DE2945149A1

DE2945149A1 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE2945149A1
Application number: DE19792945149
Authority: DE
Inventors: Melvyn Ramsay Bell; Charles David Thomson
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1978-11-11
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1980-05-29
Also published as: FR2441315B1; US4393437A; FR2441315A1; GB2033668A; GB2033668B

Description

Patentanwälte

Γ?ρ1. Irg. Hans-Jürgen T'C^or λ q / ρ 1 A Q

Dr. rer. nat. Thomas Bei-eadt * V *♦ ^ I «t >»

Er.-Ing. Hans Leyh Lucllo-Grohn-StraBo 38 0 8 MOndian

Unser Zeichen: Ά 14 Lh/fi

Perranti Limited

Hollinwood, Lancashire, England

S chaltung s anordnung

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Ferranti Ltd. - A 14

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und insbesondere eine Schaltungsanordnung, die eine Mehrzahl von Unter-Baugruppen oder Unter-Einheiten aufweist, von denen jede ein planares Substrat, beispielsweise eine gedruckte Schaltungsplatte oder einen Kühlkörper sowie elektrische Module und/oder Komponenten aufweist, die auf den Substraten angeordnet sind, wobei die Unter-Baugruppen oder -Einheiten elektrisch miteinander verbunden sind und die Schaltung bilden.

Anschlüsse für die Untergruppen oder -einheiten können in geeigneter Weise vorgesehen werden. Die Einheiten können in geeigneter Weise verbunden sein, um den gewünschten Schaltkreis zu bilden, beispielsweise durch elektrische Verbindungselemente, z.B. eine Platte mit gedrucktem Schaltkreis, die mit Anschlüssen zusammenwirkt, die an einem Rand jedes Substrates ausgebildet sind, wobei das elektrische Verbindungselement wenigstens teil· weise dazu dienen kann, die Substrate am Schaltungsaufbau zu befestigen.

In komplexen Schaltungen mit dicht gepackten Modulen und/oder Komponenten tritt das Problem auf, die erzeugte Wärme abzuführen, ehe sie die Schaltung beschädigen kann.

Es ist bekannt, ein Kühlfluid, z.B. Luft, durch eine Schaltung zu leiten, um die erzeugte Wärme abzuführen und es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Aufbau für eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die es ermöglicht, ein Kühlfluid einfach und wirksam an die Stellen innerhalb der Schaltung zu führen, von denen Wärme abgeführt werden soll.

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Die erforderliche Verteilung des Flusses des Kühlfluids in der Schaltung, die in dieser Hinsicht flexibel aufgebaut werden kann, kann bereits beim Entwurf und/oder während der einzelnen Baustufen der Schaltung bestimmt werden.

Nach der Erfindung ist eine Schaltung vorgesehen mit einer Mehrzahl von Unter-Gruppen oder -Einheiten, von denen jede ein planares Substrat aufweist mit Moduln und/oder Komponenten, die auf den Substraten angebracht sind, wobei diese Einheiten miteinander verbunden sind und die Schaltung bilden und jede Einheit so angeordnet ist, daß sie wenigstens einen Teil einer Wand einer im wesentlichen geschlossenen hohlen Struktur oder Körpers bildet, wobei wenigstens ein Substra/t in jeder solchen Struktur angeordnet ist, und die einzelnen Strukturerf-^-dm Abstand voneinander innerhalb eines wenigstens im wesentlichen geschlossenen Behälters zur Aufnahme eines Kühlfluids angeordnet sind, wobei bei jeder Struktur eine Wand, die kein Substrat umfaßt, einen Teil eines Verschlusses oder Deckels für den Behälter bildet, wobei ferner Öffnungen für den Durchfluß eines Kühlfluides zwischen den Bereichen in dem Behälter, die die Strukturen umgeben und dem inneren von wenigstens einigen der Strukturen in den Wänden der Strukturen in dem Behälter ausgebildet sind, sowie Kanäle für den Fluß des Kühlfluides zwischen der Schaltung und dem Bereich außerhalb der Schaltung, wobei diese Kanäle durch die Wände der Strukturen verlaufen und mit deren Innerem in Verbindung stehen, und wobei schließlich wenigstens ein Kanal vorgesehen ist, der mit den Bereichen innerhalb des Behälters, die die Strukturen umgeben, in Verbindung steht.

Wenn wenigstens eine Öffnung für den Fluß des Kühlfluides zwischen den Bereichen innerhalb des Behälters, die die Strukturen umgeben und dem Innern einer Struktur vorgesehen ist, so ist auch ein Kanal für den Fluß des Kühlfluides zwischen

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dem Inneren der Struktur und Bereichen außerhalb der Schaltung vorgesehen, wobei zweckmäßigerweise eine solche Öffnung und ein solcher Kanal für jede der Strukturen der Schaltung vorgesehen ist.

