NL7905603A - Koelinrichting voor halfgeleideronderdelen. - Google Patents

Description

; N/29.132-dV/f. ’’V- < BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden,

Zwitserland.

Koelinrichting voor halfgeleideronderdelen.

De uitvinding heeft betrekking op een koelinrichting voor halfgeleideronderdelen uit de vermogens-electronica, waarbij ten minste één samenstel met ten minste één halfgeleideronderdeel en ten minste ëën koelelement, 5 welke in onderling warmtegeleidend en elektrisch drukcon- tact met elkaar zijn verbonden, is omgeven door een warmte-opnemend koelfluïdum, alsmede op een dergelijk koelelement, dat is voorzien van een koelelementbodem en van althans nagenoeg loodrecht op deze bodem verlopende en hiermee 10 sluitend verbonden warmte-afvoerelementen.

Bij het bedrijven van halfgeleideronderdelen, zoals bijvoorbeeld dioden voor hoge stromen enihyristoren, treedt een elektrische dissipatie op, welke een tempera-tuurverhoging van het halfgeleiderlichaam tot gevolg heeft.

15 Met toenemend vermogen voor elk halfgeleideronderdeel en met toenemende frequentie neemt de in warmte omgezette elektrische dissipatie toe. Dit vermogensverlies of dissipatie ligt in de orde van grootte van 1% van het overgedragen elektrische vermogen. Bij een sporadische overbe-20 lasting worden door de halfgeleiderfabrikanten bijvoorbeeld sperlaagtemperaturen tot 250°C voor siliciumventielen toelaatbaar geacht. Voor verriieting optreedt verliezen deze onderdelen bij ongeveer 160°C het spervermogen in doorlaat-richting. Uit veiligheidsoverwegingen mag de temperatuur 25 niet hoger worden dan ongeveer 125°C. De verhitting in de halfgeleider is afhankelijk van het tijdsverloop van de dissipatie en van het warmte-afvoer- en warmte-opslagver-mogen van het halfgeleideronderdeel en van de koeler.

Voor stroomsterkten groter dan 100 A worden 30 koelmiddelen toegepast. Hierbij is zowel koeling door mid del van lucht als door middel van een koelvloeistof gebrui- 790 5 6 03

V

» f 2 kelijk. Vloeistofkoelingen worden wegens het corrosiege-vaar met een gesloten circuit met koeling door leidingwater of lucht uitgevoerd. Hierbij staan de halfgeleiderlichamen in warmtegeleidende verbinding met van koelribben voorzie-5 ne koellichamen , die bestaan uit aluminium, een aluminium- legering, koper, een koperlegering of een ander metaal, dat een geringe warmteweerstand bezit.

Koelinrichtingen voor halfgeleideronder-delen worden in het bijzonder toegepast bij statische om-10 zettersvoor hoge vermogens, die worden gebruikt op het ge bied van de energieopwekking, de energiedistributie, de industrie en bij voertuigen. Hierbij worden thyristoren met een maximale continustroom van meer dan 700 A en een pieksperspanning van meer dan 3200 V gebruikt.De verdere 15 ontwikkeling van de statische omzettersystemen leidt tot statische omzettereenheden, die voor steeds grotere vermogens geschikt zijn en tevens minder ruimte innemen, waarbij vermogens van meer dan 50 MW worden bereikt. Hiervoor is een goede warmte-afvoer bij een geringe ruimte 20 nodig.

Luchtkoeling is heteenvoudigste koelings-type ten aanzien van het beschikbaar stellen en het bewaken van het koelmedium en van de toegankelijkheid tot de halfgeleideronderdelen.Hierbij zijn gewoonlijk lucht-25 filters nodig, die tijdens periodieke revisiebeurten ver wijderd, gereinigd, gedroogd en weer gemonteerd moeten worden. Voor statische omzetters met vermogens van meer dan 2 MW en voor het bedrijven van halfgeleideronderdelen in bijvoorbeeld statische omzetterstellen van rail-30 voertuigen, die een speciale bescherming tegen vervuiling door metaalachtig remstof, enz., alsmede tegen vochtigheid van nevel, regen en sneeuw vereisen, kunnen vloeistofkoelingen geschikter zijn dan luchtkoelingen.

