gleich wie unterschiedlich die Entfernungen zwischen dem ersten
Kühlkörper 202 und
den elektronischen Teilen 204 sein mögen, aufgrund des zweiten Kühlkörpers 222 immer
ausreichender Druckkontakt und Oberflächenkontakt für eine gute Wärmeleitfähigkeit
erzielt.
-
Die
herkömmliche,
in 2 gezeigte Vorrichtung, weist jedoch in Anbetracht
der erreichten Kühlwirkung
immer noch einige Einschränkungen auf,
wie zum Beispiel ein kostspieliges Herstellungsverfahren, eine Vielzahl
von spezifischen Teilen und unangemessenes Gewicht und Höhe.
-
In
der Veröffentlichung "Research Disclosure,
vol. 328, Februar 2001, pp. 238–240, XP0001103746" wird eine Anordnung
zur Mikroprozessorverbindung zwischen Kühlkörper und Motherboard beschrieben.
Eine Vorrichtung auf dem Motherboard wird gegen einen Kühlkörper gedrückt durch
Federn, die zwischen den Köpfen
von Schrauben und dem Motherboard angeordnet sind, wobei die Schrauben
in den Kühlkörper geschraubt
werden. Für
jede Schraube ist eine separate Feder erforderlich, um gleichen
Druck zwischen dem Kühlkörper und
der Vorrichtung anzuwenden.
-
Das
in
US 2002/0051341
A1 beschriebene Federelement ist eine flache Platte, die
an den äußeren Rändern der
Platte an einem Substrat befestigt ist. Zwischen dem Substrat und
dem Federelement sind eine Schaltungsbaugruppe und ein Stapel aus Wärmerohren
zum Abkühlen
der Leiterplatte angeordnet. Das Federelement ist mit einer Wölbung versehen,
durch die ein zentrierter Druck zwischen dem kühlenden Stapel und der Schaltungsbaugruppe
angewandt wird. Nachteilig wirkt sich aus, dass die Ausrichtung
des Stapels in Bezug auf die Leiterplatte nicht nur von der durch
die Wölbung
angewandten Kraft, sondern von zusätzlichen mechanischen Elementen
abhängt,
die einen inhomogenen Druck zwischen dem Stapel und der Leiterplatte
bewirken können.
-
In
US 6,256,199 B1 wird
eine Kassette einschließlich
eines Wärmerohrs
als Gehäuse
verwendet, um eine untere Seite eines Substrats einschließlich einer
Vielzahl von Pins zu bedecken. Die Kassette befindet sich auf der
entgegen gesetzten Seite des Substrats in Bezug auf eine Federklammer,
die das Substrat gegen die Kassette drückt. Die durch die Federklammer
in das Substrat eingeleitete Kraft kann nur durch eine Verbindung
zwischen der Kassette und der Federklammer beeinflusst werden, aber nicht
von der Kassette selbst.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Um
die Einschränkungen
der verwandten Technik, wie oben beschrieben, zu überwinden,
und andere Einschränkungen
zu überwinden,
die beim Lesen und dem Verstehen der folgenden Beschreibung offensichtlich
werden, offenbart die vorliegende Erfindung eine verbesserte Vorrichtung
zur Kühlung von
Halbleiterbauteilen, die mit einer gedruckten Leiterplatte verbunden
sind.
-
Die
bevorzugte Vorrichtung zur Kühlung
von Halbleiterbauteilen, die auf einer gedruckten Leiterplatte befestigt
sind, weist auf: eine gedruckte Leiterplatte, die erste und zweite
Seiten aufweist, wobei besagte erste Seite ein daran befestigtes
Halbleiterbauteil aufweist, besagte gedruckte Leiterplatte weiterhin
eine Vielzahl von durch besagte erste und zweite Seiten hindurch
ausgeformten Durchbrüchen aufweist;
ein Kühlelement,
benachbart zu besagter erster Seite der gedruckten Leiterplatte
und in thermischem Kontakt mit dem Halbleiterbauteil stehend; ein Federelement,
benachbart zu besagter zweiter Seite der gedruckten Leiterplatte;
und Befestigungselemente, die das Federelement durch besagte Durchbrüche in der
gedruckten Leiterplatte mit dem Kühlelement verbinden, so dass
das Federelement eine Federkraft zur Verfügung stellen, die das Halbleiterbauteil
gegen das Kühlelement
drückt.
