DE6930259U

DE6930259U - PELTIER COOLING BLOCK

Info

Publication number: DE6930259U
Application number: DE6930259U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-07-25
Filing date: 1969-07-25
Publication date: 1969-11-13
Also published as: GB1250868A; FR2053161B1; FR2053161A1

Description

SIEfAENS BK Berlin und MünchenSIEfAENS BK Berlin and Munich

Unser Ze& PLA 69/0077 SKOur Ze & PLA 69/0077 SK

Es ist bekannt, Peltier-Elemente als Wärmepumpen zum Heizen oder Kühlen zu verwenden. Derartige Peltier-Elemente sind in der Regel in der Weise aufgebaut, daß parallel zueinander liegende Schenkel aus Halbleitermaterial, die abwechselnd p- bzw. η-leitend sind, mäanderförmig durch metallische Kontaktbrücken verbunden sind. Die Anordnung hat als Ganzes die Form eines flachen Blockes, der im folgenden als Peltier-Kühlblock bezeichnet ist. Die Gesamtheit der auf den großflächigen Seiten des Blockes liegenden Kontaktbrücken bildet die wärmeaufnehmende bzw. wärmeabgebende Fläche des Blockes. Die Kontaktbrücken sollen gut wärmeleitend sein. Sie können z. B. aus Kupfer oder Aluminium bestehen.It is known to use Peltier elements as heat pumps for heating or use cooling. Such Peltier elements are in usually constructed in such a way that legs of semiconductor material lying parallel to one another, which alternately p- or η-conductive, meandering through metallic contact bridges are connected. The arrangement as a whole has the shape of a flat block, hereinafter referred to as a Peltier cooling block is designated. The entirety of the contact bridges lying on the large-area sides of the block forms the heat-absorbing one or heat-emitting surface of the block. The contact bridges should have good thermal conductivity. You can e.g. B. made of copper or Consist of aluminum.

Es ist ferner bekannt, die Kontaktbrücken durch aufgesetzte Bippen oder Nadeln unmittelbar als Wärmetauscher, z. B. gegen einen Luftstrom, auszubilden. Bei derartigen Anordnungen hat man bereits Ήβ Halbleiterschenkel in Durchbrüchen einer Isolierstoff plat te angeordnet, die die mechanische Stabilität der Anordnung erhöht und gleichzeitig die Aufgabe hat, Warm- und Kaltseite wärmeisolierend voneinander zu trennen.It is also known to use the contact bridges directly as a heat exchanger, e.g. B. against an air flow to form. In arrangements of this type, there are already Ήβ semiconductor legs in breakthroughs in an insulating material plat te arranged, which increases the mechanical stability of the arrangement and at the same time has the task of warm and Separate cold side from each other in a heat-insulating manner.

Die Neuerung bezieht sich auf einen Peltier-Kühlblock mit mehreren parallel zueinander in "Durchbrächen einer Isolierstoffplatte angeordneten Halbleiterschenkeln, die mäanderförmig durch metallische Kontaktbrücken miteinander verbunden sind, wobeiThe innovation relates to a Peltier cooling block with several parallel openings in an insulating plate arranged semiconductor legs, which are connected to one another in a meandering shape by metallic contact bridges, wherein

-2--2-

^::: Οκ.Γί/ ^::: Οκ.Γί /

fiQ3 0 259^fiQ3 0 259 ^

PLA 69/0077 GM -2-PLA 69/0077 GM -2-

die Kontaktbrücken durch auf ihren Außenseiten angeordnete Kühlrippen oder -nadeln unmittelbar als Luft-Wärmetauscher ausgebildet sind. Sie besteht darin, daß auf beiden Seiten des Kühlblocks je ein in Richtung des Luft stromes offener Rahmen vorgesehen ist, der die Kontaktbrücken unter Druck umfaßt und an der Isolierstoffplatte verankert ist. Durch die gemäß der Neuerung vorgesehenen Rahmen wird die mechanische Stabilität des Peltier-Kühlblocks weiter erhöht; die Rahmen dienen ferner gleichzeitig als Führungen für den wärmeabgebenden bzw. wärmeaufnehmenden Luftstrom.the contact bridges are formed directly as air heat exchangers by means of cooling fins or needles arranged on their outer sides are. It consists in the fact that on both sides of the cooling block there is an open frame in the direction of the air flow is provided which includes the contact bridges under pressure and is anchored to the insulating plate. According to the The frame provided by the innovation further increases the mechanical stability of the Peltier cooling block; the frames also serve at the same time as guides for the heat-emitting or heat-absorbing air flow.

