Устройство для охлаждения полупроводникового прибора

 

Изобретение относится к радиоэлектронике , в частности к устройствам отвода тепла от корпусов приборов,установленных в модулях с высокой плотностью компоновки и на печатных платах с ограниченной площадью . Сущность изобретения: устройство содержит сребренный корпус с установочной площадкой, который выполнен С образным в поперечном сечении, w теплоотводящую пластину, которая расположена в корпусе между его полками, на одной из сторон теплоотводящей пластины выполнен вырез, соответствующей габаритам прибора, а элемент крепления расположен на продольной геометрической оси верхней полки корпуса. 6 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ АЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

s Н 01 1 23

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4789154/21 (22) 08,02,90 (46) 30,07.92. Бюл. N 28 (71) Научно-исследовательский институт полупроводникового машиностроения (72) Ю.В.Пилюгин (56) Патент США N 4609040, кл. Н 011 23/40, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА (57) Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к устройствам отвода тепла от корпусов приборов, установленных в

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к устройствам для отвода тепла от корпусов приборов, смонтированных в модулях с высокой плотностью компоновки и на печатных платах с ограниченной площадью.

Известно устройство для закрепления приборов и отвода от них тепла, содержащее основание, прижимную планку, центрирующий упор, крепежные элементы и средство для определения усилия прижатия полупроводникового прибора к основанию, которое выполнено в виде нанесенной на боковой поверхности прижимной планки .риски, кривизна которой равна нулю при рабочем положении прижимной планки.

Известно также устройство для закрепления полупроводникового прибора и о вода тепла, содержащее основание, центрирующий упор, прижимную планку, индикатор с рисками для определения усилия прижатия полупроводникового прибора и крепежные элементы в виде размещенных

„„5U „„1751829 А1 модулях с высокой плотностью компоновки и на печатных платах с ограниченной площадью. Сущность изобретения: устройство содержит оребренный корпус с установочной площадкой, который выполнен -образным в поперечном сечении, и теплоотводящую пластину, которая расположена в корпусе между его полками, на одной из сторон теплоотводящей пластины выполнен вырез, соответствующей габаритам прибора, а элемент крепления расположен на продольной геометричедсой оси верхней полки корпуса, 6 ил. в отверстиях оснований и прижимной планки шпилек с гайками на одних их концах.

Устройство снабжено установочным основанием и промежуточными опорамй с профилированными рабочими поверхностями, ° веюсь установленными на шпильках с возможностью взаимодействия их профилированных . 4 рабочих поверхностей с прижимной план- (Я кой и установочным основанием, при этом индикатор с рисками установлен в геомет- Q© рическом центре прижимной планки, Ь)

О

Недостатком известных устройств является сложность монтажа полупроводниковых элементов с данными теплоотводами из-за большого коли .ества сборочных деталей теплоотводов, что делает невозможным монтаж таких устройств для охлаждения радиоэлементов на платах с высокой плотностью монтажа. При этом крепежные детали таких теплоотводов выходят за габариты корпуса. Кроме того, конструкция теплоотводов не позволяет их устанавливать на уже

1751829

25

40

50 смонтированные на печатной плате корпуса

ИС и полупроводниковых приборов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является теплоотвод с автофиксзцией, содержащий единый элемент.из деформируемого в холодном состоянии материала с высоким коэффициентом теплопроводности. Элемент имеет основаwe, под углом к которому расположен по меньшей мере один теплоизлучающий штырь. От основания отходит отогнутый в обратную сторону зажим, расположенный на расстоянии от основания. Зажим предназначен для установки в него транзистора, Зажим имеет свободные концы, охватывающие транзистор.

Известное устройство требует при его изготовлении применения высокоточных штампов для обеспечения заданного расстояния между основанием и зажимом.

Недостатком известного устройства является то, что его конструкция обеспечивает отвод тепла только с приборов одной толщины, при этом отвод тепла осуществляется преимущественно от одной плоскости корпуса, что значительно снижает эффективность охлаждения, Кроме того, известная конструкция не обеспечивает высокой надежности механического крепления прибора, что способствует повышению переходного теплового сопротивления.

