DE1614012A1 - Anordnung zur Abfuehrung der in Halbleiterelementen,wie Dioden,Thyristoren u.dgl.erzeugten Waerme - Google Patents

Anordnung zur Abfuehrung der in Halbleiterelementen,wie Dioden,Thyristoren u.dgl.erzeugten Waerme

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DE1614012A1
DE1614012A1 DE19671614012 DE1614012A DE1614012A1 DE 1614012 A1 DE1614012 A1 DE 1614012A1 DE 19671614012 DE19671614012 DE 19671614012 DE 1614012 A DE1614012 A DE 1614012A DE 1614012 A1 DE1614012 A1 DE 1614012A1
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Description

ELHKTROTEOHNISCHE FABRiK 4 DDSSELDORF-REISHOLZ
Anordnung, zur Abführung der in
wie Dioden* Thyristoren und dergl* erzeugten Warme
Die trfindung betrifft eine Anordnung zur Abführung der in Halbleiterelementen, wie Dioden» Thyristoren und dergleichen erzeugten SHssnit* bestehend aue einem Wärmespeicher, einem Kühlkörper und einer zwischen diesen angeordneten Isolation« Zur Kühlung von Halbleiterelementen ist es ellgemein tibliohj diese auf au· einer Aluminium-Legierung bestehenden Kühlkörpern zu befestigen, welche an ihrer Unterseite Kühlrippen besitzen* fitit einer derartigen Anordnung ist ee aber nicht möglich, bei kurzzeitiger Überlastung der Halbleiterelemente die momentan auftretende Wärmemenge in kürzester Zeit so abzuführen» daO eine Beschädigung der Halbleiterelement·} die gegen Ubeelaatung empfindlich sind» Vaimierien wird» > .**
Der ErfirtdiUlB liegt die Aufgebe »ügrunde, «ine einfache und wirksame Anordnung zu schaffen, welche es esewÖQlioht, einzelne Halbleiterelemente großer Strom-•tirke unter;Verwendung viii·· netaliiaehln wärmespeicher» kurzzeitig überlasten zu können und betrifft soiait fin· neu* »e*teilh»fte töiiung einer an sieh be** kannten Aufgabe·
dar lefindkmg mi$4 lift* AnoEdnuftg vorgeechlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, d»a die ^ai^^iMjialamei»!· atroM- ttnd wärmeleitend auf metallischen UJürmespeiehem aufgabaut #indt dia unter Zaischenlage einer geeigneten Isolation auf einem. KUhlkörpar befestigt sind und daQ diess U/äipmespeicher yorzugsmeise au* Kupfer bestehen und einen keyroeienefesten Überzug baiapielaweiee
Silber besitzen^ Nich eineir «fiteren Vorschlag der Erfindung ist dar KUhI-fper ao auagebildetr daß er als gemeinsame Grundplatte für mehrere Uärme- »peicher mit Halblsiterelamanten dient» ErfindungegemäO entspricht die GröSe dar Isolation zwischen jede» iärmaepeicher und dem für alle lüärmaapaicher gemeinsamen Kühlkörper der Auflagefläche des Jeuieiligen UJärmespaichera.
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ORIÖINAL
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Ein metallischer Wärmespeicher, auf welchem ein B5i«8w*ltii3*elament 'stromleitsnd befestigt ist, muß eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzen· Außerdem wird von einem Wärmespeicher verlangt, daß er eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt urrd möglichst uiel Wärme aufnehmen kann. Cs kommt aber auch darauf an, die entstehende Wärme schnell wegführen zu können. Kupfer hat bekanntlich eine Wichte von 8,93 (kg/dm ), eins spezifische Ii arm β von 0,093 (Cal/kg°C) und eine Wärmeleitfähigkeit •von 320 (Cal/m*h*°C}v Das aus der Wichte und der spezifischen Wärme ge» bildete Produkt, welches ein Blaß für daa Wärmespeichervermögen ist, beträgt 0,83 (Cal/°C dm3). Aluminium hat sine Wichte von 2,7 (kg/dm3}* eine