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DE3223624C2 - Heat sinks for electrical components - Google Patents

Heat sinks for electrical components

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Publication number
DE3223624C2
DE3223624C2 DE19823223624 DE3223624A DE3223624C2 DE 3223624 C2 DE3223624 C2 DE 3223624C2 DE 19823223624 DE19823223624 DE 19823223624 DE 3223624 A DE3223624 A DE 3223624A DE 3223624 C2 DE3223624 C2 DE 3223624C2
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Germany
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heat
heat sink
cooling fins
cooling
cover
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DE19823223624
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Robert Ing.(grad.) 8170 Bad Tölz Bradish
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen bevorzugt als Gehäusedeckel dienenden Kühlkörper (4) für wärmeerzeugende elektrische Bauelemente, der sowohl bauelementeseitig als auch außenseitig mit Kühlrippen (7, 8) versehen ist. Dabei vergrößert die bauelementeseitig gerippte Oberfläche die Wärmeaufnahme, während die außenseitigen Kühlrippen die Wärmeabgabe an die Umgebung verbessern. Dadurch wird eine Erhöhung der Wärmeabfuhr z.B. über einen Gehäusedeckel durch Verbesserung der inneren und äußeren Konvektion erzielt. Die Erfindung ist zur Kühlung elektrischer Baugruppen einsetzbar.The invention relates to a heat sink (4), preferably used as a housing cover, for heat-generating electrical components, which is provided with cooling fins (7, 8) both on the component side and on the outside. The ribbed surface on the component side increases the heat absorption, while the cooling ribs on the outside improve the heat dissipation to the environment. This increases the heat dissipation, e.g. via a housing cover, by improving the internal and external convection. The invention can be used for cooling electrical assemblies.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für wärmeerzeugende elektrische Bauelemente, der an einer den wärmeerzeugenden Bauelementen zugewandten Innenseite mit innenseitigen Kühlrippen und an mindestens einer den wärmeerzeugenden Bauelementen abgewandten Außenseite mit außenseitigen Kühlrippen ausgebildet und von einem als Abdeckung für eine die wärmeerzeugenden Bauelemente enthaltende Baugruppe dienenden Deckel gebildet ist. Ein derartiger Kühlkörper geht aus der GB-PS 16 04 367 als bekannt hervor.The invention relates to a heat sink for heat-generating electrical components that is attached to one of the Heat-generating components facing inside with inside cooling fins and at least an outside facing away from the heat-generating components is formed with outside cooling fins and one as a cover for an assembly containing the heat-generating components serving lid is formed. Such a heat sink is known from GB-PS 16 04 367.

Zur Wärmeabfuhr aus hermetischen oder hf-dichten Gehäusen wird üblicherweise z. B. eine außen gerippte Ausführung des Gehäuses, eine wärmeleitende Verbindung der zu kühlenden Bauelemente mit der Gehäusewand oder eine wärmeleitende Verbindung der zu kühlenden Bauelemente mit als »heat-pipes« bekannten Kühlelementen zur Umgebung vorgesehen. Bei diesen Lösungsmöglichkeiten können folgende Schwierigkeiten auftreten. Die äußeren Gehäuseabmessungen sind im allgemeinen vorgegeben, d. h. die Kühlrippen können nicht am wirksamsten Ort der Gehäuseoberfläche oder mit den notwendigen Abmessungen angebracht werden. Oft ist der wärmeleitende Kontakt der zu kühlenden Bauelemente mit der Gehäusewand aus elektrischen oder konstruktiven Gründen nicht möglich. Schließlich kann die Anwendung von »heat-pipes« bei hermetischen Gehäusen konstruktiv sehr aufwendig werden.To dissipate heat from hermetic or hf-tight housings, z. B. an externally ribbed Design of the housing, a thermally conductive connection between the components to be cooled and the housing wall or a thermally conductive connection between the components to be cooled and known as “heat pipes” Cooling elements provided for the environment. With these possible solutions, the following difficulties appear. The outer dimensions of the housing are generally given; H. the cooling fins can not placed in the most effective place of the housing surface or with the necessary dimensions will. The heat-conducting contact between the components to be cooled and the housing wall is often electrical or constructional reasons not possible. Finally, the use of "heat pipes" at Hermetic housings are structurally very complex.

