WO2009053159A2 - Befestigungsklammer - Google Patents
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- WO2009053159A2 WO2009053159A2 PCT/EP2008/062090 EP2008062090W WO2009053159A2 WO 2009053159 A2 WO2009053159 A2 WO 2009053159A2 EP 2008062090 W EP2008062090 W EP 2008062090W WO 2009053159 A2 WO2009053159 A2 WO 2009053159A2
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- fastening element
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
- H10W40/641—Snap-on arrangements, e.g. clips
Definitions
- the invention relates to a fastening element for fastening an electronic component to a surface of a heat sink.
- G 85 16 915.3 refers to a heat sink for cooling a semiconductor device.
- the heat sink comprises a planar cooling contact surface for cooling a semiconductor device which can be pressed against the cooling contact surface by means of a spring element.
- the heat sink is attached to the semiconductor device carrying the printed circuit board.
- the heat sink is arranged and formed such that the cooling contact surface is perpendicular to the plane of the flat assembly and on the side facing away from the cooling contact surface a plurality of vertically stacked cooling fins are provided.
- At the upper end of the heat sink an approximately perpendicular to the cooling contact surface protruding leaf spring is clamped, the free end is angled approximately at right angles to the cooling contact surface and resiliently abuts in the central region of the semiconductor device arranged therebetween.
- DE 20 2005 020 760 U1 relates to an arrangement comprising a heat sink and an electronic component arranged therein.
- the arrangement comprises a heat sink, an electronic component arranged thereon and a spring clip for pressing the component against the heat sink.
- the spring clip is designed as an additional cooling element.
- the spring clip is made of a material whose thermal conductivity is higher than the thermal conductivity of the electronic component, in particular higher than the thermal conductivity of steel, in particular of spring steel.
- US 5,068,764 relates to a mounting arrangement for an electronic component. According to this solution, an electronic component is held in close contact with a heat sink.
- a substantially flat and elongated member has a free end and is configured to provide an electronic component having opposed first and second surfaces opposite the substantially flat one. formed component can be arranged.
- a support member extends from the other end of a base member at an angle of less than 90 ° with respect to the plane of the surface of the base member.
- a securing element which represents a deformation in the carrier element and extends from the carrier element into a position which lies beyond the plane of the second flat surface of the electronic component and is designed such that it can be secured and received within an opening in the surface ,
- the surface is a surface of a heat sink that is formed substantially parallel to and adjacent to the second surface of the electronic component.
- the invention has for its object to optimize the attachment between an electronic component and a heat sink connected to these.
- the fastening element which connects a heat sink to an electronic component to be cooled, which is designed in particular as a clamp, in such a way that a uniform bending stress over the entire component length is provided.
- a recess with a substantially 90 ° orientation for example a groove with an essentially rectangular cross-section, is introduced into the cooling body.
- the groove is preferably milled in an orientation of 90 ° oriented to the surface of the heat sink oriented position or produced by means of another machining process in the heat sink.
- the material of the cooling body is preferably a metallic material with excellent thermal conduction properties, such as aluminum. Due to the orientation of the at least one recess, which is in particular oriented as a groove substantially perpendicular to a first planar surface of the heat sink, the production costs of the recess can be minimized.
- the fastening element designed in particular as a clamp can be loosened without tools by a simple application of force perpendicular to the latching direction.
- the groove is advantageously introduced in the material of the heat sink, which has a substantially rectangular cross-section.
- the recess, which is designed in particular as a groove, can have a projection, in particular a projection, below which engages a free end of the fastening element designed in particular as a clamp.
- the free end of the fastening element in particular as a clip, has an embossed or stamped projection which, in the latched state of the free end of the fastening element designed in particular as a clip, bears under the projection on the opening of the recess in the material of the cooling body and is latched.
- a projection formed in the solid material of the heat sink protrusion opposite lateral boundary wall - not the groove bottom - are made in a slope and in particular run obliquely in the material of the heat sink.
- one side of the free end of the fastening element in particular made as a clamp, always lies on the boundary wall extending in a slant in the heat sink material, on the side of the free end of the fastening element opposite the embossed or stamped projections Groove made recess.
- An introduction of force into the free end of the fastening element designed in particular as a groove perpendicular to the latching direction is sufficient to move the projections embossed or stamped into the free end of the fastening element, in particular made as a clip, below the projection in the heat sink that the free end against the mounting direction in disassembly direction - ie in the vertical direction upwards - extends on the sliding surface of the recess made in particular as a groove.
- the inventively proposed solution can be on the particular designed as a bracket fastener smaller dimensions of the particular designed as a groove recess, in which the fastener engages realized. If the recess made in particular as a groove can be made smaller, lower material costs arise due to the solid material of the heat sink to be removed, preferably to be removed by cutting. Following the solution proposed according to the invention, there are no projecting geometries at a contact surface between the electronic component to be cooled and the heat sink. As a result, it is possible realize a free placement of the components, as well as the attachment of several, especially as grooves procured recesses in a plane surface of the heat sink.
- the profile of the heat sink is easier to press due to the straight running, in particular produced as a groove recess.
- a slight disassembly of the fastening element which is preferably made as a clamp, can be achieved by hand without tools.
- a simple introduction of force perpendicular to the mounting direction of the free end of the clamp in the recess is sufficient for the embossed or stamped projections formed at the free end of the fastening element, in particular as a clamp, below the undercut at the inlet opening to release the recess.