Aangezien vloeistoffen ten opzichte van 35 lucht veel kleinere warmte-overgangswaarden bezitten, kan men bij vloeistofkoelers volstaan met veel kleinere 7905603 3 t « warmte afgevende oppervlakken. Water heeft een gunstiger warmte-overgangswaarde dan bijvoorbeeld olie. Wegens het bevriezingsgevaar en het elektrisch geleidingsvermogen van water wordt bij voorkeur een elektrisch isolerend koelmid-5 del, zoals bijvoorbeeld transformatorolie, toegepast.

Uit het Duitse Offenlegungsschrift 2.640.000 is het toepassen van inwendig gekoelde warmte-overgangselementen, zogenaamde koeldozen, met een oliecir-culatiekoeling voor de warmte-afvoer bekend, tózaar-10 bij in de stromingsweg van de koelvloeistof tappen zijn aangebracht, die loodrecht op de doosbodem verlopen en hiermee sluitend zijn verbonden. Deze tappen hebben een vierkante dwarsdoorsnede en staan met een diagonaal dwars op de stromingsrichting. Doordat de tapdiagonalen dwars 15 op de stromingsrichting staan, treden wervelingen op, die een verbeterde overdracht van de af te voeren warmte van de doosbodem naar de vloeistof veroorzaken . Dergelijke koeldozen vereisen echter een relatief hoge druk voor het circuleren van de vloeistof, aangezien de in- en uit-tree-20 openingen voor de vloeistof kleine dwarsdoorsneden hebben.

In.het bijzonder door de slangverbindingen voor de vloeistof toe- en afvoer ontstaan dichtheidsproblemen.

Voorts is het uit het Duitse Offenlegungsschrift 2.160.997 bekend uitwendig gekoelde warmte-over-25 drachtselementen met een groot oppervlak tussen naburige halfgeleideronderdelen in warmtegeleidende verbinding hiermee aan te brengen en in een met olie gevulde vloei-stofbak te plaatsen.

De uitvinding beoogt een koelinrichting 30 van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, die eenvoudig is uitgevoerd en gemakkelijk kan worden vervaardigd, terwijl de warmteafvoer is verbeterd.

Volgens de uitvinding heeft de koelinrich-ting hiertoe het kenmerk, dat de halfgeleideronderdelen en 35 de koelelementen in het koelfluïdum zijn aangebracht in een stromingskanaal en zijn omgeven door wanden, resp.

7905603 4 4 * langsschotten van het stromingskanaal.

Het koelelement van de in de aanhef genoemde soort heeft volgens de uitvinding het kenmerk, dat het aanzetgedeelte van de warmte-afvoerelementen aan de koel-5 elementbodem spitsboogvormig of spitstoelopend is uitgevoerd .

Doordat de samenstellen met halfgeleider-onderdelen en koelelementen in stromingskanalen zijn aangebracht, wordt zowel bij toepassing van vloeibare als 10 gasvormige koelmedia een groot koelend vermogen bereikt.

Met deze koelinrichting zijn bij vloeistofkoeling verhoudingsgewijs kleine warmteweerstanden van minder dan 0,03 K/ W met aluminiumkoelelementen en van minder dan 0,02 K/W met koperen koelelementen bereikbaar, terwijl bij lucht-15 koeling warmteweerstanden van minder dan 0,05 K/W met aluminiumkoelelementen en van minder dan 0,04 K/W met koperen koelelementen mogelijk zijn. Een verder voordeel van de koelinrichting volgens de uitvinding bestaat hierin, dat in een stromingskanaal een verbeterde warmte-20 afvoer van de koelelementen naar het koelfluïdum plaatsvindt.

