DE19704549A1 - Kühlkörper für elektrische und elektronische Bauelemente - Google Patents
Kühlkörper für elektrische und elektronische BauelementeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für elektrische oder elektronische Bauelemente.
Bisher bekannte gattungsgemäße Kühlkörper sind aus einem festen Material gefertigt und
werden - gegebenenfalls unter Zwischenordnung einer Wärmeleitpaste - an den zu kühlenden
Bauelementen durch Verschrauben oder Verkleben festgelegt. Sie sind aus einem gut
wärmeleitenden Material, meistens aus Aluminium hergestellt.
Nachteilig ist bei derartigen Kühlkörpern, daß diese für die Anbringung an lediglich einem
einzigen Bauelement ausgelegt sind, so daß auch zur Kühlung von eng nebeneinander
liegenden Bauelementen jeweils separate Kühlkörper verwendet werden müssen.
Das größte Problem von nebeneinander liegenden Bauelementen, an welche ein gemeinsamer
Kühlkörper angeordnet werden soll, stellt deren unterschiedliche Bauhöhe dar. Natürlich
wäre es möglich, einen festen Kühlkörper in der Weise zu formen, daß er mit allen zu
kühlenden Bauelementen verbunden werden kann; dieser ist aber dann nur für die spezielle
Bauteil-Konfiguration verwendbar, für die er konzipiert wurde; für eine andersartige
Bauelement-Anordnung müßte erneut eine Spezialanfertigung ausgearbeitet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Kühlkörper der
eingangs erwähnten Art anzugeben, der sich an eine Gruppe von nebeneinander liegenden
Bauelement-Gehäusen anlegen läßt und dabei an unterschiedliche Konfigurationen der zu
kühlenden Bauelemente anpaßbar ist.
Erfindungsgemäß wird dies durch einen Kühlkörper, der eine verformbare Hülle, die
zumindest teilweise mit einem Wärmeträgermedium gefüllt ist, erreicht.
Ein solcher Kühlkörper ist an beliebige Bauteil-Gruppierungen anpaßbar, er legt sich an
sämtliche Einzelbausteine an, wodurch ein guter Wärmeübergang und damit eine effiziente
Wärmeabfuhr gewährleistet ist.
Nach einer erfindungsgemäßen Variante kann vorgesehen sein, daß das Wärmeträgermedium
pastöse Konsistenz aufweist, weil sich der Kühlkörper dadurch gut an die zu kühlenden
Bauelemente anformen läßt und seine Form beibehält.
Gemäß einer weiteren Ausführungs-Variante kann das Wärmeträgermedium flüssige
Konsistenz aufweisen.
Flüssige Wärmeträgermedien sind besonders gut für Aufnahme und Abtransport von Wärme
geeignet, so daß entsprechend dieser Ausbildungsvariante gestaltete Kühlkörper besonders
effektiv sind.
Nach einer alternativen Ausgestaltungs-Möglichkeit der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
das Wärmeträgermedium durch ein festes, in einer Vielzahl von Einzelteilen vorliegendes,
vorzugsweise gut wärmeleitendes Material gebildet ist.
Aufgrund der guter Wärmeleitfähigkeit von festen Materialien bringen in erfindungsgemäßer
Weise gestaltete Kühlkörper zufriedenstellende Ergebnisse, ähnlich wie bisher übliche starre,
ebenfalls aus festem Material hergestellten Kühlkörper.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß das feste Material pulvrige Konsistenz
aufweist.
Ein solches wärmeleitendes Pulver ist besonders einfach herzustellen, so daß die
Herstellungskosten eines derartigen Kühlkörpers niedrig gehalten werden können.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die Teilchen des festen, pulvrigen
Materials die Form von Kügelchen aufweisen.
Kugeln weisen verglichen mit anderen geometrischen Körpern ein großes Volumen im
Vergleich zu ihrer Oberfläche auf und lassen sich sehr dicht aneinanderlegen, so daß bei
dieser Ausgestaltung der Granulat-Teilchen viel wärmeableitendes Material in der
Kühlkörper-Hülle untergebracht werden kann. Damit kann dem Kühlkörper eine hohe
Wärmeableitfähigkeit verliehen werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann darin liegen, daß das feste Material in Form
von flexiblen Teilen, wie z. B. Drähten, Streifen, Folien od. dgl. vorliegt.
