DE29618451U1

DE29618451U1 - Kühlvorrichtung für elektronische Bauelemente

Info

Publication number: DE29618451U1
Application number: DE29618451U
Authority: DE
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2006-10-23

Description

Beschreibung

Kühlvorrichtung für elektronische Bauelemente

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für mindestens ein elektronisches Bauelement, mit einem Kühlblock, der mit einer wärmeleitenden Isolierung versehen ist, wobei das elektrische Bauelement am Kühlblock montiert ist.

Elektronische Bauelemente, insbesondere Bauelemente der Leistungselektronik, müssen in vielen Anwendungsfällen mit einem W Kühlblock verbunden werden, über den die vom Bauelement erzeugte Verlustwärme abgeführt wird. Wenn in einer Elektronikeinheit mehrere elektronische Bauelemente zu kühlen sind, so ist es'häufig zweckmäßig, einen langgestreckten Kühlblock zu verwenden, mit dem zugleich mehrere Bauelemente möglichst gut wärmeleitend verbunden sind.

Es ist bekannt, elektronische Bauelemente auf einem Kühlblock lösbar durch Verschrauben zu befestigen. Um elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden, sind die elektronischen Bauelemente gegenüber dem Kühlblock elektrisch zu isolieren. Hierzu wird im allgemeinen Montagematerial, wie z.B. Isolierbuchsen, Isolierscheiben, Schrauben etc. verwendet, um die Bauelemente isolierend am Kühlblock zu befestigen. Nachteilig bei einer solchen Anordnung ist, daß der Arbeitsaufwand zur Montage der Bauelemente auf dem Kühlblock groß ist, zahlreiche Bauteile verwendet werden müssen und dementsprechend die Handhabung und die Lagerhaltung des gesamten Montagematerials umständlieh ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung anzugeben, die einfach aufgebaut, leicht zu montieren ist und die die erforderliche Isolierung bereitstellt. 35

Diese Aufgabe wird für die eingangs genannte Kühlvorrichtung dadurch gelöst, daß als wärmeleitende Isolierung eine Folie

verwendet wird, die zwischen Bauelement und Kühlblock angeordnet ist, und daß ein im wesentlichen U-förmiger Federbügel mit mindestens einem Schenkel das Bauteil gegen den Kühlblock drückt.
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Durch den Einsatz einer Folie kann der quaderförmig ausgebildete Kühlblock, vorzugsweise aus Aluminium, großflächig isoliert werden. Das Anbringen der Folie ist einfach zu handhaben. Vorzugsweise wird eine Folie mit hoher Adhäsionskraft verwendet, so daß diese an der Oberfläche des Kühlblocks selbsttätig haftet. Eine zusätzliche Befestigung für die Folie muß nicht vorgesehen werden.

Durch den Einsatz eines Federbügels wird die Montage weiter erleichtert. Dieser Federbügel muß mit seinem einen Schenkel lediglich auf die Oberseite des Gehäuses des Bauelements aufgesetzt werden, um das Bauelement gegen den Kühlblock zu drücken, so daß einerseits die Lage des Bauelements fixiert ist und andererseits eine hohe Wärmeleitung gewährleistet ist.

Die Erfindung wird bevorzugt für eine Vielzahl von Bauelementen verwendet, die in mindestens einer Reihe angeordnet sind. Die Bauelemente stehen sich im wesentlichen im Abstand der Breite des Kühlblocks paarweise gegenüber, wobei der in Richtung der Reihe langgestreckte Federbügel mit paarweise angeordneten federnden Schenkeln die einander gegenüberstehenden Bauelemente gegen den Kühlblock drücken. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung sind nur wenige Bauelemente erforderlieh, um die Kühlvorrichtung zu realisieren. Der Federbügel hält sämtliche Bauelemente in einer stabilen Lage, indem er über den Kühlblock und die Gehäuse der Bauelemente gestülpt wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Montagezeit erheblich reduziert.

Vorzugsweise wird auf der Basis des Federbügels ein Kühlkörper montiert, beispielsweise indem der Federbügel mit dem

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Kühlblock verschraubt wird. Zwischen Kühlkörper und Basis des Federbügels ist Wärmeleitpaste vorgesehen, um den Wärmeübergang vom Kühlblock zum Kühlkörper zu verbessern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht und eine Vorderansicht der Kühlvorrichtung mit einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen, und

Figur 2 einen Querschnitt und eine Seitenansicht des

Federbügels.

