DE2926073A1

DE2926073A1 - Anordnung zum kuehlen elektronischer komponenten

Info

Publication number: DE2926073A1
Application number: DE19792926073
Authority: DE
Inventors: Stafford Malcolm Ellis
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1978-06-29
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1980-01-10
Also published as: FR2430170B3; FR2430170A1; US4298903A

Description

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Elliott Brothers (London) Limited,
CheImsford, Essex, Großbritannien

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen elektronischer Komponenten, die auf einer Platte befestigt sind. Bei derartigen Platten kann es sich um Platinen, Platten mit gedruckten Schaltungen und dergleichen handeln.

Im allgemeinen besitzen derartige Platten eine wärmeleitende sprossenähnliche Leiter oder ein analoges wärmeleitendes Muster, um Wärme von den Komponenten, die auf der Platte befestigt sind, zu Wärmesenken abzuleiten, die an den Seitenkanten der Platte angeordnet sind. Die Wärmesenken befinden sich in gutem thermischem Kontakt mit den Seitenwänden eines Kastens, der die Platte umgibt. Die Kastenseitenwände können des öfteren auch mit Kühlrippen versehen sein,und eine elektrische Gebläseanordnung bläst die erhitzte Luft von den gerippten Wänden. Bei anderen bekannten Anordnungen wird die Wärme von dem Kasten durch Kühlluft abgeführt, die über Durchführungen in den Kasten eintritt und diesen wieder verläßt.

Bei verschiedenen Anwendungsfallen bzw. Umgebungsbedingungen, wie in der Kanzel eines Flugzeuges, ist der Wirkungsgrad von derartigen Anordnungen nicht zufriedenstellend.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlanordnung zu schaffen, die gegenüber bekannten Kühlanordnungen eine verbesserte Wirksamkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine kalte Wand mit einem offenen Wandaufbau an dessen offenem Ende in lösbarem Kontakt steht, um ein Gehäuse für die Platte zu bilden, daß innerhalb des Gehäuses eine Führung Sei-

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tenteile eines wärmeleitenden Stützrahmens für die Platte aufnimmt und daß vorgespannte Federelemente den Stützrahmen längs der Führung in guten thermischen Kontakt mit der kalten Wand drücken.

In Ausgestaltung der Erfindung weist der Stützrahmen U-förmige Gestalt auf, wobei seine Basis sich in thermischem Kontakt mit der kalten Wand befindet. Die Führung besteht bevorzugt aus Führungsbahnen auf sich gegenüberliegenden Wänden des Wandaufbaus. Dabei sind die Führungsbahnen Nuten, die durch Stege auf den Wänden des Wandaufbaus gebildet sind.

In* weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Federelemente in Ausnehmungen in den sich gegenüberliegenden Wänden des Wandaufbaus angeordnet,, nimmt jede Ausnehmung eine Feder auf, ist in bezug auf den Wandaufbau eine Platte befestigt, die die Federn zusammendrückt und sind Teile zwischen den Federn und den Seitenteilen des Stützrahmens vorhanden, die die Druckkraft der Federn auf den Stützrahmen übertragen.

Die Platte umfaßt bevorzugt eine weitere Platte, die elektronische Komponenten und/oder elektrische Leiter trägt,-mit denen die andere Platte elektrisch verbunden" ist. .

Die kalte Wand-ist zweckmäßigerweise mit parallelen. Führungsschienen versehen, die Seitenflansche haben, welche mit längsverlaufenden Führungsbahnen auf - der äußeren Oberfläche des Wandaufbaus zusammenwirken,, und ist der Wandaufbau zu der kalten" Wand so angeordnet,. SaB sich die Sei teuf lausche der Führungsschienen in die Füiirnngsbahneii erstrecken.

In einer derartigen Anordnung weist die kalte Wand längs einer Kante ein Längskeil auf, das sieb, im rechten Winkel zur Richtung der parallelen Führungsschienen erstreckt ttnd eine Oberfläche besitzt, die der Oberfläche.der kalten Wand, " weiche thermisch mit dem Wandaufbau im Kontakt steht, so gegenüberliegt, daß ein Schlitz gebildet ist, ist ferner die Oberfläche des tängsteils in Richtung parallel zu "den Führungs- -

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schienen geneigt, hat das entsprechende Ende des Wandaufbaus eine komplementär dazu geneigte Oberfläche und sind die geneigten Flächen des Wandaufbaus und die kalte Wand miteinander im Eingriff, um eine Kraft auf den Wandaufbau in Richtung auf die kalte Wand auszuüben.