Die Neuerung ermöglicht es, die Kontaktbrücken und die Halbleiterschenkel lötfrei lediglich durch den von den Rahmen ausgeübten Druck miteinander zu verbinden. Man kann jedoch auch zusätzlich eine Verlötung vorsehen. Die Rahmen können an der Innenseite mit einer elastischen Schicht, z. B. einer Schaumstoff schicht, ausgelegt sein, die bei der Anbringung der Rahmen durch die anliegenden Kühlelemente der Kontaktbrücken verformt wird. Man kann jedoch die Rahmen auch federnd ausbilden, derart, daß sie bei der fertigen Anordnung gegen die Kraft ihrer -^igenfederung verformt sind.The innovation enables the contact bridges and the semiconductor legs To be connected to one another without soldering merely by the pressure exerted by the frame. But you can too also provide soldering. The frames can be covered on the inside with an elastic layer, e.g. B. a foam layer, designed to be deformed when the frame is attached by the cooling elements of the contact bridges will. However, the frame can also be designed to be resilient, in such a way that, when the arrangement is finished, it counteracts the force of its own suspension are deformed.

Die Kontaktbrücken können Vorsprünge aufweisen, die in die Durchbrüche der Isolierstoffplatte ragen; sie werden dadurch auf einfache Weise in der richtigen Lage fixiert. Die Isolierstoffplatte besteht vorzugrweise aus einem Kunststoff-Hartschaum, z. B. Polyurethan-Hartschaum, der bei guter Wärmeisolation eine hohe Steifigkeit und geringes Gewicht aufweist.The contact bridges can have projections which protrude into the openings in the insulating plate; they become thereby fixed in the correct position in a simple manner. The insulating sheet is preferably made of rigid plastic foam, z. B. rigid polyurethane foam, which has good thermal insulation, high rigidity and low weight.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Neuerung.The drawing shows an embodiment of the innovation.

In Fig. .1 ist ein Schnitt durch einen Peltier-Kühlblock nach der Neuerung dargestellt. Mit 1 ist eine IsolierstoffplatteIn Fig. 1 is a section through a Peltier cooling block according to the innovation. With 1 is an insulating plate

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•• 1 ff · β · · ·1 ff β

PLA 69/0077 GMPLA 69/0077 GM

■3-■ 3-

bezeichnet, die aus Polyurethan-Hart schaum besteht. Sie ist uiit einer Mehrzahl von Durchbrüchen 2 versehen, die sich nach beiden leiten kegelstumpfförinig öffnen. In der Mitte jedes Durchbruohs ist ein Halbleiterschenkel 3 angeordnet.referred to, which consists of rigid polyurethane foam. It is provided with a plurality of openings 2 , which open in the shape of a truncated cone in both directions. A semiconductor limb 3 is arranged in the middle of each breakthrough.

Die Halbleiterschenkel 3 sind durch Kontaktbrücken 4 elektrisch miteinander verbunden. Jede Kontaktbrücke 4 besteht aus einem im wesentlichen plattenförmigen Grundkörper 4a mit aufgesetzten Rippen 4b; der Grundkörper 4a weist auf der Unterseite kegelstumpf förmige Vorsprünge 4c auf, die in die Durchbrüche 2 der Isolierstoffplatte 1 ragen und sowohl elektrischen wie wärmeleitenden Kontakt mit den Halbleiterschenkeln 3 bilden. Im Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge 4c als Durchzüge im Grundkörper 4a aurgebildet; sie können jedoch auch massiv sein Das Material der Kontaktbrücken 4 ist vorzugsweise Kupfer oder Aluminium.The semiconductor legs 3 are electrically connected to one another by contact bridges 4. Each contact bridge 4 consists of one essentially plate-shaped base body 4a with attached ribs 4b; the base body 4a has a truncated cone on the underside shaped projections 4c which protrude into the openings 2 of the insulating plate 1 and are both electrically and thermally conductive Form contact with the semiconductor legs 3. In the exemplary embodiment, the projections 4c are in the form of passages Base body 4a aurgebilden; however, they can also be solid. The material of the contact bridges 4 is preferably copper or Aluminum.

Auf beiden Seiten der Anordnung sind die Kontaktbrücken 4 von je einem U-förmigen Rahmen 5 bzw. 6 umfaßt, die an den Seiten der Anordnung durch Rohrniete 7 untereinander und mit der Isolierstoffplatte 1 verbunden sind, ^ie Rahmen sind mit elastischen Schaumstoffschichten 8 ausgekleidet, die unter Druck an den äußeren Enden der Rippen 4b anliegen. Sie können aus Isolierstoff oder Metall bestehen; ihr auf Biegung beanspruchtes Mittelteil kann durch Rippen oder Sicken versteift sein.The contact bridges 4 are on both sides of the arrangement each comprises a U-shaped frame 5 and 6, which are attached to the sides of the arrangement by tubular rivets 7 with one another and with the insulating plate 1 are connected, ^ he frames are with elastic Foam layers 8 lined up under pressure abut the outer ends of the ribs 4b. They can be made from insulating material or made of metal; Its central part, which is subject to bending stress, can be stiffened by ribs or beads.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Dicke der Isolierstoffplatte 1 etwas geringer als der Abstand der beiderseitigen Grundkörper 4a; der von den Rahmen 5 und 6 ausgeübte Druck wird daher auf die Kontaktstellen zwischen den Halbleiterschenkeln 3 und den Vorsprüngen 4c übertragen. Dieser Druck kann so hoch bemessen sein, daß der Druckkontakt zur Übertragung des elektrischen Betriebsstromes und der ''arme aus-As can be seen from Fig. 1, the thickness of the insulating plate 1 slightly less than the distance between the two-sided base body 4a; the pressure exerted by frames 5 and 6 is therefore transferred to the contact points between the semiconductor legs 3 and the projections 4c. This pressure can be dimensioned so high that the pressure contact for the transmission of the electrical operating current and the '' poor