De toegepaste koelelementen volgens de uitvinding, waarvan de opbouw overeenkomt met de bekende koeldozen, bieden het voordeel, dat geen speciale omhul-25 ling nodig is. Ze zijn derhalve lichter en eenvoudiger te vervaardigen dan deze koeldozen. De in- en uittree-openingen voor het koelfluïdum in het koelelement kunnen groter zijn uitgevoerd dan bij koeldozen, zodat het druk-verval per koelelement kleiner is. Hierdoor kunnen de 30 fluïdumdruk en het te installeren vermogen van de circula-tiepomp, respectievelijk van een ventilator, kleiner zijn. Bij de koelelementen treden geen dichtheidsproblemen op, aangezien de elementen in het fluïdum zijn ondergedompeld, resp. hierdoor zijn omgeven. Door korte geleidingswegen 35 voor de af te voeren, warmte binnen het koelelement wordt een hoog koelend vermogen in een kleine ruimte bereikt.

7905603 « 5 *

Een bijzonder voordeel van de koelelementen bestaat hierin/ dat zij op elkaar stapelbaar zijn. De koelinrichting volgens de uitvinding heeft geen speciaal onderhoud nodig en waarborgt bij een geringe benodigde ruimte voor de 5 samenstellen de gemakkelijke uitwisselbaarheid hiervan en een lange levensduur.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening/ waarbij nog enkele van belang zijnde eigenschappen/ zoals deze in de volgconclusies zijn 10 omschreven, ter sprake zullen komen.

Fig. 1 is een vertikale doorsnede van een uitvoeringsvorm van de koelinrichting volgens de uitvinding, voorzien van een aantal samenstellen met halfgelei-deronderdelen en koelelementen in een koelfluïdumbak; 15 fig. 2 is een horizontale doorsnede volgens het vlak II-II uit fig. 1, waarin het principe van een inspansysteem met twee samenstellen zichtbaar is; fig. 3 is een horizontale doorsnede volgens het vlak III-ÏÏI uit fig. 2 van een met schotten uitgevoerd 20 koelelement met vierkante warmte-afvoerelementen; fig. 4 is een doorsnede volgens het vlak IV-IV uit fig. 3 van het koelelement; fig. 5 is een bodemaanzicht van het koelelement volgens fig. 3 en 4; 25· fig. 6 is een schematisch weergegeven hori zontale doorsnede van een koelelement met rombische warm-te-afvoerelementen; fig. 7 is een doorsnede volgens het vlak VII-VII uit fig. 6 van het koelelement; 30 de fig. 8 en 9 geven een schematische ho rizontale doorsnede weer van koelelementen met plaatvormige warmte-afvoerelementen; en fig. 10 geeft een schematische horizontale doorsnede weer van een koelelement met zigzagverlopende 3 5 warmte-afvoerelementen.

De in fig. 1 afgeheelde koelinrichting omvat 790 56 03 m % 6 een bak 13, die is gevuld met een koelfluïdum 14, zoals bijvoorbeeld transformatorolie, SFg -gas, lucht of een waterstof/luchtmengsel en waarin een aantal te koelen samenstellen 6 naast en boven elkaar zijn aangebracht.

5 Deze samenstellen 6 bevinden zich in stromingskanalen 23, die worden begrensd door vertikale langsschotten 20 en die zijn verbonden met horizontale dwarsschotten 21. De in fig. 2 duidelijker weergegeven samenstellen 6 staan tezamen met een bijbehorend inspanorgaan in fig. 1 lood-10 recht op het vlak van de tekening en verlopen vanaf dit vlak achterwaarts. Het koelfluïdum 14 stroomt in de richting van de pijl A van beneden naar boven door de stromingskanalen 23. Tussen boven elkaar geplaatste langsschotten 20 kunnen afdichtingselementenr 26 zijn aange-15 bracht, die uit een elastisch, bijvoorbeeld rubberach tig materiaal bestaan, en die een stroming van het koelfluïdum 14 in de richting A tussen boven elkaar geplaatste reeksen samenstellen waarborgen. Het koelfluïdum 14 kan in een gedwongen circulatie worden gehouden door mid-20 del van een pomp 17, bij een vloeistof, respectievelijk door middel van een ventilator bij een gasvormig fluïdum, waarbij de circulatie verloopt via een uitwendige warmtewisselaar 18, een fluïduminlaatkanaal 15,een fluïdumfil-ter 27, de stromingskanalen 23 in de bak 13 en een fluï-25 dumuitlaatkanaal 16. De samenstellen 6 zijn over niet- weergegeven elektrische leidingen verbonden met aansluit-contacten 19, die zich aan de bovenzijde van de bak 13 bevinden.