-
Deshalb
wird unabhängig
von den Befestigungsbedingungen und der Position des Halbleiterbauteils
auf der Kühlplatte
eine positive Kühlwirkung erreicht.
Weiterhin ist das Herstellungsverfahren weniger kostspielig, weniger
Teile sind erforderlich, und geringeres Gewicht und geringere Bauhöhe werden erzielt.
-
Kurze Beschreibung der Figuren
-
Die
Erfindung kann mit Bezug auf die folgenden Figuren und die folgende
Beschreibung besser verstanden werden. Die Komponenten in den Figuren
skalieren nicht unbedingt, stattdessen wird die Betonung auf die
Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung in den Figuren gelegt:
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Wärmeradiatorenanordnung für ein Halbleiterbauteil;
-
2 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren herkömmlichen Wärmeradiatorenanordnung für ein Halbleiterbauteil;
-
3 ist
eine Ansicht im Schnitt auf eine Ausführungsform der Erfindung, die
eine zwischen einer Kühlplatte
und einer Federplatte angeordnete gedruckte Leiterplatte zeigt,
wobei besagte Federplatte eine Federkraft direkt auf ein auf die
gedruckte Leiterplatte montiertes Halbleiterbauteil zur Verfügung stellt;
-
4 ist
eine Ansicht im Schnitt auf ein vergleichendes Beispiel, das eine
weitere zwischen einer Kühlplatte
und einer Feder angeordnete gedruckte Leiterplatte in Verbindung mit
einer Abdeckplatte zeigt, wobei besagte Federplatte über die
gedruckte Leiterplatte eine Federkraft auf ein auf die gedruckte Leiterplatte
montiertes Halbleiterbauteil zur Verfügung stellt;
-
5 ist
eine Ansicht im Schnitt auf ein vergleichendes Beispiel, das eine
weitere zwischen einer Kühlplatte
und einer Federplatte angeordnete gedruckte Leiterplatte zeigt,
wobei besagte Federplatte mittels integraler Nasen mit der Kühlplatte
verbunden ist;
-
6 ist
eine Ansicht im Schnitt auf ein vergleichendes Beispiel, das eine
weitere zwischen einer Kühlplatte
und einer Federplatte angeordnete gedruckte Leiterplatte zeigt,
wobei besagte Federplatte durch Schrauben mit der Kühlplatte
verbunden ist; und
-
7 ist
eine Ansicht im Schnitt auf ein vergleichendes Beispiel, das eine
weitere zwischen einer Kühlplatte
und einer Federplatte angeordnete gedruckte Leiterplatte zeigt,
wobei besagte gedruckte Leiterplatte zwei darauf befestigte Halbleiterbauteile aufweist.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Kühlung von
Halbleiterbauteilen zur Verfügung,
die auf einer gedruckten Leiterplatte befestigt sind. Wie in 3 gezeigt,
ist eine solche gedruckte Leiterplatte 301 zwischen einem
aus einer Kühlplatte 302 ausgebildeten
Kühlelement
und einem von einer Federplatte 303 ausgebildeten Federelement
angeordnet.
-
Die
gedruckte Leiterplatte 301 ist eine Platte aus elektrisch
nicht leitfähigem
Material (zum Beispiel eine Harzplatte oder ein keramisches Substrat), die
mindestens eine strukturierte elektrisch leitfähige Schicht (zum Beispiel
eine Metallisierung) zur Verbindung von elektrischen Vorrichtungen,
wie zum Beispiel Halbleiterbauteilen, aufweist. Die gedruckte Leiterplatte 301 weist
erste und zweite Seiten auf und weist weiterhin eine Vielzahl von
Durchbrüchen 305 auf,
die durch besagte erste und zweite Seiten hindurch ausgeformt sind.
Die erste Seite der gedruckten Leiterplatte 301 weist,
zum Beispiel durch Löten daran
angeschlossen, ein Halbleiterbauteil 304 (zum Beispiel
einen Leistungsverstärker,
Spannungsregler, oder einen Leistungsschalter) auf. Gemäß 3 weist
die gedruckte Leiterplatte 301 einen weiteren Durchbruch 309 auf,
der so angeordnet ist, dass er vom Halbleiterbauteil 304 bedeckt
wird.
