DE8910677U1 - Device for mounting a power component on a heat sink - Google Patents
Device for mounting a power component on a heat sinkInfo
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Description
Asea Brown Boveri AktiengesellschaftAsea Brown Boveri Aktiengesellschaft
Mannheim 5, Sept. 1989Mannheim 5, Sept. 1989
Hp.-Nr. 89/609 ZPT/P3-PR/BtHp. No. 89/609 ZPT/P3-PR/Bt
Vorrichtung zur Montage eines Leisti^igsbaualementes auf einem Kühlkörper Device for mounting a power component on a heat sink
Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Montage eines Ieistungsbauelementes auf einem Kühlkörper unter Einsatz einer Befestigungsklammer. Unter einem Lsistungsbauelement wird z. B. eine Diode, ein Transistor oder ein Thyristor verstanden.The innovation relates to a device for mounting a power component on a heat sink using a fastening clip. A power component is understood to be, for example, a diode, a transistor or a thyristor.
Üblicherweise werden Leistungsbauelemente geringer Leistung in TO 220-Gehäusen oder änlichen Gehäusen unter Einsatz von Schrauben auf Kühlkörpern befestigt. Bei dieser allgemein bekannten Schraub-Montagetechnik sind bei isolierter Montage der Leistungsbauelemte zusätzlich Isolierteile (z. B. Isolierbuchsen) sowie eine gelochte Isolierfolie (z. B. aus Silikon, Aluminiumoxid, Glimmer) notwendig. Die in die Isolierfolie einzubringenden Bohrungen zur Durchführung von Schrauben verringern den Kriechweg zwischen Leistungsbauelement und Kühlkörper in nachteiliger Weise.Low-power power components are usually mounted on heat sinks in TO 220 housings or similar housings using screws. With this well-known screw mounting technique, additional insulating parts (e.g. insulating bushings) and a perforated insulating film (e.g. made of silicone, aluminum oxide, mica) are required for insulated mounting of the power components. The holes that have to be drilled into the insulating film to allow screws to pass through disadvantageously reduce the creepage distance between the power component and the heat sink.
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Ferner ist es allgemein bekannt, bei Einsatz von einfachen Kühlblechen auch Befestigungsklammern zur Montage von Leistungsbauelementen einzusetzen. Bei Verwendung von Befestigungsklammern wird zwar das Problem bezüglich Kriechwegverlängerung vermieden; die Befestigungsklamme-n können jedoch in nachteiliger Weise bei dicken Kühlkörperprofilen nicht verwebet werden.Furthermore, it is generally known that when using simple cooling plates, fastening clips can also be used to mount power components. When using fastening clips, the problem of creepage path extension is avoided; however, the fastening clips cannot be woven into thick heat sink profiles, which is a disadvantage.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Montage eines Leistungsbauelements auf Kühlkörpern anzugeben, die universell für Kühlkörper unterschiedlicher Stärken verwendbar ist und keine Kriechwegverringerungen verursacht.The innovation is based on the task of specifying a device for mounting a power component on heat sinks that can be used universally for heat sinks of different thicknesses and does not cause any reduction in creepage distance.
Diese Aufgabe wird in Verbind\ing mit den Merkmalen des Oberbegriffes dadurch gelöst, daß die Befestigungsklammer V-förmig ausgebildet ist, einen ersten, in eine Bohrung eines Kühlkörpers eir.steckbaren Schenkel mit einer Kröpfung am Schenkelende aufweist und über einen zweiten, zur Halterung eines Leistungsbauelementes geeigneten Schenkel verfügt.This object is achieved in conjunction with the features of the generic term in that the fastening clamp is V-shaped, has a first leg that can be inserted into a hole in a heat sink with a bend at the end of the leg and has a second leg that is suitable for holding a power component.
