JP2003303932A - 冷却装置および冷却装置を有する電気装置 - Google Patents

冷却装置および冷却装置を有する電気装置

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JP2003303932A
JP2003303932A JP2003096285A JP2003096285A JP2003303932A JP 2003303932 A JP2003303932 A JP 2003303932A JP 2003096285 A JP2003096285 A JP 2003096285A JP 2003096285 A JP2003096285 A JP 2003096285A JP 2003303932 A JP2003303932 A JP 2003303932A
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cooling
heat
cooling body
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Volker Bosch
ボッシュ フォルカー
Bernd Wirnitzer
ヴィルニッツァー ベルント
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも１つの支持部材（１２）と、支持
部材（１２）に設けられている少なくとも１つの電気素
子（１０）と、支持部材（１２）に設けられている、素
子（１０）によって発生した熱を放散するための少なく
とも１つの冷却体（２２，２４）とを有する冷却装置の
熱的結合を改善する。 【解決手段】 支持部材（１２）が少なくとも１つの熱
導出エレメント（１８）を有しており、該熱導出エレメ
ントは、素子（１０）を熱的に冷却体（２２，２４）と
結合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載の、電気または電子素子のための冷却装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電子素子を冷却するために、個別の冷却
体を用いることが公知である。その場合、冷却すべき素
子は、電気的に絶縁された熱伝導媒体を用いて冷却体上
に取付けられる。冷却体上への素子の固定は、たとえば
クランプ又はねじにより行われる。
【０００３】ＳＭＤ素子（ＳＭＤ 表面実装部品）では
また、銅でクラッドしたアルミニウムを有するプリント
配線板も用いられ、該プリント配線板上に冷却すべき素
子が直接はんだ付けされる。その際、プリント配線板は
その良好な熱伝導率により冷却体として用いられる。
【０００４】さらに、冷却すべき素子の熱を、冷却体を
用いないで、直接周囲に放出することが公知である。そ
の場合、熱放出は、対流および放射により行われる。熱
放出を改善するために、この場合、はんだパッドはプリ
ント配線板上において、その面積が生じた熱を逃すのに
十分であるような大きさに拡張される。はんだパッドが
このため、プリント配線板の一方の側で十分でない場
合、プリント配線板の反対側にも、相応する銅の表面が
設けられる。その際、相互に対向するはんだパッド或い
は銅表面の間の熱的結合は、従来の電気的なスルーホー
ル接続（英語ではＶＩＡ）により行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、改善
された冷却装置を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、支持部材が少なくとも１つの熱導出エレメントを有
しており、熱導出エレメントは、素子を熱的に冷却体と
結合することにより解決される。
【０００７】本発明は、電気素子に対する支持部材が、
冷却すべき素子によって生じた熱を冷却体に放出する熱
導出エレメントを有するという構成を有している。
【０００８】冷却すべき素子と冷却体との間の間接的な
熱的な結合により、冷却体および冷却すべき素子の配置
及び形成において、大きな構造的スペースの利点が得ら
れる。
【０００９】有利には、冷却すべき素子のための支持部
材は、従来から広く用いられているプリント配線板であ
り、その際、プリント配線板は、個別素子の取付けのた
め又はＳＭＤ素子に対して設計できる。しかしまた、プ
リント配線板上にＳＭＤ素子および個別素子が配置され
ていてもよい。