Dabei ergeben sich relativ lange Wärmetransport-Strecken, die frei von Materialübergängen
sind, so daß durch diese Ausgestaltungsweise eine höhere Wärmeleitfähigkeit erreicht werden
kann.
Vorteilhaft ist es, wenn das feste Material durch ein Metall wie z. B. Kupfer, Aluminium od. dgl.
gebildet ist, da Metall einfach in die notwendige Form - Granulat, Streifen, Drähte od. dgl.
- gebracht werden kann, eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie die notwendige
Temperaturbeständigkeit aufweist.
Kommt ein flüssiges oder pastöses Wärmerträgermedium zum Einsatz, so kann vorgesehen
sein, daß das Wärmeträgermedium mit einem festen, in Form einer Vielzahl von Einzelteilen
vorliegenden Material vermischt ist.
Feste Wärmeträger, insbesonders Metalle haben eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit,
so daß durch ihren Zusatz zu einem flüssigen Wärmeträgermedium dessen Wärmeleitfähigkeit
auf einfache Weise erhöht werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das
flüssige Wärmeträgermedium durch Wasser, Paraffin, Benzyltoluol, Biphenyl, Terphenyl,
Silikonöle od. dgl. gebildet ist, da diese Wärmeträger besonders gut für den bei
elektronischen Bauteilen auftretenden Temperaturbereich geeignet sind.
Weiters kann vorgesehen sein, daß das flüssige Wärmeträgermedium durch ein Kältemittel
wie ganz oder teilweise halogenierte Kohlenwasserstoffe wie z. B. Methylchlorid, Di- oder
Trichloridflourmethan od. dgl.; oder durch ein halogenfreies Kältemittel wie z. B.:
Schwefeldioxid, Kohlendioxid od. dgl. gebildet ist.
Diese Medien weisen einen niedrigen Siedepunkt auf, so daß sie die Wärme bei den im
gegenständlichen Anwendungsfall auftretenden niedrigen Temperaturen bereits durch
Verdampfen und anschließendes Kondensieren abführen können.
Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Variante kann vorgesehen sein, daß das
Wärmeträgermedium gasförmige Konsistenz aufweist.
Dadurch ist der Kühlkörper besonders einfach verformbar und gut auf nebeneinanderliegende
Bauelemente, die sich in ihren Baugrößen erheblich voneinander unterscheiden, anlegbar.
Bei allen bisher angeführten Ausgestaltungsvarianten kann vorgesehen sein, daß die Hülle
durch eine Folie gebildet ist.
Eine Folie läßt sich besonders einfach verformen, so daß allein durch das Gewicht des
Wärmeträgermediums ein optimales Anliegen des Kühlkörpers auf den einzelnen
Bauelementen und damit eine optimale Wärmeabfuhr erreicht werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Hülle aus mehreren
Folienstücken zusammengesetzt ist, welche Folienstücke, vorzugsweise entlang ihres
Berandungsverlaufes, miteinander verbunden sind.
Diese Art der Ausbildung erlaubt einen besonders einfachen Fertigungsvorgang.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die Folienstücke miteinander
verschweißt sind.
Damit werden die einzelnen Folienstücke besonders zuverlässig miteinander verbunden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Folie bzw. die Folienstücke aus einem gut wärmeleitenden
Material, vorzugsweise aus einem Metall wie Kupfer, Aluminium od. dgl. gebildet sind, weil
dadurch die in den Bauelementen erzeugte Wärme besonders verlustarm an die
Umgebungsatmosphäre abgegeben werden kann.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann darin gelegen sein, daß die
Hülle aus zwei Folienstücke gebildet ist, welche Folienstücke gegebenenfalls voneinander
verschiedene Festigkeits-Eigenschaften aufweisen.
Durch die Verwendung von zwei Folienstücken kann der Herstellungsprozeß, insbesonders
der Arbeitsgang des Verbindens der beiden Folienstücke besonders einfach gestaltet werden.
In diesem Zusammenhang kann eine Weiterbildung der Erfindung darin bestehen, daß das
erste Folienstück plastisch verformbar und das zweite Folienstück elastisch verformbar ist.
Wird das den zu kühlenden Bauelementen zugewandte Folienstück plastisch verformbar
ausgeführt, so kann der Kühlkörper gut an die einzelnen Gehäuse angelegt werden, wobei
durch die elastische Ausführung des zweiten Folienstückes der Kühlkörper stets einer
bestimmten Grundform gehalten ist.