Zoals in fig. 2 zichtbaar is, kunnen de 30 samenstellen 6 een aantal achter elkaar geplaatste half- geleideronderdelen 4, stromingsleiplaten 5 en koelelementen 1 omvatten,.die in een statisch bepaald inspanorgaan met hun drukvlakken tegen elkaar zijn geperst. Het inspanorgaan bestaat uit twee dwarsbalken 10, twee trek-35 bouten 12, twee drukkappen 8,een veer 9 en een span- schroef 11. In een dergelijk inspanorgaan kan een samen- 7905603 « 7 '» stel over dwarsbalken 10 door middel van spanschroeven 11 met een voorafbepaalbare spanning zijn ingespannen. De veerkracht van de veer 9 is zodanig gekozen, dat de aan-persdruk op de elementen van het samenstel ook bij de 5 grootst mogelijke temperatuurvariaties binnen toelaatbare grenswaarden blijft. Deze grenswaarden zijn afhankelijk van de diameter van het actieve deel van het halfgeleideronder-deel.

De schijfvormige halfgeleideronderdelen 4 10 worden aan weerszijden gekoeld door goed warmtegeleidende metalen koelelementen 1. Bij kleine halfgeleideronderdelen kan een koeling aan êên zijde voldoende zijn. De schijfvormige oppervlakken van deze halfgeleideronderdelen" 4 staan met overeenkomstige contactvlakken 24 (zie fig. 5) van de 15 koelelementbodem 2 van het koelelement 1 in elektrische en warmtegeleidende verbinding. Ter verbetering van de warmteoverdracht kunnen tussen de schijfvormige oppervlakken van het halfgeleideronderdeel 4 en de koelelementbodem 2 niet-weergegeven, goed warmtegeleidende dunne metaallagen zijn 20 aangebracht, die bijvoorbeeld bestaan uit lood, nikkel, aluminium, goud, zilver of legeringen van êên of meer van deze metalen. Dergelijke metaallagen kunnen op het contact-vlak van de halfgeleiderschijf zijn aangebracht door middel van bijvoorbeeld elektrolytische neerslag, opdampen of 25 kathodeverstuiving.

Tussen naburige halfgeleideronderdelen 4 van êên samenstel 6 zijn twee koelelementen 1 aangebracht, waarvan de bodems 2 elk met de schijfvormige oppervlakken van de halfgeleideronderdelen 4 en de warmte-afvoertappen, 30 resp. warmte-afvoerelementen 3 met elkaar in drukcontact staan. Tussen deze beide koelelementen 1 en tussen de koelelementen 1 aan de beide uiteinden van het samenstel 6 en de drukkappen 8 kunnen stromingsleiplaten 5 zijn aangebracht, die tevens als elektrische contacten bruikbaar zijn.

35 Hierbij steken de stroomtoevoer-lasplaten van deze stro mingsleiplaten 5 uit ten opzichte van de zijkant van de 7905603 « * 8 koelelementen 1, zoals in fig. 3 is weergegeven. Door het inbouwen van dergelijke stromingsleiplaten kunnen andere elektrische aansluitelementen vervallen. De halfgeleider-onderdelen van het in fig. 2 weergegeven samenstel 6 zijn 5 als een Graetz-brug geschakeld. Bij andere toepassingen kunnen de halfgeleideronderdelen bijvoorbeeld ook in serie zijn geschakeld.

