DE19911475A1

DE19911475A1 - Gehäuse für elektronische Schaltungen

Info

Publication number: DE19911475A1
Application number: DE1999111475
Authority: DE
Inventors: Reinhard Rasch
Original assignee: Gruendl und Hoffmann GmbH Gesellschaft fuer Elektrotechnische Entwicklungen
Current assignee: Continental ISAD Electronic Systems GmbH and Co OHG
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-10-12
Also published as: WO2000055887A2; WO2000055887A3

Abstract

Ein Gehäuse für eine elektronische Schaltung, die zumindest einen Halbleiterschalter (12) umfaßt, das eine druckfeste, fluiddichte Wandung (10) hat und zumindest teilweise mit einem Inertfluid (14) befüllbar ist, um im Betrieb eine Siedebadkühlung des Halbleiterschalters (12) zu bewirken, wobei an einer Innenseite einer Fläche der Wandung (10) eine oberflächenvergrößernde Kühlstruktur (18) angeordnet ist, die in einen Gassammelraum (20) ragt, und an einer mit der oberflächenvergrößernde Kühlstruktur (18) in wärmeleitener Verbindung stehenden Außenseite der Fläche der Wandung (10) wenigstens ein Flüssigkeitskanal (22) angeordnet ist, der mit einer Flüssigkeitszuleitung (24) und einer Flüssigkeitsableitung (25) verbindbar ist.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für elektronische Schal tungen.

Stand der Technik

Aus der WO 98/45 867 ist es bekannt, einen Halbleiterschal ter in einem druckfesten Behälter anzuordnen, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiterschalters zu bewirken. Das Inne re des Behälters ist mit einem Kühlkreislauf gekoppelt, wo bei eine Dampfleitung von dem Behälter zu einem Kühler führt, und eine Flüssigkeitsleitung von dem Kühler zu dem Behälter führt, wobei die Flüssigkeitsleitung abschnitts weise im Innern der Dampfleitung angeordnet ist und von ei ner Anschlußstelle an den Behälter in das Innere des Behäl ters so weit verlängert ist, daß ihr freies Ende unterhalb des Füssigkeitsspiegels der Kühlflüssigkeit mündet. Damit ist der druckfeste Behälter für die Verbindungen mit dem Kühlkreislauf nur einmal mit einem Durchbruch oder einer Öffnung zu versehen. Die Dampfleitung mündet kühlerseitig an einem Verteilerraum, und die Flüssigkeitsleitung mündet kühlerseitig an einem Sammelraum, wobei zwischen dem Ver teilerraum und dem Kühlerraum eine Kühlleitung angeordnet ist, an deren Innenwand Dampf aus der. Dampfleitung konden siert und als Flüssigkeit in den Sammelraum fließt.

Aus der WO 98/45 867 ist es weiterhin bekannt, einen Halb leiterschalter in einem druckfesten, im wesentlichen zylin drischen Behälter anzuordnen, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im Betrieb eine Fluidküh lung des Halbleiterschalters zu bewirken. Der zylindrische Behälter hat einen seine Wandung schneidenden Flansch, der zur Aufnahme eines Anschlusses eines Kühlers eingerichtet ist, wobei der Anschluß mit dem Flansch durch Verschraubun gen verbunden ist, und sind an den Verschraubungen jeweils Federelemente vorgesehen, die den Anschluß federnd gegen den Flansch vorspannen. Der Druck im Innern des Behälters im Betrieb der Anordnung steigt an, wenn die Verlustwärme der Halbleiterschalter die Inertflüssigkeit zum Sieden bringt.

Der Erfindung zugrundeliegendes Problem

Dementsprechend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein einfach herzustellendes und im Betrieb zuverlässiges Gehäuse für eine elektronische Schaltung bereitzustellen, das die ohne die Flansche für die Inertflüssigkeitsleitun gen auskommt, kompakt baut und eine hohe Kühlkapazität auf weist.

Erfindungsgemäße Lösung

Zur Lösung der Probleme stellt die Erfindung ein Gehäuse für eine elektronische Schaltung bereit, die zumindest ei nen Halbleiterschalter umfaßt, das eine druckfeste, fluid dichte Wandung hat und zumindest teilweise mit einem Inert fluid befüllbar ist, um im Betrieb eine Siedebadkühlung des Halbleiterschalters zu bewirken, wobei an einer Innenseite einer Fläche der Wandung eine oberflächenvergrößernde Kühl struktur angeordnet ist, die in einen Gassammelraum ragt, und an einer mit der oberflächenvergrößernde Kühlstruktur in wärmeleitender Verbindung stehenden Außenseite der Flä che der Wandung wenigstens ein Flüssigkeitskanal angeordnet ist, der mit einer Flüssigkeitszuleitung und einer Flüssig keitsableitung verbindbar ist.