Weist das Wärmeträgermedium festes, in flexiblen Teilen vorliegendes Material auf, so kann
nach eine bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß die flexiblen Teile,
wie z. B. Drähte, Streifen, Folien od. dgl. jeweils mit zumindest einem Ende an der Innenseite
der Hülle festgelegt sind.
Damit ist ein guter Kontakt und somit ein verlustarmer Wärmeübergang zwischen Hülle und
Wärmeträgermedium sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, daß die Hülle Durchbrechungen aufweist,
über welche Durchbrechungen Wärmeträgermedium zu- und abführbar ist.
Damit kann ein Kreislauf aufgebaut werden, in welchem das Wärmeträgermedium bewegt
wird, wodurch die Menge der durch den Kühlkörper abgeführten Wärme vergrößert werden
kann.
Gemäß einer anderen Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Hülle zumindest
eine rohrförmige Anformung aufweist, in welcher Anformung verdampftes
Wärmeträgermedium kondensieren kann.
Auch durch diese, auf dem Prinzip einer "Heat Pipe" basierenden Anformung kann die
abgeführte Wärmemenge gesteigert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß an der Hülle
zumindest ein fester Körper festgelegt ist.
Bei einer solchen Anordnung wird die mit Wärmeträgermedium gefüllte Hülle lediglich zum
Ausgleich des Höhenunterschiedes zwischen den einzelnen Bauelementen verwendet, die
eigentliche Wärme-Abfuhr erfolgt über den, vorteilhafterweise in der Form eines
herkömmlichen Kühlkörpers ausgebildeten, an der Hülle festgelegten festen Körper.
In diesem Zusammenhang kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß an dem
festen Körper neben der Hülle zumindest eine weitere, zumindest teilweise mit einem
Wärmeträgermedium gefüllte, verformbare Hülle festgelegt ist.
Dadurch kann der Kühlkörper gleichzeitig an zwei verschiedene Gruppierungen von
elektronischen Bauteilen - so wie dies bei parallel zueinander liegenden Steckkarten der Fall
ist - angelegt werden.
Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten
Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine mit Mikrochips bestückte Leiterplatte mit einer Ausführung der Erfindung im
Aufriß im Schnitt;
Fig. 2a,b die Leiterplatte nach Fig. 1 mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in
Grund- und Aufriß;
Fig. 3, 4 erfindungsgemäße Weiterbildungen des Kühlkörpers nach Fig. 2a,b im Aufriß;
Fig. 5 den Kühlkörper nach Fig. 2a,b mit einem an ihm festgelegten festen Kühlelement;
Fig. 6 eine Ausführungsform der Erfindung zur gleichzeitigen Kühlung zweier Bauteil-
Gruppierungen im Grundriß und
Fig. 7a, b erfindungsgemaße Kühlkörper mit festem Wärmeträger im Aufriß im Schnitt.
Elektronische Bauelemente, die auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind, weisen
im allgemeinen voneinander verschiedene Gehäuseformen auf. Ein Beispiel dafür zeigt Fig. 1,
in der eine Gruppierung von auf einer gemeinsamen Leiterplatte 1 angeordneten Mikrochips
dargestellt ist. Es weisen sowohl Bauelemente 2, deren Anschlußpins durch Bohrungen der
Leiterbahn hindurchragen und auf der Unterseite 10 der Leiterplatte 1 verlötet sind,
unterschiedliche Bauhöhen auf, vor allem ist aber gegenüber oberflächenmontierten
Bauelementen 3 (SMD-Bauelementen) ein wesentlicher Größenunterschied gegeben.
Häufig ist es notwendig, daß sämtliche Bauelemente 2, 3 mit einem Kühlkörper versehen
werden, wobei es in diesem Zusammenhang besonders günstig wäre, lediglich einen einzigen
Kühlkörper für die gesamte Baugruppe vorzusehen, wobei dieser vorteilhafterweise lösbar an
den Bauelementen 2, 3 festgelegt sein sollte, damit ein eventuell notwendiger Austausch eines
Bauteiles 2, 3 auf einfache Weise vorgenommen werden kann.