- the inventively proposed fastener which is in particular designed as a clamp, fully reusable.
- the fastening element in particular designed as a clamp, is manufactured from a flat material.
- the recess in particular designed as a groove, is introduced in the heat sink material, such as aluminum, during the extrusion.
- the fastening element designed in particular as a clamp preferably has two main components, on the one hand a straight piece, which comprises hook-like curvatures, which are adjoined by a bent portion (bend), and another straight piece with a tapered outlet.
- the recess formed in particular as a groove in the solid material of the heat sink has an obliquely oriented sliding surface for a free end of the fastening element, in particular designed as a clamp, and a protrusion arranged opposite this and forming an undercut.
- Figure 2 shows the inventively proposed, preferably designed as a clamp fastener in the assembled state
- Figure 3 is an enlarged view of the free, latched in a recess of a heat sink end of the particular designed as a clamp fastener.
- FIG. 1 shows the perspective view of a fastening element proposed according to the invention, an electronic component to be fixed and a heat sink.
- FIG. 1 shows a fastening element 10, which is preferably designed in the form of a clamp.
- an electronic component 12 which may optionally have a base plate 14 or the like, on a first Planfiä- surface 18 of a heat sink 16 is attached.
- the heat sink 16 has, in addition to the first flat surface 18, a second plane surface 20 or a ribbing or the like.
- the heat sink 16 is preferably made of a material having excellent heat conduction properties, such as aluminum, which, moreover, is quite easy to machine.
- the perspective view in Figure 1 it can be seen that in the first Planfiambae 18 of the heat sink 16, a first recess 22 and a second recess 24 are incorporated.
- the first recess 22, the second recess 24 and optionally further recesses for fixing further electronic components 12, be they with, be carried out without base plate 14 are, for example by means of machining in the form of, for example, grooves in the material of the heat sink 16th formed or produced by extrusion.
- the electronic component 12 has an electrical contact 26, which may be formed, for example, as a flex foil, as a cable strand or - as shown in FIG. 1 - as a single cable contact.
- the fastening element 10 which is designed in particular as a clamp, has a first, straight section 28, which forms a first free end 44 of the fastening element 10.
- first, straight section 28 are - as seen in Figure 1 - in this embodiment adjacent arches or protrusions 30 executed.
- the at least one projection or the at least one curvature 30 may be embossed or punched out.
- a bend 32 connects to the first, straight section 28 of the fastening element 10, which is preferably designed as a clamp. The bend 32 in turn is adjoined by a run-out 34 tapering in width, which has a second free end 46 of the fastening element 10 represents.
- a first width of the fastening element 10, preferably designed as a clamp, in the region of the first free end 44 is designated by reference numeral 68, while a second width 70 is present on the tapered outlet 34 of the fastening element 10, which is preferably designed as a clamp.
- Figure 2 shows a side view of the electronic component, which is employed by the fastening element to the heat sink.
- FIG. 2 shows that the first recess 22 and the second recess 24 extend through the heat sink 16 in the plane of the drawing.
- the first recess 22 and the second recess 24 have a substantially rechteckför- shaped cross-section.
- the illustration according to FIG. 2 shows that the fastening element 10, which is preferably designed as a clamp, is inserted into the first recess 22 with a first free end 44 and the at least one projection 28 formed there.
- the second recess 24, however, is covered by the base plate 14 of the electronic component 12, which is employed in position 48 to the first planar surface 18 of the heat sink 16.
- the electronic component 12 is held by a clamping force 72.
- FIG. 2 further shows that the second free end 46, which comprises the outlet 34 tapered with regard to its second width 70, is set against the contact surface 36, ie the upper side of the electronic component 12. Due to the elasticity of the fastening element 10, which is preferably designed as a clamp, the electronic component 12 together with the base plate 14 is placed against the first planar surface 18 of the heat sink 16. As is further apparent from FIG. 2, the first free end 44 of the fastening element 10 designed as a clamp is simply inserted into the first recess 22 of the heat sink 16. Due to the shape of the fastening element 10 with a first straight portion 28 extending at this subsequent bend 32 and the tapered spout 34, a uniform bending stress over the entire component length is achieved.
- first recess 22 and the second recess 24 extend substantially perpendicular to the first plane surface 18, which has a favorable effect on the production costs of the first or the second recess 22, 24 and any further recesses required.
- the first free end 44 of the fastener element 10, which is preferably designed as a clamp, is simply inserted into the first recess 22 in the vertical direction downwards without the aid of an assembly or a fixing element and is locked in this position.
- FIG. 3 shows an enlarged section of the first free end of the fastening element, which is preferably designed as a clamp, in the state latched in the recess of the heat sink.
- FIG. 3 shows that the first end 44 of the first straight section 28 of the fastening element 10, which is preferably designed as a clamp, is inserted into the first recess 22.
- the first recess 22 in the heat sink 16 comprises a vertical surface 62, a bottom 50 and a sliding surface 52.
- the sliding surface 52 which delimits the first recess 22 and the second recess 24, not shown, comprises a bevel 54.
- recess 24 - a supernatant 58 is executed in the material of the heat sink 16.
- the protrusion 58 serves as a latching nose for the at least one curvature 28 formed on the first free end 44 of the first straight section 28.
