DE1146165B

DE1146165B - Device for cooling electrical switching elements

Info

Publication number: DE1146165B
Application number: DEST17458A
Authority: DE
Inventors: Hans Penner; Horst Reichmuth
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1961-02-13
Filing date: 1961-02-13
Publication date: 1963-03-28

Description

Vorrichtung zum Kühlen elektrischer Schaltelemente Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen elektrischer Schaltelemente, insbesondere solcher, die an Niederspannung liegen, mit Hilfe von die Kühlfläche vergrößernden Kühlblechen, die das Schaltelement nahezu berühren. In vielen Fällen macht das Anbringen von Kühlblechen an Schaltelementen Schwierigkeiten und ist manchmal überhaupt nicht möglich. Solche Schaltelemente sind insbesondere Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Transformatoren u. ä. Soweit diese Schaltelemente einen Metallmantel besitzen, ist es einfach, an diesen Metallmantel vor dem Einbringen des Schaltelementes die Kühlrippen anzulöten oder anzuschweißen. Anders ist es jedoch, wenn Kühlbleche nachträglich an den gegebenenfalls nichtmetallischen Mantel eines Schaltelementes angebracht werden müssen. Meistens ist es dann unmöglich, an dem das Element enthaltenden Behälter oder an dem Element selbst Schweiß-oder Lötarbeiten auszuführen, ohne das Element zu beschädigen. Werden die Kühlbleche aber nur durch Klammern an die Gehäusewand oder an das Element selbst angefügt, so ist die Wärmeleitung über diese Verbindung meistens so unzureichend, daß die zusätzlichen Kühlbleche ihre Wirkung verfehlen und eine ausreichende Wärmeabgabe an die umgebende Luft nicht möglich ist.Apparatus for cooling electrical switching elements The invention relates to on a device for cooling electrical switching elements, in particular those which are connected to low voltage, with the help of cooling plates increasing the cooling surface, which almost touch the switching element. In many cases, attaching Heat sinks on switching elements trouble and sometimes is not at all possible. Such switching elements are in particular resistors, capacitors, transistors, Transformers and the like. As far as these switching elements have a metal jacket it is easy to attach the cooling fins to this metal jacket before inserting the switching element to be soldered or welded on. It is different, however, when cooling plates are retrofitted attached to the possibly non-metallic jacket of a switching element Need to become. In most cases it is then impossible to get to the container containing the element or to carry out welding or soldering work on the element itself without the element to damage. The cooling plates are only attached to the housing wall by clips or attached to the element itself, the heat conduction is via this connection mostly so inadequate that the additional cooling plates fail to work and a sufficient heat transfer to the surrounding air is not possible.

Gemäß der Erfindung ist deshalb die Berührungsstelle zwischen dem Schaltelement bzw. dem Gehäuse des Schaltelementes und einem oder mehreren Kühlblechen mit einer weichen elastischen Paste umgeben, die aus einem isolierenden, wachsartigen Träger und einer Beimengung von feinem Metallpulver besteht.According to the invention is therefore the point of contact between the Switching element or the housing of the switching element and one or more cooling plates surrounded with a soft elastic paste made of an insulating, waxy Carrier and an admixture of fine metal powder.

In besonderen Fällen sind Schaltelemente in Blechgehäusen eingeschlossen, die zwar das Element vor mechanischen Angriffen schützen, aber dem Abführen der Wärme hinderlich sind. Nach einer weiteren Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung wird der Zwischenraum zwischen Innenwand des Gehäuses und Oberfläche des Schaltelementes mit einer solchen weichen Paste versehen, die feines Metallpulver enthält. Das Gehäuse kann dann so beschaffen sein, daß seine Oberfläche, gegebenenfalls durch zusätzliche Kühlbleche, so groß ist, daß die Kühlung ausreicht.In special cases, switching elements are enclosed in sheet metal housings, which protect the element from mechanical attacks, but the dissipation of the Heat are a hindrance. According to a further embodiment of the subject matter of Invention is the space between the inner wall of the housing and the surface of the Switching element provided with such a soft paste, the fine metal powder contains. The housing can then be designed so that its surface, if necessary by additional cooling plates, is so large that the cooling is sufficient.

Als Paste wird Siliconpaste verwendet, die auch Zusätze enthalten kann, die sie elastisch macht, so daß sie auch bei mechanischen Beanspruchungen stets den Zwischenraum voll ausfüllt. Das Metallpulver besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, zweckmäßig aus Kupfer.The paste used is silicone paste, which also contains additives can, which makes them elastic, so that they are also subject to mechanical loads always completely fills the gap. The metal powder consists of a highly thermally conductive Material, suitably made of copper.