Lie mit der Neuerung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein Leistungsbauelement unter Einsatz der vorgeschlagenen Vorrichtung ohne Verschraubung und ohne Bearbeitung der Isolierfolie auf einen Kühlkörper oder ein Kühlblech gespannt werden kann. Der Kühlkörper oder das Kühlblech besitzen lediglich eine Bohrung pro Leistungsbauelement an geeigneter Stelle mit vorgebbarem Abstand zum Bauelement, so daß der Kriechweg nicht eingeschränkt wird. Bei massiven Kühlkörpern kann ein Sackloch als Bohrung Verwendung finden. Bei Profil-Kühlkörpern kann die Befestigungsklammer vorteilhaft auch in eine Nut mit geeigneter Abmessung eingesteckt werden.The advantages that can be achieved with the innovation are in particular that a power component can be clamped onto a heat sink or cooling plate using the proposed device without screwing and without processing the insulating film. The heat sink or cooling plate only has one hole per power component at a suitable location with a predeterminable distance from the component, so that the creepage path is not restricted. In the case of solid heat sinks, a blind hole can be used as a hole. In the case of profile heat sinks, the fastening clip can also be advantageously inserted into a groove of suitable dimensions.
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Die Montage und Demontage der Befestigungsklammer erfolgt ohne Werkzeugeinsatz. Nach einer Reparatur kann die Befestigungsklammer wiederverwendet werden. Der zeitliche Montageaufwand liegt unter dem der konventionellen Schraub-Montagetechnik, d. h. es ist eine Schnellmontage von Leistungsbauelementen realisierbar.The mounting bracket can be assembled and disassembled without the use of tools. After a repair, the mounting bracket can be reused. The assembly time is less than with conventional screw assembly technology, i.e. a quick assembly of power components is possible.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the innovation are characterized in the subclaims.
Weitere Vorteile der Neuerung sind der nachstehenden Beschreibung entnehmbar.Further advantages of the innovation can be found in the description below.
Die Neuerung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The innovation is explained below using the embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine an einen Kühlkörper montierte Befestigungsklammer ,Fig. 1 a mounting bracket mounted on a heat sink ,
Fig. 2 einen Kühlkörper mit montierten Leistungsbauelementen, Fig. 2 a heat sink with mounted power components,
Fig. 3 eine für Kühlbleche geeignete Variante bei der Montage der Befestigungsklammer.Fig. 3 shows a variant suitable for mounting the mounting bracket for cooling plates.
In Fig. 1 ist eine an einen Kühlkörper montierte Befestigungsklammer dargestellt. Die V-förmig ausgebildete Befestigungsklammer 1 besteht aus im Querschnitt rundem oder flachem Federstahldraht. Sie weist einen ersten Schenkel 2 mit einer zur von der V-förmigen Befestigungsklammer gebildeten Innenfläche hinweisenden Kröpfung 5 am Schenkelende auf. Die Befestigungsklammer 1 verfügt über einen zweiten Schenkel 4 mit einer von der vorstehend erwähnten Innenfläche abweisenden Kröpfung 5 am Schenkelende. Die beiden Schenkel 2, 4 sind unter Bildung einer Rundung 18 miteinander verbunden. Der erste Schenkel 2 der Befestigungsklammer 1 ist zum Teil inFig. 1 shows a fastening clamp mounted on a heat sink. The V-shaped fastening clamp 1 consists of a round or flat spring steel wire in cross section. It has a first leg 2 with a bend 5 at the leg end pointing towards the inner surface formed by the V-shaped fastening clamp. The fastening clamp 1 has a second leg 4 with a bend 5 at the leg end pointing away from the aforementioned inner surface. The two legs 2, 4 are connected to one another to form a curve 18. The first leg 2 of the fastening clamp 1 is partially in
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eine Bohrung 6 eines Kühlkörpers 7 gesteckt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 handelt es sich um eine Sacklochbohrung in einem massiven Kühlkörper mit einer Bohrungstiefe t und mit einem Bohrungsdurchmesser d. Die Federkonstante der Befestigungsklammer 1, die Material-Stärken des Kühlkörpers und der Befestigungsklammer 1, die Form der Kröpfung 3, die Bohrungstiefe t und der Bohrungsdurchmesser d sind genau derart aufeinander abgestimmt, daß gleichzeitig eine optimale Andruckkraft am Lsistu!T"*st?äuelen!snt und eine sichere Verenkeruna der Befestigungsklammer 1 im Kühlkörper erzielt werden. Im gespannten Zustand der Befestigungsklammer 1 verkeilt sich die Kröpfung 3 derart in der Bohrung 6, daß die Innenkante 16 am Ende des Schenkels 2 gegen die Bohrungswandung drückt.a hole 6 of a heat sink 7. In the embodiment according to Fig. 1, this is a blind hole in a solid heat sink with a hole depth t and a hole diameter d. The spring constant of the fastening clamp 1, the material thicknesses of the heat sink and the fastening clamp 1, the shape of the offset 3, the hole depth t and the hole diameter d are precisely coordinated with one another in such a way that an optimal pressure force on the support and a secure anchoring of the fastening clamp 1 in the heat sink are achieved at the same time. When the fastening clamp 1 is tensioned, the offset 3 wedges itself in the hole 6 in such a way that the inner edge 16 at the end of the leg 2 presses against the hole wall.