- the state of the fastening element 10, which is in particular in the form of a clamp, is latched in the first recess 22 shown in FIG along a contact line 66, the first free end 44 on the sliding surface 52 at. If the first free end 44 is acted upon by a force directed in the direction of force 38 on a first side 40, then the at least one bulge 30 or the at least one protrusion 30 will pass through the first straight section 28 due to the deformation of the first straight section 28 Overhang 58 is released, and the first free end 44 can be removed from the first recess 22.
- the first straight section 28 By a deformation of the first straight section 28 by applying a force in the direction of force 38, the first straight section 28 and thus the preferred trained as a clamp fastener 10 without tools from the first recess 22 to be dismantled.
- the fastening element 10 which is designed in particular as a clamp, is characterized by small dimensions. Due to the shape of the preferably formed as a bracket fastener 10 having a first straight section 28, an adjoining bend 32 after a transition 64 and the adjoining the bend 32 tapered spout 34, the preferred trained as a bracket fastener 10 excellent bending properties lent.
- the fastening element 10 which is designed in particular as a clamp, electronic components 12 of different heights, whether designed with base plate 14 or without base plate 14, can be fastened on the first plane surface 18 of heat sink 16 without tools. There are no protruding geometries at the contact surface, i.
- any number of recesses 22 can be executed next to one another in the first plane surface 18 of the heat sink 16. Due to the essentially straight recesses 22 or 24 designed in particular as rectangular grooves, the heat sink profile can be produced more easily. Run the recesses 22, 24 in the heat sink profile at a 90 ° angle, based on the surface of the heat sink profile, the production of the same is greatly simplified.
- the fastening element designed in particular as a clamp can be removed from the first recess 22 without tools in a simple manner by a force acting on the first side 40 and directed in the direction of force 38.
- a second side is indicated by reference numeral 42.
- the first straight section 28 is deformed such that the at least one projection 30 and the at least one buckle 30 are released by the supernatant 58, so that the fastener 10 formed in particular as a clip can be easily removed upwards
- the fastening element 10 proposed according to the invention, in particular as a clip is distinguished by any desired frequent reusability.
- the fastening element 10 which is designed in particular as a clamp, is furthermore quite simple to produce as a stamped part of metallic material.
- first width 68 at the first free end 44 and the second width 70 is selected at the second free end 46 different widths electronic components 12, be they with base plate 14, they were procured without base plate 14, on the first plane 18 of the heat sink 14 are fixed. It is possible to fix a larger, in particular a wider electronic component 12 with or without base plate 14 with a plurality of inventively proposed, in particular designed as a bracket fasteners 10 on the first plane surface 18 of the heat sink 16 without tools.
- first recess 22 or the second recess 24 or a larger number of recesses in the first planar surface 18 of the heat sink 16 is formed continuously, almost the entire first planar surface 18 of the heat sink 16 can be used for heat dissipation of electronic components, such as power elements or the like, be used, so that a high material utilization can be achieved.
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement (10), welches insbesondere als Klammer ausgeführt ist, zur Befestigung eines elektronischen Bauteiles (12, 14) an einer Fläche (18) eines Kühlkörpers (16). Das Befestigungselement (10) umfasst ein erstes freies Ende (44) und ein zweites freies Ende (46), wobei das erste freie Ende (44) durch einen ersten, gerade verlaufenden Abschnitt (28) gebildet ist. Am ersten, gerade verlaufenden Abschnitt (28) ist mindestens ein Vorsprung (30) ausgeführt, der in einer Ausnehmung (22, 24) des Kühlkörpers (16) unterhalb eines Überstands (58) lösbar verrastet ist.
Description
Beschreibung
Titel Befestigungsklammer
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Befestigung eines elektronischen Bauteils an einer Fläche eines Kühlkörpers.
G 85 16 915.3 bezieht sich auf einen Kühlkörper zur Kühlung eines Halbleiterbausteins. Der Kühlkörper umfasst eine ebene Kühl-Kontaktfläche zur Kühlung eines mittels eines Federelementes an die Kühl-Kontaktfläche andrückbaren Halbleiterbausteins. Der Kühlkörper ist an der den Halbleiterbaustein tragenden Flachbaugruppe befestigt. Der Kühlkörper ist derart angeordnet und ausgebildet, dass die Kühl-Kontaktfläche senkrecht zur Ebene der Flach- baugruppe verläuft und an der der Kühl-Kontaktfläche abgewandten Seite mehrere vertikal übereinander angeordnete Kühlrippen vorgesehen sind. Am oberen Ende des Kühlkörpers ist eine etwa senkrecht zur Kühl-Kontaktfläche abstehende Blattfeder eingespannt, deren freies Ende etwa rechtwinklig zur Kühl-Kontaktfläche hin abgewinkelt ist und federnd im mittleren Bereich des dazwischen angeordneten Halbleiterbausteines anliegt.
DE 20 2005 020 760 Ul bezieht sich auf eine Anordnung, umfassend einen Kühlkörper und ein darin angeordnetes elektronisches Bauteil. Gemäß dieser Lösung umfasst die Anordnung einen Kühlkörper, ein daran angeordnetes elektronisches Bauteil und eine Federklammer zum Anpressen des Bauteiles an den Kühlkörper. Die Federklammer ist als zusätzliches Kühlelement ausgebildet. Die Federklammer wird aus einem Werkstoff hergestellt, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des elektronischen Bauteiles, insbesondere höher liegt als die Wärmeleitfähigkeit von Stahl, insbesondere von Federstahl.