Dwars op het stromingskanaal 23 zijn, zoals links in fig. 2 zichtbaar is, schotten 22 geplaatst, 10 die zijn verbonden met de dwarsschotten 20, welke langs het samenstel 6 en op een geringe afstand hiervan tussen de dwarsbalken 10 van het inspanorgaan zijn aangebracht.

De dwarsschotten 22 waarborgen, dat een fluïdumcirculatie door het stromingskanaal 23 in wezen alleen plaats vindt 15 door de uitsparingen tussen de warmte-afvoertappen, resp.

-elementen 3 in de koelelementen 1. Zij voorkomen in het stromingskaanl 23 in wezen een stroming om de halfgeleideronderdelen 4 en om de drukkappen 8 van het inspanorgaan.

De schotten 20, 21 en 22 bestaan uit een SFg-, resp. olie-20 en drukbestendige elektrische .isolator, bij voorkeur uit een kunststof.

Zoals in de fig. 3-10 is weergegeven, hebben de koelelementen 1 een vierhoekige vorm en bestaan zij uit een koelelementbodem 2, uit warmte-afvoertappen of 25 warmte-afvoerelementen 3, die loodrecht op het contactvlak 24 van de koelelemehtbodem 2 verlopen. De warmte-afvoertappen 3 zijn staafvormig met een vierkante of ruitvormige dwarsdoorsnede, terwijl de warmte-afvoerelementen 3 plaat-of golfvormig zijn uitgevoerd. Op de koelelementbodem 2 30 kunnen behalve het contactvlak 24 tevens wervelingsstiften 7 zijn aangebracht, die de warmte-afvoer van het koelelement 1 naar het koelfluïdum 14 verbeteren, zij zijn in het bijzonder geschikt bij vloeistofkoeling. De warmte-afvoerelementen 3 zijn sluitend verbonden met de koelelementbo-35 dem 2. De dwarsdoorsnede van de elementen 3 kan afnemen met toenemende afstand tot de koelelementbodem 2. Deze moet 790 5β03 % 9 * ten minste ζδ groot zijn, dat over de warmte-afvoerelemen-ten een juiste krachtsoverdracht door het inspanorgaan is gewaarborgd. Bij tapvormige warmte-afvoerelementen 3 verloopt één diagonaal dwars op de stromingsrichting A van 5 het koelfluïdum 14. Bij rombische warmte-afvoertappen is de korte diagonaal dwars op de stromingsrichting A gericht.

Het is doelmatig als de warmte-afvoertappen met onderling 2 gelijke afstanden zijn aangebracht. Per cm oppervlak loodrecht op de langsrichting van deze tappen komt bijvoor-10 beeld één warmte-afvoertap 3. Het aanzetgedeelte van de warmte-afvoertappen 3 aan de koelelementbodem 2 is bij voor-keur spitsboogvormig of spitstoelopend uitgevoerd. Door deze vormgeving wordt een goede warmte-overdracht van de koelelementbodem 2 naar de warmte-afvoertappen 3 bereikt.

15 Zoals in fig. 4 is weergegeven, kan de koelelementbodem 2 een ongelijkmatige wanddikte bezitten.

Bij voorkeur heeft het randgedeelte, of, zoals met een streeplijn is aangeduid, hebben het centrale en het randgedeelte van de koelelementbodem een kleinere wanddikte 20 dan het daartussen liggende gedeelte. Hierdoor wordt een verdere verbetering van de warmte-afvoer bereikt. De lengte 1 van de warmte-afvoerelementen bedraagt het twee-tot achtvoudige, bij voorkeur het vier- tot zesvoudige, van de maximale dikte d van de koelelementbodem 2.

25 Aan de koelelementen kunnen langsschot- ten 20 zijn aangebracht, bijvoorbeeld zijn aangegoten, zoals in de fig. 6-10 is weergegeven. Hierbij ondersteunen deze langsschotten 20 de warmte-afvoer naar het koelfluï-dum.

