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Elektrisches Gerät, bestehend aus einer gedrückten Schaltungsplatte,
die mit einem Kühlkörper verbunden ist Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches
Gerät, bestehend aus einer nachrichtentechnische Bauelemente und ihre Verbindungen
tragenden Platte aus Isolierstoff, vorzugsweise einer Platte mit gedruckter Schaltung,
in deren Stromkreisen, thermisch hochbelastete Bauelemente, insbesondere Transistoren
enthalten sind,. denen ein besonderer, metallischer Kühlkörper zugeordnet
ist.
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Bei einem derartigen elektrischen Gerät besteht die Erfindung darin,
daß der metallische Kühlkörper plattenförmig ausgebildet ist und in der Plattenebene
verlauf ende rohrförmige Hohlräume hat, die dem Durchtritt von Kühlluft dienen,
und daß dieser plattenförmige Kühlkörper mechanisch gegen die die anderen Bauelemente
der Schaltung tragenden Isolierstoffplatten abgestützt ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß für Halbleiterelemente, insbesondere für solche mit genormten Anschlußflanschen,
die der Isolierstoffplatte zugewandten Oberflächen des Kühlkörpers schlitzförmig
durchbrochen sind und in die dadurch entstandenen Öffnungen die Anschlüsse der Halbleiterbauelemente
unter Bildung von Schleifen hineinragen und daß diese Anschlüsse zur Verbindung
mit der Isolierstoffplatte zu dieser hochgezogen sind.
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Bei manchen Anwendungsfällen kann es weiterhin vorteilhaft
sein, wenn die Anschlußdrähte durch entsprechende Öffnungen in'beiden Plattenoberflächen
hindurchgeführt und auf der dem wärmespendenden Elementgegenüberliegenden Seite
der Platte mit der dort vorgesehenen Schaltungsplatte verbunden werden.
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Soll der Kühlkörper gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
gleichzeitig
als Frontplatte für das elektrische Gerät dienen, so ist es zweckmäßig die schaltungstragende
Isolierstoffplatte bzw. -Platten auf der Rückseite des Kühlkörpers zu befestigen
und Durchbrüche in beiden Plattenoberflächen vorzusehen, duzch die Antriebselemente
für veränderbare Bauelemente auf der Schaltungsplatte hindurchgeführt werden können.
Vorteilhaft besteht der Kühlkörper aus einem im Strangpreßverfahren oder einem ähnlichen
Verfahren hergestellten Profilkörper.
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lachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Kühlkörper für nicht näher
dargestellte wärmeezzeugende Bauelemente einer elektrischen Schaltung gezeigt, der
aus zwei, sich parallel gegenüberstehenden Platten 1 und 2 besteht, die über Querstege
3 miteinander verbunden sind. Dieses Profil läßt sich am einfachsten durch ein Strangpreßverfahren
aus einem gut wärmeleitenden Metall, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, in
an sich bekannter Weise herstellen. Die Platte 2 dieses Kühlkörpers kann wie in
der Fig. 1 ersichtlich gleichzeitig als Frontpiatte eines Gerätes dienen. Zur Befestigung
dieses .
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Kühlkörpern mit dem Gehäuse eines Gerätes oder einem etea vorhandenen
weiteren Chassis am Gehäuse sind in diesem Kühlkörper
Bohrungen,
z.B. 8 vorgesehen, durch die Verbindungsschrauben oder dergleichen hindurchgeführt
werden. Dia Frontplätte kann auch mit einer Beschriftung 4 versehen werden. Wie
aus den folgenden Figuren ersichtlich, ist hinter der Platte 1 eine Isolierstoffplatte
angeordnet, die nur wenig Wärme erzeugenden Bauelemente der Schaltung trägt. Auf
dieser Schaltungsplatte können auch einstellbare Bauelemente, wie Potentiometer,
Drehkondensatoren uswv. befestigt sein. Zur Betätigung dieser einstellbaren Bauelemente
werden durch Bohrungen in beiden Platten 1 und 2, deren Betätigungsachsen durch
die Frontplatte geführt. Ein solches Bedienungselement ist in der Figur 1 mit 6
bezeichnet. In den rohrförmigen Hohlräumen 7 des Kühlkörpers können außerdem Anzeigelampen
oder ähnliche Signalelemente untergebracht sein. Zur Beobachtung dieser Elemente
sind an entsprechenden Stellen der Frontplatte 2, Durchbrechungen 5 vorgesehen.