In bevorzugter Weise umfaßt das gegenüberliegende Ende des Wandaufbaus eine weitere, geneigte Oberfläche, die mit einer Fläche eines Befestigungsteils zusammenwirkt, das drehbar mit der kalteh Wand verbunden ist, die nach Drehung des Befestigungsteils mit der geneigten Fläche des Wandaufbaus im Eingriff steht und diese zusammen mit dem gegenüberliegenden Ende des Wandaufbaus gegen die kalte Wand drückt.

Es ist selbstverständlich, daß in den praktischen Ausführungsbeispielen nach der Erfindung eine Vielzahl von Führungsanordnungen üblicherweise in dem Gehäuse vorgesehen ist, das durch den Wandaufbau und die kalte Wand gebildet wird, wobei jede Führungsschiene dafür geeignet ist, die Seitenteile eines entsprechenden Stützrahmens aufzunehmen und jede mit einem entsprechenden eigenen vorgespannten Federelement ausgerüstet ist.

In ähnlicher Weise kann eine Vielzahl von Wandaufbauten vorgesehen werden, um eine Vielzahl von Gehäusen zu bilden, die an eine gemeinsame kalte Wand angrenzen bzw. anliegen.

Im folgenden wird eine Anordnung nach der Erfindung als ein Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher * beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 - eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, der Anordnung ,

Figur 2 - einen Querschnitt durch die Anordnung nach Figur 1,

Figur 3 - eine Draufsicht, teilweise geschnitten, der Anordnung nach Figur 1,

Figur 4 - eine Ansicht der vorderen Stirnseite der Anordnung nach Figur 1, und

Figur 5 - eine Teilansicht eines Teils der Anordnung.

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Die Anordnung umfaßt eine kalte Wand 11 und einen Wandaufbau 13 mit einem geöffneten Ende 15, das sich in geeignetem Kontakt mit der kalten Wand 11 befindet, wie noch nachstehend beschrieben wird.

In dem auf diese Weise gebildeten Gehäuse sind parallel zueinander eine Anzahl von ü-förmigen, rechtwinkligen Stützrahmen 17 für die wärmeleitenden Schaltplatten angeordnet, wobei Seitenteile 19 der Stützrahmen 17 parallel.zueinander in Führurigsanordnungen gleitbar eingefügt sind, die durch Nuten gebildet werden, die von parallelen Stegen 21 auf sich gegenüberliegenden Seitenwänden 23 des Wandaufbaus ^geformt werden. Die Stege 21 erstrecken sich senkrecht zu der Fläche der kalten Wand 11, die von dem Wandaufbau 13 berührt wird. Der Wandaufbau 13 besitzt ein nach oben hin geschlossenes Teil 24. Es besteht ausreichender Raum zwischen den Seitenteilen 19 der Rahmen 17 und den Bodenflächen der Führungsnuten, die durch die Stege 21 festgelegt sind, um kleine Schräglagen der Stützrahmen 17 infolge von Herstellungstoleranzen ausgleichen zu können.

Zu jedem Stützrahmen 17 gehören zwei vorgespannte Federelemente 25, eines an jeder Seite des Stützrahmens 17. Die Federelemente 25 drücken die Stützrahmen längs ihrer entsprechenden Führungsanordnungen,so daß die Bodenteile 27 der Stützrahmen einen guten thermischen Kontakt mit der kalten Wand 11 herstellen.

Die Federelemente 25 umfassen Federn 29, die in eigenen Ausnehmungen oder Taschen 31 in den Seitenwänden 23 des Wandaufbaus 13 angeordnet sind. Die Seitenwände 23 sind als äußere Gehäuse mit integrierten Federausnehmungen bzw. Federtaschen 31 und den Stegen 21 ausgebildet.