US 5,068,764 bezieht sich auf eine Befestigungsanordnung für ein elektronisches Bauteil. Gemäß dieser Lösung wird ein elektronisches Bauteil in enganliegendem Kontakt mit einem Kühlkörper gehalten. Ein im Wesentlichen flach und länglich ausgebildetes Element hat ein freies Ende und ist so ausgebildet, dass ein elektronisches Bauteil mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Flächen gegenüberliegend dem im Wesentlichen flach ausge-
bildeten Bauteil angeordnet werden kann. Ein Unterstützungselement erstreckt sich von dem anderen Ende eines Basiselementes mit einem Winkel von weniger als 90° bezogen auf die Ebene der Oberfläche des Basiselementes. Es ist ein Sicherungselement vorgesehen, welches eine Deformation im Trägerelement darstellt und sich vom Trägerelement in eine Position erstreckt, welche jenseits der Ebene der zweiten Flachfläche des elektronischen Bauteils liegt und so gestaltet ist, dass dieses innerhalb einer Öffnung in der Oberfläche gesichert und aufgenommen werden kann. Die Oberfläche ist eine Oberfläche eines Kühlkörpers, der im Wesentlichen parallel zu und anliegend an der zweiten Fläche des elektronischen Bauteiles ausgebildet ist.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Befestigung zwischen einem elektronischen Bauteil und einem mit diesen verbundenen Kühlkörper zu optimieren.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Befestigungselement, welches einen Kühlkörper mit einem zu kühlenden elektronischen Bauteil verbindet, das insbesondere als Klammer ausgeführt ist, derart zu optimieren, dass eine gleichmäßige Biegebeanspruchung über die gesamte Bauteillänge gegeben ist.
Aufgrund der Auslegung des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes mit einer gleichmäßigen Biegebeanspruchung über die gesamte Bauteillänge ist ein größerer elastischer Biegebereich realisierbar. Durch einen größeren elastischen Biegebereich, welchen das Befestigungselement aufweist, das insbesondere als Klammer gestaltet ist, kön- nen mit ein und demselben Befestigungselement verschieden hohe Bauteile befestigt werden. Dies kann mit ein und demselben Bauteil erreicht werden, welches sehr kompakte äußere Abmessungen aufweist.
Zur Fixierung eines freien Endes des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungs- elementes wird in den Kühlkörper eine im Wesentlichen eine 90°-Orientierung zu dessen Oberflächen aufweisende Ausnehmung, beispielsweise eine Nut mit im Wesentlichen recht- eckförmigem Querschnitt eingebracht. Die Nut wird bevorzugt in einer Orientierung von 90° zur Oberfläche des Kühlkörpers orientierten Lage eingefräst oder mittels eines anderen spanabhebenden Fertigungsverfahrens im Kühlkörper erzeugt. Bei dem Material des Kühl- körpers handelt es sich bevorzugt um ein metallisches Material mit hervorragenden Wärmeleiteigenschaften wie zum Beispiel Aluminium.
Aufgrund der im Wesentlichen senkrecht zu einer ersten Planfläche des Kühlkörpers orientierten Lage der mindestens einen Ausnehmung, die insbesondere als Nut ausgestaltet ist, lassen sich die Herstellkosten der Ausnehmung minimieren. Zudem kann das insbesondere als Klammer ausgebildete Befestigungselement werkzeuglos durch einfache Krafteinwir- kung senkrecht zur Verrastungsrichtung gelöst werden. In vorteilhafter Weise wird dazu die Nut derart in dem Material des Kühlkörpers eingebracht, die einen im Wesentlichen recht- eckförmigen Querschnitt aufweist. Die insbesondere als Nut beschaffene Ausnehmung kann einen Überstand aufweisen, insbesondere einen Vorsprung, unterhalb dessen ein freies Ende des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes einrastet. Das freie En- de des insbesondere als Klammer beschaffenen Befestigungselementes weist dazu einen eingeprägten oder eingestanzten Vorsprung auf, der im eingerasteten Zustand des freien Endes des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes unter dem Vorsprung an der Öffnung der Ausnehmung im Material des Kühlkörpers anliegt und verrastet ist. Zur Erleichterung der Demontage kann eine dem Vorsprung im Vollmaterial des Kühlkörpers ausgebildeten Vorsprung gegenüberliegende seitliche Begrenzungswand - nicht der Nutboden - in einer Neigung gefertigt werden und insbesondere schräg im Material des Kühlkörpers verlaufen. Durch die schräg verlaufende Begrenzungswand der insbesondere als Nut gefertigten Ausnehmung liegt eine Seite des freien Endes des insbesondere als Klammer gefertigten Befestigungselementes an der den eingeprägten oder eingestanzten Vorsprüngen gegenüberliegenden Seite des freien Endes des Befestigungselementes stets an der in einer Schrägung im Kühlkörpermaterial verlaufenden Begrenzungswand der insbesondere als Nut gefertigten Ausnehmung an. Eine Krafteinleitung in das in der insbesondere als Nut gefertigten Ausnehmung dort verrastete freie Ende des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes senkrecht zur Verrastungsrichtung reicht aus, die in das freie Ende des insbesondere als Klammer gefertigten Befestigungselementes eingeprägten oder eingestanzten Vorsprünge unterhalb des Vorsprungs im Kühlkörper wegzubewegen, so dass das freie Ende entgegen der Montagerichtung in Demontagerichtung - d.h. in vertikaler Richtung nach oben - auf der Gleitfläche aus der insbesondere als Nut gefertigten Ausnehmung ausfährt.