Ein erfindungsgemäßer Kühlkörper 4, dessen prinzipieller Aufbau ebenfalls in Fig. 1
dargestellt ist, weist eine verformbare Hülle 5 auf, welche Hülle 5 zumindest teilweise mit
einem Wärmeträgermedium 6 gefüllt ist. Damit entspricht der erfindungsgemäße Kühlkörper
4 in Bezug auf seine Wärme-Ableiteigenschaften einem herkömmlichen, starren Kühlkörper.
Die Hülle 5 könnte aus einem blechartigen Material gefertigt sein, das entsprechend der
Konturen der zu kühlenden Bauelemente 2, 3 gebogen wird. Damit wäre der Kühlkörper 4
allerdings nur mit einigem Aufwand an eine andere Bauteil-Konfiguration anpaßbar, so daß
die Hülle 5 vorteilhafterweise aus einer Folie gebildet ist.
Das von der Hülle 5 aufgenommene Wärmeträgermedium 6 muß sich an die Gestalt der Hülle
5 anpassen können, zu welchem Zweck es pastöse oder flüssige Konsistenz aufweist.
Alternativ dazu ist es genauso möglich, ein festes, in einer Vielzahl von Einzelteilen
vorliegendes, vorzugsweise gut wärmeleitendes Material zu verwenden.
Die Einzelteile können dabei verhältnismäßig klein sein, so daß sich eine pulvrige Konsistenz
des festen Wärmeträgers 6 ergibt oder aber auch die Form von flexiblen Teilen 7, wie z. B.
Drähten, Streifen, Folien od. dgl. aufweisen.
Dabei ergibt sich eine filzartige Struktur des Wärmeträgers, dessen Hauptvorteil darin liegt,
daß die einzelnen Elemente gut wärmeleitfähige, langgezogene Ableitwege bilden.
Um auch bei solchen Wärmeträgern eine ausreichende Verformbarkeit der Hülle 5
sicherzustellen, darf die Hülle 5 nicht prall sondern lediglich teilweise mit dem pulvrigen,
streifen-, folien-, oder drahtförmigen Wärmeträger gefüllt werden.
Um eine gute Wärmeableitung zu erreichen, ist es in diesem Zusammenhang günstig, ein gut
wärmeleitendes Material zu verwenden. Bevorzugterweise wird der pulver-, streifen-, folien-
oder drahtförmige Wärmeträger daher aus einem Metall, wie z. B. Kupfer, Aluminium od. dgl.
gebildet.
Desweiteren ist eine Kombination der beiden beschriebenen Wärmeträgermedien vorstellbar,
d. h. das Wärmeträgermedium 6 weist flüssige oder pastöse Kosistenz auf und ist mit einem
festen, in einer der beschriebenen Formen vorliegenden Material vermischt.
Die einzelnen Teilchen des pulvrigen Materials müssen keine bestimmte geometrische Form
aufweisen, da diese für die Wärmeableiteigenschaften nebensächlich ist. Bevorzugterweise
weist das feste Material sehr kleine Partikelgrößen auf, so wie sie z. B. durch Abschleifen des
Materials entstehen. Genausogut ist es jedoch möglich, das wärmeableitende Material als
Granulat, dessen Teilchen eine bestimmte geometrische Form, z. B. Kugelform, aufweisen, zu
verwenden.
Als Material für ein flüssiges Wärmeträgermedium 6 kommen unter anderen Wasser,
Paraffin, Benzyltoluol, Biphenyl, Terphenyl, Silikonöle od. dgl. aber auch Kältemittel wie
ganz oder teilweise halogenierte Kohlenwasserstoffe wie z. B. Methylchlorid, Di- oder
Trichloridflourmethan od. dgl.; oder durch ein halogenfreies Kältemittel wie z. B.
Schwefeldioxid, Kohlendioxid od. dgl. in Frage.
Es kann auch vorgesehen sein, ein flüssiges oder pastöses Wärmeträgermedium 6, welches
thixotrope Eigenschaften aufweist, zu verwenden. Dies hat den Vorteil, daß sich der
Kühlkörper 4 unter Einwirkung von mechanischen Kräften sehr einfach verformen und damit
an Bauelement-Gruppierungen anpassen läßt; im Ruhezustand allerdings, also während des
Aufliegens auf Bauelementen, einigermaßen fest und damit auch bei Bewegungen der
Baueinheit gegen Ablösen von den Bauelemente geschützt ist.
Schließlich ist es auch noch möglich, ein gasförmiges Wärmeträgermedium zu verwenden.
