DE3203609C2

DE3203609C2 - Kühlelement für integrierte Bauelemente

Info

Publication number: DE3203609C2
Application number: DE19823203609
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 8150 Holzkirchen Stöberl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-02-03
Filing date: 1982-02-03
Publication date: 1985-02-14
Also published as: DE3203609A1

Abstract

Das Kühlelement für integrierte Leistungsverstärker im Dual-In-Line-Gehäuse besteht aus einem zentralen, U-förmig ausgestalteten Kühlkörper mit parallel zu den Seitenflächen des zentralen Kühlkörpers verlaufenden, über Stege mit dem Kühlkörper verbundenen Kühlflächen. Die Kühlflächen haben Laschen, die im eingebauten Zustand an den Null-Volt-Leitungen des Leistungsverstärkers anliegen. Die Seitenflächen des zentralen Kühlkörpers und die Kühlflächen bilden zusammen mit den oben angeordneten Ablauföffnungen einen Konvektionsbereich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Mit Einführung der integrierten Leistungsverstärker in Dual In-Line-Gehäusen in elektronischen Baugruppen ist es erforderlich, die im Betrieb entstehende Wärme vom Gehäuse und den Null-Volt-Anschlüssen abzuleiten, um die Erwärmung des Bausteines zu begrenzen.

Der Kühlkörper soll dabei so ausgestaltet sein, daß er die entstehende Wärme optimal ableitet, und daß trotzdem die Ausmaße des Kühlkörpers relativ klein sind, um den Platzbedarf der Leiterplatte nicht unnötig zu vergrößern.

Ein weiteres Problem bei der Kühlung von integrierten Bauelementen, wie Leistungsverstärkern, besteht darin, daß die im Betrieb entstehende Wärme sich nicht gleichmäßig auf dem Bauelement verteilt, sondern daß Bereiche von hoher Wärmeentwicklung mit Bereichen von geringerer Wärmeentwicklung abwechseln.

So ist es bei der Verwendung von integrierten Leistungsverstärkern in Dual In-Line-Gehäusen erforderlich, einerseits das Gehäuse selbst, andererseits die im Betrieb an den Null-Volt-Anschlüssen sich besonders stark entwickelnde Wärme abzuleiten, ohne daß der Kühlkörper selbst als Wärmebrücke zwischen den Bereichen verschieden starker Wärmeentwicklung wirkt.

Zur Kühlung von integrierten Leistungsverstärkern ist es bekannt (DE-OS 15 39 662), auf das Gehäuse des Leistungsverstärkers selbst einen zylindrigen, mit Kühlrippen und Kühlöffnungen versehenen Kühlkörper aufzustecken bzw. aufzukleben. Eine gesonderte Kühlung der Null-Volt-Anschlüsse findet dabei nicht statt. Durch die Ausgestaltung des Kühlkörpers erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der abzuführenden Wärme über den gesamten Kühlkörper und damit zu einer Verteilung der Wärme über das gesamte Gehäuse. Dies kann zu einer Akkumulation der Wärme im Gehäuse selbst führen.

Es ist weiter aus der Zeitschrift IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 10 No. 8 January 1968, Seite 1242, ein aufrastbarer Kühlkörper für integrierte Bauelemente bekannt, der aus einem einzigen Metallblech ausgeformt ist, das im Bereich des Oberteiles des integrierten Schaltkreises Kühlrippen bildet Durch die zusammenhängende Ausgestaltung des Kühlkörpers erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der Abwärme über den Kühlkörper. Die Ausbildung von kühlenden Konvektionsströmen zwischen den Kühlrippen ist nur bedingt naiglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, für mit Anschlußstegen versehene integrierte Bauelemente, wie Leistungsverstärker oder dergleichen, ein Kühlelement bereitzustellen, das so ausgestaltet ist, daß die an verschiedenen Stellen des Bauelementes entstehende Wärme gleichmäßig ohne gegenseitige Einflußnahme durch das Kühlelement selbst abgeleitet wird. Das Kühlelement soll außerdem eine möglichst geringe Bauhöhe aufweisen und einfach in der Herstellung sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Kühlelement der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches gelöst

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kühlflächen federnd ausgestaltet und das gesamte Kühlelement ist einstückig aus einem Metallblech ausgeformt

Das erfindungsgemäß ausgestaltete Kühlelement kühlt, bei einem Leistungsverstärker gleichzeitig das eigentliche Gehäuse und die in den Null-Volt-Anschlüssen entstehende Wärme. Die Seitenflächen des zentralen Kühlkörpers und die zugehörigen parallel zu den zentralen Kühlkörpern verlaufenden Kühlflächen bilden einen Konvektionsbereich, der infolge der kaminartigen Wirkung des Konvektionsbereiches von Kühlluft besonders gut durchströmt wird. Gleichzeitig erfolgt von dem Bereich der Null-Volt-Anschlüsse kein Wärmeübergang auf den eigentlichen, das Gehäuse kühlenden zentralen Kühlkörper.

