DE102005062590A1 - Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung - Google Patents

Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102005062590A1
DE102005062590A1 DE102005062590A DE102005062590A DE102005062590A1 DE 102005062590 A1 DE102005062590 A1 DE 102005062590A1 DE 102005062590 A DE102005062590 A DE 102005062590A DE 102005062590 A DE102005062590 A DE 102005062590A DE 102005062590 A1 DE102005062590 A1 DE 102005062590A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
circuit arrangement
transport channel
arrangement according
heat transfer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005062590A
Other languages
English (en)
Inventor
Udo Hennel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102005062590A priority Critical patent/DE102005062590A1/de
Priority to PCT/EP2006/069913 priority patent/WO2007074112A1/de
Priority to EP06841458A priority patent/EP1969625A1/de
Publication of DE102005062590A1 publication Critical patent/DE102005062590A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20872Liquid coolant without phase change
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung zum Heizen und/oder Kühlen von mindestens einem Bauelement, insbesondere elektronischem Bauelement, mit mindestens einem von einem Wärmetransportmedium durchströmten Wärmetransportkanal. Es ist vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung (3) mindestens eine Heatpipe (13, 15) zum innerhalb der Schaltungsanordnung (3) erfolgenden Wärmetransfer aufweist, die zur thermischen Behandlung von dem Bauelement (26) mit dem Wärmetransportkanal (7) thermisch verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung zum Heizen und/oder Kühlen von mindestens einem Bauelement, insbesondere elektronischen Bauelement, mit mindestens einem von einem Wärmetransportmedium durchströmten Wärmetransportkanal.
  • Stand der Technik
  • Eine derartige Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung ist bekannt. Bei einem Bauelement der Schaltungsanordnung, das im Betriebe eine derart hohe Leistungsaufnahme besitzt, dass die entstehende Wärme nicht mehr durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung an die Umgebung abgegeben werden kann, muss dieses durch zusätzliche Maßnahmen entwärmt (gekühlt) werden. Die Wärmetransfereinrichtung der Schaltungsanordnung wird aus diesem Grund hauptsächlich zum Kühlen des Bauelements genutzt, was im Folgenden beschrieben wird. Selbstverständlich ist bei umgekehrt gerichtetem Wärmetransfer auch ein Heizen des Bauelements möglich. Die Wärmetransfereinrichtung ist so aufgebaut, dass eine Kombination aus Wärmeleitung und Konvektion zum Entwärmen des Bauelements genutzt wird. Überschüssige Wärme des Bauelements wird durch Wärmeleitung von diesem zu einem als Kühlkörper ausgebildeten Wärmereservoir abgeleitet. Von dort wird die Wärme über ein bewegliches Wärmetransportmedium von dem Kühlkörper weggeführt. Das Wärmetransportmedium kann zum Bei spiel Umgebungsluft des Kühlkörpers sein, die über die Oberfläche des Kühlkörpers Wärme aufnimmt und diese, zum Beispiel durch ein Gebläse getrieben, vom Kühlkörper wegtransportiert. Alternativ kann der Kühlkörper von mindestens einem Wärmetransportkanal durchzogen sein, der von einem Wärmetransportmedium, wie zum Beispiel einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird, das die Wärme ebenfalls von der Wärmetransfereinrichtung über Anschlussleitungen wegführt. Bei der Kühlung mit Kühlflüssigkeit sind mehrere Varianten der Kühlkanalanordnung bekannt, wie zum