Die Federn 29. werden durch den Kontakt mit einer Schaltplatte 33 vorgespannt, die an dem Wandaufbau 13 mit Hilfe von Schraubbefestigungen 35 angebracht ist. Die Federn 29

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stützen sich auf Stempelteilen 37 auf, von denen jeder einen zentralen Zapfenteil 39 besitzt, der sich durch einen Durchgang im Boden seiner Federausnehmung 31 erstreckt und stützen sich ferner auf der oberen Fläche des Seitenteils 19 des zugehörigen Stützrahmens 17 ab. Die Stützrahmen 17 werden dadurch nach unten gedrückt, so daß ein guter thermischer Kontakt zwischen den Böden 27 der Stützrahmen 17 und der kalten Wand 11 besteht.

Jeder Stützrahmen 17 trägt eine Schaltplatte oder Schaltkarte 41, die ein wärmeleitendes Leitermuster 43 aufweist, wobei die Seitenteile 19 jedes Stützrahmens 17 einen guten thermischen Kontakt mit den Seitenteilen des Leitermusters 35 der zugehörigen Karte 33 herstellen, so daß sich das Leitermuster auf einer Karte in gutem thermischem Kontakt mit der kalten Wand 11 über den Stützrahmen 17 befindet.

Es ist offensichtlich, daß die in den Komponenten, die von den Karten getragen werden (deren Platz ist in Figur 3 durch die strichpunktierten Linien angezeigt), erzeugte Wärme sehr rasch zu der kalten Wand 11 geleitet wird.

Die Schaltplatte 33 bildet eine "Mutter"-Platte für die Schaltungsplatten bzw. Schaltkarten. 41. Der Raum zwischen der Mutterplatte 33 und den Karten nimmt standardmäßige zweiteilige elektrische Verbindungsanordnungen 44 für die gewünschten elektrischen Zusammenschlüsse auf.

Um den Wandaufbau 13 auf der kalten Wand 11 zu plazieren, weisen die unteren Randteile 45 der Seitenwände 23 des Wandaufbaus Führungsbahnen 47 auf, die mit parallelen Führungsschienen 49 zusammenwirken, die auf der kalten Wand 11 aufgebracht sind. Die Führungsschienen 49 besitzen Flansche 51, die sich in die Führungsbahnen 47 hinein erstrecken.

Um den Wandaufbau 13 an der kalten Wand 11 zu befestigen, ist ein L-förmiges, rinnenähnliches Teil 53 mit der

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kalten Wand 11 fest verbunden. Das Teil 53 besitzt eine zu der Fläche der Wand 1t, die durch den Wandaufbau 13 berührt wird, geneigte Oberfläche 55, um einen Schlitz festzulegen. Der Boden des Wandaufbaus 13 ist mit einem Querteil 57 versehen, der eine dazu komplementär geneigte Oberfläche 59 besitzt. Wenn der Wandaufbau 13, geführt durch die Schienen 49, in Position gleitet, tritt der Teil 57 in den Schlitz ein, so daß die beiden zueinander komplementären Flachen 55 und 59 sich berühren und der hintere Teil des Wandaufbaus 13 in engen Kontakt mit der kalten Wand 11 gedrückt wird.

An der Vorderseite des Wandaufbaus 13 befindet sich eine Stütze 61 mit einer gleichfalls geneigten Oberfläche 63 und einem Befestigungsteil 65, das an der kalten Wand 11 angelenkt ist. Wenn das Teil 65 von der in voll durchgezeichneten Linien gezeigten Position in die Position gerückt wird, die durch strichpunktierte Linien (Figur 1) gezeigt ist,, gelangt eine Fläche 67 des Teils 65 mit der Fläche 63 der Stütze 61 in Eingriff* und die Vorderseite des Aufbaus 13 wird dadurch eng an die kalte Wand 11 angedrückt.

Zum leichten Entfernen der Karten bzw. Platten 41 sind die Bodenteile 27 der Stützrahmen 17 mit gerändelten Nuten 67 versehen. Ein langgestrecktes Abzugswerkzeug, das nicht gezeigt ist, kann zwischen benachbarte Platten bzw. Karten eingeführt werden,und infolge der Nuten- 67 ist der Zugang zu der Bodenkante einer Karte bzw. Platte leicht möglich, wenn es erwünscht ist, diese von ihrem Stützrahmen 17 abzuziehen.

Die kalte Wand 11 kann ein Strukturteil der Umgebung der Anordnung sein und sie kann Kanäle aufweisen, durch welche eine Kühlflüssigkeit zirkuliert. Falls die Kühlanordnung Verwendung in einem Flugzeug findet, könnte die Kühlflüssigkeit möglicherweise der Flugzeugtreibstoff sein.

Es ist selbstverständlich, daß eine einzelne kalte Wand eine Anzahl von Wandaufbauten 13, Seite an Seite, tragen kann, wie dies in den Figuren 2, 3 und 4 gezeigt ist.

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Leerseite

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Elliott Brothers (London) Limited,
Chelmsford, Essex, Großbritannien

1J Anordnung zum Kühlen elektronischer Komponenten, die auf einer Platte befestigt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß eine kalte Wand (11) mit einem offenen Wandaufbau (13) an dessen offenem Ende (15) in lösbarem Kontakt steht, um ein Gehäuse für die Platte (41) zu bilden, daß innerhalb des Gehäuses eine Führung (21) Seitenteile (19) eines wärmeleitenden Stützrahmens (17) für die Platte (41) aufnimmt und daß vorgespannte Federelemente (25) den Stützrahmen (17) längs der Führung (21) in guten thermischen Kontakt mit der kalten Wand (11) drücken.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (17) U-förmige Gestalt aufweist, wobei seine Basis sich in thermischem Kontakt mit der kalten Wand befindet.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (21) aus Führungsbahnen auf sich gegenüberliegenden Wänden (23) des Wandaufbaus (13) besteht.
4. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen Nuten sind, die durch Stege (21) auf den Wänden (23) des Wandaufbaus gebildet sind.
5. Anordnung nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Federelemente (25) in Ausnehmungen (31) in den sich gegenüberliegenden Wänden (23) des Wandaufbaus (13) angeordnet sind, daß jede Ausnehmung eine Feder (29) aufnimmt, daß in bezug auf den Wandaufbau (13) eine Platte (33) befestigt ist, die die Federn zusammendrückt, und daß Teile (37) zwischen den Federn (29) und den Seitenteilen (19) des Stützrahmens (17) vorhanden sind, die die Druckkraft der Federn (29) auf den Stützrahmen (17) übertragen.
6. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (33) eine weitere Platte umfaßt, die elektronische Komponenten und/oder elektrische Leiter trägt, mit denen die andere Platte elektrisch verbunden ist.
7. Anordnung nach jedem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kalte Wand (11) mit parallelen Führungsschienen (49) versehen ist, die Seitenflansche (51) haben, welche mit längsverlaufenden Führungsbahnen (47) auf der äußeren Oberfläche des Wandauf baus (13) zusammenwirken, und daß der Wandaufbau zu der kalten Wand (11) so angeordnet ist, daß sich die Seitenflansche (51) der Führungsschienen in die Führungsbahnen (47) erstrecken.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die kalte Wand (11) längs einer Kante ein Längsteil (53) aufweist, das sich im rechten Winkel zur Richtung der parallelen Führungsschienen (49) erstreckt und eine Oberfläche (55) besitzt, die der Oberfläche der kalten Wand (11), welche thermisch mit dem Wandaufbau im Kontakt steht, so gegenüberliegt, daß ein Schlitz gebildet ist, daß die Oberfläche des Längsteils (53) in Richtung parallel zu'den Führungsschienen (49) geneigt ist, daß das entsprechende Ende des Wandauf baus eine komplementär dazu geneigte Oberfläche (59) hat und daß die geneigten Flächen (55, 59) des Wandaufbaus (13) und die kalte Wand (11) miteinander im Eingriff sind, um eine Kraft auf den Wandaufbau in Richtung auf die kalte Wand (11) auszuüben.

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9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüberliegende Ende des Wandaufbaus (13) eine weitere, geneigte Oberfläche (63) umfaßt, die mit einer Fläche (67) eines Befestigungsteils (65) zusammenwirkt, das drehbar mit der kalten Wand (11) verbunden ist, die nach Drehung des Befestigungsteils (65) mit der geneigten Fläche (63) des Wandaufbaus (13) im Eingriff steht und diese zusammen mit dem gegenüberliegenden Ende des Wandaufbaus (13) gegen die kalte Wand (11) drückt.

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