Durch die federnde Wirkung der Kühlflächen in Verbindung mit dem laschenartigen Wärmeleitbereich kann der Kühlkörper vor dem Verlöten auf das Bauelement aufgesteckt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines integrierten Leistungsverstärkers mit aufgesetztem Kühlelement.

Ein auf einer Leiterplatte 1 angeordneter integrierter Leistungsverstärker im Dual-in-Line-Gehäuse 2 weist eine Vielzahl von einzelnen Anschlußstegen 3 auf. Der integrierte Leistungsverstärker wird mit einem Kühlelement gekühlt, das aus einem U-förmig ausgebildeten zentralen Körper 4 mit parallel zu den Seitenflächen 5 des zentralen Kühlkörpers 4 verbundenen Kühlflächen 7 besteht. Die Kühlflächen 7 sind im Abstand zu den Seitenflächen 5 des zentralen Kühlkörpers 4 angeordnet und bilden mit den Seitenflächen des zentralen Kühlkörpers zusammen einen Konvektionsbereich mit e^ ier Abluftöffnung 8 (Konvektionsöffnung). Weiter weisen die Kühlflächen 7 an ihrem unteren Ende laschenartig ausgebildete Wärmeleitbereiche 9 auf, die im eingebauten Zustand des Kühlelementes über die Null-Volt-Anschlüsse des integrierten Leistungsverstärkers greifen bzw. an diesem anliegen. Der zentrale Kühlkörper 4 selbst liegt im eingebauten Zustand mit seiner Grundfläche 10 auf dem Gehäuse 2 des integrierten Leistungs-Verstärkers auf. Durch die einstückig aus einem Metallblech ausgestanzte und geformte Bauweise des Kühlelementes wirken die Seitenflächen 7 federnd, so daß beim Aufstecken auf das Gehäuse des integrierten Leistungs-

Verstärkers ein Selbsthalteeffekt auftritt Dajtiit ist es möglich, vor dem eigentlichen Einbau des integrierten Leistungsverstärkers das Kühlelement auf den Leistungsverstärker aufzusetzen und ihn in die entsprechenden Bohrungen der Leiterplatte 1 einzusetzen. Die laschenartigen Wärmeleitbereiche (Laschen) 9 und die Null-Volt-Anschlüsse des integrierten Leistungsverstärkers stecken in einem durchkontaktierten Schlitz der Leiterplatte 1 und werden gemeinsam verlötet

Die im Betrieb des integrierten Leistungsverstärkers entstehende Wärme, insbesondere an den Null-Volt-Anschlüssen, wird über die laschenartigen Wärmeleitbereiche (Laschen) 9 in die Seitenflächen 7 des Kühlelementes eingeleitet Die am Gehäuse 2 entstehende Wärme wird von der Grundfläche 10 des zentralen Kühlkörpers 4 aufgenommen und in die Seitenflächen des zentralen Kühlkörpers 5 geleitet und verteilt Durch den karninartigen Aufbau der Kühlflächen 7 in Verbindung mit den Seitenflächen 5 des zentralen Kühlkörpers und der Abluftöffnung 8 entsteht auch eine Konvektion bei liegender Anordnung der Leiterplatte und dadurch eine besonders gute Wärmeableitung. Dadurch daß die Kühlflächen 7 und die Seitenflächen 5 des zentralen Kühlkörpers nur über Stege 6 in Verbindung stehen, erfolgt nahezu kein Wärmeübergang. Das gesamte Kühlelement kann in einfacher Weise aus einem einzigen Metallblech im Stanzvorgang hergestellt werden. Durch die geringe Bauhöhe 12 von ca. 15 mm ist ein kompaktes Layout möglich.

30

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

35

40

45

50

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlelement für mit Anschlußstegen versehene integrierte Bauelemente, wie Leistungsverstärker oder dergleichen, das einstückig aus einem Metallblech ausgeformt ist, gekennzeichnet durch einen einzigen U-förmigen, sich mit seiner Grundfläche (10) auf dem Bauelement (2) abstützenden zentralen Kühlkörper (4) und im Abstand parallel zu den Seitenflächen (5) des zentralen Kühlkörpers (4) angeordnete, über elastische, Konvektionsöffnungen bildende, Stege (6) mit dem Kühlkörper (4) verbundene Kühlflächen (7), die mindestens teilweise über laschenartige Wärmeleitbereiche (9) an den Anschlußstegen (3) des Bauelementes (2) federnd anliegen.

2. Kühlelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflächen (7) federnd ausgestaltet sind.

3. Kühlelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement einstückig aus einem Metallblech ausgeformt ausgestaltet ist.