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lassen sich am insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselement geringere Abmessungen der insbesondere als Nut beschaffenen Ausnehmung, in welche das Befestigungselement einrastet, realisieren. Kann die insbesondere als Nut gefertigte Ausnehmung kleiner dimensioniert werden, entstehen geringere Materialkosten aufgrund des abzutragenden, bevorzugt spanabhebend zu entfernenden Vollmaterials des Kühlkörpers. Es existieren der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, keine überstehenden Geometrien an einer Kontaktfläche zwischen dem zu kühlenden elektronischen Bauelement und dem Kühlkörper. Daraus resultierend lässt sich
eine freie Platzierung der Bauteile realisieren, ebenso wie das Anbringen mehrerer, insbesondere als Nuten beschaffener Ausnehmungen in einer Planfläche des Kühlkörpers. Insbesondere ist das Profil des Kühlkörpers aufgrund der gerade verlaufenden, insbesondere als Nut gefertigten Ausnehmung leichter pressbar. Des Weiteren lässt sich eine leichte Demon- tage des bevorzugt als Klammer ausgefertigten Befestigungselementes per Hand werkzeuglos erreichen. Zum Lösen des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes reicht eine einfache Krafteinleitung senkrecht zur Montagerichtung des freien Endes der Klammer in der Ausnehmung aus, um die eingeprägten oder eingestanzten, am freien Ende des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes ausgebilde- ten Vorsprünge unterhalb der Hinterschneidung an der Eintrittsöffiiung der Ausnehmung zu lösen. Des Weiteren ist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungselement, welches insbesondere als Klammer ausgebildet ist, uneingeschränkt wiederverwendbar.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des der Erfindung zugrunde liegenden Gedan- kens wird das Befestigungselement, insbesondere ausgebildet als Klammer, aus einem Flachmaterial gefertigt. Die Ausnehmung, insbesondere als Nut gestaltet, wird im Kühlkörpermaterial, wie zum Beispiel Aluminium, während des Strangpressens eingebracht. Das insbesondere als Klammer ausgebildete Befestigungselement weist bevorzugt zwei Hauptbestandteile auf, zum einen ein gerades Stück, welches hakenähnlich verlaufende Wölbun- gen umfasst, an das sich des Weiteren ein gebogener Abschnitt (Biegung) anschließt, sowie ein weiteres gerades Stück mit sich verjüngendem Auslauf. Die insbesondere als Nut ausgebildete Ausnehmung im Vollmaterial des Kühlkörpers weist eine schräg orientierte Gleitfläche für ein freies Ende des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes auf, sowie einen dieser gegenüberliegend angeordneten, eine Hinterschneidung bildenden Vorsprung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 das erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungselement, insbesondere als
Klammer ausgebildet, im noch nicht montierten Zustand,
Figur 2 das erfindungsgemäß vorgeschlagene, bevorzugt als Klammer ausgebildete Befestigungselement im montierten Zustand, und
Figur 3 eine vergrößerte Ansicht des freien, in einer Ausnehmung eines Kühlkörpers eingerasteten Endes des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes.
Ausfuhrungsformen
Der Darstellung in Figur 1 ist die perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes, eines zu fixierenden elektronischen Bauteiles und eines Kühlkörpers zu entnehmen.
Figur 1 zeigt ein Befestigungselement 10, welches bevorzugt in Form einer Klammer ausgeführt ist. Mit dem Befestigungselement 10 wird ein elektronisches Bauteil 12, welches gegebenenfalls eine Grundplatte 14 oder dergleichen aufweisen kann, auf einer ersten Planfiä- che 18 eines Kühlkörpers 16 befestigt. Der Kühlkörper 16 weist neben der ersten Planfiäche 18 eine zweite Planfläche 20 oder eine Verrippung oder dergleichen auf. Der Kühlkörper 16 wird bevorzugt aus einem Material mit hervorragenden Wärmeleiteigenschaften, wie zum Beispiel Aluminium, gefertigt, welches darüber hinaus recht einfach zu bearbeiten ist.
Der perspektivischen Ansicht in Figur 1 ist zu entnehmen, dass in die erste Planfiäche 18 des Kühlkörpers 16 eine erste Ausnehmung 22 sowie eine zweite Ausnehmung 24 eingearbeitet sind. Die erste Ausnehmung 22, die zweite Ausnehmung 24 und gegebenenfalls weitere Ausnehmungen zur Fixierung weiterer elektronischer Bauteile 12, seien sie mit, seien sie ohne Grundplatte 14 ausgeführt, werden zum Beispiel im Wege der spanabhebenden Fertigung in Form beispielsweise von Nuten in dem Material des Kühlkörpers 16 ausgebildet oder durch Strangpressen erzeugt. Das elektronische Bauteil 12 weist eine elektrische Kon- taktierung 26 auf, die zum Beispiel als Flexfolie, als Kabelstrang oder - wie in Figur 1 dargestellt - als Einzelkabelkontaktierung ausgebildet sein kann.