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip basiert darauf, daß das Gehäuse durch die fluiddichte Wandung und den Flüs sigkeitskanal zumindest stellenweise doppelwandig aufgebaut ist, wobei die einzelnen Wände unter Bildung von Hohlräu men, Kammern und/oder Leitungsabschnitten mit sehr dünnen Einzelwanddicken eine hohe Stabilität und Festigkeit der Gesamtanordnung erreichen und gleichzeitig einen Strömungs weg für Kühlfluid bilden. Weiterhin ist das Gehäuse an sei ner Innenwand mit kühlenden Strukturen für das Inertfluid der Siedebadkühlung versehen, wobei sich diese Strukturen in einem Gassammelraum befinden, in den aus der Flüssigpha se der Siedebadkühlung ausgasendes Fluid aufsteigt, durch die kühlenden Strukturen wieder verflüssigt wird und von diesen in die Flüssigphase der Siedebadkühlung zurück tropft.

Damit sind keine Fluidflansche für die Inertflüssigkeit er forderlich. Dies reduziert Dichtigkeitsprobleme sowie den Beschickungs- und Montageaufwand. Außerdem ist die Gefahr ausgeschaltet, daß der aufgesetzte oder abgesetzte Kühler oder die Zuleitungen undicht werden, so daß die Inertflüs sigkeit aus dem Kühlsystem entweichen könnte. Des weiteren fallen die Schlauchleitungen und Kupplungen weg, die ohne hin keine 100-%ige Dichtheit für die Inertflüssigkeit bie ten. Außerdem ist die Gefahr der Undichtheit des Kühlrippen bei dem aufgesetzten oder abgesetzten Kühler gebannt. Da der Kühler insgesamt wegfällt, baut das Gehäuse auch kom pakter.

Vorteilhafte Weiterbildungen

Vorzugsweise ist die einzufüllende Inertflüssigkeit ein Fluor/Chlorkohlenwasserstoff.

Die oberflächenvergrößernde Kühlstruktur ist durch an der Innenseite der Wandung befestigte oder angeordnete Rippen gebildet. Diese Rippen können an der Wandung entweder ange schweißt oder angelötet sein, oder selbst ein Teil der Wan dung sein.

Eine an der Außenseite der Fläche der Wandung angeordnete Abdeckung begrenzt zusammen mit der Außenseite der Fläche der Wandung den Kühlkanal. Dabei kann sowohl die Wandung im wesentlichen eben oder wellig, das heißt mit langgestreckt verlaufenden Senken und Erhebungen, als auch die eine zu mindest abschnittsweise äußere Hülle bildende Abdeckung im wesentlichen eben oder wellig gestaltet sein. Dadurch sind einerseits Kanäle für den äußeren Kühlmitteltransport ge bildet, als auch die Stabilität des Gehäuses bewirkende oder unterstützende doppelwandige Bereiche.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuses ist zumindest ein im Bereich einer Kante des Ge häuses angeordneter Abschnitt des Kühlkanals so gestaltet ist, daß sich dieser sichtbar und bleibend verformt, wenn das Gehäuse mit dieser Kante aus einer vorbestimmten Höhe auf einen harten Untergrund fällt. Damit wird eine uner kannte Beschädigung der in dem Gehäuse untergebrachten elektronischen Schaltkreise ausgeschlossen, da das Gehäuse stets als verformt erkannt werden kann und so vor der Mon tage des Gehäuses zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug noch mals eine Funktionsprüfung der elektronischen Schaltkreise erfolgen kann.

Weitere Eigenschaften, Vorteile, Merkmale und Variations möglichkeiten oder Alternativen der Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Gehäuses in einer schematischen Schnittdarstellung.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsge mäßen Gehäuses in einer schematischen Schnittdarstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines etwa quader förmigen Gehäuses 10 aus Kunststoff, Stahl- oder Aluminium blech für eine elektronische Schaltung 12, die im gezeigten Beispiel eine Vielzahl von integrierten Bausteinen 12a und Leistungs-Halbleiterschalter 12b umfaßt. Das Gehäuse ist vollständig geschlossen und ist zu etwa drei Viertel mit Fluor/Chlorkohlenwasserstoff als Inertfluid 14 gefüllt, das die elektronische Schaltung 12 vollständig einhüllt. Im Be trieb der elektronischen Schaltung 12 entsteht Verlustwär me, die das Inertfluid 14 zum Sieden und zum Verdampfen bringt. An der in Fig. 1 oberen Innenseite der Fläche 16 der Gehäuse-Wand 10 sind parallel verlaufende Kühlrippen 18 angeschweißt. Die Kühlrippen 18 ragen in einen Gassammel raum 20, der sich zwischen der oberen Innenseite der Fläche 16 und der Oberfläche des Inertfluides 14 erstreckt. Das verdampfte Inertfluid kondensiert an den Kühlrippen 18 und tropft von diesen wieder zurück in in die flüssige Phase um die elektronische Schaltung 12 zu umgeben und zu kühlen.