-
Die
Kühlplatte 302 ist
benachbart zu besagter erster Seite der gedruckten Leiterplatte 301 und weist
selbst erste und zweite Seiten auf. Die zweite Seite der Kühlplatte 302 steht
in thermischem Kontakt mit dem Halbleiterbauteil 304. Um
den thermischen Kontakt weiter zu verbessern, kann ein wärmeleitfähiges Mittel 308,
zum Beispiel eine thermische Verbindung, zwischen dem Halbleiterbauteil 304 und
der Kühlplatte 302 angewendet
werden. Außerdem
oder alternativ dazu können
elektrisch isolierende Mittel zwischen dem Halbleiterbauteil 304 und der
Kühlplatte 302 zur
Verfügung
gestellt werden. Für den
Zweck, gute Wärmeleitfähigkeit
aufzuweisen, ist die Kühlplatte 302 aus
Metall hergestellt und kann auf der ersten Seite davon mit feinen
Auskehlungen ausgestattet sein, um die Fläche der mit der Luft in Kontakt
stehenden Oberfläche
zu vergrößern (in
den Figuren nicht gezeigt).
-
Die
Federplatte 303 ist aus Metall hergestellt und benachbart
zu besagter zweiter Seite der gedruckten Leiterplatte 301 angeordnet.
Sie ist wellenförmig
geprägt,
so dass sie eine Wölbung 307 aufweist.
Die Wölbung 307 ist
in dem weiteren Durchbruch 309 der gedruckten Leiterplatte 301 angeordnet
und weist in Bezug auf ihre Grundlinie eine Höhe auf, die die Höhen aller
anderen Wellen oder Wölbungen
auf Grund der Prägung übersteigt,
so dass die Wölbung 307 in
direktem Kontakt mit dem Halbleiterbauteil 304 steht und
in Folge der von der Federplatte 303 zur Verfügung gestellten
Federkraft eine Kraft auf das Halbleiterbauteil 304 ausübt. Die
Federplatte 303 weist Durchbrüche 306 auf, die den
Durchbrüchen 305 der
gedruckten Leiterplatte 301 entsprechen.
-
Um
die Federplatte 303 mit der Kühlplatte 302 zu verbinden,
werden Befestigungselemente zur Verfügung gestellt, die sich durch
die Durchbrüche 305 der
gedruckten Leiterplatte 301 und die Durchbrüche 306 der
Federplatte 303 erstrecken. In der Vorrichtung gemäß 3 sind
die Befestigungselemente Schrauben 310 in Verbindung mit
in einem einzelnen Stück
aus der Kühlplatte 302 ausgeformten
integralen Nasen 311. Die integralen Nasen 311 erstrecken
sich zum Teil in die Durchbrüche 305, während sich
die Schrauben 310 durch die Durchbrüche 305 und 306 in
die in den integralen Nasen 311 angeordneten Gewindebohrungen 312 erstrecken. Wie
es der Fall sein kann, kann eine Abdeckplatte 313 angrenzend
an die Federplatte 302 angeordnet sein als eine der von
der Kühlplatte 302 ausgebildeten
Außenoberfläche entgegen
gesetzte Außenoberfläche.
-
Die
in 3 gezeigte Vorrichtung kann leicht befestigt werden.
Angefangen mit der Kühlplatte 302 als
Grundplatte ist die gedruckte Leiterplatte 301 mit dem
darauf befestigten Halbleiterbauteil 304 mit dem Halbleiterbauteil 304 mit
dem Gesicht nach unten auf der Grundplatte angeordnet. Aus den Figuren
ist zu ersehen, dass die Höhe
des Halbleiterbauteils 304 alle auf dieser Seite der gedruckten
Leiterplatte 301 angeordneten anderen Elemente übersteigt.
Der dritte und letzte Schritt ist nur noch, die Schrauben 310 in
die Gewindebohrungen 312 zu schrauben. Bei der Vorrichtung
gemäß 3 hängt die
von der Federplatte 303 zur Verfügung gestellte Federkraft im
Wesentlichen vom verwendeten Material, ihrer Struktur, ihrer Dicke
und der Größe der Wölbung 307 ab.
