DE1173187B

DE1173187B - Transistorkuehlvorrichtung

Info

Publication number: DE1173187B
Application number: DEJ21352A
Authority: DE
Inventors: John Cullen Mcadam
Original assignee: International Electronic Research Corp
Current assignee: International Electronic Research Corp
Priority date: 1961-11-21
Filing date: 1962-02-26
Publication date: 1964-07-02
Also published as: CH435456A; NL275274A; NL124607C; GB956079A; US3195628A; BE614918A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: HOIl

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21g-11/02

J 21352 VIII c/21g
26. Februar 1962
2. Juli 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine rotationssymmetrische Kühlvorrichtung für einen Transistor, die aus einem im wesentlichen ringförmigen, sich in axialer Richtung erstreckenden Körper aus Metallblech besteht, an dessen einem Ende ein radial sich nach außen erstreckender Wärmeableitungsflansch und an dessen anderem Ende sich allgemein in axialer Richtung erstreckende Schenkel, deren freies Ende eine radial schräg nach innen verlaufende Form aufweisen, vorgesehen sind.

Trotz der allgemeinen Auffassung,- daß Transistoren, weil sie ohne anfängliche Aufheizung wirksam sind, nicht viel Wärmeenergie abgeben, steht fest, daß während des Betriebes genügend Wärme vorhanden ist, so daß die Kühlung von Transistoren und des Raumes, in dem Transistoren arbeiten, besonders vorteilhaft ist. In der Praxis ist es üblich, in der Hauptsache durch Transistoren betriebene Stromkreise in einem kleinen Raum zusammenzudrängen, und die Tendenz der Entwicklung geht in dieser Hinsieht dahin, das Gehäuse oder den Behälter, in dem die Transistorausrüstung angebracht wird, gerade so klein zu machen, wie man sie praktisch herstellen kann. Die Folge davon ist, daß Transistoren und ähnliche Teile sehr dicht auf einer Stromkreistafel zusammenmontiert werden. Hierdurch entsteht ein Erwärmungsproblem. Wenn man nun versucht, das Erwärmungsproblem durch die Benutzung von Kühlern an den Transistoren zu lösen, so sind häufig die Teile derart gedrängt angebracht, daß entweder der Kühler nicht richtig angebracht werden kann oder daß die Bestandteile weiter als erwünscht auseinander montiert werden müssen, um sich den Kühlrippen und ähnlichen Hilfsmitteln anzupassen, die sich von der Kühlerbefestigung zum Zwecke der Wärmeableitung nach außen erstrecken.

Ferner setzt, wenn bestimmte Typen von Transistorkühlern benutzt werden, die, wie früher befürwortet, aus verhältnismäßig großen Metallmassen bestehen, die Ansammlung von verhältnismäßig massiven Kühlern in einer zusammengedrängten Anordnung, zu einem bemerkenswerten Grad die erwartete Kühlwirkung herab.

Der Erfindung liegt daher unter anderem die Aufgabe zugrunde, einen neuen und verbesserten Kühler für Transistoren zu schaffen, der leicht, einfach und kompakt ist, aber der wegen seiner besonderen Konstruktion imstande ist, eine beträchtliche Wärmemenge, teils infolge seiner außergewöhnlichen Strahl lungsfähigkek und teils infolge seiner Fähigkeit, ein bestimmtes Ausmaß an Turbulenz in Konvektionsströmen zu erzeugen, welche die Vorrichtung um-Transistorkühlvorrichtung

Anmelder:

International Electronic Research Corporation,

Burbank, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:
John Cullen McAdam,
Burbank, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 21. November 1961

(153 896)

geben, ob er nun einzeln oder in mehrfachen Anbringungen benutzt wird, abzuleiten.

Die Erfindung schafft auch einen neuen und verbesserten Kühler für Transistoren, der aus verhältnismäßig dünnem Metallblech konstruiert ist, so daß seine Federfinger den Transistor leicht mit einem festen vollen Oberflächeneingriff erfassen können und die Wärmeableitungsflansche von einer so freigiebigen Fläche und in einer so vorteilhaften Stellung sind, daß sie besonders gute Wärmeableiter für alle Gebrauchsarten werden.

Es sind bereits rotationssymmetrische Kühlvorrichtungen für Transistoren bekannt, die aus einem im wesentlichen ringförmigen, sich in axialer Richtung erstreckenden Körper aus Metallblech bestehen, an dessen einem Ende ein radial sich nach außen erstreckender Wärmeableitungsflansch und an dessen anderem Ende sich allgemein in axialer Richtung erstreckende Schenkel, deren freies Ende eine radial schräg nach innen verlaufende Form aufweisen, vorgesehen sind.