Die Mittel für die Zufuhr des Kühlfluides können außerhalb der Schaltung angeordnet sein. Zweckmäßigerweise sind die Bereiche innerhalb des Behälters, die die hohlen Strukturen umgeben, in direkter Verbindung miteinander. Das Innere der hohlen Strukturen kann in Verbindung miteinander stehen.

Bei einer Ausführungsform bilden die Bereiche innerhalb des Behälters, die die hohlen Strukturen umgeben, zusammen eine Kammer zur Aufnahme eines Kühlfluides und die hohlen Strukturen haben Abführleitungen, über die das Kühlmittel aus der Schaltung abgeleitet werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden die Innenbereiche der hohlen Strukturen zusammen eine Kammer zur Aufnahme des Kühlmittels und die Bereiche innerhalb des Behälters, die die hohlen Strukturen umgeben, haben eine Abführleitung, über die das Kühlmittel von der Schaltung abgeführt werden kann.

Es ist erforderlich, daß eine Druckdifferenz zwischen dem der ' Kammer zugeführten Kühlmittel und dem Kühlmittel vorhanden ist, das aus der Schaltung abgeführt wird.

Die Kammer zur Aufnahme des Kühlmittels kann eine Druckkammer sein, um das Kühlmittel mit einem größeren Druck aufzunehmen, als der Druck der Umgebung der Schaltung ist, wobei das Kühlmittel in die Kammer eingeführt wird, die mit der Schaltung in Verbindung steht. Das Kühlmittel kann direkt von der Schaltung in die Umgebung abgeführt werden, insbesondere wenn das Kühlmittel Luft ist und die Umgebung ebenfalls.

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Unabhängig ob das Kühlmittel der Kammer unter Druck zugeführt wird oder nicht, wenn es nicht direkt an die Umgebung abgegeben wird, sind zweckmäßigerweise Abführeinrichtungen für das Kühlmittel in der Schaltungsanordnung vorgesehen, beispielsweise geeignete Vakuumeinrichtungen oder Unterdruckeinrichtungen·

Die Verwendung von im Abstand angeordneter hohler Strukturen innerhalb des Behälters, mit Moduln und/oder Komponenten, die auf Substraten angeordnet sind, die wenigstens Teile der Wände der Strukturen bilden, gewährleistet, daß die Strömung des Kühlmittels innerhalb der Schaltung geeignet und wirksam geführt und gerichtet werden kann, um die in der Schaltung erzeugte Wärme abzuführen, wobei die Öffnungen durch die Wände _der Strukturen an entsprechend geeigneten Stellen ausgebildet werden. Ferner kann die Schaltung hinsichtlich der Strömung des Kühlmittels flexibel ausgebildet werden, wobei die erforderliche Verteilung der Strömung des Kühlmittels bereits beim Entwurf und/oder während der einzelnen Aufbauabschnitte der Schaltung bestimmt werden kann, ebenso die optimale Lage der Löcher, durch die Wände der Strukturen und durch die erforderliche Anzahl dieser Löcher. In die Schaltung können wenigstens beim Aufbau Thermometer eingebaut werden und die Umgebungsbedingungen können vorgegeben werden.

Wenigstens einige der hohlen Strukturen der Schaltung können jeweils zwei oder mehr Substrate von Unter-Einheiten enthalten. Wenn eine Struktur zwei Substrate enthält, können diese wenigste Teile von gegenüberliegenden Wänden der Struktur bilden. Die gegenüberliegenden Wände der Struktur, die wenigstens zum Teil durch die Substrate gebildet werden, können parallel zueinander und/oder die Hauptwände der Struktur sein.

Wenigstens einige der hohlen Strukturen können zwei wenigstens im wesentlichen trogförmige oder muldenförmige Elemente enthalte

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die miteinander verbunden sind, um die Struktur zu bilden, wobei die planaren Abschnitte der Elemente sowohl parallel zueinander sind und sich gegenüberliegen, wobei wenigstens ein Teil eines solchen planaren Abschnittes ein Substrat der Unter-Einheit enthält.

Alternativ können wenigstens einige der hohlen Strukturen der Schaltung ein rahmenförmiges Element umfassen, in welchem eine oder zwei Substrate montiert sind. Wenn zwei im wesentlichen identische Substrate in einem solchen rahmenförmigen Element montiert sind, können die Substrate wenigstens Teile von gegenüberliegenden Wänden der Struktur bilden, und,das Element hält die Substrate im Abstand voneinander.