Beispiel ein einfacher, gerader Kanal (I-Kanal) oder drei seriell verbundene Kanäle, die in U-Form angeordnet den Kühlkörper durchziehen (U-Kanal) oder eine Rohrleitung, die durch den Kühlkörper führt und wärmeleitend mit diesem verbunden ist. Sollte die Umgebung – zum Beispiel bei extrem niedrigen Temperaturen – der Schaltungsanordnung so viel Wärme entziehen, dass diese eine Betriebstemperatur erreichen würde, die unterhalb einer minimalen Betriebstemperatur liegt, so kann die Wärmetransfereinrichtung auch genutzt werden, um die Schaltungsanordnung auf eine zulässige Betriebstemperatur zu heizen. Dazu wird der Wärmetransportkanal von einem entsprechend temperierten Wärmetransportmedium durchströmt, das Wärme an das Wärmereservoir abgibt, sodass diese Wärme über Wärmeleitung an das Bauelement der Schaltungsanordnung weitergeleitet wird. Der Wärmetransfer vom Bauelement zum Wärmetransportmedium beim Kühlen, beziehungsweise der Wärmetransfer von dem Wärmetransportmedium zum Bauelement beim Heizen, erfolgt stets über das Wärmereservoir der Wärmetransfereinrichtung, dessen Wärmeleitfähigkeit nicht gezielt gerichtet ist. Die Wärmeleitung zwischen der Schaltungsanordnung und der Wärmetransfereinrichtung beziehungsweise des Wärmetransportkanals und der Wärmetransfereinrichtung wird vom thermischen Kontakt an den Kontaktflächen zwischen Bauelement und Wärmereservoir beziehungsweise Wärmetransportkanal und Wärmereservoir bestimmt. Herrschen große Temperaturunterschiede zwischen unterschiedlichen Teilen der Schaltungsanordnung, so kommt es über die Wärmetransfereinrichtung auch zu ei nem Wärmetransfer innerhalb der Schaltungsanordnung. Ein Bauelement, das lokal eine große Wärmemenge produziert, wird von dieser Wärmetransfereinrichtung zwar gekühlt, nicht jedoch ohne andere Teile der Schaltungsanordnung dabei zu erwärmen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat mindestens eine Heatpipe zum innerhalb der Schaltungsanordnung erfolgenden Wärmetransfer, die zur thermischen Behandlung von dem Bauelement mit dem Wärmetransportkanal thermisch verbunden ist. Dies bietet den Vorteil, dass der Wärmetransfer innerhalb der Wärmetransfereinrichtung bevorzugt entlang der Ausrichtung der Heatpipe zwischen dem Bauelement und dem Wärmetransportkanal gerichtet ist. Ein Aufheizen anderer Teile der Schaltungsanordnung durch ein lokal große Wärmemengen produzierendes Bauelement wird dadurch deutlich vermindert. Die Heatpipe ist vereinfacht ausgedrückt ein in sich geschlossenes, rohrförmiges System, das in seinem Inneren ein Fluid aufweist, das sich aufgrund des herrschenden Drucks bei Betriebstemperatur nahe an seinem Siedepunkt befindet. Wird die Heatpipe in einem Teilbereich – bevorzugt einem tiefer gelegenen Endbereich – erwärmt, so geht das Fluid in Gasphase über, um im Inneren der Heatpipe in Richtung eines kühleren Bereichs – bevorzugt eines höher gelegenen Endbereichs – zu strömen, dort zu kondensieren und entlang der Innenwände der Heatpipe in den wärmeren Bereich zurückzufließen.
  • Bei diesem Transportprozess entzieht die im Deutschen auch Wärmerohr genannte Heatpipe in einem Verdampfungsbereich ihrer Umgebung Wärme und führt diese Wärme der Umgebung des Kondensationsbereichs der Heatpipe zu. Dabei müssen Verdampfungs- und Kondensationsbereich nicht gleich groß ausgebildet sein, vielmehr ist es möglich, dass über einen großen Verdampfungsbereich Wärme energie eingetragen wird, während die Wärmeenergie in einem kleinen Kondensationsbereich gezielt abgegeben werden kann.
