DE3609083A1

DE3609083A1 - ELECTRONIC DEVICE

Info

Publication number: DE3609083A1
Application number: DE19863609083
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Abert; Wigand Dipl In Schneiderheinze
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1986-03-18
Filing date: 1986-03-18
Publication date: 1987-09-24

Abstract

In order to cool power semiconductor components on printed circuit board assemblies which are installed vertically, the components are thermally conductively connected to in each case one cold plate (9). The cold plates are arranged one above the other on the printed circuit board, at right angles to said printed circuit board and parallel to one another, and are inclined with respect to the horizontal. This results in the air which is heated by the cold plates flowing away on one side and cold air flowing in from the other side. This results in intensive cooling without the components heating one another. The main field of use of the invention is encapsulated assemblies having power semiconductors. <IMAGE>

Description

Zur Kühlung von Baugruppen ist es z. B. aus der DE-PS 27 40 772 bekannt, mittels eines Lüfters den Baugrup pen Kühlluft zuzuführen. Lüfter sorgen zwar für eine inten sive Kühlung, haben aber den Nachteil, daß sie viel Raum beanspruchen und daß bei ihrem Ausfall das gesamte Gerät oder die Anlage gestört ist. Man ist daher bestrebt, auch dann, wenn die Baugruppen Leistungshalbleiterbauelemente enthalten, ohne Lüfter auszukommen, indem man die Leistungs bauelemente auf Kühlkörper setzt, die so groß sind, daß die infolge der Erwärmung bedingte Konvektion zur Kühlung aus reicht. Dies führt aber dann zu Schwierigkeiten, wenn, wie bei Digitalausgaben von Steuerungs- und Automatisierungs systemen, mehrere Leistungshalbleiterbauelemente in einer Baugruppe enthalten sind. Im allgemeinen werden dann mehrere Bauelemente elektrisch isoliert auf einen einzigen großen Kühlkörper mit senkrecht stehenden Kühlrippen gesetzt, was den Nachteil hat, daß die Montage der einzelnen isolierten Bauelemente aufwendig ist und die Bauelemente sich gegen seitig aufheizen.For cooling assemblies, it is e.g. B. from the DE-PS 27 40 772 known, the assembly by means of a fan pen to supply cooling air. Fans ensure an internal sive cooling, but have the disadvantage that they have a lot of space claim and that if they fail, the entire device or the system is faulty. One is therefore anxious, too then when the assemblies power semiconductor components included, without fan, by reducing the power components on heat sinks that are so large that the convection due to heating due to cooling enough. However, this leads to difficulties if, how for digital outputs of control and automation systems, several power semiconductor components in one Assembly are included. Generally there will be several Components electrically isolated on a single large Heatsink with vertical fins set what has the disadvantage that the assembly of each isolated Components is complex and the components are against heat up on both sides.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Gerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so zu gestalten, daß dessen Leistungshalb leiterbauelemente ohne Fremdbelüftung ausreichend gekühlt werden und sich nicht gegenseitig aufheizen.The present invention is based on the object an electronic device in the preamble of claim 1 specified type so that its performance half Sufficiently cooled conductor components without forced ventilation and do not heat up each other.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnen den Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.According to the invention, this task is characterized by the solved the part of claim 1 specified measures.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden Ausgestal tungen der Erfindung und Vorteile näher beschrieben und erläutert.Based on the drawing, in which an embodiment of the Invention is shown in the following Ausgestal tion of the invention and advantages described in more detail and explained.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel und Fig. 1 shows a section through the embodiment and

Fig. 2 Einzelheiten des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Fig. 2 shows details of the embodiment of FIG. 1.

In Fig. 1 sind mit 1, 2 die vordere bzw. hintere Rückwand eines Elektronikschrankes bezeichnet. Dieser enthält drei übereinandergelegene Reihen von Baugruppenträgern, von denen in Fig. 1 die Baugruppenträger 3, 4 und 5 sichtbar sind. In diese sind offene oder gekapselte Baugruppen 6, 7, 8 ge steckt, die jeweils mehrere Leistungshalbleiterbauelemente mit je einem Kühlblech 9 aufweisen.In Fig. 1, 1, 2 denote the front and rear rear wall of an electronic cabinet. This contains three superimposed rows of subracks, of which subracks 3 , 4 and 5 are visible in FIG. 1. In this open or encapsulated modules 6 , 7 , 8 are inserted, each having a plurality of power semiconductor components, each with a heat sink 9 .