Die planaren Substrate der Unter-Einheiten können im wesentlichen identische Form haben. -Zv^eckmäßigerweise ist die Schaltung bei einer solchen Ausführungsform so aufgebaut, daß die planaren Substrate der Unter-Einheiten sowohl einander gegenüberliegen und parallel zueinander verlaufen, um eine regelmäßige Anordnung von planaren Substraten zu bilden, deren Querschnitt im wesentlichen identisch mit einer Hauptfläche eines Substrates ist.

Ein elektrisches Verbindungsglied, z.B. eine gedruckte Schaltkreisplatte, kann zur Vervollständigung der Schaltung vorgesehen werden, und sie kann ggf. wenigstens zum Teil dazu dienen, die Substrate in der Schaltungsanordnung festzulegen, bzw. zu befestigen, wobei ferner eine Verbindung mit dem Innern der hohlen Strukturen mittels Öffnungen durch das elektrische Verbindungsglied vorgesehen ist und die Substrate der Schaltung ggf. wenigstens im wesentlichen quer zu dem elektrischen Verbindungsglied sich erstrecken. Eine solche Ausbildung ist zweckmäßig, wenn eine regelmäßige Anordnung von Substraten vorgesehen ist.

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Die Mittel zur Befestigung der hohlen Strukturen in dem Behälter können den Behälterveschluß oder Deckel vervollständigen.

In jeder Ausführungsform können die hohlen Strukturen mit äußeren Bunden versehen sein, die sowohl miteinander aber auch mit Bunden oder Flanschen am Behälter zusammenwirken können, wobei die Bunde an den Strukturen und die an dem Behälter wenigstens zum Teil die Mittel zur Halterung der hohlen Strukturen in dem Behälter bilden können. So können zweckmäßigerweise die hohlen Strukturen und die zusammenwirkenden Flanschen zusammen den Behälterverschluß bilden.

Zweckmäßigerweise hat jede Struktur anfangs eine--Mehrzahl von im Abstand angeordneten leicht abnehmbaren Teilen, von denen wenigstens einige entfernt werden, um die Löcher für den Durchfluß des Kühlmittels zu bilden zwischen den Bereichen innerhalb des Behälters, die die Strukturen umgeben, und dem Innern der Strukturen.

Die Schaltung kann so aufgebaut sein, daß das Kühlmittel durch wenigstens einige der Löcher der Wände der hohlen Strukturen in Form von Strahlen hindurchströmt, die auf Stellen in der Schaltung auftreffen, von denen Wärme abgeführt werden soll. Die Schaltung kann ferner so aufgebaut sein, daß bei wenigstens einigen der Löcher durch die Wände der Strukturen das Kühlmittel im wesentlichen adiabatisch im Bereich der Löcher gekühlt wird.

Alternativ oder zusätzlich kann das Kühlmittel langsam durch wenigstens einige der Löcher durch die Wände der hohlen Struktur« hindurch strömen bzw. hindurchgeführt werden.

Es können daher Löcher oder Öffnungen mit unterschiedlichen

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Querschnittsflächen vorgesehen werden. Wenigstens einige der Module und/oder der Komponenten der Schaltung können innerhalb der hohlen Strukturen angeordnet werden. Module und/oder Komponenten können auf beiden Hauptflächen wenigstens von einigen der planaren Substrate der Schaltung montiert werden.

Wenn wenigstens einige der Löcher für den Durchfluß des Kühlmittels zwischen den Bereichen innerhalb des Behälters, die die Strukturen umgeben und dem Innern der Strukturen durch die Substrate der Unter-Einheiten verlaufen, können Module und/oder Komponenten im Abstand hiervon angeordnet sein, jedoch wenigstens einige dieser öffnungen überbrücken. Wenn Module und/oder Komponenten auf beiden Hauptflächen von wenigstens einigen der planaren Substrate der Schaltung angeordnet sind, können wenigstens einige der Module und/oder Komponenten auf jeder Seite wenigstens einiger der Löcher durch die Wände der Strukturen und im Abstand hiervon angeordnet sein, sie können diese Löcher jedoch überbrücken. Ferner können wenigstens einige der Module und/oder Komponenten gestaffelt oder versetzt zueinander auf den beiden Hauptflächen eines Substrates angebracht sein, wobei diese Module und/oder Komponenten individuell benachbart zu den verschiedenen Löchern durch das Substrat angeordnet sein können, wobei diese Module und/oder Komponenten einzeln benachbart, aber im Abstand von den verschiedenen Löchern durch das Substrat angeordnet sein und diese Löcher überbrücken können.

Wenigstens einige der planaren Substrate können aus einem elektrisch isolierenden Material einer gedruckten Schaltkreisplatte bestehen.

Ferner können zusätzlich oder alternativ wenigstens einige der planaren Substrate einen Kühlkörper aufweisen. Im übrigen brauchen sonst keine gedruckten Schaltkreisplatten und/oder Kühlkörper in der Schaltung vorgesehen werden.