-
Wie
weiter oben veranschaulicht, stellt die Federplatte 303 eine
Federkraft zur Verfügung,
die das Halbleiterbauteil 304 gegen die Kühlplatte 302 drückt und
auf diese Weise einen ausgezeichneten thermischen Kontakt zwischen
dem Halbleiterbauteil 304 und der Kühlplatte 302 zur Verfügung stellt.
Die Kühlplatte 302 weist
auf Grund einer größeren mit der
Luft in Kontakt stehenden Oberfläche
einen niedrigeren Wärmeübertragungswiderstand
zur Luft auf.
-
In
dem in 4 gezeigten, vergleichenden Beispiel ist eine
gedruckte Leiterplatte 401 wiederum zwischen einer Kühlplatte 402 und
einer Federplatte 403 angeordnet.
-
Wie
die in 3 veranschaulichte, ist die gedruckte Leiterplatte 401 eine
Platte aus elektrisch nicht leitfähigem Material, das mindestens
eine strukturierte elektrisch leitfähige Schicht aufweist. Die
gedruckte Leiterplatte 401 weist erste und zweite Seiten auf
und weist eine Vielzahl von Durchbrüchen 405 auf, die
durch besagte erste und zweite Seiten hindurch ausgeformt sind.
Auf der ersten Seite der gedruckten Leiterplatte 401 ist
ein Halbleiterbauteil 404 angeordnet.
-
Die
aus Wärme
leitendem Material hergestellte Kühlplatte 402 ist benachbarte
zu besagter erster Seite der gedruckten Leiterplatte 401 angeordnet
und weist selbst erste und zweite Seiten auf. Die zweite Seite der
Kühlplatte 402 steht
in direktem thermischem Kontakt mit dem Halbleiterbauteil 404,
das heißt,
es wird kein leitfähiges
Mittel verwendet, wie in Bezug auf 3 erwähnt.
-
Die
Federplatte 403 ist benachbart zu besagter zweiter Seite
der gedruckten Leiterplatte 402 angeordnet und kann wellenförmig so
geprägt
sein, dass sie mindestens eine Wölbung 407 aufweist.
Die Wölbung 407 ist
vorzugsweise in dem Bereich der gedruckten Leiterplatte 401 angeordnet,
in dem auf der anderen Seite das Halbleiterbauteil 404 befestigt ist,
und ist vorzugsweise höher
als alle anderen Wellen oder Wölbungen
der Federplatte 403. Auf diese Weise drückt die Wölbung 407 die Halbleitervorrichtung 404 mittels
der gedruckten Leiterplatte 401 gegen die Kühlplatte 402.
Die Federplatte weist Durchbrüche 406 auf,
die den Durchbrüchen 405 der
gedruckten Leiterplatte 401 entsprechen, und weist auf ihrer äußeren Seite
ein durch eine daran befestigte Abdeckplatte 413 ausgebildetes
Abdeckelement auf.
-
Um
die Abdeckplatte 413 mit der Federplatte 403 und
beide mit der Kühlplatte 402 zu
verbinden, werden Schrauben 410 zur Verfügung gestellt,
die als Befestigungselemente dienen und die sich durch die Durchbrüche 414 in
der Abdeckplatte 413, die Abstandsstückhülsen 423, die Durchbrüche 405 der
gedruckten Leiterplatte 401 und die Durchbrüche 406 der
Federplatte 403 erstrecken und in Gewindebohrungen 412 geschraubt
sind, die in integralen, in einem Stück aus der Kühlplatte 411 ausgeformten
Nasen angeordnet sind.
-
Wie
bereits weiter oben erwähnt, übersteigt die
Höhe des
Halbleiterbauteils 404 die Höhe aller anderen auf dieser
Seite der gedruckten Leiterplatte 401 angeordneten Elemente.
-
In
dem in 5 gezeigten, vergleichenden Beispiel ist eine
gedruckte Leiterplatte 501 zwischen einer Kühlplatte 502 und
einer Federplatte 503 angeordnet. Die gedruckte Leiterplatte 501,
die Kühlplatte 502 und
die Federplatte 503 sind gleich denen, die in 3 und 4 veranschaulicht
sind.