Bei sämtlichen beschriebenen Ausbildungs-Varianten wird ein "polsterähnlicher" Kühlkörper
4 erhalten, der einfach auf unterschiedlichste Bauelement-Gruppierungen aufgelegt werden
kann. Die Folie kann aus beliebigen Materialien hergestellt sein, im Hinblick auf die
Erzielung eines guten Wärmeüberganges von den zu kühlenden Bauteilen auf das
Wärmeträgermedium 6 ist es günstig, ein gut wärmeleitendes Material zu verwenden.
Nachdem die Gehäuse von elektronischen Bauelementen 2, 3 in der Regel aus isolierendem
Kunststoff bestehen, ist es auch durchaus möglich, ein Metall wie beispielsweise Kupfer oder
Aluminium einzusetzen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen die Fig. 2a,b. Hierbei ist
die Hülle 5 des erfindungsgemäßen Kühlkörpers 4 aus mehreren, in diesem konkreten Fall,
aus zwei Folienstücken 50, 51 zusammengesetzt. Die beiden Folienstücke 50, 51 weisen
Rechtecksform auf, sind kongruent zueinander zugeschnitten und deckungsgleich
übereinandergelegt. Entlang ihres Berandungsverlaufes sind sie miteinander dicht verbunden.
In dem von den beiden Folienstücken 50, 51 eingeschlossenen Hohlraum befindet sich analog
zur Ausführungsform nach Fig. 1 ein flüssiges, pastöses, pulver-, streifen-, draht-,
folienförmig festes oder gasförmiges Wärmeträgermedium 6.
Die Verbindung der Folienstücke 50, 51 kann auf verschiedene Arten, wie z. B. durch
Verklebung erfolgen, bevorzugt werden die Folienstücke 50, 51 jedoch miteinander
verschweißt, weil damit die Verbindung besonders dauerhaft und dicht gemacht werden kann.
Bei der Zusammensetzung der Hülle 5 aus mehreren Folienstücken 50, 51 können diese aus
ein und demselben Material und mit den gleichen Festigkeitseigenschaften hergestellt
werden, es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Materialien zu verwenden bzw. durch
Ausbildung der Folienstücke 50, 51 mit unterschiedlichen Dicken den einzelnen Folienstücken
50, 51 verschiedene Festigkeits- und Verformungseigenschaften zu verleihen.
In diesem Zusammenhang könnte das den Bauelementen 2, 3 zugewandte Folienstück 50
plastisch verformbar ausgeführt werden, um ein flächiges Aufliegen des Kühlkörpers 4 auf
den einzelnen Bauelementen 2, 3 zu gewährleisten, wohingegen das Folienstück 51 elastisch
verformbar, also federnd gestaltet wird.
Um die Leistung des erfindungsgemäßen Kühlkörpers 4, d. h. also die von ihm pro Zeiteinheit
abgeführte Wärmemenge zu erhöhen, sind verschiedene Maßnahmen vorstellbar, deren
wichtigsten in den Fig. 3-5 dargestellt sind und im folgenden erläutert werden.
Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Hülle 4 mit Durchbrechungen 41, 42
versehen, über welche Durchbrechungen Wärmeträgermedium 6 zu- und abgeführt werden
kann. Dabei kann zweckmäßigerweise ein Wärmeträgermedium-Kreislauf aufgebaut werden,
bei dem das von den Bauelementen 2, 3 erhitzte Wärmeträgermedium 6 über die eine
Durchbrechung 42 abgeführt, abgekühlt und danach über die andere Durchbrechung 41 dem
Kühlkörper 4 wieder zugeführt wird.
Die Hülle 4 der Ausführungsform nach Fig. 4 ist flüssigkeitsdicht ausgeführt, weist allerdings
eine rohrförmige Anformung 43 auf und ist lediglich teilweise mit einem flüssigen
Wärmeträgermedium 6 gefüllt. Bei dieser Ausführungsform wird das Wärmeträgermedium 6
des Kühlkörpers 4 durch die Wärme der Bauelemente 2, 3 verdampft. Dieser Dampf steigt in
die rohrförmige Anformung 43, an dessen oberen Ende er - aufgrund der dort herrschenden
niedrigeren Temperatur - kondensiert und damit Wärmeenergie abgibt.