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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt und in Draufsicht eine Ausführungsform einer Schaltung zeigt mit einer Mehrzahl von Unter-Einheiten, die elektrisch miteinander verbunden oder verbindbar sind, um einen vollständigen Schaltkreis zu bilden.

Fig. 2 zeigt perspektivisch eine hohle Struktur, die zwei der Unter-Einheiten der Schaltung nach Fig. 1 enthält.

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III von Fig.1.

Die dargestellte Schaltung umfaßt einen Behälter 10 und eine Mehrzahl von Unter-Einheiten 12, die elektrisch verbunden sind oder miteinander verbindbar sind, um eine fertige Schaltung zu bilden. Innerhalb der Unter-Einheiten 12 ist eine Mehrzahl von Modulen und/oder Komponenten 13 vorgesehen, wobei die Module und/oder Komponenten 13 nur in Fig. 1 und nur gestrichelt dargestellt sind. Die Module und/oder Komponenten 13 können jeden geeigneten Aufbau haben, beispielsweise können die Module Dünnfilm-Module sein und sie und/oder die Komponenten können jede Anzahl von von ihnen ausgehenden Leitungen aufweisen. Jede Unter-Einheit 12 umfaßt ein planares Substrat 14, auf dem die Module und/oder Komponenten montiert sind.

Die Schaltung umfaßt ferner eine Mehrzahl von hohlen Aufbauten oder Strukturen 15, von denen jede zwei Untereinheiten 12 aufweist und somit zwei rechteckige in Draufsicht planare Substrate 14 umfaßt. Jede Unter-Einheit 12 der Schaltung ist mit einem allgemein trog- oder wannenförmigen Teil 16 versehen mit Seitenteilen 17, die das planare Substrat 14 umgeben. Zusammenwirkende Teile der wannen- oder trogförmigen Elemente 16 passen zusammen

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und bilden die im wesentlichen geschlossene hohle Struktur 15, so daß die Paare von Substraten 14 jeder hohlen Struktur im Abstand und parallel zueinander liegen. Jedes Substrat bildet somit eine Wand einer hohlen Struktur 15. Die muldenförmigen Elemente 16 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Material.

Die Module und/oder Komponenten 13 jeder Untereinheit sind an nur einer Hauptfläche jedes Substrates 12 angebracht und es sind ferner Leiter oder Leitermuster (nicht gezeigt) auf den Hauptflächen der Substrate vorgesehen, die die Module und/oder Komponenten tragen, um diese miteinander zu verbinden.

Die Substrate und die Leiter sind somit einer gedruckten Schaltkreisplatte sehr ähnlich.

Die Module und/oder Komponenten sind nur innerhalb der hohlen Strukturen 15 angeordnet. Die dargestellten Unter-Einheiten 12 und die hohlen Strukturen 15 sind hier identisch.

Die hohlen Strukturen 15 sind im Abstand voneinander innerhalb des Behälters montiert, wobei eine Wand 18 jeder Struktur, wie Fig. 2 zeigt, die kein Substrat 14 enthält, dazu dient, einen Teil eines Verschlusses für den Behälter 10 zu bilden. Flansche 20 (in den Fig. 2 und 3 gezeigt) erstrecken sich rund um die Wand 18 jeder Struktur 15 und Flansche 21 verlaufen um die Innenseite der Behälterwand, wobei die Flansche 20 und 21 miteinander zusammenwirken, um den Verschluß oder Deckel für den Behälter 10 zu bilden und die Strukturen in dem Behälter zu halten. Die hohlen Strukturen 15 und die zusairanenwirkenden Flansche 20 an ihnen bilden zusammen den Behälterverschluß. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Bereiche innerhalb des Behälters, die die Strukturen umgeben, direkt in Verbindung miteinander stehen, während die inneren Räume der hohlen Strukturen nicht in direkter Verbindung miteinander stehen.

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Die Substrate 14 der Schaltung haben zweckmäßigerweise dieselbe Größe und Form und sie sind innerhalb der Schaltung so montiert, daß sie einander gegenüber und parallel zueinander verlaufen und eine regelmäßige Anordnung von Substraten bilden, mit einem Querschnitt, der im wesentlichen identisch mit einer Hauptfläche eines Substrates ist.

Insbesondere sind die hohlen Strukturen 15, die die Substrate einschließen, im Abstand, jedoch einander gegenüberliegend und parallel zueinander angeordnet, um eine regelmäßige Anordnung innerhalb der Schaltung zu bilden.