Fig. 2 verdeutlicht die Ausbildung der Kühlbleche mit den darauf sitzenden Bauelementen. Jedes Kühlblech weist einen mittleren horizontal liegenden Teil 12 auf, auf dem ein Leistungshalbleiterbauelement wärmeleitend befestigt ist. Da die Kühlbleche voneinander elektrisch isoliert sind, ist eine elektrische Isolation zwischen dem Bauele ment und dem Kühlblech nicht mehr erforderlich. Zu beiden Seiten des mittleren Teiles 12 weisen die Kühlbleche Seiten teile 10, 11 auf, die entgegengesetzt gegenüber dem mittle ren Teil abgewinkelt sind, so daß die Kühlbleche einerseits senkrecht auf den Flachseiten der Baugruppen stehen, anderer seits aber eine mittlere Neigung gegen die Horizontalebene haben. Anstelle der abgewinkelten Form der Kühlbleche kön nen auch ebene Bleche verwendet werden, die gegen die Hori zontale geneigt auf die Baugruppe gesetzt werden. Der Vor teil der dargestellten Kühlblechform ist, daß die Anschlüsse der Bauelemente und die Befestigungspunkte des Kühlbleches leicht dem Baugruppenraster angepaßt werden können. Fig. 2 illustrates the design of the cooling plates with the components sitting on them. Each cooling plate has a central horizontally lying part 12 , on which a power semiconductor component is attached in a heat-conducting manner. Since the cooling plates are electrically insulated from one another, electrical insulation between the component and the cooling plate is no longer required. On both sides of the central part 12 , the cooling plates have sides 10 , 11 , which are angled opposite to the central part, so that the cooling plates are perpendicular to the flat sides of the modules on the one hand, but on the other hand have an average inclination against the horizontal plane . Instead of the angled shape of the cooling plates, flat plates can also be used, which are placed on the assembly at an angle to the horizontal. Before the part of the cooling plate shape shown is that the connections of the components and the mounting points of the cooling plate can be easily adapted to the assembly grid.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, liegen die Kühlbleche jeder Baugruppe parallel, so daß sich zwischen ihnen Kanäle bil den. Als vordere Seitenwand der Kanäle kann bei gekapselten Baugruppen die eine Seitenwand des Gehäuses dienen. Die von den Bauelementen an die Kühlbleche abgegebene Wärme erwärmt die Luft in den Kanälen, so daß diese nach links oben auf steigt und aus dem Bereich der Kühlbleche ausströmt, während von rechts unten kühle Luft nachfließt. Es ist damit eine intensive Kühlung erreicht und sichergestellt, daß die Bauelemente sich nicht gegenseitig aufheizen. Sind mehrere Baugruppen mit Leistungshalbleiterbauelementen übereinander angeordnet, wie es im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Fall ist, werden vorteilhaft zwischen den Baugruppen Luft leitbleche 14 angebracht, welche die Luftführung und damit die Lüftung verbessern. Sind die Baugruppen gekapselt, sind diese zweckmäßig oben und unten für den Kühlluftdurchtritt offen.As can be seen from Fig. 2, the cooling plates of each assembly are parallel, so that channels bil between them. In the case of encapsulated assemblies, the one side wall of the housing can serve as the front side wall of the channels. The heat given off by the components to the cooling plates heats the air in the channels so that it rises to the top left and flows out of the area of the cooling plates, while cool air flows in from the bottom right. Intensive cooling is thus achieved and it is ensured that the components do not heat up each other. If several assemblies with power semiconductor components are arranged one above the other, as is the case in the exemplary embodiment according to FIG. 1, air baffles 14 are advantageously installed between the assemblies, which improve the air flow and thus the ventilation. If the modules are encapsulated, they are expediently open at the top and bottom for the cooling air to pass through.

Baugruppen, die in einem Elektronikschrank übereinander liegen, sind zweckmäßig so angeordnet, daß ihre erwärmte Abluft in einem gemeinsamen Abluftkanal nach oben steigt.Assemblies stacked on top of each other in an electronics cabinet are appropriately arranged so that their heated Exhaust air rises in a common exhaust air duct.

Claims

1. Electronic device with at least one built-in vertical assembly, which has a plurality of power semiconductor components connected with Kühlkör, characterized in that the heat sinks ( 9 ) each consist of a sheet metal, which is perpendicular to the flat side of the flat assembly ( 6 ) and against the horizontal plane is arranged inclined and that the heat sinks are parallel to one another and one above the other.

2. Electronic device according to claim 1, characterized in that the heat sink has a horizontally lying central part ( 12 ) to which the power semiconductor component is connected and to which parts ( 10 , 11 ) angled in opposite directions connect.

3. Electronic device according to claim 1 or 2, characterized in that in several superposed assemblies ( 6 , 7 , 8 ) between these air baffles ( 14 ) are provided, which are arranged perpendicular to the levels of the assemblies and corresponding to the cooling plates ( 9 ) are inclined against the horizontal plane.

4. Electronic device according to claim 3, characterized characterized that for the one above the other lying assemblies a common exhaust duct see is.