Bei dem aus der GB-PS 16 04 367 bekannten Kühlkörper wird die wirksame Oberfläche des Kühlkörpers dadurch vergrößert, daß der Kühlkörper beidseitig, d. h.In the case of the heat sink known from GB-PS 16 04 367, the effective surface of the heat sink is enlarged in that the heat sink on both sides, d. H.

bauelementeseitig und außenseitig mit Kühlrippen ausgebildet ist Die bauelementeseitig gerippte Oberfläche des Kühlkörpers vergrößert die Wärmeabgabe an die Umgebung. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Wärmeabfuhr über den Kühlkörper durch Verbesserung der inneren und der äußeren Konvektion erziek. Für größere Gehäuse mit zusätzlicher Lüfterkühlung ist der bekannte Kühlkörper jedoch nicht geeigneton the component side and on the outside is formed with cooling fins The surface ribbed on the component side of the heat sink increases the heat dissipation to the environment. This way there will be an increase in Heat dissipation via the heat sink by improving the internal and external convection. However, the known heat sink is not suitable for larger housings with additional fan cooling

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kühlkörper der eingangs genannten Art für größere Gehäuse mit Lüfterkühlung weiterzubilden und dabei eine möglichst hohe Wärmeabfuhr zu erzielen.The invention is therefore based on the object of providing a heat sink of the type mentioned at the beginning for larger Develop the housing with fan cooling and thereby achieve the highest possible heat dissipation.

Diese Aufgabe wird bei einem Kühlkörper der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an beiden Enden der die innenseitigen Kühlrippen aufweisenden Deckelfläche jeweils eine senkrecht zur Deckelfläche verlaufende, die außenseitigen Kühlrippen tragende Fläche vorgesehen ist und daß an der den innenseitigen Kühlrippen zugewandten Innenseite dieser senkrechten Flächen jeweils ein ringsum geschlossener Leitschacht für eine zusätzliche Lüfterkühlung vorgesehen ist, welcher von zueinander und zu den innenseitigen Kühlrippen parallelen Schachtwänden auf der Deckelfläche mit den innenseitigen Kühlrippen und einer zu der Deckelfläche parallelen Deckfläche gebildet ist. Ein derartiger Kühlkörper ist insbesondere für größere Gehäuse von Vorteil, bei denen eine zusätzliche Lüfterkühlung vorgesehen ist. Dabei wird durch die Ausbildung des Kühlkörpers mit endseitigen, äußeren Kühlrippen und endseitigen Leitschächten eine besonders hohe Wärmeabfuhr erzielt.This object is achieved in a heat sink of the type mentioned according to the invention in that that at both ends of the cover surface having the inside cooling ribs one each vertically extending to the cover surface, the outer cooling ribs bearing surface is provided and that on the the inside of these vertical surfaces facing the inside cooling fins each a closed all around Guide shaft is provided for an additional fan cooling, which from each other and to the inside cooling fins parallel shaft walls on the cover surface with the inside cooling fins and a cover surface parallel to the cover surface is formed. Such a heat sink is particularly suitable for Larger housings with additional fan cooling are an advantage. The Formation of the heat sink with end-side, outer cooling fins and end-side guide shafts is a special one high heat dissipation achieved.

Im Hinblick auf eine optimale Wirkung des Kühlkörpers ist es vorteilhaft, wenn die innenseitigen und außenseitigen Kühlrippen jeweils in Richtung der Konvektionsluftströmung angeordnet sind.With regard to an optimal effect of the heat sink, it is advantageous if the inside and outside Cooling fins are each arranged in the direction of the convection air flow.

Schließlich ist es im Hinblick auf eine möglichst einfache Herstellung des Kühlkörpers mit niedrigen Herstellungskosten vorteilhaft, wenn der Kühlkörper aus einem Aluminium-Teil besteht.Finally, it is with a view to the simplest possible production of the heat sink with low production costs advantageous if the heat sink consists of an aluminum part.

Diese die Anordnung der Kühlrippen und die Herstellung des Kühlkörpers betreffenden Merkmale sind durch eine in der DE-AS 27 47 712 angegebene Vorrichtung zur Aufnahme von in Druckschaltungstechnik ausgeführten Baugruppen an sich bekannt.These are features relating to the arrangement of the cooling fins and the manufacture of the heat sink by a device specified in DE-AS 27 47 712 known per se for the inclusion of assemblies implemented in pressure circuit technology.

Ein Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers für wärmeerzeugende Bauelemente ist im folgenden anhand einer schematischen Darstellung näher beschrieben.An embodiment of a heat sink for heat-generating components is based on the following a schematic representation described in more detail.