-
Die
gedruckte Leiterplatte 501 weist erste und zweite Seiten
auf und weist eine Vielzahl von Durchbrüchen 505 auf, die
durch besagte erste und zweite Seiten hindurch ausgeformt sind.
Auf der ersten Seite der gedruckten Leiterplatte 501 ist
ein Halbleiterbauteil 504 angeordnet.
-
Die
Kühlplatte 502 ist
benachbart zu besagter erster Seite der gedruckten Leiterplatte 501 angeordnet
und weist selbst erste und zweite Seiten auf. Die zweite Seite der
Kühlplatte 502 weist
thermischen Kontakt mit dem Halbleiterbauteil 504 auf,
wobei besagter thermischer Kontakt durch wärmeleitfähiges Mittel 508,
zum Beispiel eine zwischen dem Halbleiterbauteil 504 und
der Kühlplatte 502 angewendete
thermische Verbindung verbessert wird.
-
Die
Federplatte 503 ist benachbart zu besagter zweiter Seite
der gedruckten Leiterplatte 502 angeordnet und ist wellenförmig geprägt, so dass
sie eine Wölbung 507 aufweist.
Die Wölbung 507 ist
vorzugsweise in dem Bereich der gedruckten Leiterplatte 501 angeordnet,
in dem auf der anderen Seite das Halbleiterbauteil 504 befestigt
und ist vorzugsweise höher
als alle anderen Wellen oder Wölbungen
der Federplatte 503. Auf diese Weise drückt die Wölbung 507 das Halbleiterbauteil 504 gegen
die Kühlplatte 502 durch
Ausüben
von Kraft auf die gedruckte Leiterplatte 501, die Kraft
auf das Halbleiterbauteil 504 ausübt. Die Federplatte 503 weist
Durchbrüche 506 auf,
die den Durchbrüchen 505 der
gedruckten Leiterplatte 501 entsprechen.
-
Um
die Federplatte 503 mit der Kühlplatte 502 zu verbinden,
werden Schrauben 510, die als Befestigungselemente dienen,
zur Verfügung
gestellt, die sich durch die Durchbrüche 505 der gedruckten
Leiterplatte 501 und die Durchbrüche 506 der Federplatte 503 erstrecken,
und werden in Gewindebohrungen 512 geschraubt, die in integralen Nasen 511 angeordnet
sind, die in einem Stück
aus der Kühlplatte 502 ausgeformt
sind. Die Höhe
des Halbleiterbauteils 504 übersteigt die Höhe aller
auf dieser Seite der gedruckten Leiterplatte 501 angeordneten
anderen Elemente.
-
Das
vergleichende Beispiel gemäß 6 ist ähnlich der
in 5 gezeigten Vorrichtung, wobei wiederum eine ein
Halbleiterbauteil 604 aufweisende gedruckte Leiterplatte 601 zwischen
einer Kühlplatte 602 und
einer Federplatte 603 angeordnet ist. Die Kühlplatte 602 weist
jedoch keine integralen Nasen auf wie die Kühlplatte 502 gemäß 5.
Stattdessen werden Gewindebohrungen 612, die Durchbrüchen 605 in
der gedruckten Leiterplatte 601 und Durchbrüchen 606 in
der Federplatte 603 entsprechen, in die Kühlplatte 602 eingesetzt.
Schrauben 610 erstrecken sich durch die Durchbrüche 605 und 606 und
werden in die Gewindebohrungen 611 geschraubt. Da die Kühlplatte
keine Nasen aufweist, die wie in den 3 bis 5 einen
Gegendruck für
die Federplatte 603 zur Verfügung stellen würden, steuert
das durch die Schrauben 610 zur Verfügung gestellte Drehmoment die
Federkraft, die das Halbleiterbauteil 604 gegen die Kühlplatte 602 drückt. Dies
bedeutet, dass durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Schrauben 610 in
die Gewindebohrungen 611 die Federkraft, die das Halbleiterbauteil 604 gegen
die Kühlplatte 602 drückt, leicht
eingestellt werden kann. Sowohl bei der Vorrichtung gemäß 6,
als auch bei der Vorrichtung gemäß 5,
dienen die entsprechenden Federplatten 603, 503 auch
als Abdeckungen.