spezifische Wärme von 0,216 (Cal/kg°C) und eine Wärmeleitfähigkeit von 181 (Cal/m*h*°C); das Wärmespsichervermögen beträgt 0,585 (Cal/°C dm ), lit elco wesentlich schlechter al· da· von Kupfer» und zudem ist. auch die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium schlechter als die von Kupfir« Aus den vorstehenden Werten ist ersichtlich, daß sich Kupfer besondif· gut als Wärmespeicher eignet, zumal, da seine elektrische Leitfähigkeit 1,£j-fach besser als dia von Aluminium ist« Unter Berücksichtigung der obigen für Kupfer angegebenen Werts kann man das Volumen dee Wärmespeichere für eine bestimmte im Halbleiterelement auftretende und momentan abzuführende Wärme» menge berechnen, wenn die technischen Oaten des Halblaiterelsmantes und t)ie Zeitdsuet der"' intermittierend auftretenden Übf^lastung bekannt sind« Hierbei kann man beispielsweise eine Diode und eilmn fftyristfrfel, eile beide das gleiche Spannungepotential haben, in den. gleichen Wärmespeicher einsetzen, wenn dieser demantsprechend bemessen Ϊ*Λ» Dia im wärmespeicher gespBioherte Wärme tritt durch die Isolation, die beisPialew|£ie a^s Ölim-
msr besteht, in den Kühlkörper ein, welcher mit Rippert^tiicee^ei| -1^1. W^
6ha den Hauptanteil der Wärme an die Umgebung abführen||?wiai^|n dem wärme-* «ibgebendsn Halbleiterelement und dem Wärmespeicher tri1:| ein femperaturiprung auf, welcher einen sehrifflXerf Übertritt der vom Durchgjtin9*»trora erzeugten Wärme in den vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Wärmespeicher bewirkt« Da die Fläche der Isolation zwischen deA Wärmespeicher und dem Kühl— körper der Auflagefläche des Wärmespeichers entspricht, besteht für dia vom Wärmespeicher in den Kühlkörper abfließende Wärme eine große Übergangs» fläche mit kleinem Temperaturgefälle, da die TemperaturgefMlIe umgekehrt
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proportional den Auflageflachen sind* Daraus folgt, daß die Wärme dee f
UJärmespeiciiei-e gleichmäßig an den Kühlkörper abgegeben tuird,
1 *
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Kühlkörper als Grundplatte zur Befestigung weiterer Geräte, uiie Drosseln, Kondensataren, Uliderstände, Elektromagnatschütze und dergleichen'verwendet u/ird, d,h« daß der Kühlkörper als Aufbauplatte für eine ganze Schaltkombination dient, was den Vorteil bringt, daO eine besondere Aufbau« platte für die zusätzlichen Geräte nicht erforderlich ist und eine reichlich besessene Gesamtkühlflache zur Verfügung steht. Nach der Erfindung ist der Kühlkörper durch Stehbolzen mit der GehHueerUckuand, ·. die beispielsweise aus Stahlblech besteht, verbunden und an seiner Vorderseite durch eine abnehmbare Schutzkappe entsprechend den anzuwendenden Schutzvorschriften in-an sieb bekannter Illeise abgedeckt·
Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung her\/or, uielche ein AusfUhrungebeispiel darstellt, Ee zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den Wärmespeicher und den. Kühlkörper mit der dazwischen befindlichen Isolationf
Fig, 2 eine Teileneicht des Kühlkörpers mit Geräten . bei abgenommener Schutzkappe)
Fig*.3 einen Schnitt durch den Kühlkörper mit Schutzkappe nach der Linie I - I der Fig. 2,