Wie aus Figur 1 des Weiteren zu entnehmen ist, weist das insbesondere als Klammer ausge- bildete Befestigungselement 10 einen ersten, gerade verlaufenden Abschnitt 28 auf, der ein erstes freies Ende 44 des Befestigungselementes 10 bildet. In diesem ersten, gerade verlaufenden Abschnitt 28 sind - wie in Figur 1 erkennbar - in dieser Ausführung nebeneinander liegende Wölbungen oder Vorsprünge 30 ausgeführt. Bei einem Befestigungselement 10, welches aus einem metallischen Material gefertigt ist, kann der mindestens eine Vorsprung beziehungsweise die mindestens eine Wölbung 30 eingeprägt oder ausgestanzt sein. An den ersten, gerade verlaufenden Abschnitt 28 des bevorzugt als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes 10 schließt sich eine Biegung 32 an. An die Biegung 32 wiederum schließt sich ein hinsichtlich seiner Breite verjüngender Auslauf 34 an, der ein zweites freies Ende 46
des Befestigungselementes 10 darstellt. Mit diesem wird das elektronische Bauteil 12 - wie in Figur 1 dargestellt - an einer Kontaktfläche 36 kontaktiert und gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der Grundplatte 14 an die erste Planfläche 18 des Kühlkörpers 16 angestellt. In der Darstellung gemäß Figur 1 ist eine erste Breite des bevorzugt als Klammer ausgebil- deten Befestigungselementes 10 im Bereich des ersten freien Endes 44 mit Bezugszeichen 68 bezeichnet, während eine zweite Breite 70 am verjüngten Auslauf 34 des bevorzugt als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes 10 vorliegt.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des elektronischen Bauelementes, das durch das Befesti- gungselement an den Kühlkörper angestellt ist.
Figur 2 ist zu entnehmen, dass die erste Ausnehmung 22 sowie die zweite Ausnehmung 24 sich in die Zeichenebene erstreckend durch den Kühlkörper 16 verlaufen. Die erste Ausnehmung 22 sowie die zweite Ausnehmung 24 weisen einen im Wesentlichen rechteckför- migen Querschnitt auf. Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass das bevorzugt als Klammer ausgebildete Befestigungselement 10 mit einem ersten freien Ende 44 und dem dort ausgebildeten mindestens einen Vorsprung 28 in die erste Ausnehmung 22 eingesteckt ist. Die zweite Ausnehmung 24 ist hingegen von der Grundplatte 14 des elektronischen Bauteiles 12, das in Position 48 an die erste Planfläche 18 des Kühlkörpers 16 angestellt ist, überdeckt. Das elektronische Bauteil 12 ist durch eine Klemmkraft 72 gehalten.
Figur 2 zeigt des Weiteren, dass das zweite freie Ende 46, welches den hinsichtlich seiner zweiten Breite 70 verjüngten Auslauf 34 umfasst, an die Kontaktfläche 36, d.h. die Oberseite des elektronischen Bauteiles 12 angestellt ist. Aufgrund der Elastizität des bevorzugt als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes 10 wird das elektronische Bauteil 12 samt Grundplatte 14 an die erste Planfläche 18 des Kühlkörpers 16 angestellt. Wie aus Figur 2 des Weiteren hervorgeht, ist das erste freie Ende 44 des als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes 10 einfach in die erste Ausnehmung 22 des Kühlkörpers 16 eingesteckt. Durch die Formgebung des Befestigungselementes 10 mit einem ersten gerade verlaufenden Bereich 28, der sich an diesen anschließenden Biegung 32 sowie des verjüngten Auslaufes 34, wird eine gleichmäßige Biegebeanspruchung über die gesamte Bauteillänge erreicht. Dies ermöglicht einen größeren Biegebereich, so dass auch höherbauende elektronische Bauteile als das in den Figuren 1 und 2 dargestellte elektronische Bauteil 12 mit Grundplatte 14 am Kühlkörper 16 befestigt werden können. Wie aus der Seitenansicht gemäß Figur 2 des Weiteren hervorgeht, verlaufen die erste Ausnehmung 22 sowie die zweite Ausnehmung 24 im Wesentlichen senkrecht zur ersten Planfläche 18, was die Herstellkosten der ersten beziehungsweise der zweiten Ausnehmung 22, 24 und gegebenenfalls erforderlicher weiterer Ausnehmungen günstig beeinflusst.
Das erste freie Ende 44 des bevorzugt als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes 10 wird einfach in vertikaler Richtung nach unten ohne Zuhilfenahme eines Montage- oder eines Fixierelementes in die erste Ausnehmung 22 eingesteckt und verrastet in dieser.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des ersten freien Endes des bevorzugt als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes im in der Ausnehmung des Kühlkörpers verrasteten Zustand.