【００１０】本発明のヴァリエーションでは、冷却すべ
き素子および冷却体は、支持部材の同じ側に配置されて
いる。
【００１１】しかし、本発明の有利な実施形態では、冷
却すべき素子および冷却体は、支持部材の異なる側に配
置されており、そのため、冷却すべき素子によって発生
された熱は、支持部材を通って導き出される。
【００１２】したがって有利には、熱導出エレメント
が、熱伝導性の材料から成る少なくとも１つの熱的スル
ーホール接続部を有しており、その際有利には、プリン
ト配線板の対向する側の間の電気的接続として用いられ
る従来の電気的なスルーホール接続である。
【００１３】本発明の範囲内で用いられる熱的なスルー
ホール接続の概念は、支持部材の一方の側から支持部材
の他方の側に熱を導くのに適しているすべての装置を含
む。このため、熱的スルーホール接続部は、導電性でも
ある材料から成る必要はない。
【００１４】したがって有利には、熱的スルーホール接
続部は、支持部材を通る孔から成り、その際、孔の内壁
が、例えば銅のような熱伝導性材料の層で被覆されてい
る。
【００１５】熱的結合を改善するため、有利には、プリ
ント配線板の表面のスルーホールは、熱伝導性材料から
成る平面的な層に達しており、その際有利には、プリン
ト配線板の上の導体路層もそれと同じ材料から成る。こ
うして、たとえばめっきされたスルーホールははんだパ
ッドに達するようにすることができる。その際、はんだ
パッドは、従来のはんだパッドに比して大きな面積を有
することが可能であり、それにより、熱放出が改善され
る。
【００１６】有利には、上記熱伝導性の層は銅または銅
合金から成り、これは、例えばはんだストップレジス
ト、または銀又は錫の層により、パッシベーション処理
されている。
【００１７】本発明の１つのヴァリエーションでは、支
持部材を貫通する孔が熱伝導性材料で充填されている。
それにより、スルーホール接続の横断面が拡大され、ひ
いては熱伝導性が改善される。この場合、例えばはんだ
付けが用いられるが、出来るだけ扁平な表面が生ずるよ
うに、有利には、濡れ勾配の小さい材料が用いられる。
【００１８】本発明の１つのヴァリエーションによる
と、孔は２つの異なる熱伝導性材料で充填されており、
その際、一方の材料は孔の内壁を被覆し、他方の材料は
孔の残り部分を充填する。
【００１９】有利には、支持部材の対向する側の間の熱
的橋絡は、多数の従来の電気的スルーホール接続部によ
り形成される。その際、個々のスルーホールはそれぞ
れ、各素子の端子コンタクト（”フットプリント”）の
下方の領域において及び／又は銅表面の領域において、
それぞれの端子コンタクトの周りに配置されている。そ
れゆえ有利には、本発明の範囲内では、冷却すべき素子
によって生じた熱を支持部材を通って導き出すことを目
的として、スルーホールの数が、電気的にいずれにせよ
必要な程度よりも増やされている。
【００２０】本発明の１つの有利な実施形態では、支持
部材と冷却体の間に、電気絶縁性の熱伝導媒体が配置さ
れている。このことにより、一方では、冷却体を介して
の電気的短絡が防止されるという利点が得られ、そのた
め、冷却体は導電性の材料から形成してもよい。他方、
熱伝導媒体により、冷却体の大きな面積の熱的コンタク
トが実現され、表面の平らでないのが補償される。この
ことは同様に、熱接触抵抗を低減するのに寄与する。
【００２１】有利には、支持部材と冷却体との間の熱伝
導媒体が層状であり、それにより、電気的アイソレーシ
ョン及び熱的コンタクトが大きな面積で保証される。
【００２２】本発明の範囲内で用いられる冷却体は、従
来のものとすることができるが、有利には、装置ケーシ
ング又は別のいずれにせよそこにある構成部品が、冷却
体として用いられる。そのため、有利にも別個の冷却体
が不要になる。こうして、電気モータを有する工具機械
において、例えば電気モータのケーシングが冷却体とし
て用いられる。
【００２３】さらにまた、本発明は、上述したような冷
却装置を有する電気装置に関する。よって、本発明の冷
却装置は、バッテリ形ドライバー及び研磨装置等の工具
機械において、構造上のスペースが大きいことによりお
よびコンパクトな構成方法が実現できることにより、有
利に用いられる。
【００２４】別の利点は、以下の図面の記載から明らか
になる。図面において、本発明の１つの実施例が示され
ている。図面、明細書および請求項は、種々な特徴のコ
ンビネーションを含む。当業者は、特徴を適切に個別的