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Die Figur 2 zeigt eine-andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kühlkörpers. Die rohrförmigen Hohlräume haben hierbei eine Querschnittsfläche ähnlich
einer Kreisfläche.
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Beim Ausführungsbeispiel nach der Figur 3 sind in einen Kühlkörper
nach der Figur 1 zur weiteren Verbesserung der Wärmeabführung in Längserstreckung
der rohrförmigen Hohlräume ? etwa S-förmig gebogene Bleche 1® eingebracht. Diese
Bleche . können beispielsweise aus Federbronze bestehen und sind zur
besseren
Auflage an den Innenflächen des Kühlkörpers mit Auflageflächen 12 versehen. Die
Bleche können bei dieser Ausführungsform im Bedarfsfall jederzeit nachträglich in
die Hohlräume eingeschoben werden. Es ist andererseits aber auch daran gedacht,
die Bleche schon von vorneherein vorzusehen. Ein erfindungsgemäßer Kühlkörper kann
an sich rohrförmige Hohlräume beliebigen Profils enthalten. Die in den Figuren 1
und 2 gezeigten Profile haben sich jedoch sowohl in der Herstellung, als auch bei
der nachstehend geschilderten Anwendung als besonders günstig erwiesen.
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Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Kühlkörperformen dienen zur Wärmeabführung
von hochbelasteten Bauelementen eines elektrischen Gerätes. Die übrigen Bauelemente
der Schaltung sind auf einer Isolierstoffplatte angebracht, die vorzugsweise mit
einer gedruckten Schaltung versehen ist. Diese Kombination ist in der Figur 4 im
Querschnitt dargestellt. Der Kühlkörper 13 ist mit der Isolierstoffplatte 15 über
Abstandshalter 14 mechanisch durch nicht dargestellte Schrauben oder dgl. fest verbunden.
Auf dienen Kühlkörper ist durch Schrauben 18 oder dgl. ein Transistor 16 befestigt.
Wie in der Figur 1 schon gezeigt, kann die eine Seite 19 des Kühlkörpers als Frontplatte
des Gerätes ausgestaltet werden, in diesem Falle stellt die die Schaltungsplatte
tragende Platte des Kühlkörpers dessen Rückseite dar. Die Anschlüsse 17 des Bauelementes,
in diesem ,Fall einen, Tranaiators, werden umgebogen, durch Bohrungen in.
der
rückwärtigen Platte 19a zur elektrischen Schaltungsplatte 15 hochgezogen und dort
vordrahtet. Diese Ausführung ist besonders günstig, wenn Transistoren oder Halbleiterbauelemente
mit genormten Anschlußflanschen verwendet werden. Bei diesen Anschlußflanschen liegen,
wie in Figur 5 dargestellt, die Anschlußdrähte 9 in einer Ebene Außerdem sind zur
Befestigung dieser Halbleiterbauelemente Gewindebohrungen ga in den Boden des Gehäuses
eingelassen, Die Ebenen, in denen die Anschlußdrähte und in denen die Befestigungsschrauben
angebracht sind, liegen hierbei senkrecht zueinander. Bei diesen Ausführungen der
Anschlußflansche der Halbleiterbauelemente, iot cdie in Figur 6 dargestellte Anordnung
eines Transistors auf einem Kühlkörper der geschilderten Art sehr vorteilhaft. Die
Figur 6 zeigt einen Kühlkörper 13 im Längsschnitt, der etwa in der Mitte eines rohrförmigen
Hohlraumes 7 durchgeführt ist. Aus der einen Platte des Kühlkörpers ist eine schmale
schlitzförmige Öffnung 20, z.B. durch Fräsen herausgearbeitet. Durch diesen Schlitz
sind die Anschlußdrähte 17 des Transistors 16 geführt. Die Ebene der Befestigungsschrauben
18 liegt senkrecht zur Schnittebene. Die Befestigung von Transistoren mit Überwurfschellen,
kann auf ähnliche Weise durchgeführt werden.