  • Vorzugsweise ist die Heatpipe mit ihrem Kondensationsbereich mit dem Wärmetransportkanal thermisch verbunden. Durch diese Anordnung von Heatpipe und Wärmetransportkanal wird die Wärmeenergie von der Heatpipe auf das Wärmetransportmedium übertragen um dann durch das im Wärmetransportkanal strömende Wärmetransportmedium abgeführt werden.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Kondensationsbereich als ein Ende der Heatpipe ausgebildet ist. Kondensiert das Fluid am Ende der Heatpipe, so ist schon allein aufgrund der Anordnung ein gerichteter Wärmetransfer durch die Heatpipe und eine räumlichen Trennung zwischen den Bereichen mit Wärmeeintrag und Wärmeabgabe gegeben.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heatpipe mit ihrer Längsachse quer, insbesondere unter einem 90°-Winkel zur Längsachse des Wärmetransportkanals verläuft. Diese Anordnung von Heatpipe und Wärmetransportkanal ermöglicht einen guten Wärmeübergang von der Heatpipe zum Wärmetransportkanal, wobei gleichzeitig Störungen des Wärmetransfers/Wärmetransports innerhalb der beiden Einrichtungen durch die jeweils andere Einrichtung vermieden wird. Dazu ist die Heatpipe insbesondere so angeordnet, dass sie mit einem Ende auf den Wärmetransportkanal zuläuft und dass dieses Ende mit einem Abschnitt des Wärmetransportkanals thermisch in Kontakt ist.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heatpipe mit ihrer Längsachse senkrecht verlaufend oder in etwa senkrecht verlaufend unterhalb des Wärmetransportkanals angeordnet ist. Der Wärmetransfer innerhalb der Heatpipe ist bei senkrechter Einbaulage besonders effektiv, wenn der Wärmeeintrag durch erhit zen des Verdampfungsbereichs erfolgt, wobei dieser unterhalb des Kondensationsbereichs liegt, sodass das verdampfte Fluid nach oben strömen kann und das kondensierte Fluid entlang der Innenwände der Heatpipe nach unten zurückfließt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetransportkanal und die Heatpipe eine T-Formanordnung bilden. Bei dieser T-Formanordnung bildet der Wärmetransportkanal den Querstrich des T's und die Heatpipe bildet den Längsstrich des T's. Eine solche Anordnung von Wärmetransportkanal und Heatpipe ist geeignet, auf einem zentralen Bereich einer Fläche angeordnete Bauelemente effektiv zu entwärmen beziehungsweise zu heizen.
  • Vorzugsweise bilden der Wärmetransportkanal, die Heatpipe und mindestens eine weitere Heatpipe eine U-Formanordnung beziehungsweise eine Kammformanordnung. Bei einer U-Formanordnung bildet der Wärmetransportkanal die Basis des U's und die Heatpipes die Schenkel des U's. Bei einer Kammformanordnung bildet der Wärmetransportkanal die Basis des Kamms und die Heatpipes die Zinken des Kamms. Eine solche Anordnung von Wärmetransportkanal und Heatpipes ist dazu geeignet, auf einer großen Fläche angeordnete Bauelemente zu entwärmen beziehungsweise zu heizen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmetransfereinrichtung mindestens eine wärmeleitende Wärmebank aufweist, die zwischen dem Bauelement und der Heatpipe thermisch angeordnet ist. Die Wärmebank leitet einerseits die Wärme der auf ihr angeordneten Bauelemente zur Heatpipe und ist zugleich auch ein Wärmereservoir, das Temperaturunterschiede zwischen den auf ihr angeordneten Bauelementen ausgleicht und diese gegenüber anderen, nicht auf der Wärmebank angeordneten Teilen der Schaltungsanordnung thermisch isoliert.
  • Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Wärmetransfereinrichtung mindestens eine wärmeleitende Wärmebank aufweist, die zwischen dem Bauelement und dem Wärmetransportkanal thermisch leitend angeordnet ist.
  • Es ist möglich, dass die Schaltungsanordnung eine Steuergerätschaltungsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ist. Derartige Steuergerätschaltungsanordnungen haben in vielen Fällen Bauelemente mit einer hohen Leistungsaufnahme, sodass die entstehende Abwärme, insbesondere bei Betrieb in einem Fahrzeug, unter sehr unterschiedlichen äußeren Bedingungen an die Umgebung abgeführt werden muss. So kann das Temperaturspiel – selbst ohne den Einfluss einer Brennkraftmaschine auf die Temperatur – in einem Bereich von cirka –20°C im Winter bis +50°C im Sommer liegen.