Der zv/ejte Schenkel 4 der Befestigungsklammer 1 liegt mit seiner durch die Kröpfung 5 gebildeten abgerundeten Auflagefläche 17 nach dem Einstecken des ersten Schenkels 2 ohne Druck auf dem Kühlkörper 7 auf. Nach Montage eines zwischen der Oberkante des Kühlkörpers 7 und der Auflagefläche 17 der Befestigungsklammer 1 anzuordnenden L?istun3sb2uslsnients (in Fig ^ 1 niotit- hergestellt) drückt die Auflagefläche 17 der gespannten Befestigungsklammer 1 mit vorgebbarer Andruckkraft auf die Oberseite des Leistungsbauelements. Dabei ergibt sich ein der Gehäusestärke des Leistungsbauelemts entsprechender Federweg f, um den die Auflagefläche 17 von der Oberkante des Kühlkörpers 7 abgehoben wird. Durch dieses Spannen der Befestigungsklammer 1 verspreitzt sich der erste Schenkel 2 mit Kröpfung 3 in der Bohrung des Kühlkörpers. The second leg 4 of the fastening clamp 1 rests on the heat sink 7 with its rounded support surface 17 formed by the offset 5 after the first leg 2 has been inserted without pressure. After mounting a power connector (made of nickel in Fig. 1) to be arranged between the upper edge of the heat sink 7 and the support surface 17 of the fastening clamp 1, the support surface 17 of the tensioned fastening clamp 1 presses onto the top of the power component with a predeterminable pressure force. This results in a spring travel f corresponding to the housing thickness of the power component, by which the support surface 17 is lifted from the upper edge of the heat sink 7. By tensioning the fastening clamp 1 in this way, the first leg 2 with offset 3 spreads out in the hole in the heat sink.
In Fig. 2 ist ein Kühlkörper mit montierten Leistungsbauelementen dargestellt. Es ist ein mit zwei Leistungsbauelementen 8, 9 (mit TO 220-Gehäuse) bestückter Kühl- Fig. 2 shows a heat sink with mounted power components. It is a cooling element equipped with two power components 8, 9 (with TO 220 housing).
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körper 7 zu erkennen, auf dessen Oberseite eine Isolierfolie 10 zur elektrischen Isolation der spannungsführenden Gehäuse der Leistungsbauelemente 8, 9 aufgelegt ist. Jedes Leistungsbauelement 8, 9 wird mittels einer eigenen Befestigungsklammer 1 auf den Kühlkörper 7 gedrückt, wodurch gleichzeitig eine sichere Befestigung und eine gute thermische Wärmeübertragung zum Kühlkörper hin gewährleistet wird. Zum Einstecken der ersten Schenkel 2 der Befestigungsklammern 1 sind jeweils entsprechende Bohrungen im Kühlkörper 7 vorgesehen.body 7 can be seen, on the top of which an insulating film 10 is placed for electrical insulation of the voltage-carrying housing of the power components 8, 9. Each power component 8, 9 is pressed onto the heat sink 7 using its own fastening clip 1, which simultaneously ensures secure fastening and good thermal heat transfer to the heat sink. Corresponding holes are provided in the heat sink 7 for inserting the first legs 2 of the fastening clips 1.