Figur 3 zeigt, dass das erste Ende 44 des erste gerade verlaufenden Abschnittes 28 des bevorzugt als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes 10 in die erste Ausnehmung 22 eingesteckt ist. Die erste Ausnehmung 22 im Kühlkörper 16 umfasst eine senkrechte Fläche 62, einen Boden 50 und eine Gleitfläche 52. Die Gleitfläche 52, die die erste Ausnehmung 22 beziehungsweise die zweite, nicht dargestellte Ausnehmung 24 begrenzt, umfasst eine Schrägung 54. Ein Schrägungswinkel 56, in dem die Schrägung 54 der Gleitfläche 52 ausgebildet ist, beträgt nur einige wenige Winkelgrade. Oberhalb der senkrechten Fläche 62 der ersten Ausnehmung 22 sowie der zweiten - zeichnerisch in Figur 3 nicht näher dargestellten Ausnehmung 24 - ist im Material des Kühlkörpers 16 ein Überstand 58 ausgeführt. Der Ü- berstand 58 dient als Rastnase für die am ersten freien Ende 44 des ersten gerade verlaufen- den Abschnittes 28 ausgebildete mindestens eine Wölbung 28. Im in Figur 3 dargestellten, in der ersten Ausnehmung 22 verrasteten Zustand des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes 10 liegt entlang einer Kontaktlinie 66 das erste freie Ende 44 an der Gleitfläche 52 an. Wird das erste freie Ende 44 an einer ersten Seite 40 mit einer Kraft, die in Kraftrichtung 38 gerichtet ist, beaufschlagt, so werden aufgrund der Deforma- tion des ersten gerade verlaufenden Abschnittes 28 die mindestens eine Wölbung 30 beziehungsweise der mindestens eine Vorsprung 30 durch den Überstand 58 freigegeben, und das erste freie Ende 44 ist aus der ersten Ausnehmung 22 entnehmbar.
Beim Einstecken des ersten freien Endes 28 in die erste Ausnehmung 22 läuft dessen Stirn- seite entlang einer Kontaktlinie 66 die Gleitfläche 52 in Richtung des Bodens 50 der ersten Ausnehmung 22 hinab. Dies erfolgt so lange, bis ein Verrasten der mindestens einen Wölbung 30 beziehungsweise des mindestens einen Vorsprunges 30 unterhalb des Überstandes 58 der ersten Ausnehmung 22 erfolgt. Ein Anstellwinkel, um den das erste freie Ende 44 in der ersten Ausnehmung 22 in Bezug auf die Vertikale (90°) verkippt ist, wird durch Be- zugszeichen 74 angedeutet.
Durch eine Deformation des ersten gerade verlaufenden Abschnittes 28 durch Aufbringen einer Kraft in Kraftrichtung 38 kann der erste gerade verlaufende Abschnitt 28 und damit
das bevorzugt als Klammer ausgebildete Befestigungselement 10 werkzeuglos aus der ersten Ausnehmung 22 demontiert werden.
Das Befestigungselement 10, welches insbesondere als Klammer ausgestaltet ist, zeichnet sich durch geringe Abmessungen aus. Aufgrund der Formgebung des bevorzugt als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes 10 mit einem ersten gerade verlaufenden Abschnitt 28, einer sich daran anschließenden Biegung 32 nach einem Übergang 64 sowie dem sich an die Biegung 32 anschließenden verjüngten Auslauf 34, werden dem bevorzugt als Klammer ausgebildeten Befestigungselement 10 hervorragende Biegeeigenschaften verlie- hen. Mit ein und demselben insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselement 10 können unterschiedlich hochbauende elektronische Bauelemente 12, seien sie mit Grundplatte 14 oder ohne Grundplatte 14 ausgeführt, auf der ersten Planfläche 18 des Kühlkörpers 16 werkzeuglos befestigt werden. Es existieren keine überstehenden Geometrien an der Kontaktfläche, d.h. an der ersten Planfläche 18 zwischen dem Kühlkörper 16 und dem auf diesen zu fixierenden elektronischen Bauteil 12 oder der Grundplatte 14. Damit kann eine freie Platzierung der elektronischen Bauelemente 10 auf der ersten Planfläche 18 erfolgen. Des Weiteren können beliebig viele Ausnehmungen 22 nebeneinanderliegend in der ersten Planfläche 18 des Kühlkörpers 16 ausgeführt werden. Aufgrund der im Wesentlichen gerade verlaufenden, insbesondere als rechteckförmige Nuten gestalteten Ausnehmungen 22 bezie- hungsweise 24 lässt sich das Kühlkörperprofil leichter herstellen. Verlaufen die Ausnehmungen 22, 24 im Kühlkörperprofil in einem 90°-Winkel, bezogen auf die Oberfläche des Kühlkörperprofils, ist die Fertigung desselben erheblich vereinfacht.
Wie in Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 bereits erwähnt, lässt sich das insbesondere als Klammer ausgebildete Befestigungselement werkzeuglos auf einfache Art und Weise durch eine an der ersten Seite 40 angreifende, in Kraftrichtung 38 gerichtete Kraft aus der ersten Ausnehmung 22 werkzeuglos demontieren. Eine zweite Seite ist durch Bezugszeichen 42 gekennzeichnet. Durch die Krafteinwirkung in Kraftrichtung 38 wird der erste gerade verlaufende Abschnitt 28 derart deformiert, dass der mindestens eine Vorsprung 30 beziehungsweise die mindestens eine Wölbung 30 durch den Überstand 58 freigegeben werden, so dass das insbesondere als Klammer ausgebildete Befestigungselement 10 leicht nach oben entnommen werden kann. Des Weiteren zeichnet sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene, insbesondere als Klammer beschaffene Befestigungselement 10 durch eine beliebig häufige Wiederverwendbarkeit aus.