  • Es ist zweckmäßig, dass das Wärmetransportmedium Kühlwasser des Fahrzeugs ist. Dabei kann der Wärmetransportkanal der Schaltungsanordnung an den Kühlkreislauf des Fahrzeugs selber angeschlossen sein oder einen eigenen Kühlkreislauf besitzen. Als Wärmetransportmedium kann auch eine andere Flüssigkeit, insbesondere eine im Fahrzeug ohnehin verwendete Flüssigkeit, wie zum Beispiel Diesel verwendet werden.
  • Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Schaltungsanordnung ein Gehäuse aufweist, beziehungsweise von einem Gehäuse umgeben ist. Eine gekapselte Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, dass die Schaltungsanordnung vor äußeren Einflüssen wie zum Beispiel Verschmutzung geschützt ist, sie kann jedoch die Bauelemente der Schaltungsanordnung – zumindest teilweise – gegenüber der Umwelt thermisch isolieren.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse aus wärmeleitfähigem Material wie zum Beispiel Aluminium besteht oder dieses aufweist. Wird das wärmeleitfähige Material mit einem großen Wärmereservoir oder einer Wärmetransporteinrichtung verbunden, so wird mit dem Gehäuse auch die in dem Gehäuse befindliche Schaltungsanordnung geheizt beziehungsweise gekühlt.
  • Vorzugsweise ist die Wärmebank Teil des Gehäuses, insbesondere ein einstückiges Teil des Gehäuses. Ist das Bauelement eine Wärmequelle, die gegenüber anderen Teilen der Schaltungsanordnung einer besonders guten Kühlung bedarf, so wird das Bauelement auf eine Wärmebank angeordnet, die einen besonders guten thermischen Kontakt zum Gehäuse gewährleistet und dabei als Wärmereservoir dient. Ein besonders guter Wärmeübergang zum Gehäuse ist dann gewährleistet, wenn die Wärmebank ein einstückiges Teil des Gehäuses ist.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetransportkanal im Gehäuse angeordnet ist. Ein das Gehäuse durchziehender Wärmetransportkanal ermöglicht es, die zum Beispiel durch die Wärmebank zum Gehäuse transportierte Wärme des Bauelements direkt über das den Wärmetransportkanal durchströmende Wärmetransportmedium abzutransportieren. Ein Heizen des Bauelements beziehungsweise der gesamten Schaltungsanordnung innerhalb des Gehäuses ist bei entsprechend temperiertem Wärmetransportmedium ebenfalls möglich.
  • Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Heatpipe als thermische Diode ausgebildet ist. Die Heatpipe wirkt dann als thermische Diode, wenn ein höher gelegener Bereich der Heatpipe in einer kühleren Umgebung und ein niedriger gelegener Bereich der Heatpipe in einer wärmeren Umgebung liegt, da so durch die Gravitation das im Kondensationsbereich gebildete Kondensat des Fluids aus dem kühleren Bereich nach unten zum heißeren Bereich fließt um dort zu verdampfen und als Dampf zum höher gelegenen Bereich zurückzuströmen. Verbindet die Heatpipe einen höher gelegenen Bereich in wärmerer Umgebung mit einem tiefer gelegenen Bereich in kälterer Umgebung, so lässt der Wärmetransfer um cirka 80% nach. Sind Wärmetransportkanal und Heatpipe so angeordnet, dass dieser als thermische Diode wirkt, so kann dies zum Temperieren der Schaltungsanordnung bei stark schwankender Umgebungstemperatur genutzt werden. Bei niedrigen Temperaturen – zum Beispiel im Winter – kann das vortemperierte Wärmetransportmedium die Temperatur des Bauelements – wenn aufgrund des verminderten Wärmetransfers auch nur langsam – anheben, während die Schaltungsanordnung bei längerem Betrieb und höherer Umgebungstemperatur durch die Kombination aus Wärmetransport mit Wärmetransportmedium und Wärmetransfer der als thermische Diode wirkenden Heatpipe optimal gekühlt wird.
  • Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 ein als Wärmetransfereinrichtung ausgebildetes Gehäuse einer Schaltungsanordnung mit einem Wärmetransportkanal und zwei Heatpipes,
  • 2 die Wärmetransfereinrichtung der 1 im Kühlbetrieb und
  • 3 die Wärmetransfereinrichtung der 1 im Heizbetrieb.
  • Die 1 zeigt ein Gehäuse 1 einer als Steuergerätschaltungsanordnung 2 ausgebildeten Schaltungsanordnung 3 mit einer Wärmetransfereinrichtung 4. Die Frontaldarstellung der 1 zeigt dabei eine quadratische Grundplatte 5 beziehungsweise Wand des Gehäuses 1, die an ihrer Oberseite von einem Wärmetransportkanal 7 durchzogen ist, an dessen einem Ende 8 sich ein Zulaufanschluss 9 und an dessen anderem Ende 10 sich ein Ablaufanschluss 11 für ein nicht dargestelltes Wärmetransportmedium befindet. Die dem Zulaufanschluss 9 zugewandte Seite 12 der Grundplatte 5 weist über nahezu ihre gesamte Länge eine Heatpipe 13 auf. Die Heatpipe (das Wärmerohr) kann zum Beispiel ein in sich geschlossenes, rohrförmiges System mit einem Fluid in ihrem Inneren sein. Die dem Zulaufanschluss 9 gegenüberliegende Seite 14 weist ebenfalls eine sich über ihre Gesamtlänge erstreckende, zweite Heatpipe 15 auf. An einer der Oberseite 6 gegenüberliegenden Unterseite 16 schließt sich eine Messerleiste 17 an. Der Wärmetransportkanal 7, die Heatpipe 13 und die andere Heatpipe 15 bilden eine, die Grundplatte auf drei Seiten (Oberseite 6, Seite 8, Seite 10) umschließende Wärmetransfereinrichtung 4. Innerhalb der Wärmetransfereinrichtung 4 sind die Heatpipes 13, 15 quer zum Wärmetransportkanal 7 angeordnet, sodass jeweils ein Ende 18, 19 der Heatpipes 13, 15 in den Kontaktbereichen 20, 21 mit dem Wärmetransportkanal 7 verbunden sind. Der Wärmetransportkanal 7 und die beiden Heatpipes 13, 15 bilden die Wärmetransfereinrichtung 4 dabei in einer U-Formanordnung 22 aus. Innerhalb des Gehäuses 1 ist mindestens ein (hier nicht dargestelltes) Bauelement 26 der Schaltungsanordnung 3 auf mindestens einer Wärmebank 23, 24, 25 angeordnet, wobei die Wärmebank 23, 24 entlang der Heatpipe 13, 15 oder entlang des Wärmetransportkanals 7 (Wärmebank 25) angeordnet ist. Die Wärmebänke 23, 24, 25 befinden sich somit – ebenfalls in U-Formanordnung – unterhalb der Wärmetransfereinrichtung 4, die von dem Wärmetransportkanal 7 und den beiden Heatpipes 13, 15 gebildet wird.