Die Kühlvorrichtungen haben noch beschränkte Wärmezerstreuungseigenschaften. Die Erfindung verbessert derartige Kühlvorrichtungen in dieser und auch in anderer Hinsicht.

Zu diesem Zweck ist eine Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung so aus-

409 628/217

gebildet, daß der Wärmeableitungsflansch von seinem äußeren Rand her in eine Mehrzahl von getrennten Segmenten unterteilt ist, von denen jedes Segment in bezug auf das nächste angrenzende Segment schräg versetzt ist und daß die Spitzen der nach innen verlaufenden Schenkel schräg nach außen verlaufen.

Der Flansch von erheblichem Durchmesser dient dabei als wirksamer Radiator zur Zerstreuung der aufgenommenen Wärme. Die Wirksamkeit des

An der den Schenkeln 13 entgegengesetzten Seite des Körpers befindet sich ein Flansch 20, der in der gezeigten Ausführung einen Außenumfang 21 von mehr oder weniger dem doppelten Durchmesser wie der Umfang des ringförmigen Randes 11 hat. Obwohl diese Abmessung nicht kritisch ist, ist zu beachten, daß der große Durchmesser des Flansches dem Zweck dient, eine verhältnismäßig erhebliche metallische Fläche zur Wärmeableitung in die umgebende

Flansches wird zusätzlich erhöht durch die durch io Atmosphäre zu bieten.

Schlitze getrennten Segmente, wodurch Konvektions- Der Flansch ist in eine Mehrzahl von Segmenten

22, 23, 24, 25, 26 usw. geteilt. Die Segmente sind durch Schlitze 27, beispielsweise in solcher Weise

ströme erzeugt und vergrößert werden. Es erfolgt auch eine Turbulenz in den um den Kühler herumfließenden Konvektionsströmen. Ferner können die

Flanschsegmente leicht gebogen werden, um eine 15 Kanten 30 und 31 an dem Segment 23 und Kanten 32 Behinderung an benachbarten elektronischen Be- und 33 an dem Segment 22 vorhanden sind,
standteilen zu vermeiden. Auch ist eine Verstellung
beispielsweise in senkrechter Richtung möglich, um
einen Zwischenraum von einem angrenzenden störenden Teil zu bilden.

Der Flansch weist im allgemeinen einen wesentlich größeren Außendurchmesser auf als der ringförmige Körper.

Beispielsweise kann der Flansch einen doppelt so

getrennt, daß Kanten 28 und 29 an dem Segment 24,

Um für eine Staffelungswirkung in der Anordnung der Segmente 22, 26 usw. zu sorgen, sind abwechselnd Segmente nach aufwärts und Zwischensegmente nach unten gebogen, wie die Fig. 1 und 4 zeigen. Wo beispielsweise das Segment 24, wie gezeigt, nach aufwärts gebogen ist und das Segment 25 nach abwärts, ist die Kante 29 des Segmentes 22 bemerkenswert von der Kante 30 des Segmentes 25 getrennt.

großen Außendurchmesser als der ringförmige Kör- 25 In ähnlicher Weise ist die gegenüberliegende Kante per haben. 31 des Segmentes 25 durch eine beachtliche Strecke

Der Flansch kann auch einen nicht unterteilten von der benachbarten Kante 32 des Segmentes 26 Bereich aufweisen. getrennt. Dieses allgemeine Staffelungsverhältnis ver-

Vorzugsweise haben die Zwischenräume zwischen läuft vollständig rund um alle Segmente des Flanden Schenkeln eine geringere Breite als die Schenkel. 30 sches. Wenn auch die Segmente im ganzen nach auf-Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an wärts und abwärts gebogen sind, kann eine verHand der Zeichnung beschrieben, in welcher ist gleichsweise Wirkung gewährleistet werden, wenn

man jedem der Segmente eine leichte Drehung gibt, wodurch ebenfalls unvermeidlich benachbarte Kanten getrennt werden und eine verschiedenartige Musterwirkung erzeugt wird, in der die Kanten eine Art von zahlreichen Taschen bilden, um die Luftströmung abzulenken, die rund um den Flansch herum erzeugt werden kann, und um dadurch einen

F i g. 1 eine Seitenaufrißansicht eines Kühlers,
F i g. 2 eine Draufsicht auf den Kühler nach Fig. 1,

F i g. 3 eine Schrägansicht des Kühlers von oben gesehen,

F i g. 4 eine Aufrißansicht, die zwei verhältnismäßig dicht zusammengedrängte Transistoren und ein
anderes Bauteil zeigt; die Transistoren sind mit Küh- 4° Turbulenzgrad zu erzeugen, wodurch die Berührung lern versehen, die in einer Weise angebracht sind, der Luft sowohl mit dem Kühler als auch mit dem welche die Überdeckung ohne gegenseitige Störung Transistor noch vergrößert wird,
gestattet. Ferner wird auf Grund der vorgesehenen Schenkel