An der Außenseite der in Fig. 1 oberen Fläche 16 der Gehäu se-Wand 10 ist ein Flüssigkeitskanal 22 angeordnet, der mit einer Flüssigkeitszuleitung 24 und einer Flüssigkeitsablei tung 26 verbindbar ist. Der Kühl-Flüssigkeitskanal 22 ist durch eine an der Außenseite der Fläche 16 der Gehäuse-Wan dung 10 angeordnete Abdeckung 28 zusammen mit der Außensei te der Fläche 16 der Gehäuse-Wandung 10 begrenzt. Da der Kühl-Flüssigkeitskanal 22 (mäanderförmig) an der Außenseite der Gehäuse-Wandung 10 verlaufend angeordnet ist, an deren Innenseite die Kühlrippen 18 angeordnet sind, wird die von den Kühlrippen 18 bei der Kondensation des Inertfluides 14 aufgenommene Wärme an die in dem Kühl-Flüssigkeitskanal 22 fließende Kühlflüssigkeit durch die Gehäuse-Wandung 10 ab gegeben. Dabei ist die Fläche 16 der Gehäuse-Wandung 10 mit langgestreckten Vertiefungen 16a und Erhebungen 16b profi liert. Die Abdeckung 28 ist jeweils im Bereich der Erhebun gen 16b mit der Gehäuse-Wandung 10 verlötet oder rollnaht geschweißt (Bezugszeichen 30), so daß sich der Kühl-Flüs sigkeitskanal 22 bildet. Durch diese doppelwandige Ausge staltung mit den verschweißten Rippen hat die Gesamtanord nung eine hohe Stabilität bei sehr geringem Gewicht. Im Be reich der Kanten des Gehäuses 10 übergreifen Abschnitte des Kühlkanals 22 diese Kanten wulstförmig. Damit können sich diese Abschnitte des Kühlkanals 22 sichtbar und bleibend verformen, wenn das Gehäuse mit dieser Kante aus einer vor bestimmten Höhe auf einen harten Untergrund fällt.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die Gehäuse-Wandung 10, an der an der Innenseite die Kühlrippen 18 angeordnet sind, eben ausgestaltet. Zur Bildung der Kühlkanäle 22 ist statt dessen die Abdeckung 28 mit entsprechenden Vertiefun gen und Erhebungen ausgestaltet. Im übrigen unterscheiden sich die Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 nicht.

Claims

1. Ein Gehäuse für eine elektronische Schaltung, die zumin dest einen Halbleiterschalter (12) umfaßt, das

- eine druckfeste, fluiddichte Wandung (10) hat und
- zumindest teilweise mit einem Inertfluid (14) befüllbar ist, um im Betrieb eine Siedebadkühlung des Halbleiter schalters (12) zu bewirken, wobei
- an einer Innenseite einer Fläche der Wandung (10) eine oberflächenvergrößernde Kühlstruktur (18) angeordnet ist, die in einen Gassammelraum (20) ragt, und
- an einer mit der oberflächenvergrößernde Kühlstruktur (18) in wärmeleitender Verbindung stehenden Außenseite der Fläche der Wandung (10) wenigstens ein Flüssigkeitskanal (22) angeordnet ist, der mit einer Flüssigkeitszuleitung (24) und einer Flüssigkeitsableitung (26) verbindbar ist.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem die einzufüllende Inertflüssigkeit ein Fluor/Chlorkohlenwasserstoff ist.

3. Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem die oberflächenvergrö ßernde Kühlstruktur (18) durch an der Innenseite der Wan dung (10) befestigte oder angeordnete Rippen gebildet ist.

4. Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem eine, an der Außenseite der Fläche der Wandung (10) angeordnete Abdeckung (28) zu sammen mit der Außenseite der Fläche der Wandung (10) den Kühlkanal (22) begrenzt.

5. Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem zumindest ein im Be reich einer Kante des Gehäuses angeordneter Abschnitt des Kühlkanals (22) so gestaltet ist, daß sich dieser sichtbar und bleibend verformt, wenn das Gehäuse mit dieser Kante aus einer vorbestimmten Höhe auf einen harten Untergrund fällt.