  • Nach 2 ergibt sich folgende Funktion der Schaltungsanordnung 3 mit Wärmetransfereinrichtung 4 im Kühlbetrieb: Ein vorzugsweise auf der Wärmebank 23, 24 angeordnetes Bauelement 26 produziert beim Betrieb der Schaltungsanordnung eine derart große Wärmemenge, die durch „normale" Wärmeleitung innerhalb der Schaltungsanordnung 3 nicht abgeführt werden kann. Durch den thermischen Kontakt des Bauelements 26 zu der Wärmebank 23, 24 wird die Wärme über die Wärmebank 23, 24, die auch als Wärmereservoir dient, in die unmittelbare Umgebung der Heatpipe 13, 15 geleitet. In dem Bereich der Heatpipe 13, 15, der von dem Bauelement 26 erwärmt wird, wird das Fluid der Heatpipe 13, 15 erhitzt und verdampft. Aufgrund der Gravitation steigt der Dampf nach oben in Richtung des Wärmetransportkanals 7 (Pfeil 27, 28 in 2). Im Kontaktbereich 20, 21 zwischen Heatpipe 13, 15 und Wärmetransportkanal 7 kondensiert das Fluid, da das den Wärmekanal 7 durchströmende (Pfeil 29), kalte Wärmetransportmittel dem Ende 18, 19 der Heatpipe 13, 15 Wärme entzieht. Bei diesem Kondensationsprozess entsteht ein Unterdruck im Kondensationsbereich 30, der weiteren Dampf „ansaugt". Das Kondensat fließt durch die Gravitation getrieben an den Innenwänden der Heatpipe 13, 15 hinunter zu den wärmeren Bereichen um dort erneut zu verdampfen und Wärmeenergie aufzunehmen. Die an das Wärmetransportmedium abgegebene Wärme wird von diesem über den Ablaufanschluss 11 und angeschlossene Leitungen abtransportiert, während über den Zulaufanschluss kaltes Wärmetransportmedium nachströmt. Neben der Anordnung des Bauelements 26 an einer Wärmebank 23, 24, die einer Heatpipe 13, 15 zugeordnet ist, kann das Bauelement 26 auch an einer Wärmebank 25 angeordnet sein, die direkt an dem Wärmetransportkanal 7 liegt.
  • Nach 3 ergibt sich folgende Funktion der Schaltungsanordnung 3 mit Wärmetransfereinrichtung 4 im Heizbetrieb: Das temperierte Wärmetransportmedium erwärmt das obere Ende 18, 19 der Heatpipe 13, 15 im Kontaktbereich 20, 21, sodass das Fluid der Heatpipe 13, 15 erhitzt und verdampft wird. Aufgrund der Gravitation bleibt der Dampf im oberen Endbereich. Wenn eine entsprechend große Menge Dampf im Kontaktbereich 20, 21 entstanden ist, so beginnt unterhalb des Kontaktbereichs 20, 21 die Kondensation des Fluids. Durch den dabei entstehenden Unterdruck kommt es zu einer Sogwirkung, die der Gravitation teilweise entgegenwirkt und den Dampf – wenn auch beschränkt – nach unten strömen lässt (Pfeil 31, 32). Dort kondensiert das Fluid und gibt dabei Wärme an die Umgebung – insbesondere die Wärmebänke 23, 24 ab. Diese leiten die Wärme weiter an das Bauelement 26, sodass dieses erwärmt wird. Der Wärmetransfer durch die Heatpipe 13, 15 macht bei der hier gezeigten Anordnung im Heizbetrieb nur etwa 20% des entgegengesetzt gerichteten Wärmetransfers im Kühlbetrieb der gleichen Anordnung aus. Aufgrund dieser Vorzugsrichtung des Wärmetransfers innerhalb der Heatpipe 13, 15 wirkt diese wie eine thermische Diode 33.
  • Alternativ zu der geraden Heatpipe 13, 15 kann auch eine gebogene Heatpipe 13, 15 verwendet werden, die zum Beispiel eine U-Form oder eine L-Form aufweist. Anstelle des Wärmetransportkanals 7 kann auch eine Wärmetransportleitung verwendet werden, die zum Beispiel in das Gehäuse 1 eingeklebt, geschweißt oder gelötet wird.

Claims (16)

  1. Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung zum Heizen und/oder Kühlen von mindestens einem Bauelement, insbesondere elektronischen Bauelement, mit mindestens einem von einem Wärmetransportmedium durchströmten Wärmetransportkanal, gekennzeichnet durch mindestens eine Heatpipe (13, 15) zum innerhalb der Schaltungsanordnung (3) erfolgenden Wärmetransfer, die zur thermischen Behandlung von dem Bauelement (26) mit dem Wärmetransportkanal (7) thermisch verbunden ist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (13, 15) mit ihrem Kondensationsbereich (30) mit dem Wärmetransportkanal (7) thermisch verbunden ist.
  3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensationsbereich (30) als ein Ende (18, 19) der Heatpipe (13) ausgebildet ist.
