DE1766893B1

DE1766893B1 - DEVICE FOR HEAT DRAINAGE FROM ELECTRICAL COMPONENTS WITH HIGH SELF-HEATING

Info

Publication number: DE1766893B1
Application number: DE19681766893
Authority: DE
Inventors: Erwin Wand
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-08-07
Filing date: 1968-08-07
Publication date: 1971-08-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmeableitung von elektrischen Bauelementen mit hoher Eigenerwärmung, die in einen Kühlkörper eingeschraubt sind, und bei der zwischen Kühlkörper und Kühlprofil ein Plättchen aus gut wärmeleitendem, aber elektrisch hochisolierendem Werkstoff liegt.The invention relates to a device for heat dissipation from electrical Components with high self-heating that are screwed into a heat sink, and where a plate made of good heat-conducting, but electrically highly insulating material lies.

Es sind zahlreiche Vorrichtungen zur Ableitung der in elektrischen Bauelementen mit hoher Eigenerwärmung entstehenden Wärme bekannt, die jedoch nur dann verwendbar sind, wenn zwischen dem entsprechenden Bauelement mit hoher Eigenerwärmung und dem jeweiligen Kühlprofil ein direkter elektrischer Kontakt zulässig ist.There are numerous devices for deriving the in electrical Components with high self-heating known, but only are then used when between the corresponding component with high self-heating and direct electrical contact is permitted for the respective cooling profile.

Eine solche Anordnung ist z. B. in der österreichischen Patentschrift 211432 beschrieben. Bei derartigen herkömmlichen Anordnungen ist es erforderlich, zum Zwecke der Spannungsfestigkeit die Schraube mit einer Isolierhülse zu versehen, wie sie auch in Figur 1 der österreichischen Patentschrift 211432 mit der Position 10 gezeigt ist. Der Kriechweg zwischen dem zu kühlenden Bauelement und der Gehäusewandung ist dann lediglich durch die Dicke der Isolierbuchsenwandung gegeben. Die Buchsenwandung selbst kann aber nicht beliebig groß gewählt werden. Eine derartige Konstruktion bringt daher mit sich, daß sie nur eine bestimmte eng begrenzte Spannungsfestigkeit aufweist und daß bei weiter ansteigender Spannung am Bauelement die Gefahr des Durchschlags besteht.Such an arrangement is e.g. B. in the Austrian patent 211432. In such conventional arrangements it is necessary to provide the screw with an insulating sleeve for the purpose of dielectric strength, as in Figure 1 of the Austrian patent specification 211432 with the position 10 is shown. The creepage distance between the component to be cooled and the housing wall is then only given by the thickness of the insulating bushing wall. The socket wall but itself cannot be chosen arbitrarily large. Such a construction therefore brings with it that they only have a certain, narrowly limited dielectric strength and that if the voltage on the component continues to rise, there is a risk of breakdown consists.

Das gleiche trifft zu für eine Anordnung, wie sie in der britischen Patentschrift 986 824 beschrieben ist. Dort wird ein Transistor mit seinem Gehäuse von einem Blech gehaltert, wobei zwischen Blech und Isolierstoffplatte ein wärmeleitendes aber spannungsfestes Plättchen angeordnet ist. Auch in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 1814 466 ist eine Kühlanordnung für Transistoren beschrieben, bei der der Halbleiter von einer relativ großflächigen Montageplatte getragen wird, die ihrerseits in gut wärmeleitender Berührung an der Frontplattenrückseite festgeschraubt ist.The same is true of an arrangement as described in British Patent Specification 986,824. There a transistor with its housing is held by a sheet metal, a thermally conductive but voltage-resistant plate being arranged between the sheet metal and the insulating material plate. Also in the German utility model 1 814 466 a cooling arrangement for transistors is described in which the semiconductor is carried by a relatively large mounting plate, which in turn is screwed to the rear of the front plate with good heat conducting contact.

Ferner ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 1861572 ein scheibenförmiges elektrisches Bauelement bekannt, bei dem eine dünnwandige metallkaschierte Isolationsfolie mit großflächiger Auflage den notwendigen Wärmetransport vom zugehörigen Gerät zum Hauptkörper des Bauelements sicherstellt und bei dem ein Drahtring zwischen die Metallauflage dieser Scheibe und die genannte Metallkaschierung eingelötet ist. Auch bei dieser Anordnung lassen sich die eingangs genannten Kriechströme nicht vermeiden.Furthermore, a disk-shaped electrical component is known from the German utility model 1861572 , in which a thin-walled metal-clad insulation film with a large overlay ensures the necessary heat transport from the associated device to the main body of the component and in which a wire ring is soldered between the metal layer of this disk and the said metal lamination. The leakage currents mentioned at the beginning cannot be avoided with this arrangement either.