PLA 69/0077 GM -4-PLA 69/0077 GM -4-

reicht. Man kann jedoch auch zusätzlich eine Verlötung zwischen den Halbleiterschenkeln 3 und den Vorsprüngen 4 vorsehen.suffices. However, soldering between the semiconductor legs 3 and the projections 4 can also be provided.

Die wärmeabgebenden bzw. wäriueaufnehmenden LuftstrÖme durchsetzen die Rippen 4b senkrecht zur Bildebene der Fig. 1. Die Rahmen 5 und 6 dienen dabei gleichzeitig zur Luftführung.The heat-emitting or heat-absorbing air currents prevail the ribs 4b perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1. The frames 5 and 6 serve at the same time to guide the air.

In Fig. 2 ist eine Teil-Draufsicht auf die Isolierstoffplatte dargestellt. Die Lage der Kontaktbrücken 4 auf der Oberseite der Isolierstoffplatte ist durch die Umrisse der Grundkörper 4a angedeutet; auf der Unterseite sind die Kontaktbrücken entsprechend so angeordnet, daß sämtliche Halbleiterschenkel 3 ί in Reihe liegen. Ferner sind die Durchbrüche 2 eingezeichnet.In Fig. 2 is a partial plan view of the insulating plate is shown. The location of the contact bridges 4 on the top of the Insulation plate is indicated by the outlines of the base body 4a; The contact bridges are correspondingly on the underside arranged so that all semiconductor legs 3 ί are in series. The openings 2 are also shown.

Mit 9 sind die Löcher zur Durchführung der Rohrniete 7 bezeich- * net.With 9 the holes for the implementation of the tubular rivets 7 are designated- * net.

Bei deiu Au iführungsbeispiel nach Fig. 1 wird der Druck auf die Kontaktbrücken 4 durch Verformung der ochaumstoffschichten 8 ausgeübt. Statt dessen oder zusätzlich kann man die Rahmen 5 und 6 auch selbstfedernd ausbilden. Ein derartiger Rahmen, der z. B. aus Stahlblech bestehen kann, hat dann gemäß Fig. 3 im entspannten Zustand etwa die Form 10 und im fertig montierten Zustand die Form 11, so daß er infolge seiner Eigenfederung einen Druck auf die Kontaktbrücken 4 ausübt.In deiu execution example according to Fig. 1, the pressure on the Contact bridges 4 exerted by deformation of the foam layers 8. Instead of this or in addition, the frame 5 and 6 also train self-resilient. Such a frame, the z. B. may consist of sheet steel, then has according to FIG. 3 in relaxed state about the form 10 and in the fully assembled state the form 11, so that it is due to its natural springiness exerts pressure on the contact bridges 4.

6 Ansprüche
3 Figuren6 claims
3 figures

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Claims

1. Peltier cooling block with several parallel to each other in openings an insulating plate arranged semiconductor legs, which inäanderföraig by metallic contact bridges with each other are connected, the contact bridges directly by cooling fins or needles arranged on their outer sides are designed as air heat exchangers, characterized by, that a frame (5, 6) open in the direction of the air flow is provided on both sides of the cooling block, the comprises the contact bridges (4) under pressure and on the insulating plate (1) is anchored.

2. Peltier cooling block according to claim 1, characterized in that the contact bridges (4) and the semiconductor legs (3) are connected to one another without soldering only by the pressure exerted by the frame (5, 6).

3. Peltier cooling block according to claim 1, characterized in that the frame (5, 6) on the inside with an elastic Layer (8) are designed.

4. Peltier cooling block according to claim 1, characterized in that that the frames (10, 11) are resilient and deformed against the force of their spring suspension.

5. Peltier cooling block according to claim 1, characterized in that that the contact bridges (4) have projections (4c) which protrude into the openings (2) of the insulating plate (1).

6. Peltier cooling block according to claim 1, characterized in that that the insulating plate (1) consists of synthetic foam