  4. Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (13, 15) mit ihrer Längsachse quer, insbesondere mit stumpfen Winkel, 90°-Winkel und/oder spitzem Winkel zur Längsachse des Wärmetrans-portkanals (7) verläuft.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (13, 15) mit ihrer Längsachse senkrecht verlaufend oder in etwa senkrecht verlaufend unterhalb des Wärmetransportkanals (7) angeordnet ist.
  6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransportkanal (7) und die Heatpipe (13) eine T-Formanordnung bilden.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransportkanal (7), die Heatpipe (13) und mindestens eine weitere Heatpipe (15) eine U-Formanordnung (22) beziehungsweise eine Kammformanordnung bilden.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetransfereinrichtung (4) mindestens eine wärmeleitende Wärmebank (23, 24) aufweist, die zwischen dem Bauelement (26) und der Heatpipe (13, 15) thermisch leitend angeordnet ist.
  9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetransfereinrichtung (4) mindestens eine wärmeleitende Wärmebank (25) aufweist, die zwischen dem Bauelement (26) und dem Wärmetransportkanal (7) thermisch leitend angeordnet ist.
  10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (3) eine Steuergerätschaltungsanordnung (2) für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug ist.
  11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportmedium Kühlwasser des Fahrzeugs ist.
  12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1).
  13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus wärmeleitfähigem Material besteht oder dieses aufweist.
  14. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebank (23, 24, 25) Teil des Gehäuses (1), insbesondere ein einstückiges Teil des Gehäuses (1) ist.
  15. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransportkanal (7) im Gehäuse (1) angeordnet ist.
  16. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (13, 15) als thermische Diode (33) ausgebildet ist.
DE102005062590A 2005-12-27 2005-12-27 Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung Withdrawn DE102005062590A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005062590A DE102005062590A1 (de) 2005-12-27 2005-12-27 Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung
PCT/EP2006/069913 WO2007074112A1 (de) 2005-12-27 2006-12-19 Schaltungsanordnung mit einer wärmetransfereinrichtung
EP06841458A EP1969625A1 (de) 2005-12-27 2006-12-19 Schaltungsanordnung mit einer wärmetransfereinrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005062590A DE102005062590A1 (de) 2005-12-27 2005-12-27 Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005062590A1 true DE102005062590A1 (de) 2007-06-28

Family

ID=37898746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005062590A Withdrawn DE102005062590A1 (de) 2005-12-27 2005-12-27 Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1969625A1 (de)
DE (1) DE102005062590A1 (de)
WO (1) WO2007074112A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009112363A1 (de) * 2008-03-12 2009-09-17 Robert Bosch Gmbh Steuergerät
DE102011101302A1 (de) * 2011-05-12 2012-11-15 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses mit wenigstens einer Temperierleitung und Gehäuse mit wenigstens einer Temperierleitung
DE102011086786B3 (de) * 2011-11-22 2013-03-28 Mtu Aero Engines Gmbh Kühlgehäuse und Herstellungsverfahren
EP4117404A1 (de) * 2021-07-08 2023-01-11 Continental Automotive Technologies GmbH Thermische diode und kühlverfahren

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0362958A (ja) * 1989-07-31 1991-03-19 Furukawa Electric Co Ltd:The ヒートパイプ内蔵型実装基板
US5343358A (en) * 1993-04-26 1994-08-30 Ncr Corporation Apparatus for cooling electronic devices
DE4419564A1 (de) * 1993-08-24 1995-03-02 Actronics Kk Wärmerohr vom Tunnelplatten-Typ