Ferner sind noch Kühlanordnungen aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 1958 170 und der USA.-Patentschrift 3 200 296 bekannt, bei denen das zu kühlende Element, wie z. B. ein Transistor, unmittelbar ohne isolierende Plättchen mit dem Kühlkörper verbunden ist, wobei die Transistoren mit einem umlaufenden Bund versehen sind. Diese Anordnungen eignen sich jedoch wegen des Fehlens des spannungsfesten Plättchens nicht zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe.There are also cooling arrangements from the German utility model 1958 170 and the USA.-Patent 3 200 296 known, in which the to be cooled Element such as B. a transistor, directly without insulating plate with the Heat sink is connected, the transistors provided with a circumferential collar are. However, these arrangements are suitable because of the lack of voltage proof Plate not to solve the problem underlying the invention.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, bei der bei guter Wärmeableitung eine hohe Spannungsfestigkeit zwischen dem Gehäuse von Geräten der elektrischen Nachrichtentechnik und dem Wärme erzeugenden Bauteil gewährleistet ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Vorrichtung zur Wärmeableitung bei elektrischen Bauelementen derart ausgebildet, daß der metallische Kühlkörper mit einem Bund versehen ist und daß der Kühlkörper in einem Durchbruch einer Isolierstoffplatte eingesteckt ist, durch die der Kühlkörper über seinen Bund mit größtmöglicher Fläche an das Kühlprofil fest anpreßbar ist.The object of the present invention is to create an arrangement with a high dielectric strength between the housing with good heat dissipation of electrical communications equipment and the heat-generating component is guaranteed. The device for heat dissipation is used to solve this problem in the case of electrical components designed in such a way that the metallic heat sink is provided with a collar and that the heat sink in an opening in an insulating plate is inserted, through which the heat sink over its collar with the largest possible area can be pressed firmly against the cooling profile.

Weiterhin kann das Kühlprofil eine mit Rippen versehene Frontplatte eines Gehäuses zur Aufnahme von Baugruppen für die elektrische Nachrichtentechnik sein. Die Anpassung des Kühlkörpers an das Kühlprofil kann über in der Isolierstoffplatte befestigte Schrauben oder auch über Klemmen, Nieten od. dgl. erfolgen.Furthermore, the cooling profile can have a front plate provided with ribs a housing for accommodating assemblies for electrical communications engineering be. The adaptation of the heat sink to the cooling profile can be done in the insulating plate fastened screws or clamps, rivets or the like.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß durch den gesamten Querschnitt des Kühlkörpers die Wärme vom Bauelement an das Kühlprofil geleitet und von dort ausreichend abgeführt wird. Mit dieser Befestigungsart können auch mehrere elektrische Bauelemente mit untereinander verschiedenen elektrischen Spannungen gemeinsam, raumsparend und voneinander isoliert befestigt werden, wobei eine fast unbegrenzt hohe Spannungsfestigkeit unter Vermeidung von störenden Kriechströmen erreicht wird. Ferner können mehrere Bauelemente mit unterschiedlichen Potentialen gleichzeitig mit ein und derselben Halterung versehen werden. Es wird dabei eine Spannungsfestigkeit von mehreren Kilovolt zwischen Bauteil und Gehäuse erreicht, ohne daß die zulässige Betriebstemperatur innerhalb des Gehäuses überschritten wird.Through these measures it is achieved that through the entire cross section of the heat sink conducts the heat from the component to the cooling profile and from there is discharged sufficiently. With this type of fastening, several electrical Components with mutually different electrical voltages together, space-saving and insulated from each other, with an almost unlimited high dielectric strength is achieved while avoiding disruptive leakage currents. Furthermore, several Components with different potentials simultaneously with one and the same Bracket are provided. It will have a dielectric strength of several kilovolts reached between component and housing without the permissible operating temperature is exceeded within the housing.

An Hand der Ausführungsbeispiele nach den F i g. 1 und 2 wird die Erfindung näher erläutert. F i g. 1 zeigt dabei einen Querschnitt durch das Kühlprofil unmittelbar vor einem Kühlkörper, der mit einem Wärme erzeugenden Bauteil verschraubt ist. Als Kühlkörper 1 ist eine runde metallische Fassung aus gut wärmeleitendem Werkstoff wie z. B. Aluminium oder Kupfer vorgesehen, in die das Bauelement 2, z. B. ein Leistungstransistor eingeschraubt wird.On the basis of the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2 becomes the Invention explained in more detail. F i g. 1 shows a cross section through the cooling profile directly in front of a heat sink that is screwed to a heat-generating component is. The heat sink 1 is a round metallic frame made of a good heat conductor Material such as B. aluminum or copper is provided, in which the component 2, z. B. a power transistor is screwed.

Eine mit Durchbruch versehene Isolierplatte 3 wird über den Kühlkörper gesteckt und mit Schrauben 4 an ein Kühlprofil 5 (z. B. eine berippte Frontplatte) geklemmt.An insulating plate 3 provided with a breakthrough is placed over the heat sink plugged in and with screws 4 on a cooling profile 5 (e.g. a ribbed front panel) clamped.

Dadurch wird der Kühlkörper 1 über seinen Bund mit größtmöglicher Fläche an das Kühlprofil s gepreßt. Eine Isolierfolie 6 wird zwischen den Kühlkörper 1 und das Kühlprofil 5 gelegt.As a result, the heat sink 1 is as large as possible over its collar The surface is pressed against the cooling profile s. An insulating film 6 is placed between the heat sink 1 and the cooling profile 5 placed.

F i g. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite einer Frontplatte, wobei mehrere wärmeleitende Bauteile entsprechend dem Vorschlag nach der Erfindung auf die Rückseite aufgebracht sind.F i g. 2 shows a plan view of the rear of a front panel, wherein several thermally conductive components according to the proposal according to the invention are applied to the back.

Claims

Claims: 1. Device for heat dissipation from electrical Components with high self-heating that are screwed into a heat sink, and where a plate made of good heat-conducting, but electrically highly insulating material, characterized in that the metallic heat sink (1) is provided with a collar and that the heat sink in an opening of an insulating plate (3) is inserted through which the heat sink about his covenant with the largest possible surface on the cooling profile is compressible.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that as a cooling profile (5) A ribbed front panel of a housing for receiving assemblies is used for electrical communications.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation of the cooling body (1) to the cooling profile (5) takes place via screws (4) fastened in the insulating plate (3).

4. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the adaptation of the heat sink (1) to the cooling profile (5) via clamps, rivets or the like. he follows.