-
Das
vergleichende Beispiel gemäß 7 ist ähnlich der
in 5 gezeigten Vorrichtung, wobei jedoch eine gedruckte
Leiterplatte 701, die zwei Halbleiterbauteile 704 und 714 aufweist,
zwischen einer Kühlplatte 702 und
einer Federplatte 703 angeordnet ist.
-
Die
gedruckte Leiterplatte 701 weist erste und zweite Seiten
auf und weist eine Vielzahl von durch besagte erste und zweite Seiten
ausgeformte Durchbrüche 705 auf.
Auf der ersten Seite der gedruckten Leiterplatte 701 sind
die zwei Halbleiterbauteile 704 und 714 angeordnet.
-
Die
Kühlplatte 702 ist
benachbart zu besagter erster Seite der gedruckten Leiterplatte 701 angeordnet
und weist selbst erste und zweite Seiten auf. Die zweite Seite der
Kühlplatte 702 weist
thermischen Kontakt mit den Halbleiterbauteilen 704 und 714 auf,
der durch wärmeleitfähige Mittel 708 und 718 verbessert
wird.
-
Die
Federplatte 703 ist benachbart zu besagter zweiter Seite
der gedruckten Leiterplatte 702 angeordnet und ist wellenförmig so
geprägt,
dass sie mindestens zwei Wölbungen 707 und 717 aufweist. Die
Wölbungen 707 und 717 sind
in den Bereichen der gedruckten Leiterplatte 701 angeordnet,
in denen auf der anderen Seite die Halbleiterbauteile 704 beziehungsweise 714 befestigt
sind. Beide Wölbungen 707 und 717 weisen
dieselbe Höhe
auf und sind so hoch wie oder höher
als alle anderen Wellen oder Wölbungen
der Federplatte 703. Auf diese Weise drücken die Wölbungen 707 und 717 die
Halbleiterbauteile 704 und 714 gegen die Kühlplatte 702 durch das
Ausüben
von Kraft auf die gedruckte Leiterplatte 701, die Kraft
auf die Halbleiterbauteilen 704 und 714 ausübt. Die
Federplatte 703 weist Durchbrüche 706 auf, die den
Durchbrüchen 705 der
gedruckten Leiterplatte 701 entsprechen.
-
Um
die Federplatte 703 mit der Kühlplatte 702 zu verbinden,
werden Schrauben 710, die als Befestigungselemente dienen,
zur Verfügung
gestellt, die sich durch die Durchbrüche 705 der gedruckten
Leiterplatte 701 und die Durchbrüche 706 der Federplatte 703 erstrecken,
und werden in Gewindebohrungen 712 geschraubt, die in den
integralen Nasen 711 angeordnet sind, die in einem Stück aus der
Kühlplatte 702 ausgeformt
sind. Die Halbleiterbauteile 704 und 714 weisen
dieselbe Höhe
auf, die die aller anderen Elemente übersteigt, die auf dieser Seite
der gedruckten Leiterplatte 701 angeordnet sind.
-
Es
wird jenen, die in der Technik ausgebildet sind, klar sein, dass
verschiedene Änderungen
und Modifikationen der Ausführungsform
der Erfindung ausgeführt
werden können,
die einige der Vorteile der Erfindung erzielen. Es wird für jene,
die in der Technik angemessen ausgebildet sind, offensichtlich sein, dass
andere Bauelemente, die dieselben Funktionen ausführen, entsprechend
ausgetauscht werden können.
Zum Beispiel können
bei allen Ausführungsformen,
die mit Gewinde versehene Blindlöcher
als Gewindebohrungen aufweisen, alternativ dazu mit Gewinde versehene
Durchgangslöcher
verwendet werden und umgekehrt. Die Federplatte kann aus Gummi oder
Kunststoff statt aus Metall hergestellt werden. Die Halbleiterbauteile
können
integrierte Schaltungen oder diskrete Bauteile in allen verfügbaren und
möglichen
Gehäuseformen,
zum Beispiel Dual-In-Line(DIL)Gehäusen oder Leistungsgehäusen, vorzugsweise
PowerS036 sein.