In der einzigen Figur ist eine hochfrequenzdichte Baugruppe 10 dargestellt, welche eine Leiterplatte 11 mit wärmeerzeugenden Bauelementen 12 enthält und zwischen zwei benachbarten Baugruppen 13, ,14 angeordnet ist. Hierbei ist die Baugruppe 10 an der der Baugruppe 14 zugekehrten Seite mit einem als Kühlkörper dienenden Deckel 27 abgedeckt, welcher an der den wärmeerzeugenden Bauelementen 12 zugewandten Innenseite 15 der Fläche 25 mit Kühlrippen 26 versehen ist. Außerdem ist der Baugruppendeckel 27 an beiden Enden der Fläche 25 mit jeweils einer zu dieser Fläche senkrecht abgewinkelten Fläche 28 bzw. 29 ausgebildet, welche außenseitige, an der Gerätefrontseite bzw. an der Geräterückseite vorgesehene Kühlrippen 30, 31 trägt. Ferner ist an der Innenseite dieser senkrechten Flächen 28, 29 in einem aus den Baugruppen herausragenden Bereich jeweils ein ringsum geschlossener Leitschacht 32 bzw. 33 vorgesehen, welcher von zueinander und zu den innenseitigen Kühlrippen 26 parallelen Schachtwänden 34 auf der Fläche 25 und einer zu dieser Fläche parallelen Deckfläche 35 gebildet ist. HierdurchIn the single figure, a high-frequency-tight assembly 10 is shown which has a printed circuit board 11 with heat-generating components 12 and arranged between two adjacent assemblies 13, 14 is. Here, the assembly 10 is on the side facing the assembly 14 with a heat sink serving cover 27 covered, which on the heat-generating components 12 facing inside 15 of the surface 25 is provided with cooling fins 26. In addition, the assembly cover 27 is on both The ends of the surface 25 are each formed with a surface 28 or 29 angled perpendicularly to this surface, which external cooling fins 30, 31 provided on the front of the device or on the rear of the device wearing. Furthermore, on the inside of these vertical surfaces 28, 29 protruding from the assemblies Area in each case a completely closed guide shaft 32 or 33 is provided, which from each other and shaft walls 34 parallel to the inside cooling fins 26 on the surface 25 and one to this Surface parallel top surface 35 is formed. Through this

ist die Front- und Rückseite der Baugruppen als Leitschacht für eine Zwangskonvektion im Falle einer zusätzlichen Lüfterkühlung ausgebildet. Die abgewinkelte Ausbildung des als Kühlkörper dienenden Baugruppendeckels 27 ist insbesondere bei Einschüben, sinschiebbaren (Steck-)Baugruppen und/oder der dargestellten Anordnung von Baugruppen von besonderem Vorteil, da sie seitlich der Baugruppen, also z. B. an den anderen Baugruppen benachbarten Seiten keinen Platz benötigt und die außenseitigen Kühlrippen an der freien Frontseite eines Gerätes oder einer Baugruppenanordnung vorgesehen sind.is the front and back of the assemblies as a guide shaft for forced convection in the event of an additional one Fan cooling trained. The angled design of the assembly cover serving as a heat sink 27 is particularly in the case of slide-in units, slide-in (plug-in) assemblies and / or the arrangement shown of assemblies of particular advantage because they are on the side of the assemblies, so z. B. to the other No space is required for the adjacent sides of the assemblies and the cooling fins on the outside on the free front side a device or an assembly arrangement are provided.

Bei der dargestellten Ausführungsform eines in vor-In the illustrated embodiment of a pre-

I' teilhafter V/eise aus einem Aluminium-Strangpreßpro-I 'partial V / iron from an aluminum extrusion pro-

|. fil-Teil bestehenden Kühlkörpers sind die innenseitigen|. fil-part existing heat sinks are the inside