30 De koelelementen kunnen ook rechthoekig of plaatvormig zijn uitgevoerd, waarbij de lange recht-hoekszijde 3 tot 20 maal zo lang is als de korte rechts-hoekszijde. Hierbij kan de korte rechthoekszijde of de smalle zijde van de plaat dwars op de stromingsrichting A 35 van het koelfluïdum zijn gericht, zoals in fig. 8 is weer gegeven. Als alternatief kan met deze stromingsrichting 7905503 * 10 * een hoek van bij voorkeur minder dan 45° worden ingesloten, zoals fig. 9 toont.

De warmte-afvoerelementen 3 zijn in rijen parallel naast elkaar aangebracht. De warmte-afvoerelemen-5 ten van naburige rijen zijn ten opzichte van elkaar ver sprongen, dat wil sggen in de stromingsrichting A van het koelfluïdum gericht op de opening tussen naburige warmte-afvoerelementen van de voorgaande of volgende rij. Tapvormige warmte-afvoerelementen van een rij kunnen gedeelte-10 lijk in de tussenruimte tussen de warmte-afvoerelementen van een naburige rij zijn geplaatst (zie fig. 6).

Volgens een andere uitvoeringsvorm kunnen de warmte-afvoerelementen in wezen in de stromingsrichting A van het koelfluïdum gericht als doorlopende vlakken met 15 een golf- of zigzagvorm zijn uitgevoerd, zoals in fig. 10 is afgebeeld.

Voor de verschillende vormen van de warmte-afvoerelementen is een geringe stromingsweerstand voor het koelfluïdum bij een relatief sterke werveling hiervan 20 van belang.Om een hoog koelend vermogen te bereiken, moe ten gelijktijdig de warmte-uitwisselingsvlakken relatief groot, de dwarsdoorsnede hiervan gering en de transport-wegen van de af te voeren warmte binnen het koelelement zo kort mogelijk worden gehouden. Zoveel mogelijk koel-25 oppervlak moet zo dicht mogelijk bij de warmtebron zijn aangebracht.

De werking van de koelinrichting volgens de uitvinding wordt aan de hand van de fig. 1 en 2 toegelicht. Door middel van de circulatiepomp resp. de venti-30 lator 17 wordt een koelfluïdum 14 door de stromingskanalen 23 getransporteerd. Hierbij stroomt het koelfluïdum rondom de in de stromingskanalen 23 aangebrachte samenstellen 6, waarbij de in de halfgeleideronderdelen 4 als warmte vrijgekomende elektrische dissipatie door het koelfluïdum 35 14 wordt opgenomen, wordt afgevoerd en in een uitwendige warmtewisselaar 18 aan de omgeving wordt afgegeven. Gedwon- 7905603 * 11 * gen door de dwars op de stroming in de stromingskanalen 23 geplaatste schotten 22 stroomt het koelfluïdum 14 in wezen door de koelelementen 1 resp. door de verbonden koelelementen 25, die zijn opgebouwd uit twee gelijke koelele-5 menten 1, waartussen eventueel een stromingsleiplaat 5 is aangebracht. De koelelementen 1 staan hierbij over de bijbehorende warmte-afvoerelementen 3 met elkaar in warmte geleidende en elektrische verbinding. De af te voeren warmte wordt in hoofdzaak door de warmte-afvoertappen of 10 -elementen 3 overgedragen aan het turbulent om deze elementen stromende koelfluïdum, waarbij de stroming althans nagenoeg loodrecht gericht is op de warmte-afvoerelementen.