Nicht gezeigte Anschlüsse für die Untereinheiten 12 können in geeigneter Weise vorgesehen und ausgebildet werden. Die Unter-Einheiten 12 können miteinander verbunden werden, um die erforderliche Schaltung in geeigneter Weise zu vervollständigen, (nicht gezeigt). In einer solchen Ausführungsform ist ein elektrisches Verbindungsglied, z.B. eine gedruckte Schaltkreisplatte, vorgesehen, die mit Anschlüssen an einem Rand jedes Substrates zusammenwirkt, wobei das elektrische Verbindungsglied wenigstens zum Teil dazu dient, die Substrate innerhalb der Schaltung zu befestigen oder festzulegen und ggf. die Substrate 14 einer solchen Schaltung wenigstens im wesentlichen quer zu dem elektrischen Verbindungsglied sich erstrecken. Eine solche Anordnung ist zweckmäßig, wenn eine regelmäßige Anordnung von Substraten vorgesehen ist. In einer komplexen Schaltunc wie der dargestellten, die dicht gepackte Module und/oder Komponenten aufweist, ist es erforderlich, die erzeugte Wärme abzuführen, um Beschädigungen zu vermeiden. Es ist daher eine Kühlmittelquelle (nicht gezeigt), z.B. Luft, an den Behälter angeschlossen und diese steht in Verbindung mit den Bereichen innerhalb des Behälters, die die hohlen Strukturen umgeben, und zwar über einen Kanal 24 durch die Behälterwand. Das Kühlmittel wird unter einem Druck zugeführt, der höher ist als der Druck

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der Umgebung der Schaltung, und die Bereiche innerhalb des Behälters, die die hohlen Strukturen 15 umgeben, bilden daher eine Druckkammer oder eine Füllkammer 25.

Durch die Wände der Strukturen 15 in dem Behälter sind Löcher ausgebildet für den Durchfluß des Kühlmittels zwischen der Kammer 25 und dem Inneren der Strukturen 15. Zwei Kanäle 28 (in den Fig. 2 und 3 gezeigt) für das Kühlmittel verlaufen durch die Behälterabschlußwand 18 jeder hohlen Struktur, um eine Verbindung mit dem Innern der Struktur herzustellen,und die hohle Struktur enthält Ablaßleitungen, mittels denen das Kühlmittel von der Schaltung direkt zur Umgebung abgeführt wird. Zweckmäßigerweise ist wenigstens eine öffnung 26 durch jede hohle Struktur für den Fluß des Kühlmittels zwischen der Kammer 25 und dem Inneren der Struktur ausgebildet.

Jede Struktur 15 hat zunächst vier im Abstand liegende, leicht entfernbare Abschnitte 30, die in jedem Substrat 14 ausgebildet sind und wenigstens einige dieser Abschnitte 30 werden entfernt, um die öffnungen für den Durchfluß des Kühlmittels zwischen der Kammer 25 und dem Inneren der Struktur zu schaffen.

Die Löcher 26 werden vervollständigt durch Durchstoßen oder Ausstanzen oder Ausschneiden der Abschnitte 30.

Das Kühlmittel strömt durch die Löcher 26 in Form von Strahlen, die auf Stellen der Schaltung treffen, von denen Wärme abgeführt werden soll. Ferner wird das Kühlmittel stark adiabatisch im Bereich der Löcher 26 gekühlt.

Die Module und/oder Komponenten 13 sind im Abstand von den Löchern 26 angeordnet, überspannen oder überbrücken jedoch wenigstens einige dieser Löcher in den Substraten 14.

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Es ist nicht wesentlich, daß die Substrate 14 mit Leitern versehen und ähnlich den gedruckten Schaltkreisplatten ausgebildet sind. Die Substrate können beispielsweise auch nur aus elektriscl isolierendem Material bestehen oder Kühlkörper umfassen.

Die Anordnung, der im Abstand liegenden hohlen Strukturen in einem Behälter mit Moduln und/oder Komponenten, die auf Substraten montiert sind, die Wände der Strukturen bilden, gewährleistet, daß der Strom des Kühlmittels innerhalb der Schaltung geeignet und wirksam gerichtet werden kann, um die erzeugte Wärme abzuführen, wobei die Löcher durch die Wände der Strukturen an hierzu geeigneten Stellen ausgebildet sind. Ferner kann die Schaltung im Hinblick auf die Strömung des Kt*hJ.mittels durch sie hindurch flexibel ausgebildet werden, wobei die erforderliche Verteilung und Richtung des Kühlmittelstromes bestimmt wird, wenn die Schaltung entworfen wird und/ oder während der einzelnen Aufbaustufen der Schaltung, ebenso die optimale Lage der Löcher durch die Wände der Strukturen und die erforderliche Anzahl der Löcher. In der Schaltung können Thermometer vorgesehen werden, wenigstens während des Aufbaus,und vorgegebene Umgebungsbedingungen können vorgesehen werden.

