DE7207234U

DE7207234U - Vorrichtung zur fluessigkeitskuehlung eines halbleiterbauelementes

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Publication number: DE7207234U
Application number: DE19727207234
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-26
Filing date: 1972-02-26
Publication date: 1972-05-18
Also published as: JPS4896288A

Description

Vorrichtung zur Flüssigkeitskühlung eines Halbleiterbauelement es

Die Neuerung "betrifft eine Vorrichtung zur Flüssigkeitskühlung eines Halbleiterbauelementes, das mit dem Kühlkörper verbunden ist, dem ein Kühlmittelstrom zuführbar ist.

Beispielsweise aus dem USA-Patent 3 400 543 ist eine Kühlvorrichtung bekannt, bei der das Hallleiterbauelement mit einem hohlen Kühlkörper verbunden ist, in den Kühlmittel eingeleitet wird. Bei dieser Vorrichtung ist die Wärmeabfuhr nicht optimal, da die vom Kühlmittel bespülten Wärmeaustauschfahne:¹, relativ klein sind und die Durchsatzmenge des Kühlmittels nicht beliebig vergrößert werden kann. Außerdem erfordert die Vorrichtung einen hohen fertigungstechnischen Aufwand.

Es besteht die Auigabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine optimale Wärmeabfuhr sicherzustellen.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kühlkörper mit Wärmeaustauscbfahnen versehen und in ein Gehäuse eingesetzt ist und daß der Raum zwischen Gehäuse und Kühlkörper zur Führung des Kühlmittels vorgesehen ist.

Die Wärmeaustauschfahnen können scheibenförmig ausgebildet sein und senkrecht zur Längsachse des Kühlkörpers stehen. Vorzugsweise ist der Kühlkörper ein Rotationskörper.

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Das Gehäuse kann aus Kupfer, Aluminium oder einem Isolier

einem Kunststoff eefertijzt eein.

Bei der Neuerung ist ein Rotations-Kühlkörper in ein Gehäuse aus einem Isolierstoff oder einem Metall eingesetzt, durch dessen Kanäle das Kühlmedium um den mit Kühlrippen versehenen Kühlkörper gelenkt wird. Hierdurch wird in der nächsten Umgebung der Befestigungsstelle des Halbleiterbauelementes eine radiale und somit optimale Wärmeabgabe an das Kühlmedium stattfinden. Die Herstellung des Kühlkörpers als Rotationskörper, vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer ist als Automatendrehteil möglich, womit eine Serienfertigung durchführbar ist. Auch bei dem aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Gießharz oder aus einem Metall hergestellten Gehäuse ist eine nachträgliche Bearbeitung nicht erforderlich und dieses Gehäuse ist außerdem gegenüber dem Kühlmedium und Temperaturbeanspruchungen beständig.

Im folgenden wird die Neuerung anhand der Fig. 1 und 2 beispielhaft näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine neuerungsgemäße Kühlvorrichtung teilweise im Schnitt. Ein Halbleiterbauelement 1, das beispielsweise ein Thyristor sein kann, ist mit einem Schraubbolzen 2 versehen, der in die Bohrung 3 eines Kühlkörpers 4 eingeschraubt ist. Der Kühlkörper 4 ist in ein Gehäuse 5 eingesetzt. Im Gehäuse 5 ist ein Zu- und Abfluß 6a bzw. 6b für ein Kühlmedium vorgesehen, das beispielsweise Wasser sein kann. Der Zu- bzw. Abfluß mündet im Raum 7 zwischen dem Gehäuse 5 und dem Kühlkörper 4. Mit einer O-Ring-Dichtung S ist der Raum 7 zwischen Kühlkörper und Gehäuse abgedichtet.

Der Kühlkörper ist im Anwendungsbeispiel rotationssymmetrisch aufgebaut und weist scheibenförmige Wärmeaustauschfahnen 9 auf. Die Wärmeaustauschfahnen 9 stehen senkrecht zur Längsachse 10 des Kühlkörpers ab, die auch durch den Thyristor 1 verläuft.

