DE2614917A1

DE2614917A1 - Fuellkoerper

Info

Publication number: DE2614917A1
Application number: DE19762614917
Authority: DE
Inventors: Edward William Neumann; Jun Edward John Rabenda
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1976-04-07
Publication date: 1976-10-21
Also published as: GB1492285A; US4029999A; FR2307441B1; FR2307441A1; JPS51118068A; JPS5548478B2

Description

Böblingen, den 31. März 1976 bg-fe

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung oo 1 / η 1 Π j LV I HO I /

Aktenzeichen der Anmelderin: PO 975 005

Füllkörper

Die Erfindung betrifft einen Füllkörper, der zwischen einer elektrischen Schaltung und einer Wärmesenke angeordnet ist.

In der Elektronik werden häufig Schaltkarten benutzt, auf deren einer Seite mehrere elektrische Schaltelemente angeordnet sind und deren andere Seite die elektrischen Verbindungen trägt. Viele der elektrischen Schaltelemente, die auf solchen Karten befestigt sind, sind wärmeempfindlich und arbeiten nicht einwandfrei oder haben keine ausreichende Lebensdauer, wenn sie nicht gekühlt werder Bei vielen Anwendungen wird kühle Luft über die Oberflächen der Karten geblasen, um die Wärme abzuleiten. Mit kleiner werdenden elektrischen Schaltelementen nimmt die Dichte der Schaltelemente auf den Karten zu und da die Leistungsanforderungen für verschiedene elektrische Schaltelemente größer werden, reicht diese Art der Kühlung in vielen Fällen nicht mehr aus.

Auch die Flüssigkeitskühlung elektrischer Schaltelemente verursacht viele Probleme, die schwer zu lösen sind. Wenn z.B. die Kühlflüssigkeit direkt über die Schaltkarte fließt, schließt sie die elektrischen Verbindungen auf der Karte kurz, wenn nicht die Flüssigkeit absolut nichtleitend ist. Da es praktisch unmöglich ist, Verunreinigungen von der Kühlflüssigkeit fernzuhalten, ist es unmöglich, ein Kurzschließen der Schaltelemente zu verhindern, wenn die Kühlflüssigkeit direkt an die Schaltelemente herangeführt wird. Man hat deshalb das Kühlmittel (Flüssigkeit

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oder Gas) durch Wärmesenken geleitet, die in der Nähe der elektrischen Schaltung angeordnet sind, die gekühlt werden sollen. ■ Das Problem ist dann, die elektrischen Schaltelemente wärmeleitend! mit der Wärmesenke zu verbinden. Pur solche Verbindungen wird zur ,

Zeit im allgemeinen eine Vergußmasse benutzt, die die gesamte 0ber4 fläche einer Karte und aller Schaltelemente auf dieser überdeckt und so ausgebildet ist, daß sie engen Kontakt mit der Oberfläche jder Wärmesenke hat. Solche Vergußmassen sind nicht wiederverwendbar, da sie sich innig mit den Schaltkarten verbinden. Unglücklicherweise neigen sie auch dazu, zu verschmutzen oder Schaltelemente auf der Schaltkarte kurzzuschließen oder auch andere elektrische Störungen auf der Schaltkarte zu verursachen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einwandfreien Wärmeübergang

;von den wärmeerzeugenden Schaltelementen auf der Schaltkarte zu der Wärmesenke herzustellen. Der Füllkörper zur Herstellung des Wärmekontakts soll, wenn Karten bei der Wartung ausgetauscht werden, wiederverwendbar sein. Der Füllkörper soll eine Verschmutzung verhindern und soll elektrische Schaltelemente nicht kurzschließen. Er soll wirtschaftlich herstellbar sein, aus ungiftigem Material bestehen, darf keine gefährlichen Gase bei höheren Temperaturen erzeugen, muß seine Eigenschaften bei den üblichen Betriebstemperaturen beibehalten und sollte elastisch sein, um Unterschiede in der Lage der Schaltelemente von Schaltkarte zu Schaltkarte ausgleichen zu können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nachfolgend sollen Ausführungsbexspiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen stellen dar:

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Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung der die elek-i-

trischen Schaltelemente tragenden Schaltkarte zu-; sammen mit dem elastomeren Füllkörper, '

Fig. 2 die Schaltkarte, die mit einem Stecker verbunden '

ist mit dem Füllkörper und der Wärmesenke.

Fig. 1 zeigt einen Füllkörper 10 gemäß der Erfindung und darunter ! ;eine Schaltkate 11. Auf der Schaltkarte 11 sind elektrische Schalt+ elemente verschiedener Formen und Größen 12 - 22 montiert. Diese .Schaltungsteile können Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, j integrierte Schaltungen, Induktivitäten, Transformatoren etc. sein!

Eine Steckerleiste 23 stellt Schaltverbindungen zu den Schaltele- | menten 12-22 auf der Schaltkarte 11 her. Entsprechend den äußeren i Formen jeder der elektrischen Schaltelemente auf der Karte 11 sind in dem Füllkörper 10 Ausschnitte vorgesehen. So findet man entsprechend der Form des Schaltelementes 15 einen zylindrischen Ausschnitt entsprechender Größe in dem Körper 10 wieder, während der quadratischen Form des Schaltelementes 17 ein quadratischer Ausschnitt von gleicher Größe in dem wärmeleitenden Körper 10 entispricht. Wenn der Füllkörper 10 auf die Oberfläche der Schaltkarte 110 aufgelegt wird, paßt jedes der Schaltelemente 12-22 in einen !entsprechenden Ausschnitt im Füllkörper 10, so daß der Füllkörper j 10 und die Schaltkarte 11 mit den Schaltelementen 12-22 wie ein ^;Positiv- oder Negativbild zusammenpassen. Die elastomere Eigenjschaft des Materials für den Füllkörper 10 erlaubt eine Verschiebung dieses Füllkörpers in gewissen Grenzen, so daß, selbst wenn !kleine Lageunterschiede zwischen den Schaltelementen 12-22 auf ■der Schaltkarte 11 und den Vertiefungen im Füllkörper 10 existiejren, doch beide Teile aufeinanderpassen. Die elastomeren Eigenjschaften des Füllkörpers 10 ermöglichen außerdem ein enges Anschmiegen des Füllkörpers an die Schaltelemente.