In Figur 1 sind eine Seitenansicht und eine Vorderansicht einer Kühlvorrichtung dargestellt, die auf einer Leiterplatte 10 angeordnet ist. Die gesamte Kühlvorrichtung umfaßt zwei Kühlblöcke 12, die als Vierkantprofil mit rechteckigem Querschnitt aus Aluminium gefertigt sind. Beispielsweise hat jeder Kühlblock eine Abmessung von 100 &khgr; 30 &khgr; 10 mm³ (Länge &khgr; Höhe &khgr; Breite). Auf jedem Kühlblock 12 sind beidseitig jeweils acht Leistungstransistoren im TO220-Gehäuse angeordnet, d.h. durch die Kühlvorrichtung werden 16 Leistungstransistoren 14 gekühlt. Zwischen den Leistungstransistoren 14 und dem Kühlblock 12 sind jeweils wärmeleitende und isolierende Folien angeordnet, die einerseits einen guten Wärmeübergang schaffen und andererseits eine elektrische Isolierung bewerkstelligen. Die Leistungstransistoren 14 haben Anschlußdrähte 18, die sie in einer annähernd vertikalen Lage auf der Leiterplatte 10 halten.

Die Leistungstransistoren 14 werden durch einen im wesentlichen U-förmigen Federbügel 20 gehalten, wobei jeder Schenkel des Federbügels 20 gegen die Oberfläche eines Leistungstransistors 14 drückt. Auf der Basis beider Federbügel 20 ist ein Kühlkörper 22 mit Kühlrippen 24 angeordnet. Er wird durch Verschrauben mit dem Kühlblock 12 gehalten. Um einen guten

Wärmeübergang zu gewährleisten, wird zwischen Kühlblock 12, Federbügel 20 und Kühlkörper 22 eine Wärmeleitpaste 26 aufgetragen·. Wie erwähnt werden die Teile 22, 20 und 12 fest miteinander verschraubt,
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Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des Federbügels 20 sowie einen Querschnitt durch ihn längs AA (Bildteil links). Der Federbügel 20 hat Längsschlitze 28, durch die Schenkel 30 definiert werden. Jeder Schenkel 30 drückt auf die Oberfläche eines Leistungstransistors 14, so daß Höhentoleranzen der Leistungstransistoren 14 ausgeglichen werden. Die Schenkel 30 sind Z-förmig gebogen, wie in Figur 2 links zu erkennen ist. Dadurch entstehen punktförmige Kontaktflächen 32, durch die Kraft optimal auf die Leistungstransistoren 14 übertragen wird. '

Die Basis 34 des Federbügels 20 enthält eine Bohrung 36 durch die hindurch der Federbügel 20 mit dem Kühlkörper 22 und der Oberseite des Kühlblocks 12 verbunden wird.

Claims

Ansprüche

1. Kühlvorrichtung für mindestens ein elektronisches Bauelement, mit einem Kühlblock (12), der mit einer wärmeleitenden Isolierung versehen ist, wobei das elektrische Bauelement (14) am Kühlblock (12) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeleitende Isolierung eine Folie (16) verwendet wird, die zwischen Bauelement (14) und Kühlblock (12) angeordnet ist, und daß ein im wesentlichen U-förmiger Federbügel (20) mit mindestens einem Schenkel (30) das Bauteil (14) gegen den Kühlblock (12) drückt.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Bauelemente (14) sich im wesentlichen im Abstand der Breite des Kühlblocks (12) gegenüberstehen, und daß die Schenkel (30) des Federbügels (20) beide Bauelemente (14) gegen den Kühlblock (12) drücken.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Bauelementen (14) in mindestens einer Reihe angeordnet sind und sich im wesentlichen im Abstand der Breite des Kühlblocks (12) paarweise gegenüberstehen, und daß der in Richtung der Reihe langgestreckte Federbügel (20) mit seinen paarweise angeordneten federnden Schenkeln (30) die einander gegenüberstehenden Bauelemente (14) gegen den Kühlblock (12) drücken.

4. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Basis (34) des Federbügels (20) ein Kühlkörper (22) montiert ist.

5. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kühlkörper (22) und Basis (34) des Federbügels Wärmeleitpaste (26) vorgesehen ist.

&bgr;. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (14) mit ihren Anschlußdrähten senkrecht stehend auf einer Leiterplatte (10) angeordnet sind, und daß auch der Kühlblock (12) auf der Leiterplatte (10) angeordnet ist.

7. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Reihen von Bauelementen (14) vorgesehen sind, wobei jede Reihe acht Bauelementepaare umfaßt, daß für jede Reihe ein Federbügel (20) vorgesehen ist, und daß die beiden Federbügel (20) mit einem einzigen Kühlkörper (22) verbunden sind.

8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Bauelemente Leistungstransistoren (14), vorzugsweise solche mit einem TO220-Gehäuse, vorgesehen sind.