にも観察し、有意義な別の組合せに統合する。
【００２５】
【発明の実施の形態】次に本発明を実施の形態に基づき
図を用いて詳細に説明する。
【００２６】図１に示された実施例は、例えば工具機械
において電子装置を冷却するのに用いられる本発明の冷
却装置を示す。
【００２７】この場合、電子装置は、プリント配線板１
２の上に配置されている唯１つの電子素子１０の形で単
に例示的に示されているにすぎない。ここでは、冷却す
べき素子１０は、直接プリント配線板１２上に固定され
ている所謂ＳＭＤ素子（ＳＭＤ 表面実装部品）である
が、プリント配線板１２の上に、その代わりに又は付加
的に、個別素子を配置することもできる。プリント配線
板１２上に個別素子を取付ける場合、その下側に、端子
線を収容するための切欠け部さえ設ければよい。という
のは、端子線がプリント配線板１２の下側に突き出てい
るからである。
【００２８】素子１０の電気的コンタクト接続のため、
従来の手法にて、プリント配線板１２の表面に銅から成
る導体路層１４が被着されている。その際、導体路層１
４は、プリント配線板１２の表面を、個々の導体路の領
域においてのみ銅で覆い、他方、プリント配線板１２の
表面はそれ以外では覆われていない。この場合、素子１
０は、従来の手法でその接続コンタクトにより、導体路
層１４にはんだ付けされている。
【００２９】これに対し、プリント配線板１２の下側に
は、平面的な銅層１６が被着されている。該銅層は、大
きな面積で、プリント配線板１２の下側の部分領域にわ
たって延在しており、プリント配線板の下側の面的熱放
出を可能にする。
【００３０】さらに、導体路層１４は、広く用いられて
いる従来のめっきされたスルーホール１８により、熱的
に銅層１６と結合されている。それにより、素子１０に
よって生じた熱が、プリント配線板１２を通過して銅層
１６に伝達される。
【００３１】スルーホール１８はそれぞれ、プリント配
線板１２の面に対して直角に延びる孔から成り、この孔
はプリント配線板１２を貫いている。前記孔の内壁に
は、銅の層が形成されており、その際、銅の積層は、プ
リント配線板１２の上側と下側との間の熱的橋絡を形成
する。
【００３２】また、銅層１６の下側に、電気絶縁性であ
るが熱伝導性の材料から成る層２０が被着されている。
層２０は、例えばラッカー被覆したり又はスプレー被覆
により形成できる。しかしまた、層２０が、取付けの際
に装入される別個の素子を形成することも可能である。
【００３３】この場合、銅層１６及び熱伝導性の層２０
が、良好な熱伝導性により、局部的な熱のピークの補償
を行う。したがって、銅層１６及び熱伝導性の層２０の
温度は、十分に均一である。このことに関し、熱放出が
それぞれの素子１０の下方の空間的に限られた領域に制
限されておらず、銅層１６及び熱伝導性の層２０の面全
体にわたって広がっていることは有利である。それによ
り、熱接触抵抗が小さくなり、冷却作用が改善される。
【００３４】さらに、冷却装置は、モータケーシングに
よって構成されている冷却体２２を有している。そのた
め、別個の冷却体を必要としないですむ。冷却体２２
は、熱伝導層２０により平面的にコンタクトされ、した
がって、熱接触抵抗は比較的小さい。
【００３５】冷却装置の作動中、素子１０によって発生
した熱は、スルーホール１８を介して銅層１６へ移行す
る。該銅層により、熱は層２０を介して冷却体２２に伝
達される。
【００３６】さらに、冷却装置は、簡単化するため図示
されていないファンを有している。冷却体２２に周囲大
気が送風されることによって、前記ファンは冷却体２２
を能動的に冷却する。
【００３７】また、図示の冷却装置は別の冷却体２４を
有しており、この冷却体は、プリント配線板１２の素子
１０と同じ側に配置されている。
【００３８】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではない。むしろ、本発明の思想を用いて、それ故同様
に保護範囲に該当する多数の変形例およびバリエーショ
ンが実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却装置の略線図を示す。
【符号の説明】
１０ 素子 １２ プリント配線板 １４ 導体路層 １６ 銅層 １８ スルーホール ２０ 熱伝導性の層 ２２．２４ 冷却体