Целью изобретения является повышеwe эффективности охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для охлаждения полупроводникового прибора, содержащем оребренный корпус с установочной площадкой для прибора и теплоотводящую пластину, соединенные между собой элементом крепления, корпус выполнен -образным в поперечном сечении, теплоотводящая пластина расположена в корпусе между его полками и на одной из ее сторон выполнен вырез, соответствующий габаритам прибора, а элемент крепления расположен на продольной геометрической оси верхней полки корпуса, На фиг,1 представлена конструкция устройства; на фиг.2 — то же, вид сбоку: на фиг.3 — то же, вид сверху: на фиг.4 — Г -образный корпус, поперечное сечение; на фиг.5 — вариант использования устройства для охлаждения группы приборов; на фиг.6— устройство для охлаждения с буквенными обозначениями, устройство для охлаждения содержит оребренный корпус 1, выполненный C-образным в поперечном сечении, между полками 2 и 3 которого размещены теплоотводящая пластина 4 и элемент крепления 5, расположенный на продольной геометрической оси верхней полки 2 корпуса 1. Теплопроводящая пластина 4 имеет ребра 6 и вырез 7 и служит для фиксации охлаждаемого элемента 8 к нижней полке 3 корпуса 1, а также обеспечивает отвод тепла с верхней поверхности охлаждаемого прибора. Вырез

7 .служит для устранения проворачивания теплоотводящей пластины 4 при сборке.

Элемент крепления 5, выполненный в вида винта, служит для объединения через отверстие 9 в верхней полке 2 корпуса 1 воедино собранную конструкцию, которая закрепляется на плате 10 путем припайки выводов охлаждаемого полупроводникового прибора. При большой массе полученная конструкция приклеивается к плате 10 плоскостью нижней полки 3 корпуса 1.

Ширина полок корпуса устройства равна ширине корпуса охлаждаемого прибора, что позволяет устанавливать устройство для охлаждения на уже смонтированные на ПП корпуса ЭРЭ.

Устройство работает следующим образом.

Заявляемое устройство. предварительно установленное на схлаждаемом элементе 8, нижней полкой отводит тепло от нижней плоскости полупроводникового прибора, За счет хорошей теплопроводности материала тепловой поток быстро достигает теплоизлучающих ребер 6 полки 2, с поверхности которых рассеивается в,окружающее пространство, От верхней поверхности корпуса прибора тепло отводится теплоотводящей пластиной 4 и рассеивается в окружаю цее пространство теплоизлучающими ребрами 6 этой пластины

Элемент крепления 5 в виде винта также выполнен иэ теплопроводного материала и, кроме своей непосредственной функции— фиксации устройства на корпусе охлаждаемого элемента. играет роль тепловыравнивателя, так как винт за счет высокой теплопроводности перераспределяет часть теплевого потока с нижней полки на теплоотводящую пластину. Благодаря Г- образной форме корпуса устройства и пружинящим свойствам материала нижняя полка 3 компенсирует также тепловые деформации теплоотвода во время работы и сохрайяет надежный тепловой и механический контакт между теплоотводящими элементами и охлаждаемым прибором.

При значительных тепловых потоках можно устанавливать дополнительные теплоотводящие пластины, Число этих пластин определяется конкретными условиями охлаждения данного элемента. Изменение числа дополнительных теплоотBoдящих

1751829 пластин позволяет оперативно менять площади рассеивания, а следовательно, эффективность охлаждения корпуса прибора.

При необходимости охлаждения одновременно нескольких корпусов ЭРЭ одним устройством теплоотводящие пластины чередуются с корпусами охлаждаемых элементов (фиг,5). Тепловое рассеивание устройства определяется количеством теплоизлучающих ребер и их длиной. Количество ребер определяется конструктивно исходя из длины корпуса охлаждаемого прибора. Длина ребра (фиг.б) определяется из условий теплообмена ребра с окружающей средой, Угол отгиба ребер а определяется исходя из оптимальных габаритов устройства следующим образом.

Если критичной является высота устройства для охлаждения, то sin а= h/I; если необходимо ограничить площадь, занимаемую устройством для охлаждения на плате под выводы ИС при длине выводов I, то соз 0 = I/I; если выводы не выходят за габариты корпуса прибора, а площадь на плате ограничена, то а= 90 .

Таким образом, устройство, отбирая тепло одновременно с обеих поверхностей

5 корпусов охлаждаемых приборов различных типов, интенсивйо и эффективно рассеивая его в пространство за счет значительной собственной активной поверхности, многократйо повышает надежность

10 работы радиоэлементов различных типов.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения полупроводникового прибора, содержащее оребренный корпус с установочной площадкой

15 для прибора и теплоотводящую пластину, соединеннйе между собой элементами крепления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, корпус выполнен C-образным в попе20 речном сечении, теплоотводящая пластина расположена в корпусе между его полками и на одной из ее сторон выполнен вырез, соответствующий габаритам прибора, а элемент крепления расположен на продольной

25 геометрической оси верхней полки корпуса, 1751829

Составитель Г.Позднякова

Техред M.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор М.Товтин

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2696 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5