Schließlich ist auch eine Ausgestaltung der Erfindung entsprechend Fig. 5 vorstellbar, in der
an der Hülle 4 ein, gegebenenfalls auch mehrere, feste Körper 44 festgelegt sind. Diese
vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material gefertigten Körper 44 entsprechen in
ihrer Wirkung den herkömmlichen starren Kühlkörpern, speichern also einerseits die ihnen
zugeführte Wärme und geben sie andererseits auch an die Umgebungsatmosphäre ab.
Wenngleich auch nicht in separaten Zeichnungen dargestellt, sind auch beliebige
Kombinationen der zuletzt beschriebenen Maßnahmen zur Verbesserung der Wärmeabfuhr
möglich. So könnte zum Beispiel ein mit einem festen Körper 44 ausgestatteter Kühlkörper 4
Durchbrechungen 41, 42 zum Aufbau eines Wärmeträgermedien-Kreislaufes aufweisen oder
mit einer rohrförmigen Anformung 43, die in ihrer Funktion einer "Heat-Pipe" entspricht,
versehen sein.
Häufig kommt es vor, daß ein elektronisches Gerät, wie z. B. Computer, Steuer- und
Regeleinrichtungen wie SPS od. dgl. aus einer Vielzahl von elektronischen Baugruppen
zusammengesetzt werden muß. Wie in Fig. 6 dargestellt, wird dabei häufig um einen
modulartigen, einfach zu wartenden Aufbau zu erhalten, jede der Baugruppen auf einem
separaten Schaltungsträger 11, 12 aufgebaut. Die einzelnen Schaltungsträger 11, 12 - sog.
Steckkarten - werden auf eine gemeinsame, die zwischen den Baugruppen notwendigen
Verbindungsleitungen tragende Steckplatte 13 aufgesteckt, und zwar in der Weise, daß sie
parallel zueinander verlaufen. Ist es notwendig, die Bauteile 2, 3 zweier benachbarter
Steckkarten 11, 12 zu kühlen, so kann dafür ebenfalls ein erfindungsgemäßer Kühlkörper 4,
so wie er bis jetzt beschrieben wurde, Anwendung finden.
Im Zusammenhang mit diesem Einsatzgebiet kann der Kühlkörper jedoch auch entsprechend
Fig. 6 ausgestaltet sein und aus einem festen, plattenförmigen Körper 44 gebildet sein, der
eine erste Hülle 5 und eine weitere Hülle 5′ aufweist. Beide Hüllen 5, 5′ sind verformbar und
zumindest teilweise mit einem Wärmeträgermedium 6 der bereits beschriebenen
Zusammensetzung gefüllt.
Der plattenförmige Körper 44 kann dabei als Trennschicht zwischen den beiden Hüllen 5, 5′
dienen, so daß die in diesen enthaltenen Wärmeträgermedien 6 nicht miteinander in
Berührung kommen. Genausogut kann er für das Wärmeträgermedium 6 durchlässig gestaltet
sein, und gegebenenfalls Öffnungen für die Zu- und Abfuhr von Wärmeträgermedium 6 oder
eine zentrale Heat-Pipe-Konstruktion (rohrförmige Anformung 43) aufweisen.
Kommt als Wärmeträger 6 - gegebenenfalls in Kombination mit einer Flüssigkeit - ein festes,
in flexiblen Teilen 7 vorliegendes Material zum Einsatz, so können die einzelnen Teile 7, also
Drähte, Streifen, Folien od. dgl. in der in Fig. 7a,b dargestellten Weise im Inneren der Hülle
5 festgelegt sein.
Gemäß Fig. 7a sind sie mit jeweils einem Ende 70 mit der Hülle 5 verbunden, während ihr
anderes Ende 71 frei ist und sich federnd auf dem ihrem Festlegepunkt gegenüberliegenden
Hüllenabschnitt abstützt. Prinzipiell können die Teile 7 an beliebigen Punkten der Hülle 5,
also entweder an dem auf den Bauelementen 2, 3 aufliegenden Hüllenabschnitt oder auch am
den Bauelementen 2, 3 beabstandeten Hüllenabschnitt festgelegt sein.
In diesem Zusammenhang ist auch ein Ausbildung nach Fig. 7b denkbar, in der eine
beiderseitige Festlegung der einzelnen Wärmeträgermedien-Teile 7 an der Hüllen-Innenwand
erfolgt. Durch die Flexibilität der Einzelteile 7 bleibt der Kühlkörper 4 auch als Ganzes
verformbar. Besonders von Vorteil ist bei dieser Ausgestaltungsweise, daß es durch den
gesamten Kühlkörper 4 durchgehende Wärme-Ableitwege gibt.