In Fig. 2 ist gezeigt, wie die die Schaltelemente 12-22 tragende Schaltkarte 11 mit dem Füllkörper 10 zusammengesetzt ist, wobei

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die Schaltkarte 11 mit ihrer Steckerleiste mit einem Buchsenstecker ,24 verbunden ist. Der Füllkörper 10 paßt sich einer Wärmesenke 25 an, in welcher ein Rohr 26 ein Kühlmittel führt. Die Wärmesenke 25 ;hat eine ebene Oberfläche, der eine ebene Oberfläche des Füllkörpers 10 entspricht. Der Pfeil 27 zeigt an, in welcher Richtung das !Kühlmittel durch das Rohr 26 fließt. Der Füllkörper 10 ist so dick, daß er die Ausschnitte völlig umschließt. Somit wird die Wärme von den wärmeerzeugenden Schaltelementen 12-22 auf der Schaltkarte 11 auf jeden Fall über den Füllkörper 10 zur Wärmesenke 25 übertragen. Das Material des Füllkörpers 10 kann so gedehnt werden, daß er sich trotz der Lageunterschiede der Schaltelemente auf verschiedenen Schaltkarten an die Schaltelemente anschmiegt.

Eine der wichtigsten Anwendungen der Erfindung dürfte bei Schaltkarten in Stromversorgungsgeräten gegeben sein, in denen die Wärmeableitung besonders schwierig ist. Die Erfindung kann jedoch auch überall dort verwendet werden, wo es auf guten Wärmekontakt zwischen den warmeerzeugenden Schaltelementen und der Wärmesenke ankommt. Eines der wichtigsten Merkmale der Erfindung ist, daß der Füllkörper nicht an der Schaltkarte oder der Wärmesenke haftet. . In den meisten bekannten Anordnungen wurden Vergußmassen angewendet, die in flüssiger Form auf die Oberfläche der Schaltkarte gebracht wurden und die nach der Verfestigung ein Teil der Schaltkarte wurden. Als Folge davon war es schwer, einzelne Schaltelemente auf der Schaltkarte auszuwechseln, und bei Ersatz der Schaltkarte Jiußte auch die Vergußmasse ersetzt werden. Gemäß der Erfindung ist der Füllkörper ein separates Teil, das nicht zerstört wird, wenn ixe Schaltkarte ersetzt wird, sondern wieder mit einer neuen Schalt iarte verwendet werden kann. Die Verwendung der Füllkörper besweckt also eine Ersparnis, weil durch die elastomeren Eigenschafben dieses Körpers Unterschiede in der Lage der Schaltelemente von Schaltkarte zu Schaltkarte nicht kritisch sind. Sollen zusätzliche Schaltelemente auf der Schaltkarte angeordnet werden, kann könnte »in Wartungstechniker sogar einen dem neuen Teil entsprechenden Ausschnitt in den Füllkörper mit einem Messer schneiden, so daß

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also selbst in diesen Fällen der Füllkörper noch weiterverv/endet werden kann.

Es empfiehlt sich, den Füllkörper rait Hilfe eines Wetallpositivs !herzustellen, das in der Form der Schaltkarte mit den Schaltelementen entspricht und dieses als Form für das Gießen des Füllkörpers zu benutzen.

j Als Material für den Füllkörper empfiehlt es sich₃ elastomeren "Silicongummi, insbesondere bei Zimmertemperatur vulkanisierten Silicongummi mit hoher Wärmeleitfähifd-aii zu verwenden.

Claims

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- ο - PATK H TA K SPRÜCHE

Füllkörper., der zwischen einer elektrischen. Schaltung und einer Wärmesenke angeordnet ist., dadurch gekennzeichnet_s daß die Form des Füllkörpers (10) den Schaltelementen (12-22) und der Wärmesenke (25) angepaßt ist» daß er aus einem elastomeren Material besteht und daß er nicht an der elektrischen Schaltung oder der Wärmesenke

(25) haftete

Füllkörper nach Anspruch I₃
dadurch gekennzeichnet_s

daß er Ausschnitte aufweist _s die der Form der Schaltelemente (12-22) angepaßt ist=

. Füllkörper nach einsni der- Ansprüche 1 oder 2₁ dadurch gekennzeichnet _s

άζ,Ά seine Dicke derart gewählt ist_s daß er alls Seiia Kiente (12-22) überdeckte

ο Füllkörper nach einesa dei- .inaprüche i bis ~J>_:, c'sclurch gekennzeiennst,

daß seine Anschli;^.fl"cha :up Wärmesenke (25} eben :■.;-'■

5= Füllkörper nach eir_3:-i ^r'v: An Sprüche u, cia -_r

daß er aus Silicongummi ^ insbssonde^e bein H&^;uütei "/ulicanisierteni Siliconί<~--ΐ>:ζ\ί oestsht.