Die Schaltung kann leicht zusammengebaut werden und sie hat einen robusten Aufbau.

Es ist nicht erforderlich, daß die Schaltung Kühlkörper und/oder gedruckte Schaltkreisplatten enthält.

Vorteilhaft ist ferner, daß eine Struktur und/oder eine Unter-Einheit, die eine schadhafte Komponente oder Modul aufweist, leicht ausgebaut und ersetzt werden kann, wobei ein Standardaufbau oder eine Standardkonstruktion für die Untereinheiten innerhalb eines gegebenen Schaltkreises benutzt werden kann,

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oder innerhalb irgendeines einer Mehrzahl von verschiedenen Schaltkreisen, wobei ggf. die Unter-Einheiten voneinander nur in der Form und/oder in der Anzahl der Bestandteile und/oder Komponenten variieren können.

Der Aufbau einer Schaltung nach der Erfindung kann in verschiedener Weise modifiziert werden.

Es ist nicht erforderlich, daß die Bereiche innerhalb des Behälters, die die hohlen Strukturen umgeben in direkter Verbindung miteinander stehen. Die Innenräume der hohlen Strukturen können zusammen eine Kammer für die Aufnahme des Kühlmittels bilden und die Bereiche innerhalb des Behälters, die die hohlen Strukturen umgeben, können eine Austrag- oder Abführ- " leitung enthalten, durch welche das Kühlmittel aus der Schaltung abgeleitet wird.

Die Innenräume der hohlen Strukturen können in Verbindung miteinander stehen.

Während es erforderlich ist, daß eine Druckdifferenz zwischen dem in die Kammer zugeführten Kühlmittel und dem aus der Schaltung abgeführten Kühlmittel besteht, kann das Kühlmittel z.B. auch in eine Kammer eingeführt werden, die praktisch unter '■■ Umgebungsdruck steht, also keine Überdruckkammer enthält, und es können Vakuumeinrichtungen oder Unterdruckeinrichtungen für die Abfuhr des Kühlmittels vorgesehen werden. Solche Einrichtungen für die Abfuhr des Kühlmittels, die mit Unterdruck arbeiten, können unabhängig vom Speisedruck des Kühlmittels vorgesehen werden.

Die Module und/oder Komponenten können in jeder geeigneten Weise auf den Substraten angebracht sein. Es ist hierbei nicht erforderlich, daß die Module und/oder Komponenten so montiert werden, daß sie die oder einige der Öffnungen in den Substraten überbrücken.

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Wenigstens einige der Module und/oder Komponenten können an den Außenseiten der hohlen Strukturen angeordnet werden.

Module und/oder Komponenten können auf beiden Hauptflächen wenigstens einiger der planaren Substrate der Schaltung montiert sein und wenigstens einige der Module und/oder Komponenten können auf jeder Seite von wenigstens einigen der Löcher angeordnet sein,und/oder wenigstens einige der Module und/oder Komponenten können gestaffelt oder versetzt zueinander auf den beiden Hauptflächen eines Substrates montiert sein, wobei diese Module und/oder Komponenten einzeln benachbart zu verschiedenen Öffnungen durch das Substrat angeordnet sein können.

Die Löcher können auch in Teilen der Wände der Strukturen ausgebildet sein, die keine Substrate für die Module und/oder Komponenten enthalten.

Die Unter-Einheiten oder die hohlen Strukturen der Schaltung brauchen nicht identisch miteinander sein. Es ist auch nicht erforderlich, daß die planaren Substrate hinsichtlich Größe oder Aufbau identisch sind, noch brauchen die Strukturen hinsichtlich der Größe identisch sein. ^v

Auch brauchen die Substrate nicht jeweils ein Modul oder eine Komponente aufzuweisen, sondern sie können einen Rohling einer hohlen Struktur bilden,und es kann auch nur ein Substrat mit einem Modul und/oder einer Komponente innerhalb wenigstens einigen der hohlen Strukturen vorgesehen werden. Alternativ können mehr als zwei ggf. Module und/oder Komponenten tragende Substrate in wenigstens einigen der Strukturen ausgebildet sein.

Wenn zwei ggf. Module oder Komponenten tragende Substrate in einer hohlen Struktur vorgesehen sind, ist es nicht erforderlich, daß die Substrate parallel oder einander gegenüberliegend

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angeordnet sind. Wenn sie jedoch parallel und einander gegenüberliegend angeordnet sind, können sie geeignet in einem rahmenförmigen Element der hohlen Struktur montiert werden.