Siliconpaste ist als Träger besonders gut geeignet, da sie sich zwischen -70 und -I-250° C nur wenig in ihren Eigenschaften verändert. In der Zeichnung werden einige Anwendungsbeispiele dargestellt: Die Fig. 1 a und 1 b zeigen ein stabfönniges Element 1 (Fig. 1 a im Längsschnitt), das ein Widerstand, Kondensator oder ein Transistor sein kann. Es ist mittels einer wärmeleitenden Paste 2 in ein Blechgehäuse 3 gebettet, an dem sich Kühlfahnen 4 befinden.Silicone paste is particularly suitable as a carrier because it is between -70 and -I-250 ° C only slightly changed in their properties. Be in the drawing some application examples shown: FIGS. 1 a and 1 b show a rod-shaped Element 1 (Fig. 1 a in longitudinal section), which is a resistor, capacitor or transistor can be. It is embedded in a sheet metal housing 3 by means of a thermally conductive paste 2, on which there are cooling flags 4.

Fig. 1 b zeigt den Querschnitt des Elementes nach Fig. 1 a.Fig. 1 b shows the cross section of the element according to Fig. 1 a.

Fig. 2 zeigt einen gekapselten Transistor 1, der sich im Betrieb sehr stark erwärmt. Er ist in einem tellerförmigen Gehäuse eingeschlossen, dessen gegenüberliegende Ebenen mit Kühlblechen 4 versehen sind. Diese Kühlbleche sind durch die wärmeleitende Paste 2 in innigen Kontakt mit der Oberfläche des Gehäuses des Transistors 1 gebracht. Die Kühlbleche sind rechtwinklig abgebogen, um das Element nicht zu sperrig werden zu lassen. Die Zuleitungen 5 sind nach einer Seite durch das Blech hindurch herausgeführt.Fig. 2 shows an encapsulated transistor 1, which is very much in operation strongly heated. It is enclosed in a plate-shaped housing, the opposite one Levels are provided with cooling plates 4. These cooling plates are thermally conductive Paste 2 brought into intimate contact with the surface of the housing of the transistor 1. The cooling plates are bent at right angles so that the element does not become too bulky allow. The supply lines 5 are led out through the sheet metal on one side.

Fig. 3 zeigt einen Transformator mit einem Eisenkern 11 in Mantelform. Die Anschlüsse 12 zur Spule 13 werden beiderseitig durch ein Gehäuse 14 hindurchgeführt. Am Gehäuse 14 befinden sich mehrere Kühlfahnen 15. Der Eisenkern 11 ist in dem Gehäuse 14 durch die erfindungsgemäße wärmeleitende Paste eingebettet.Fig. 3 shows a transformer with an iron core 11 in the form of a jacket. The connections 12 to the coil 13 are passed through a housing 14 on both sides. There are several cooling lugs 15 on the housing 14. The iron core 11 is in the housing 14 embedded by the thermally conductive paste according to the invention.

Versuche haben ergeben, daß die Wärmeabführung von elektrischen Schaltelementen über Kühlbleche an die Außenluft mittels der erfindungsgemäßen Paste in den meisten Fällen völlig ausreichend ist und manchmal auch nur die einzige Möglichkeit der Kühlung darstellt, wenn. ein hoher Aufwand, z. B. durch Gebläse, vermieden werden soll. Die Wärmeleitfähigkeit der Paste ist besser als alle bisherigen elektrisch isolierenden Mittel, wie z. B. der bekannten Kühlflüssigkeiten für Transformatoren usw.Tests have shown that the heat dissipation from electrical switching elements via cooling plates to the outside air by means of the paste according to the invention in most of them Cases is quite sufficient and sometimes also only the only one Possibility of cooling represents, though. a lot of effort, e.g. B. by blower, should be avoided. The thermal conductivity of the paste is better than any previous one electrically insulating means, such as. B. the known coolants for transformers etc.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for cooling an electrical switching element, especially one that is due to low voltage, through cooling plates that the Switching element at least almost touching, characterized in that the point of contact between the switching element or its housing and one or more cooling plates with surrounded by a soft paste consisting of an insulating waxy carrier and an admixture of fine metal powder.

2. Device according to claim 1, characterized in that the switching element is switched into a sheet metal housing and the space between the inner wall of the housing and the surfaces of the Switching element filled with a fine metal powder containing insulating paste is.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the paste is a Silicone paste is.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the Paste is elastic.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the metal powder consists of copper.