Teil 1 ist der vorzugsweise aus Kupfer bestehende Wärmespeicher, auf dem ein Halbleiterelement 2 beispielsweise mit einer Schraubverbindung' befestigt 1st» fllit 1' ist eine Gewindebohrung für den Kabelanschluß bezeichnet. Teil 3 ist der Kühlkörper mit seinen Kühlrippen 3·, Teil 4 ist die Isolation zwischen dem'Wärmespeicher und dem Kühlkörper« Hierbei entspricht die flächenmaßige Größe der Isolation der Größe der Auflagefläche des Wärmespeicher* auf dem Kühlkörper, wobei die Isolation eine nininale Stärke besitzt und vorzugsweise aus Glimmer besteht, 8o daß sich ein guter Wärmeübergang vom Wärmespeicher zu dem Kühlkörper ergibt. Der Wärmespeicher ist mit beispielsweise vier Schrauben 5 unter
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ORIGINAL INSPECTED
SiW von je -«ine? !önlierhüte« "und eina* lsoiie^soheibo auf dem -
biilemtiqi ~ m<j>ni '■>f&tsQ.-Siihx-miben "S_ uKiah "die isolation 4 durch« dringen«
. ; tu *r·-0 A
führen fc-*j i.n -· ?^d ·».,. -!*e» bx · *«:'* öia tut fieso --tltung oitf»«* Steuerung dien ν!ι «.;. «j ■'. .. ν·,*';, ..ν .^_ i'^jeeei-iivV-,.^- HoehohsaisAdirafcilnde und Elektr?*· '* magiif<tf«.5,i*s .·;, . .--ai*^ ί» ν/» κηίsprechend dimenei*6ier**n Kühlkörper angeordnet» wih '%* Fi.y# 2 und 3 zeigen· Der Kühlkörper mit den auf die β»» angeordneten Geräten 1st mit einer GehäueerUcictttend S9 die beispielsweise aus Stahlblech besteht, duroh vier Stehbolzen ? unter Ztoisohenlege. Von kim standshaltern S mit dem Kühlkörper 3 verbunden* Ale GehMuaOrüokwMnd k«nn im Bedarfsfall die Zwischenwand eines.Fahrzsugee oder Krane» benutzt demzufolge dann eine besonder* GehMuearück*end entfällt*
Die Gehäuserüekwand besitzt nach Fig, 2 etwa in Höhe dir tintereft StehboJ,)t»n Bohrungen 9 für die erforderlichen Kabeldurchführungir?! DltPitfeftftrta. gerichteten und im luftstrom liegenden Kühlrippen 3* deV Kühlfeiip«ri Sind W' der Stelle, wo sich die Stehbolzen 7 und Bohrungen £ für dia Kabelduetfft*· führungen befinden, unterbrochen. An der Vorderaeifci ist def. Kühlkörper durch eine beispielsweise aus Stahlblech bestehende und abnehmbar« Schutz« kappe IO mit zwei Verschlüssen abgedeckt, wobei dl* Schutzkappe beispielsweise unter/ Zwischenlage von Gummiprofilen 10* auf dem Kühlkörper abdichtend aufliegt· mit 11 sind Geräte bezeichnet, die direkt auf data Kühlkörper angeordnet werden, wie beispielsweise Kondensatoren und Elektromagnet«* schütze« Die Ausführung der Schutzkappe mit dem Dichtungsmaterial, den Verschlüssen und den hierzu gehörenden Einzelteilen sowie die Ausbildung der Kabeldurchführungen richtet eich nach den jeweils anzuwendenden Schutz;» Vorschriften, dia von Fall zu Fall verschieden sein können„ A|&b v^rstshefitt : ermähnten AflaBnähmen, weiche die Ausführung der Schutzkapipe tihd daran A^bdieTW * tung im einzelnen betreffen, sind an sich bekannt} für eis wird in dieser Anmeldung kein Elementenschutz beansprucht·
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*?a*i Halblö^sts&FingnfesiB hates ufsipg . r-. - actesJi osiv*.'©äi;un und ?u öpeiohom örrf >inr-^KToJ^e <3*u
3 fttii) Ate. ^roSofi '"iüpfif- an daß ^oÄohl«^ «. :ußciei. c% «-ofj
alle hue- toeefiölfewng dos tto?fonltarrto\aneß6e Lf ;.""oMeRfeö ocf rnn tiloifthoa {iuSiihC"»«,« ©WQoo/^i-afc uos^^p oo ^aO oich ciwe: ' cr/icfefee Öde, oinfjC'i<; föi? oiRO Efi'äöisS.s.'it'oyo^L.n^ S^r1IbIj0 Zr?^oss tel-ngfc die $£?<= önn liw^&i 3.1J tJaf die in öcfj Oauio2,Gnöftäc}5riv, m.lo öslopAQ^cue? so in Jsn ■.
iocinsirr h;r Sf*n ynd Otcsess^^M^n o^itiö'-ftsfäJn Sösi!© 2« oinan gaejlosetw .' ;.- (j
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Claims (1)