Zweckmäßigerweise strömt das Kühlmittel turbulent nach dem Durchgang durch die Kanäle, um die erzeugte Wärme wirksam abzuführen. Es ist hierbei nicht erforderlich, daß das Kühlmittel auf die Module und/oder Komponenten der Schaltung auftrifft, es kann auch auf andere geeignete Stellen der Schaltung auftreffen, von denen Wärme abgeführt werden soll. Es ist nicht wesentlich, daß eine adiabatische Expansion des Kühlmittels an den Löchern, durch die es hindurchströmt, auftritt. Auch braucht das Kühlmittel nicht in Form von Strahlen aus den Löchern oder öffnungen austreten, sondern es kann langsam durch die Löcher oder durch wenigstens einige der Löcher hindurchströmen. Es kann hierbei zweckmäßig sein, Löcher unterschiedlicher Größe bzw. unterschiedlichen Querschnitts vorzusehen.

Falls irgendwelche Module oder Komponenten der Schaltung keine merkliche Wärme erzeugen, kann das Kühlmittel so geführt werden, daß es nicht an einem solchen Modul oder einer solchen Komponente vorbeiströmt. Es ist ferner möglich, daß es nicht erforderlich ist, daß das Kühlmittel durch alle hohlen Strukturen hindurchfließt, wobei in diesem Fall in den Wänden dieser Strukturen keine Zufluß- oder Abflußöffnungen ausgebildet sind. Die Strukturen können in dem Behälter in jeder geeigneten Weise eingebaut sein. Auch kann der Deckel oder Abschluß für den Behälter in jeder geeigneten Weise vervollständigt werden. Die Unter-Einheiten können in den hohlen Strukturen in geeigneter Weise montiert sein. Die Substrate der Unter-Einheiten können Teile der Wände der hohlen Strukturen bilden.

Wenn als elektrisches Anschlußstück eine Mutter-Platte vorge-

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sehen ist, kann es zweckmäßig sein, für den Durchfluß des Kühlmittels öffnungen vorzusehen, die in Verbindung mit Kanälen durch die behälterseitigen Wände der hohlen Strukturen stehen.

Das zugeführte Kühlmittel kann außer Luft auch jedes andere geeignete Fluid sein.

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Claims

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Ferranti Ltd. - A 14 327 -

Patentansprüche

ι 1.' Schaltungsanordnung mit einer Mehrzahl von Unter-Einheiten, '" von denen jede ein planares Substrat mit darauf angebrachter Moduln und/oder Komponenten aufweist, die untereinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Unter-Einheiten jeweils wenigstens einen Teil einer Wane einer im wesentlichen geschlossenen hohlen Struktur bilden, wobei wenigstens ein Substrat in jeder Struktur ausgebildet ^_ ist und die Strukturen im Abstand voneinander innerhalb eines wenigstens im wesentlichen geschlossenen Behälters -^, zur Aufnahme eines Kühlmittels angeordnet sind, daß ferner eine Wand jeder Struktur, die kein Substrat enthält, einen Teil eines Verschlusses für den Behälter bildet, das öffnung für den Durchfluß eines Kühlmittels zwischen den Bereichen innerhalb des Behälters, die die Strukturen umgeben, und den Innenbereichen wenigstens einiger der Strukturen in den Wänden der Strukturen innerhalb des Behälters ausgebildet sind, sowie Kanäle für den Durchfluß des Kühlmittels zwische der Schaltung und dem Bereich außerhalb der Schaltung, und daß diese Kanäle sich durch die behälterseitigen Wände der Strukturen erstrecken, um eine Verbindung mit dem Innern der Strukturen herbeizuführen, und daß wenigstens ein Kanal vorgesehen ist, der in Verbindung mit den Bereichen innerhalJ des Behälters steht, die die Strukturen umgeben.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Bereiche innerhalb des Behälters, die die hohlen Strukturen umgeben, zusammen eine Kammer zur Aufnahme des Kühlmittels bilden,und daß die hohlen Strukturei Abführleitungen zur Abfuhr des Kühlmittels von der Schaltungs anordnung aufweisen.

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3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t , daß die Innenbereiche der hohlen Strukturen zusammen eine Kammer zur Aufnahme des Kühlmittels bilden und daß die Bereiche innerhalb des Behälters, die die hohlen Strukturen umgeben, eine Abführleitung zur Abfuhr des Kühlmittels von der Schaltungsanordnung aufweisen.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer zur Aufnahme des Kühlmittels eine Druckkammer ist, um das Kühlmittel unter einem Druck aufzunehmen, der höher ist als der Druck der äußeren Umgebung der Schaltungsanordnung.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Kühlmittel direkt von dar Schaltungsanordnung an die Umgebung abgeleitet wird.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb der Schaltung Abführeinrichtungen für das Kühlmittel vorgesehen sind.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Abführeinrichtung eine Vakuumeinrichtung oder Unterdruckeinrichtung umfaßt.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einige der hohlen Strukturen jeweils zwei oder mehr Substrate der Unter-Einheiten enthalten.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine Struktur zwei Substrate aufweist und daß die Substrate wenigstens teile von gegenüberliegenden Wänden der Struktur bilden.