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Durch die Wärmeaustauschfahnen sind Strömungskanäle für das Xühlmeäium gebildet, das über die Leitungen 6a bzw. 6b zu- oder abfließt. Der Kühlkörper 4 ist aus einem gut wärmeleitenden Metall, beispielsweise Kupfer oder Aluminium gefertigt. Der Kühlkörper 4 mit seinen Wärmeaustauschfahnen 9 kann als Drehteil, beispieleweise auch mit einem Automaten hergestellt werden. Die Fertigung ist damit äußerst einfach und billig und auch der Zusammenbau von Thyristor 1 und Kühlkörper 4 erfordert nur geringen Arbeitsaufwand.

Das Gehäuse 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Isolationsmaterial hergestellt. Torzugsweise wird als elektrisch isolierendes Material ein Gießhara-Pormstoff verwendet, wie er beispielsweise unter dem Samen Araldit im Handel erhältlich ist. Mit diesem Material kann das Gehäuse 5 gegossen und ohne anschließende Kachbehandlung verwendet werden, wodurch auch die Fertigung des Gehäuses wirtschaftlich äußerst günstig ist. Das verwendete Material weist außerdem noch den Vorteil einer hohen Temperaturbeständigkeit auf und es ist beständig gegenüber üblichen Kühlmitteln, beispielsweise Wasser.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Kühlkörper 4, der durch Schrauben 11 mit dem Gehäuse 5 verbunden ist. xn der Draufsicht ist auch die Lage der O-Ring-Dichtung 8 angedeutet, die beispielsweise aus Gummi sein kann und die zur Abdichtung des Raumes 7 zwischen einem deckelähnlichen Flansch 4a des Kühlkörpers 4 und einer Schulter 5a des Gehäuses 5 eingepreßt ist.

Ist der Kühlkörper 4 und das Gehäuse 5 aus Aluminium oder Kupfer hergestellt, so kann unter Einsparung der O-Ring-Dichtung 8 der Kühlkörper 4 in die Einsenkung des Gehäuses eingepreßt und der Raum 7,in dem das Kühlmittel geführt ist,

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durch Kaltverschweißung abgedichtet werdan. Bei dieser Ausführungsform kann das Gehäuse zur Stromführung benutzt werden und man erhält wegen der einfachen Verbindung; von Kühlkörper und Gehäuse weitere fertigungstechnische Vorteile.

Abschließend ist zu erwähnen, daß das Gehäuse 5 so ausgeführt sein kann, daß mehrere Kühlkörper 4 und damit mehrere Thyristoren in das Gehäuse eingesetzt werden können, wobei durch die Führung der Kühlmittelleitungen 6a und 6b die Kühlkörper der einzelnen Thyristoren wärmestrommäßig parallel oder in Serie geschaltet sein können.

7 Schutzansprüche
2 Figuren

720723*18.5.72

Claims

- 5 - VPA 72/3043 GM Ο Schut zansprüche

1. Vorrichtung zur Flüssigkeitskühlung eines Halbleiterbauelementes, das mit einem Kühlkörper verbunden ist, dem ein Kühlmittelstrom zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (4) mit Wänreaustauschfahnen (9) versehen und in ein Gehäuse (5) eingesetzt ist und daß der Raum (7) zwischen Gehäuse und Kühlkörper zur Führung des Kühlmittels vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschfahnen (9) scheibenförmig ausgebildet sind und senkrecht zur Längsachse (10) des Kühlkörpers (4) stehen.

3. Verrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadvrwh gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (4) aus Kupfer oder Aluminium besteht.

4« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das GehäuGe (5) aus Kupfer oder Aluminium gefertigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) aus einem Isolierstoff gefertigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff ein Kunststoff ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (5) ein Zu- und ein Abfluß (6a,6b) für das Kühlmittel vorgesehen ist.