: I und die außenseitigen Kühlrippen jeweils in Richtung f der Konvektionsluftströmung angeordnet
" Es gibt Baugruppen, die im Gehäuseinneren eine
: I and the outside cooling fins each arranged in the direction f of the convection air flow
"There are assemblies that have a

gleichmäßige thermische Flächenbelastung aufweisen, z. B. durch digitale Schaltungen, und die mit ihrer Innentemperatur die zulässige Belastung der Bauelemente geringfügig überschreiten. Besonders in diesem Fall, aber auch bei hohen thermischen Flächenbelastungen bringt die dargestellte Ausbildung eines Kühlkörpers als zusätzliche Kühlmaßnahme in folgenden Punkten Vorteile:have uniform thermal surface loading, e.g. B. by digital circuits, and those with their internal temperature slightly exceed the permissible load on the components. Especially in this case, but also with high thermal surface loads, the illustrated design of a heat sink brings as an additional cooling measure in the following points advantages:

Niedrige Herstellungskosten,Low manufacturing costs,

kein wesentlich größerer Platzbedarf als für das ursprüngliche Gehäuse,no significantly larger space requirement than for the original housing,

die Wärmeableitung von allen Bauelementen ist verbes-■sert, the heat dissipation from all components is improved,

es ist kein direkter Eingriff in die elektrische Schaltung und deren Konstruktion nötig; daher ist der Kühlkörper auch als nachträgliche Maßnahme geeignet,
Verbesserung der Flächennutzung auf der Leiterplatte, die Zugänglichkeit zu den Bauelementen bleibt erhalten,
die äußere Gehäuseform bleibt erhalten.
no direct intervention in the electrical circuit and its construction is necessary; therefore the heat sink is also suitable as a subsequent measure,
Improvement of the use of space on the circuit board, the accessibility to the components is retained,
the outer shape of the housing is retained.

Der dargestellte Kühlkörper ist somit insbesondere für geschlossene, hermetisch oder hochfrequenzdichte Gehäuse oder Baugruppen geeignet, in denen auch eine hohe thermische Belastung bestehen kann, z. B. für Leistungsverstärker. The heat sink shown is therefore particularly suitable for closed, hermetic or high-frequency-tightness Housing or assemblies suitable in which a high thermal load can exist, e.g. B. for power amplifiers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

5050

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Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kühlkörper für wärmeerzeugende elektrische Bauelemente, der an einer den wärmeerzeugenden Bauelementen zugewandten Innenseite mit innenseitigen Kühlrippen und an mindestens einer den wärmeerzeugenden Bauelementen abgewandten Außenseite mit außenseitigen Kühlrippen ausgebildet und von einem als Abdeckung für eine die wärmeerzeugenden Bauelemente enthaltende Baugruppe dienenden Deckel gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der die innenseitigen Kühlrippen (26) aufweisenden Deckelfläche (25) jeweils eine senkrecht zur Deckelfläche verlaufende, die außenseitigen Kühlrippen (30, 31) tragende Fläche (28, 29) vorgesehen ist, und daß an der den innenseitigen Kühlripper. (26) zugewandten Innenseite dieser senkrechten Flächen (28, 29) jeweils ein ringsum geschlossener Leitschacht (32,33) für eine zusätzliche Lüfterkühlung vorgesehen ist, welcher von zueinander und zu den innenseitigen Kühlrippen (26) parallelen Schachtwänden (34) auf der Deckelfläche (25) mit den innenseitigen Kühlrippen (26) und einer zu der Deckelfläche (25) parallelen Deckfläche (35) gebildet ist.1. Heat sink for heat-generating electrical components, which is attached to the heat-generating Components facing inside with inside cooling fins and at least one of the Heat-generating components facing away from the outside formed with outside cooling fins and one as a cover for an assembly containing the heat-generating components serving cover is formed, characterized in that at both ends of the inner side cooling ribs (26) having cover surface (25) each one perpendicular to the cover surface extending, the outside cooling fins (30, 31) carrying surface (28, 29) is provided, and that on the inside cooling fins. (26) facing inside of these vertical surfaces (28, 29) each an all-round closed guide shaft (32,33) is provided for additional fan cooling, which from one another and to the inside cooling ribs (26) parallel shaft walls (34) the cover surface (25) with the inside cooling ribs (26) and one parallel to the cover surface (25) Top surface (35) is formed. 2. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innen- und außenseitigen Kühlrippen (26 bzw. 30,31) jeweils in Richtung der Konvektionsluftströmung angeordnet sind.2. Heat sink according to claim 1, characterized in that the inner and outer cooling fins (26 and 30,31) are each arranged in the direction of the convection air flow. 3. Kühlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (27) aus einem Aluminium-Strangpreßprofil-Teil besteht.3. Heat sink according to claim 1 or 2, characterized in that the heat sink (27) consists of one Extruded aluminum profile part.
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