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10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Substrate, die wenigstens Teile von gegenüberliegenden Viänden der Struktur bilden, parallel zueinander liegen.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Substrate wenigstens Teile von gegenüberliegenden Hauptflächen der Struktur bilden.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einig der hohlen Strukturen jeweils zwei wenigstens im wesentlichen wannenförmige Elemente umfassen, die mitefnander verbunden sind und die Struktur bilden, wobei planare Abschnitte der wannenförmigen Elemente parallel zueinander liegen und entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, und wenigstens ein Teil eines solchen planaren Abschnittes ein Substrat der Unter-Einheit enthält.
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einige der hohlen Strukturen der Schaltung je ein rahmenförmiges Element aufweisen, in welchem zwei Substrate montiert sind.
14. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die planaren Substrate der Unter-Einheiten im wesentlichen identische Form haben.
15. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß ein elektrisches Verbindungsstück, wie eine gedruckte Schaltkreisplatte, vorg sehen ist, um die Schaltung zu vervollständigen, und die wenigstens teilweise dazu dient, die Substrate in der Schalt festzulegen und zu befestigen, daß das elektrische Verbin-

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dungsstück mit Durchgangslöchern zur Verbindung mit dem Innern der hohlen Strukturen versehen ist und daß die Substrate der Schaltung sich wenigstens im wesentlichen quer zu dem elektrischen Verbindungsstück erstrecken.
16. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Halterung der hohlen Strukturen in dem Behälter den Behälterdeckel bilden oder vervollständigen.
17. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die hohlen Strukturen jeweils mit äußeren Flanschen versehen sind, die miteinander und mit am Behälter vorgesehenen Flanschen zusammenwirken, wobei diese Flansche an den"Strukturen und an dem Behälter wenigstens teilweise die Mittel zur Halterung der Strukturen in dem Behälter bilden.
18. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß jede Struktur anfangs eine Mehrzahl von im Abstand liegenden, leicht entfernbaren Abschnitten aufweist, daß wenigstens einige dieser Abschnitte entfernt werden, um die Durchgangslöcher für den Durchfluß des Kühlmittels zwischen den Bereichen innerhalb des Behälters, die die Strukturen umgeben, und dem Innern der Strukturen zu schaffen.
19. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Kühlmittel durch wenigstens einige der in den Wänden der hohlen Strukturen ausgebildeten Löchern in Form von Strahlen hindurchgeführt wird, um auf Stellen in der Schaltung aufzutreffen, von denen Wärme abzuführen ist.

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20. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß bei wenigstens einigen der Löcher durch die Wände der hohlen Strukturen das Kühlmittel stark adiabatisch im Bereich der Löcher gekühlt wird.
21. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Kühlmittel langsam durch wenigstens einige der Löcher in den Wänden der Strukturen hindurchgeleitet wird.
22-« Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, .... dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einigt ~u- ob: Module und/oder Komponenten der Schaltung innerhalb der ' hohlen Strukturen ausgebildet sind.
23. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Module und/oder Komponenten auf beiden Hauptflächen wenigstens einiger der pbnaren Substrate der Schaltung montiert sind.
24. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einige der Löcher für den Durchfluß des Kühlmittels zwischen den Bereichen innerhalb des Behälters, die die Strukturen umgeben und dem Inneren der Strukturen in den Substraten der Unter-Einheiten ausgebildet sind, und daß Module und/oder Komponent im Abstand von diesen Löchern, jedoch einige der Löcher überbrückend, angeordnet sind.
25. Schaltungsanordnung nach Anspruch 24 und Anspruch 23, dadurc gekennzeichnet , daß wenigstens einige der Modul und/oder Komponenten auf jeder Seite von wenigstens einigen der Löcher durch die Wände der hohlen Strukturen angeordnet sind und im Abstand von diesen liegen, jedoch diese Löcher überbrücken.

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26. Schaltungsanordnung nach Anspruch 23, 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einige der Module und/oder Komponenten gestaffelt oder versetzt zueinander auf den beiden Hauptflächen eines Substrates angeordnet sind, und daß diese Module und/oder Komponenten einzeln benachbart zu verschiedenen Löchern in dem Substrat angeordnet sind, einen Abstand von diesen Löchern haben, jedoch diese Löcher überbrücken.
27. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einige der planaren Substrate jeweils das Substrat aus elektrisch isolierendem Material einer gedruckten Schaltkreisplatte enthalten.
28. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einige der planaren Substrate je einen Kühlkörper aufweisen.
29. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Kühlmittel Luft ist.

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