In Fig. 3 ist eine Variante bei der Montage der Befestigungsklammer dargestellt. Es ist ein Kühlkörper 12 von relativ geringer Materialstärke, d. h. ein Kühlblech, zu erkennen, das mit einer Durchgangsbohrung 11 zur Durchführung des ersten Schenkels der Befestigungsklammer 1 versehen ist. Im Unterschied zu den Montagevarianten gemäß Fig. 1 und 2 mit massiven Kühlkörpern ist das Schenkelende mit Kröpfung 3 durch die gesamte Bohrung 11 geführt und steht an der Unterseite des Kühlkörpers (Kühlbleches) 12 seitlich heraus. Die Kröpfung 3 verhindert zuverlässig ein Herausziehen des ersten Schenkels 2 der Befestigungsklammer 1 in gespanntem Zustand. Der Bohrungsdurchmesser d an der Durchgangsbohrung 11 ist im Vergleich zum Bohrungsdurchmesser einer Sacklochbohrung geringer auszulegen, da die Verklemmung der Kröpfung 3 innerhalb der Bohrung entfällt.Fig. 3 shows a variant of the mounting of the fastening clamp. A heat sink 12 of relatively low material thickness, i.e. a cooling plate, can be seen, which is provided with a through hole 11 for the first leg of the fastening clamp 1. In contrast to the mounting variants according to Fig. 1 and 2 with solid heat sinks, the leg end with offset 3 is guided through the entire hole 11 and protrudes laterally on the underside of the heat sink (cooling plate) 12. The offset 3 reliably prevents the first leg 2 of the fastening clamp 1 from being pulled out when it is tensioned. The hole diameter d on the through hole 11 should be smaller in comparison to the hole diameter of a blind hole, since the clamping of the offset 3 within the hole is eliminated.
In Fig. 3 ist ferner zu erkennen, wie die durch die Kröpfung 5 des zweiten Schenkels 4 gebildete abgerundete Auflagefläche 17 ein Leistungsbaueleitvent 13 auf den Kühlkörper (Kühlblech) 12 andrückt. Die Anschlußdrähte 14 des Leistungsbauelementes 13 sind beispielsweise direkt mit einer Leiterplatte 15 verlötet.In Fig. 3 it can also be seen how the rounded support surface 17 formed by the offset 5 of the second leg 4 presses a power component 13 onto the heat sink (cooling plate) 12. The connecting wires 14 of the power component 13 are, for example, soldered directly to a circuit board 15.
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Allgemein ist zur wahlweise im Querschnitt runden oder flachen Ausführung der Befestigungsklammer 1 anzumerken, dap Befestigungsklanunern aus flachem Federstahldraht ei-In general, it should be noted that the fastening clamp 1 is available with either a round or flat cross-section, that fastening clamps made of flat spring steel wire
k nen zusätzlichen Schutz gegen unbeabsichtigtes Verdrehen k additional protection against unintentional twisting
bieten. Desweiteren können flach ausgeführte Befestigungsklammern in entsprechend ausgebildeten Nuten vonFurthermore, flat fastening clips can be used in appropriately designed grooves of
&ngr; Profilkühlkörpern geführt werden, wodurch sich die Mon- &ngr; profile heat sinks, which makes the assembly
! tage vereinfacht, da keine zusätzlichen Bohrungen mehr ! days simplified, as no additional drilling is required
% notwendig sind. % are necessary.
Claims (6)
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DE8910677U DE8910677U1 (en) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | Device for mounting a power component on a heat sink |
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- 1989-09-07 DE DE8910677U patent/DE8910677U1/en not_active Expired
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