フロントページの続き (72)発明者 ベルント ヴィルニッツァー ドイツ連邦共和国 ラインフェルデン−エ ヒターディンゲン カールシュトラーセ 10 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AA11 FA04 5F036 AA01 BA04 BA24 BB03 BB21 BB35 BC17

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの支持部材（１２）と、 前記支持部材（１２）に設けられている少なくとも１つ
    の電気素子（１０）と、 前記支持部材（１２）に設けられている、前記素子（１
    ０）によって発生した熱を放散するための少なくとも１
    つの冷却体（２２，２４）とを有する、冷却装置におい
    て、 前記支持部材（１２）が少なくとも１つの熱導出エレメ
    ント（１８）を有しており、該熱導出エレメントは、前
    記素子（１０）を熱的に前記冷却体（２２，２４）と結
    合することを特徴とする、冷却装置。
  2. 【請求項２】 前記素子（１０）と冷却体（２４）と
    が、前記支持部材（１２）の同じ側に配置されているこ
    とを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。
  3. 【請求項３】 前記素子（１０）と冷却体（２２）と
    が、前記支持部材（１２）の対向する側に配置されてい
    ることを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。
  4. 【請求項４】 前記熱導出エレメント（１８）が、支持
    部材（１２）に設けられている、熱伝導性の材料から成
    る少なくとも１つの熱的スルーホール接続部を有してお
    り、これにより、前記支持部材（１２）の一方の側の素
    子（１０）によりに生じた熱が、前記支持部材（１２）
    の反対側に設けられている冷却体（２２）に放出される
    ことを特徴とする、請求項３に記載の冷却装置。
  5. 【請求項５】 前記スルーホール（１８）が、支持部材
    （１２）を貫通する孔を有しており、該孔の壁に熱伝導
    性材料の層が形成されていることを特徴とする、請求項
    ４に記載の冷却装置。
  6. 【請求項６】 前記支持部材（１２）内の孔が、熱伝導
    性材料で充填されていることを特徴とする、請求項５に
    記載の冷却装置。
  7. 【請求項７】 前記支持部材（１２）内の孔が、第１の
    熱伝導性材料および第２の熱伝導性材料で充填されてお
    り、前記第１の熱伝導性材料は前記孔の内壁を被覆し、
    他方、前記第２の熱伝導性材料は前記孔の残り部分を充
    填することを特徴とする、請求項６に記載の冷却装置。
  8. 【請求項８】 前記スルーホール（１８）が、少なくと
    も前記支持部材（１２）の一方の側にて、熱伝導性材料
    から成る平面的な層（１６）に達していることを特徴と
    する、請求項４から７までのいずれか１項記載の冷却装
    置。
  9. 【請求項９】 前記熱伝導性材料から成る平面的な層
    （１６）が、はんだストップレジスト、または銀又は錫
    の層により、パッシベーション処理されていることを特
    徴とする、請求項８に記載の冷却装置。
  10. 【請求項１０】 前記冷却体（２２）と前記支持部材
    （１２）との間に、電気絶縁性の熱伝導媒体が設けられ
    ていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれ
    か１項記載の冷却装置。
  11. 【請求項１１】 前記熱伝導媒体が層状であることを特
    徴とする、請求項１０に記載の冷却装置。
  12. 【請求項１２】 前記冷却体（２２）が電気モータのケ
    ーシングであることを特徴とする、請求項１から１１ま
    でのいずれか１項記載の冷却装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１から１２までのいずれか１項
    記載の冷却装置を有する電気装置。
JP2003096285A 2002-03-30 2003-03-31 冷却装置および冷却装置を有する電気装置 Pending JP2003303932A (ja)

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