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Eine weitere günstige Lösung zur Befestigung und Vordrahtung der Transistoren
ist in der Figur 7 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Transistor 16
auf=' der einen Plattenoberfläche
des Kühlkörpers 13 befestigt,
während auf der gegenüberliegenden Plattenoberfläche die die übrigen Bauelemente
der Schaltung tragende Isolierstoffplatte 15 angeordnet ist. Die Anschlußdrähte
17 sind in diesen Falle durch Bohrungen in beiden Platten des Kühlkörpers von der
einen auf die andere Seite hindurchgezogen. Die Bohrungen können bei dieser Ausführungsform
der Lage der Anschlußdrähte leicht angepaßt werden.
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Sowohl bei der in Figur 4 wie auch bei der in Figur 7 gezeigten Anordnung
von Transistprkühlkörper und Schaltungsplatte, können in vorteilhafter Weise auch
uuf beiden Spiten des Kühlkörpers Schaltungsplatten (z.B. 15 in Fig.4). angebracht
woien.
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Zur Ableitung gqößerer pxWärmemengen, bei pehr hochbelafteteh Halbleiterbauelementen,
können mehrere Kühlkörper Platte an Platte aneinandergefügt und fest@niteinander
verbunden werden. Es ist zweckmäßig, in allen vorgenannten Fällen die Kühlkörper
im Gerät so anzuordnen, daß die rohrförmigen Hohlräume im Gerät senkrecht verlaufen.
Dadurch wird eine gute Kaminwirkung und damit Kühlung der Bauelemente erzielt.
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Ein elektrisches gerät mit erfindungsgemäß ausgebildeter Küh@@ung,
läßt sich bei Anordnung in einem Gerätegestell bzw. ßestellschrank mit Vorteil unmittelbar
hinter deren Türen anbringen. In der Figur 6 ist zur Erläuterung hierfür
in einem
horizontalen Schnitt ein Teil der Gestellschranktür und
eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers gezeigt. Der Kühlkörper ist mit 21 bezeichnet.
Die Frontplatte 24 desselben grenzt unmittelbar an die nur teilweise im Schnitt
dargestellte Gehäusetür 23 an. Neben der raumsparenden Anordnung, die dadurch erreicht
wird, kann man durch zusätzlich angebrachte Federelemente in Bandform 22 dafür-sorgen,
daß eine zusätzliche Wärmeabführung von dem Kühlkörper zu der aus Metall bestehenden
Gestellschranktür 23 erzielt wird. Diese Anordnung ist also besonders günstig bei
den Gestellsahränken und metallischen Schutzgehäusen, die für die Unterbringung
elektrischer Geräte, insbesondere bei der-Richtfunktechnik und bei mobilen elektrischen
Anlagen vorgesehen sind.
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Die Kühlkörper nach der Erfindung können außerdem mit einem Gebläse
zusammenarbeiten, da die rohrförmigen Hohlräume in den Kühlkörpern eine geschlossene
Luftführung erlauben. Dadurch können auf sehr einfache Weise mehrere übereinander
gesetzte
mit Kühlluft versorgt werden. Dabei empfiehlt es sich in manchen Fällen die einen
großen Kühlluftbedarf aufweisenden Einheiten dem Kühllufteintritt benachbart anzuordnen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung von Kühlkörpern und deren Zusammenbau
mit elektrischen Schaltungseinheiten ergeben sich somit insbesondere folgende Vorteile:
Die Befestigung von Halbleiterbauelementen am Kühlkörper ist auf
sehr
einfache Art möglich, z.B. wie in Figur 6 dargestellt. Der Kühlkörper kann auf sehr
einfache Weise z.B. durch ein . Strangpreßverfahren hergestellt werden. Er ergibt
gute Bearbeitungsmöglichkeiten, da ein Ausweichen der Querbleche (z.B. 3 in Fig.1)
Beim Sägen, Fräsen und dergleichen kaum eintritt. Die Anordnung hat eine große Steifigkeit,
wodurch sich zusätzliche Befeatigungsbleche für die Halterung der Isolieratoffplatten
erübrigen. Der Kühlkörper läßt sich für die Bearbeitung in Werkzeugmaschinen ohne
Schwierigkeiten fest einspannen. Zur Vergrößerung der Kühloberfläche ist ein Aneinanderschichten
von Kühlkörpern in größerer Anzahl leicht. Bei den erläuterten Anordnungen läßt
sich außerdem eine kurze Leitungsführung bei günstiger Anordnung der Transistoren
erzielen. Schließlich ergeben sich noch Vorteile, die bei den einzelnen Anordnungen
bereits aufgezeigt wurden.