Bij toepassing van waterstof of van een waterstof/luchtmengsel als koelfluïdum moeten speciale 15 staalsoorten of bekledingen voor het huis en de leidingen worden toegepast, om doortreden van waterstofionen te vermijden. Bij toepassing van lucht als koelfluïdum is een gesloten fluïdumcirculatie met een warmtewisselaar overbodig in het bijzonder, wanneer geen vochtigheidsproblemen 20 en geen bevriezingsgevaar bestaat. Om een vervuiling van de halfgeleideronderdelen te voorkomen, is in dit geval een luchtfilter 27 voor het reinigen van de toegevoerde lucht noodzakelijk. Luchtsnelheden van 4 m/s tot 12 m/s zijn gebruikelijk. Het drukverval binnen een warmte-afvoer-25 element is afhankelijk van de doorstroomsnelheid van het fluïdum en van de beweeglijkheid van de fluïdummoleculen, dat wil zeggen van de temperatuur.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeelden, die bin-30 nen het kader der uitvinding op verschillende manieren kunnen worden gevarieerd. Het is bijvoorbeeld mogelijk om de bak 13 voor het koelfluïdum 14 uit te rusten moet koel-ribben, waardoor de warmte aan de omgeving of aan de rij-wind kan worden afgevoerd, waarbij de fluïdumcirculatie 35 binnen deze bak is aangebracht. De warmte-afvoerelementen 3 van de koelelementen 1 kunnen bijvoorbeeld ook rond, 790 5 6 0 3 Λ 12 ovaal, stervormig of met de vorm van een parallellepipedum zijn uitgevoerd. De assen van de warmte-afvoerelementen kunnen met het contactvlak 24 van de koelelementbodem 2 een van 90° afwijkende hoek insluiten. Het aantal warmte- 2 5 afvoertappen per cm koelelementbodem - oppervlak kan groter of kleiner dan 1 zijn. De koelelementbodem kan eventueel een gelijkmatige wanddikte bezitten. De schotten 20, 21 van de stromingskanalen 23 kunnen onder een van 90° afwijkende hoek ten opzichte van de wanden van de bak 10 zijn aangebracht. Voorts kunnen ook nog andere dan de genoemde koelmiddelen worden toegepast.

t 790 5 6 03

Claims (18)

1. Koelinrichting voor halfgeleideronder-delen uit de vermogenselectronics, waarbij ten minste één samenstel met ten minste één halfgeleideronderdeel en ten minste één koelelement, welke in onderling warmtegelei-5 dend en elektrisch drukcontact met elkaar zijn verbonden, is omgeven door een warmte opnemend koelfluïdum, met het kenmerk, dat de halfgeleideronderdelen (4) en de koelelementen (1) zijn aangebracht in een stromingska-naal (23) en zijn omgeven door wanden resp. langsschotten 10 (20) van het stromingskanaal.

2. Koelinrichting voor halfgeleideronderdelen uit de vermogenselectronica, in het bijzonder volgens conclusie 1, waarbij ten minste één samenstel met halfgeleideronderdelen en koelelementen in warmtegeleidend en/of 15 elektrisch drukcontact is aangebracht in een warmte opnemen de vloeistof, met het kenmerk, dat dit samenstel (6) binnen de warmte opnemende vloeistof (14) in een stromingskanaal (23) is aangebracht.

3. Koelinrichting volgens conclusie 1 of 20 2, met het kenmerk, dat de samenstellen (6) in een met koelfluïdum (14) gevulde bak (13) met een onderlinge afstand naast en/of etagegewijs boven elkaar zijn aangebracht, waarbij tussen naast'elkaar aangebrachte stromingskanalen (23) en tussen wanden van de bak (13) en 25 deze stromingskanalen (23) dwarsschotten (21) zijn aange bracht, terwijl dslangsschotten (20) althans nagenoeg parallel aan de stromingsrichting (A) van het koelfluïdum (14) langs deze samenstellen (6) zijn aangebracht en met de dwarsschotten (21) zijn verbonden, waarbij in het stro-30 mingskanaal (23) althans nagenoeg loodrecht op de stro mingsrichting (A), van het koelfluïdum (14) en dwars op de langsschotten (20) schotten (22) zijn aangebracht, welke in de stromingsrichting (A) binnen het stromingskanaal (231 althans nagenoeg alle kanaalbereiken afsluiten, 790 56 03 4 14 Sc met uitzondering van de kanaalbereiken/ waarin koelelementen (1) resp. gecombineerde koelelementen (25) aanwezig zijn.