  1. Abführung de? in '■!clb.leiteiJtfliJösntan» uiiö Bioden, Thy rials«1 und Q0^Qle>,r'tten etz&jniefs Uiärrae}.'baateheniJ atse einem Wrsrmeapelehsiii eisest K-ü-h/körper s?sid sines "Söisciifon e^ü.seri- befindlichen Isolation, dadurch fje~ k-.-.:*n":.:foiQhnt-.i,s dsS ί'ΐ-ί. i-lalb-loitra'tilinsetiffie {*■ ί istfow»- und &ätmel&ttenu tau?. i-ß&ti.aiscS-isn Wärraaepcioisetf? (1-'i- -Ciifijebaut BiiVa, cü-έ untrer 2wi«>f3
    ί3.1ίίΏϊ- i'aolafclof! (4) a-jf einem Kühlkörper - (3) befestigt sind* .
    nach finspsöch 1S dsdi. coh gBkennzalchneti ciaü die WS?^ .-i aus-Kypfat fae«.-?:.C'^en- unö s.i,
    aus Silber ises
    Pmordnung naGh ilnsprueh 1j dadurch «jeker·"?,·?: icftn&tj Φίβ d3j? fCühlr&ffper (3) εο ausgebildet istt daß es s3.ii ^e^eineem--- ^^üfiäpiatte für siehrsre
    s- mit Halbleiterelatnanfcen tfügnt»"
    4, Anordnung nach föfisp^aeh 1 bis 5f Jedurc*; gekennzeichnet, daß die Größe" der Isolsiion" zwischen jedem 3!?ärmesp«?iche9 ('is J '--,'αί «lam- füf alls BärmeBpetchsr gemeinsamen Kühlkörper (3) der ßa-flag^flache tiea jeweiligen Wärmespeicher« entsprichto
    5. Anordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet 9 daß der Kühlkörper (3) als Grundplatte zur Befestigung weiterer Geräte» »ie Drosseln, Kondensatoren, Widerstände, Elektromagnetschütze und dergleichen dient,
    6* Anordnung nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl» körper (3) durch Stehbolzen (7) mit einer Gehäuserückwand (ö)» beispielsweise aus Stahlblech; verbunden und an seiner Vorderseite durch eine abnehmbare Schutzkappe (10) entsprechend d&n anzuwendenden Sohutzuorschriftsn in an sich bekannter iileise abgedeckt ist»
    BAD■■ ORIGINAL..
    ö § 0 1 3 / η 9 7 S
DE19671614012 1967-06-16 1967-06-16 Anordnung zur Abfuehrung der in Halbleiterelementen,wie Dioden,Thyristoren u.dgl.erzeugten Waerme Pending DE1614012A1 (de)

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DE2638909A1 (de) * 1976-08-28 1978-03-02 Semikron Gleichrichterbau Halbleiteranordnung

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DE2638909A1 (de) * 1976-08-28 1978-03-02 Semikron Gleichrichterbau Halbleiteranordnung

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