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das 13, die, verglichen mit der Gesamthöhe des Tranbesonders zur Erläuterung des Erfindungsprinzips 45 sistors 16 oder 17, wie auch der Fall sei, relativ lang gewählt ist, ist ein Kühler gezeigt, der einen Körper sind, der Flansch über der Spitze des Transistors in

einer verhältnismäßig merklichen Höhe über einer gedruckten Stromkreistafel 35 angeordnet, auf der z. B. der Transistor 16 oder 17 montiert sein kann.
Als Beispiel ist nun auch noch ein anderes Bauteil 36 verhältnismäßig dicht zu einem Transistor auf der Stromkreistafel montiert. Trotz der dichten Lage des Bauteils an dem Transistor 16 befindet sich der Flansch 20 des Kühlers aber auf einer höheren Lage

Schenkeln 13. Zwischen den Schenkeln befinden sich 55 als die Spitze dieses Bauteils, so daß der Flansch über die Zwischenräume 14, die meistens von geringerer letzterem liegt und es gestattet, daß das Bauteil 36 Breite als die Breite der Schenkel sind. Die Schenkel dicht an dem Transistor montiert sein kann. Wegen sind Federelemente und verlaufen in einer schrägen der relativen Höhe des Kühlers und der Möglichkeit Richtung radial nach einwärts. An dem unteren oder des Überdeckungsverhältnisses der Flansche können freien Ende jedes Schenkels befindet sich ein radial 60 zwei Transistoren, gleich den Transistoren 16 und 17, nach einwärts verlaufendes Knie 15, welches etwas ebenfalls verhältnismäßig dicht zusammen montiert flach ist, um eine reichliche Kontaktfläche an jedem werden, und die Flansche können einander über-Eingriffspunkt mit dem Transistor 16 oder 17 zu lappen. Ein solches Überlappungsverhältnis ist aber, bilden. An dem Knie befindet sich ein radial nach anstatt daß es schädlich ist, in Wirklichkeit vorteilauswärts verlaufender Teil 18, der eine schräge Aus- 65 haft, weil das gestaffelte Verhältnis der vielen Segwärtsrichtung hat, damit die Schenkel leicht über den mente bemerkenswert zu der Erzeugung einer erTransistor gleiten, wenn der Kühler daran angebracht wünschten Turbulenz beiträgt, wenn Luft in, durch wird. und rund um die Kühler und die Teile strömt.

10 aufweist, der zu einem wesentlichen Ausmaß ringförmig und in dieser Ausführung umfangsmäßig ununterbrochen ist. Der Körper ist aus einem einzigen verhältnismäßig dünnen Metallblechteil hergestellt.

Der Körper 10 bildet einen axial verlaufenden ringförmigen Reifen 11, und von einer Kante 12 dieses Reifens aus erstreckt sich eine Mehrzahl von umfangsmäßig im Abstand angeordneten, federnden

Auf Grund der Tatsache, daß die Segmente aus verhältnismäßig dünnem Metallblechmaterial bestehen, kann eine große Menge von Kühlern mit vielen überlappenden Flanschteilen in einer kleinen Fläche ohne die Gefahr einer unzulässigen Erwärmung zugelassen werden. Im Gegensatz zu dieser unerwünschten Folge bilden die vielen dünnen Abschnitte, welche die Segmente enthalten, viele wirksame und leistungsfähige Wärmestrahlungsoberflächen, welche Wärme in einem bemerkenswerten Grad abstrahlen und auch durch Konvektion ableiten.

Claims

Patentansprüche: '

1. Rotationssymmetrische Kühlvorrichtung für einen Transistor, die aus einem im wesentlichen ringförmigen, sich in axialer Richtung erstreckenden Körper aus Metallblech besteht, an dessen einem Ende ein radial sich nach außen erstrekkender Wärmeableitungsflansch und an dessen anderem Ende sich allgemein in axialer Richtung erstreckende Schenkel, deren freies Ende eine radial schräg nach innen verlaufende Form aufweisen, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeableitungsflansch (20) von seinem äußeren Rand her in eine Mehrzahl von getrennten Segmenten (22 bis 26) unterteilt ist, von denen jedes Segment in bezug auf das nächste angrenzende Segment schräg versetzt ist, und daß die Spitzen (18) der nach innen verlaufenden Schenkel (13) schräg nach außen verlaufen.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (20) einen wesentlich größeren Außendurchmesser als der ringförmige Körper (11) hat.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (20) einen doppelt so großen Außendurchmesser als der ringförmige Körper (11) hat.

4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (20) einen nicht unterteilten Bereich (10) aufweist.

5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (14) zwischen den Schenkeln (13) eine geringere Breite aufweisen als die Schenkel.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 935 666, 2 964 688.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen