DE8632161U1 - Device for liquid cooling of an electrical component - Google Patents
Device for liquid cooling of an electrical componentInfo
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Description
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Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Vorrichtung für eine Flüssigkeitskühlung eines elektrischen BauelementesDevice for liquid cooling of an electrical component
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Flüssigkeitskühlung eines elektrischen Bauelementes, insbesondere Halbleiterbauelementes, das elektrisch und thermisch leitend an einem Kühlkörper angeordnet ist, das seinerseits mit mindestens mit einem selbsttragenden, von der Kühlflüssigkeit durchströmten elektrischen Isolierkörper in wärmeleitender Verbindung steht.The invention relates to a device for liquid cooling of an electrical component, in particular a semiconductor component, which is arranged in an electrically and thermally conductive manner on a cooling body, which in turn is in a thermally conductive connection with at least one self-supporting electrical insulating body through which the cooling liquid flows.
V^ Durch das DE-U-75 39 808 ist eine Vorrichtung zur Flüssigkeitskühlung von elektrischen Bauteilen bekannt, bei der zur Potentialtrennung zwischen den elektrischen Bauteilen und der Kühlflüssigkeit ein selbsttragendes, elektrisch isolierendes Rohr vorgesehen ist, das von der Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Auf dem Rohr sind die die elektrischen Bauteile tragenden Kühlkörper schellenartig befestigt.V^ DE-U-75 39 808 discloses a device for liquid cooling of electrical components, in which a self-supporting, electrically insulating pipe through which the cooling liquid flows is provided for potential separation between the electrical components and the cooling liquid. The cooling elements supporting the electrical components are attached to the pipe in the manner of a clamp.
Bei einer solchen Verbindung der Kühlkörper mit dem die Kühlflüssigkeit führenden Rohr ergibt sich zwangsläufig ein hoher Wärmeübergangswiderstand zwischen den Kühlkörpern und der / Wand des Rohres, da infolge von Fertigungsungenauigkeiten ^ kein sattes Anliegen des Kühlkörpers mit seiner ganzen Fläche erreichbar ist. Außerdem bedeutet das Anbringen der Kühlkörper an dem Rohr einen zusätzlichen Fertigungsaufwand. 30When the heat sink is connected in this way to the pipe carrying the coolant, there is inevitably a high heat transfer resistance between the heat sink and the wall of the pipe, as manufacturing inaccuracies mean that the heat sink cannot fit snugly over its entire surface. In addition, attaching the heat sink to the pipe means additional manufacturing effort. 30
/L Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß auch bei Verwendung eines selbsttragenden Isolierkörpers der Wärmeübergang zwischen dem Isolierkörper und dem Kühlkörper verbessert und der Fertigungsaufwand vermindert ist./L The invention is based on the object of developing a device of the type described at the beginning in such a way that, even when using a self-supporting insulating body, the heat transfer between the insulating body and the cooling body is improved and the manufacturing effort is reduced.
86 6 34 40OE86 6 34 40OE
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der Kühlkörper hohlraumfrei mit dem Isolierkörper verbunden ist, an den Kühlmittelleitungen gegenüber dem Kühlkörper elektrisch isoliert,angeschlossen sind. Eine hohlraumfreie Verbindung zwischen Kühl- und Isolierkörper wird fertigungstechnisch auf einfache Weise dadurch erreicht, daß der Kühlkörper durch Spritzen oder Gießen mit dem Isolierkörper verbunden ist.According to the invention, the stated problem is solved by the fact that the heat sink is connected to the insulating body without any cavities, to which the coolant lines are connected in an electrically insulated manner from the heat sink. A cavity-free connection between the heat sink and the insulating body is achieved in a simple manufacturing manner by the heat sink being connected to the insulating body by injection molding or casting.
Ein allen Anforderungen im Hinblick auf Dichtigkeit, elektrische Isolationsfähigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und gute Verbindbarkeit mit dem Metall des Kühlkörpers entsprechende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierkörper ein aus Bornitrid-Keramik gefertigter plattenförmiger Hohlkörper vorgesehen ist.A device that meets all requirements with regard to tightness, electrical insulation, good thermal conductivity and good connectability to the metal of the heat sink is characterized in that a plate-shaped hollow body made of boron nitride ceramic is provided as the insulating body.
Eine große Wärmeübertrittsfläche wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, daß in dem Hohlraum des Hohlkörpers an zwei gegenüberliegenden Seiten durch Wandungen jeweils ein Längskanal gebildet ist, von denen der eine mit einer Kühlmittelzuführleitung und der andere mit einer Kühlmittelrückführleitung verbunden ist, daß ferner in dem Hohlraum die beiden Längskanäle verbindende Querkanäle vorgesehen sind,According to a further embodiment of the invention, a large heat transfer surface is achieved in that a longitudinal channel is formed in the cavity of the hollow body on two opposite sides by walls, one of which is connected to a coolant supply line and the other to a coolant return line, and that transverse channels connecting the two longitudinal channels are also provided in the cavity,
Die Wärmeübertrittsfläche kann noch dadurch vergrößert werden, daß zwischen den Querkanälen parallel zu den Längskanälen verlaufende Verbindungskanäle vorgesehen sind.The heat transfer surface can be further increased by providing connecting channels between the transverse channels that run parallel to the longitudinal channels.
30vV)Anhand eines in der Zeichnung d?rgestellten Ausführungsbeispieles wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:30 v V)The subject matter of the application is described in more detail below using an embodiment shown in the drawing. It shows:
FIG 1 eine Vorrichtung im Schnitt, bei der der Isolierkörper als einfaches Rohr undFIG 1 a device in section, in which the insulating body is designed as a simple tube and
«8 3 4 4 0 0E«8 3 4 4 0 0E
( ) 1 FIG 2 eine andere Vorrichtung im Schnitt, bei der der Isolierkörper als plattenförmiger Hohlkörper ausgebildet ist,( ) 1 FIG 2 another device in section, in which the insulating body is designed as a plate-shaped hollow body,
FIG 3 eine Vorrichtung im Schnitt entlang der Linie III-III in FIG 2.FIG 3 shows a device in section along the line III-III in FIG 2.
Mit 1 ist in den Figuren jeweils ein Kühlkörper aus Metall bezeichnet, auf dem die zu kühlenden elektrischen oder elektronischen Bauelemente direkt ohne Zwischenfügen einer Isolierschicht angeordnet werden. Ein aus elektrisch isolierendem, jedoch gut wärmeleitendem Material bestehendes Rohr 20 ist mit dem Kühlkörper 1 hohlraumfrei verbunden. Hierdurch ergibt sich ein guter Wärmeübergang zwischen dem Rohr 20 und ^ dem Kühlkörper 1, der den auf ihm angeordneten Bauelementen die Wärme entzieht. An das Rohr 20 werden die Kühlmittelleitungen angeschlossen, die das das Rohr 20 durchströmende Kühlmittel zu- und abführen.In the figures, 1 designates a metal heat sink on which the electrical or electronic components to be cooled are placed directly without the need for an insulating layer. A pipe 20 made of electrically insulating but good heat-conducting material is connected to the heat sink 1 without any cavities. This results in good heat transfer between the pipe 20 and the heat sink 1, which removes heat from the components placed on it. The coolant lines that supply and remove the coolant flowing through the pipe 20 are connected to the pipe 20.
Bei dem in FIG 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der von dem Kühlmittel durchströmte Isolierkörper als plattenförmiger Hohlkörper 21 ausgebildet. Parallel zu jeder Längsseite 22 des Hohlkörpers 21 ist jeweils ein Längskanal 23 ausgebildet. An dem einen Längskanal 23 wird eine das Kühlmittel zuführende und an den anderen Längskanal 23 eine dtis Kühlmittel rückführende Leitung angeschlossen. Zwischen den / j beiden Längskanälen 23 sind diese miteinander verbindende Querkanäle 24 vorgesehen. In den Wandungen 25 der Querkanäle 24 sind nochmals Verbindungskanale 26 angeordnet, durch die die Wärmeübertrittsfläche zwischen dem Hohlkörper 21 und der diesen durchströmenden Kühlflüssigkeit noch vergrößert wird.In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the insulating body through which the coolant flows is designed as a plate-shaped hollow body 21. A longitudinal channel 23 is formed parallel to each longitudinal side 22 of the hollow body 21. A line supplying the coolant is connected to one longitudinal channel 23 and a line returning the coolant to the other longitudinal channel 23. Transverse channels 24 connecting the two longitudinal channels 23 are provided between them. In the walls 25 of the transverse channels 24, further connecting channels 26 are arranged, through which the heat transfer area between the hollow body 21 and the coolant flowing through it is further increased.
Der selbsttragende Isolierkörper in Form eines Rohres 20 oder eines plattenförmigen Hohlkörpers 21 wird mit dem metallischen Kühlkörper umgössen oder umspritzt. Hierdurch wird auch bei Verwendung von selbsttragenden Isolierkörpern eine hohlraum-The self-supporting insulating body in the form of a tube 20 or a plate-shaped hollow body 21 is cast or molded around the metallic heat sink. This creates a cavity-free heat sink even when self-supporting insulating bodies are used.
It ItItIt
86 6 3 4 4 O 3£86 6 3 4 4 O 3£
( ) 1 f.'.oie Verbindung zwischen diesen und dem Kühlkörper erreicht. Als selbsttragende Isolierkörper haben sich insbesondere solche aus Bornitrid-Keramik gut bewährt. Oft diese Keramikart dicht ist, ferner eine hohe Wärmeleitfähigkeit 5 besitzt und spanabhebend bearbeitbar ist sowie die gute elektrische Isolationsfähigkeit der Keramiken aufweist, erfüllt sie alle Anforderungen, die an einen solchen Isolierkörper gestellt werden.( ) 1 f.'.oie connection between these and the heat sink is achieved. Those made of boron nitride ceramic in particular have proven to be good self-supporting insulating bodies. Since this type of ceramic is dense, has high thermal conductivity and can be machined, as well as having the good electrical insulation properties of ceramics, it meets all the requirements placed on such an insulating body.
10 5 Schutzansprüche 3 Figuren10 5 Protection claims 3 Figures
k 15k15
2020
2525
3030
3535
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1,
characterized,
dadurch gekenn z.e i c h &eegr; e t, daß in dem Hohlraum des Hohlkörpers (21) an zwei gegenüberliegenden Seiten durch Wandungen jeweils ein Längskanal (23) gebildet ist und ferner in dem Hohlraum die beiden Längskanäle (23) verbindende Querkanäle (24) vorgesehen sind.4. Device according to claim 3,
characterized in that in the cavity of the hollow body (21) a longitudinal channel (23) is formed by walls on two opposite sides and furthermore transverse channels (24) connecting the two longitudinal channels (23) are provided in the cavity.
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ID=6800712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19868632161 Expired DE8632161U1 (en) | 1986-01-16 | 1986-12-01 | Device for liquid cooling of an electrical component |
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1986
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