Aufgrund der Formgebung des insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementes, insbesondere im verjüngt ausgebildeten Bereich 34, der die Kontaktfläche 36 des zu fixierenden elektronischen Bauteiles 12 kontaktiert, kann eine definierte Klemmkraft aufge-
bracht werden. Das insbesondere als Klammer ausgebildete Befestigungselement 10 ist darüber hinaus recht einfach als Stanzteil aus metallischem Material herzustellen. Je nachdem, wie die erste Breite 68 am ersten freien Ende 44 beziehungsweise die zweite Breite 70 am zweiten freien Ende 46 gewählt wird, können unterschiedlich breite elektronische Bauteile 12, seien sie mit Grundplatte 14, seien sie ohne Grundplatte 14 beschaffen, an der ersten Planfläche 18 des Kühlkörpers 14 fixiert werden. Es besteht die Möglichkeit, ein größeres, insbesondere ein breiterbauendes elektronisches Bauteil 12 mit oder ohne Grundplatte 14 mit mehreren erfindungsgemäß vorgeschlagenen, insbesondere als Klammer ausgebildeten Befestigungselementen 10 auf der ersten Planfläche 18 des Kühlkörpers 16 werkzeuglos zu fixieren.
Werden die erste Ausnehmung 22 beziehungsweise die zweite Ausnehmung 24 oder eine größere Anzahl von Ausnehmungen in der ersten Planfläche 18 des Kühlkörpers 16 durchgängig ausgebildet, kann nahezu die gesamte erste Planfläche 18 des Kühlkörpers 16 zur Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen, wie zum Beispiel Leistungselementen oder dergleichen, genutzt werden, so dass sich eine hohe Materialausnutzung erreichen lässt.
Claims
1. Befestigungselement (10), welches insbesondere als Klammer ausgeführt ist, zur Befestigung eines elektronischen Bauteiles (12, 14) an einer Fläche (18) eines Kühlkörpers (16), mit einem ersten freien Ende (44) und einem zweiten freien Ende (46), wobei das erste freie Ende (44) durch einen ersten, gerade verlaufenden Abschnitt (28) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten, gerade verlaufenden Abschnitt (28) mindestens ein Vorsprung (30) ausgeführt ist, der in einer Ausnehmung (22, 24) des Kühlkörpers (16) unterhalb eines Überstands (58) lösbar verrastet ist.
2. Befestigungselement (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (10) eine sich an den ersten, gerade verlaufenden Abschnitt (28) anschließende Biegung (32) sowie einen sich an die Biegung (32) anschließenden verjüngten Abschnitt (34) aufweist.
3. Befestigungselement (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Breite (68) des ersten, gerade verlaufenden Abschnittes (28) eine zweite Breite (70) des verjüngten Auslaufes (34) des Befestigungselementes (10) übersteigt.
4. Befestigungselement (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, gerade verlaufende Abschnitt (28) durch eine senkrecht zu diesem orientierte Kraft (38) derart deformierbar ist, dass eine Rastverbindung (30, 58) in einer Ausnehmung (22, 24) gelöst wird.
5. Befestigungselement (10) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Vorsprung (30) auf der Seite (40) des ersten, gerade verlaufenden Abschnittes (28) ausgebildet ist, an der die Kraft (38) zum Lösen der Rastverbindung (30, 58) angreift.
6. Befestigungselement (10) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (10) aus metallischem Material gefertigt ist.
7. Befestigungselement (10) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Vorsprung (30) am ersten freien Ende (44) des Befestigungselementes (10) als Stanzung oder Einprägung ausgeführt ist.
8. Befestigungselement (10) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste freie Ende (44) mit dem ersten, gerade verlaufenden Abschnitt (28) in einer einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Ausnehmung (22, 24) im Kühlkörper (16) werkzeuglos verrastet ist.
9. Befestigungselement (10) gemäß einem oder mehrerer der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (22, 24) durch eine senkrechte Fläche (62) begrenzt ist, oberhalb der der Überstand (58) verläuft, und durch eine schräg verlaufende Gleitfläche (52) begrenzt ist.
10. Anordnung aus einem Befestigungselement (10), einem eine erste Planfläche (18) aufweisenden Kühlkörper (16) und einem zu kühlenden elektronischen Bauteil (12, 14), gekennzeichnet durch ein Befestigungselement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10, aus einem Befestigungselement (10), einem eine erste Planfläche (18) aufweisenden Kühlkörper (16) und einem zu kühlenden elektronischen Bauteil (12, 14), dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (10) mit einem verjüngten Auslauf (34) eine Kontaktfläche (36) des an die ers- te Planfläche (18) des Kühlkörpers (16) anzustellenden elektronischen Bauteiles (12,
14) anstellt und mit einem ersten freien Ende (44) in einer Ausnehmung (22, 24) im Material des Kühlkörpers (16) werkzeuglos fixiert ist.
12. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlkörper (16) mindestens eine Ausnehmung (22, 24) verläuft, die eine Gleitfläche (52) und einen Überstand (58) aufweist, wobei sich der Überstand (58) und die Gleitfläche (52) entlang der Länge der mindestens einen Ausnehmung (22, 24) im Material des Kühlkörpers (16) erstrecken.
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