Auch bei einem gemäß Fig. 7 ausgestalteten Kühlkörper 4 kann ein an der Hülle 5 festgelegter
fester Körper 44 vorgesehen sein, eine Ausstattung mit einer rohrförmigen Anformung, oder
Öffnungen für Zu- und Abfuhr des Wärmeträgermediums 6 bzw. eine Kombination mehrerer
dieser Maßnahmen ist möglich.
Claims (23)
1. Kühlkörper für elektrische oder elektronische Bauteile gekennzeichnet durch eine
verformbare Hülle (5), die zumindest teilweise mit einem Wärmeträgermedium (6)
gefüllt ist.
2. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium
(6) pastöse Konsistenz aufweist.
3. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium
(6) flüssige Konsistenz aufweist.
4. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium
(6) durch ein festes, in einer Vielzahl von Einzelteilen vorliegendes, vorzugsweise gut
wärmeleitendes Material gebildet ist.
5. Kühlkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Material
pulvrige Konsistenz aufweist.
6. Kühlkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des festen,
pulvrigen Materials die Form von Kügelchen aufweisen.
7. Kühlkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Material in
Form von flexiblen Teilen 7, wie z. B. Drähten, Streifen, Folien od. dgl. vorliegt.
8. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das feste
Material durch ein Metall wie z. B. Kupfer, Aluminium od. dgl. gebildet ist.
9. Kühlkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder
pastöse Wärmeträgermedium (6) mit einem festen, in einer Vielzahl von Einzelteilen
vorliegenden Material vermischt ist.
10. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
flüssige Wärmeträgermedium (6) durch Wasser, Paraffin, Benzyltoluol, Biphenyl,
Terphenyl, Silikonöle od. dgl. gebildet ist.
11. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
flüssige Wärmeträgermedium (6) durch ein Kältemittel wie ganz oder teilweise
halogenierte Kohlenwasserstoffe wie z. B. Methylchlorid, Di- oder
Trichloridflourmethan od. dgl.; oder durch ein halogenfreies Kältemittel wie z. B.:
Schwefeldioxid, Kohlendioxid od. dgl. gebildet ist.
12. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium
(6) gasförmige Konsistenz aufweist.
13. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülle (5) durch eine Folie gebildet ist.
14. Kühlkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (5) aus
mehreren Folienstücken (50, 51) zusammengesetzt ist, welche Folienstücke (50, 51),
vorzugsweise entlang ihres Berandungsverlaufes, miteinander verbunden sind.
15. Kühlkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienstücke (50,
51) miteinander verschweißt sind.
16. Kühlkörper nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie
bzw. die Folienstücke (50, 51) aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise
aus einem Metall wie Kupfer, Aluminium od. dgl. gebildet sind.
17. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülle (5) aus zwei Folienstücken (50, 51) gebildet ist, welche Folienstücke (50, 51)
gegebenenfalls voneinander verschiedene Festigkeits-Eigenschaften aufweisen.
18. Kühlkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Folienstück
(50) plastisch verformbar und das zweite Folienstück (51) elastisch verformbar ist.
19. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 18, wobei das Wärmeträgermedium (6)
festes, in flexiblen Teilen (7) vorliegendes Material aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß die flexiblen Teile (7), wie z. B. Drähte, Streifen, Folien od. dgl.
jeweils mit zumindest einem Ende (70) an der Innenseite der Hülle (5) festgelegt sind.
20. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülle (5) Durchbrechungen (41, 42) aufweist, über welche Durchbrechungen (41, 42)
Wärmeträgermedium (6) zu- und abführbar ist.
21. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 3, 9, 10, 11 oder 13-19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hülle (5) zumindest eine rohrförmige Anformung (43)
aufweist, in welcher Anformung (43) verdampftes Wärmeträgermedium (6)
kondensieren kann.
22. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß an der
Hülle (5) zumindest ein fester Körper (44) festgelegt ist.
23. Kühlkörper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß an dem festen Körper
(44) neben der Hülle (5) zumindest eine weitere, zumindest teilweise mit einem
Wärmeträgermedium (6) gefüllte, verformbare Hülle (5′) festgelegt ist.
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