JPH08337389A (ja) * 1995-04-14 1996-12-24 Nippon Steel Corp 移動体の位置検出機構
WO2004085209A1 (en) * 2003-03-26 2004-10-07 Trw Limited A vehicle electronic control unit
DE102005001360A1 (de) * 2005-01-11 2006-07-20 Alstom Kühlvorrichtung, insbesondere für ein elektrisches Leistungshalbleiterbauelement

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4104700A (en) * 1977-01-31 1978-08-01 Burroughs Corporation Heat pipe cooling for semiconductor device packaging system
FR2592988B1 (fr) * 1986-01-16 1988-03-18 Jeumont Schneider Dispositifs de refroidissement de semi-conducteurs
US6625021B1 (en) * 2002-07-22 2003-09-23 Intel Corporation Heat sink with heat pipes and fan

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0362958A (ja) * 1989-07-31 1991-03-19 Furukawa Electric Co Ltd:The ヒートパイプ内蔵型実装基板
US5343358A (en) * 1993-04-26 1994-08-30 Ncr Corporation Apparatus for cooling electronic devices
DE4419564A1 (de) * 1993-08-24 1995-03-02 Actronics Kk Wärmerohr vom Tunnelplatten-Typ
JPH08337389A (ja) * 1995-04-14 1996-12-24 Nippon Steel Corp 移動体の位置検出機構
WO2004085209A1 (en) * 2003-03-26 2004-10-07 Trw Limited A vehicle electronic control unit
DE102005001360A1 (de) * 2005-01-11 2006-07-20 Alstom Kühlvorrichtung, insbesondere für ein elektrisches Leistungshalbleiterbauelement

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009112363A1 (de) * 2008-03-12 2009-09-17 Robert Bosch Gmbh Steuergerät
DE102011101302A1 (de) * 2011-05-12 2012-11-15 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses mit wenigstens einer Temperierleitung und Gehäuse mit wenigstens einer Temperierleitung
DE102011086786B3 (de) * 2011-11-22 2013-03-28 Mtu Aero Engines Gmbh Kühlgehäuse und Herstellungsverfahren
EP4117404A1 (de) * 2021-07-08 2023-01-11 Continental Automotive Technologies GmbH Thermische diode und kühlverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007074112A1 (de) 2007-07-05
EP1969625A1 (de) 2008-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60315095T2 (de) Thermosiphon für elektronische Geräte zum Kühlen mit einem ungleichmässigen Luftstrom
EP2126990B1 (de) Fahrzeug mit einem thermoelektrischen generator
DE102006013271B4 (de) Kondensatverdunster
DE102007036486A1 (de) Scheinwerfersystem mit gesteuerter und/oder geregelter Fördervorrichtung
WO2010060856A1 (de) Batteriemodul
DE19610851A1 (de) Kühleinrichtung für elektronische Bauteile
DE102006015379A1 (de) Auspuffwärme-Wiedergewinnungseinrichtung
DE102007028301A1 (de) Fahrzeugscheinwerfer mit Halbleiterlichtquelle
DE202005003832U1 (de) Wärmeaufnehmer
DE10335197B4 (de) Kühlvorrichtung für ein elektronisches Bauelement, insbesondere für einen Mikroprozessor
DE202010006577U1 (de) Kühlmodul für Fahrzeugbatterie
DE102005062590A1 (de) Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung
DE10213680A1 (de) Scheinwerfer für Fahrzeuge
DE202015105830U1 (de) Wasserkühlvorrichtung zur Wärmeableitung und dazugehöriger Wasserblock
DE102006034487B4 (de) Wärmetauscher
DE3908994C2 (de)
DE102008035463A1 (de) Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
EP1801514B1 (de) Durchlaufverdunster zum Abtransport einer Flüssigkeit
DE112017007720T5 (de) Kühlkörper
DE202013101884U1 (de) Vorrichtung zum Aufnehmen und Verdampfen von kondensierten Flüssigkeiten an einer Kälteanlage und Kälteanlage mit dieser Vorrichtung
DE202006017181U1 (de) Fluid-Wärmetauscher für Peltier-Module
WO2005011349A2 (de) Kühlvorrichtung zum abführen von verlustwärme von einem elektrischen oder elektronischen bauelement oder baugruppen
DE112016006954T5 (de) Heizmedium-Heizvorrichtung und Fahrzeugklimaanlage, die diese verwendet
DE202018000758U1 (de) Wärmeaustauschvorrichtung zur Kontrolle der Wassertemperatur
DE102005013457B4 (de) Elektronisches Gerät, beispielsweise Rechner mit einem Kühlsystem

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110701