4. Koelinrichting volgens conclusie 3, 5 met het kenmerk, dat langsschotten (20) aan het koelelement< (1) zijn aangebracht.

5. Koelinrichting volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat tussen in de stromings-richting (A) van het koelfluïdum (14) achter elkaar ge- 10 plaatste langsschotten (20) afdichtingselementen (26) zijn aangebracht.

6. Koelinrichting volgens één der voor-gaande conclusies, met het kenmerk, dat twee 'gelijke koelelementen (1) over de bijbehorende warmte- 15 afvoerelementen (3) met elkaar in warmtegeleidende en elektrische verbinding staan eif^fecombineerd koelelement (25) vormen, waarbij tussen de koelelementen (1) van een gecombineerd koelelement (25) een elektrisch geleidende stromingsleiplaat (15) is aangebracht.

7. Koelinrichting volgens één der voor gaande conclusies, met het kenmerk, dat het koelfluïdum (14) onder overdruk staat.

8. Koelinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het koelfluïdum (14) een 25 elektrisch isolerende koelvloeistof, in het bijzonder olie, is.

9. Koelinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het koelfluïdum (14) gasof dampvormig is, in het bijzonder SFg-gas of een water- 30 stof/luchtmengsel.

10. Koelelement voor halfgeleider-onderdelen uit de vermogenselectronica, voorzien van een koelelementbodem en van althans nagenoeg loodrecht op de koelelementbodem verlopende en hiermee sluitend verbonden 35 warmte-afvoerelementen, in het bijzonder bestemd voor een koelinrichting volgens conclusie l,met het ken- 790 5 6 0 3 15 * * merk, dat het aanzetgedeelte van de warmte-afvoerele-menten (3) aan de koelelementbodem (2) spitsboogvormig of spits toelopend is uitgevoerd.

11. Koelelement volgens conclusie 10, 5 met het kenmerk, dat de warmte-afvoerelementen (3) tap- of staafvormig zijn en een ruitvormige of vierkante doorsnede bezitten, waarbij ëën diagonaal dwars op de stromingsrichting (A) van het koelfluïdum (14) is gericht.

12. Koelelement volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de warmte-afvoerelementen (3) plaatvormig of vlak zijn uitgevoerd, waarbij de smalle zijde van deze platen althans nagenoeg dwars op de stromingsrichting (A) van het koelfluïdum (14) is ge-15 richt.

13. Koelelement volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de warmte-afvoerelementen (3) in de stromingsrichting (A) golfvormig of zigzaggend verlopen.

13 * Conclusies.

14. Koelelement volgens één der conclu sies 10-13, met het kenmerk, dat de warmte-afvoerelementen (3)in rijen parallel naast elkaar zijn aangebracht en dat het doorsnede-oppervlak van de warmte-afvoerelementen (3) met toenemende afstand tot de koel-25 elementbodem (2) afneemt.

15. Koelelement volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de warmte-afvoerelementen (3) van naburige rijen ten opzichte van elkaar zijn versprongen.

16. Koelelement volgens ëën der conclu sies 10-15, met het kenmerk, dat de wanddikte van de koelelementbodem (2) in de richting van de randen afneemt, in het bijzonder, dat de koelelementbodem (2) in het centrale gedeelte en aan het randgedeelte een kleinere 35 wanddikte bezit dan in het tussenliggende gebied.

17. Koelelement volgens ëën der conclu- 7905603 sies 10-16/ met het kenmerk, dat de verhouding van de maximale lengte (1) van de warmte-afvoerelementen (3) • en de maximale dikte (d) van de koelelementbodem (2) in het bereik van 2-8,in het bijzonder van 4-6, ligt.

18. Koelelement volgens één der conclusies 10-17, met het kenmerk, dat aan het randgebied van de koelelementbodem (2) op de tegenover de warmte-afvoertappen (3) liggende zijde van deze koelelementbodem wervelstiften (7) omhoog steken. 7905603