冷卻器件及具有該冷卻器件的冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電氣及電子元件的冷卻器件，特別涉及作為冷卻裝置一部分的冷卻器件，其中附加提供所述冷卻器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在電氣電子電路中使用大量不同元件來提供特定功能。根據(jù)各元件的類型和元件負(fù)荷以及電流和電壓值，至少一些元件構(gòu)成不向熱容量的熱源并由此構(gòu)成不同熱傳遞。特別的半導(dǎo)體元件和特別的功率晶體管顯示顯著的電耗，這依賴于類型及操作并且不可忽略，從而發(fā)生相當(dāng)程度的發(fā)熱。熱量必須在各元件操作期間耗散，以防止不允許的發(fā)熱以及因而造成的元件破壞。
[0003]在用于控制電機(jī)的電路中，例如使用為了各電機(jī)的功率匹配或功率控制而鐘控的信號(hào)，從而諸如晶體管(功率半導(dǎo)體)和電解電容器這樣的有源元件展現(xiàn)增大的功率損耗，使得冷卻不可缺少。為此，展現(xiàn)功率損耗并因而發(fā)熱的元件被冷卻并頻繁與所謂的散熱器機(jī)械連接且特別是熱連接。
[0004]散熱器構(gòu)成包括合適的導(dǎo)熱材料并增加發(fā)熱所需表面的裝置，從而要冷卻的元件的熱量被吸收并例如利用自然對(duì)流或借助換氣扇有效散發(fā)到空氣中。而且可以使用其他冷卻劑，例如液體形式的冷卻劑。關(guān)鍵是用于元件熱輻射的有效表面增加，且熱量通過散熱器的合適的導(dǎo)熱材料而從元件散出。散熱器通常由金屬，諸如銅或鋁制成，其中表面的設(shè)計(jì)也影響熱輻射。
[0005]圖8以簡(jiǎn)化示意圖顯示了要冷卻的元件A的一種基本的已知配置以及在散熱器B上的配置。要冷卻的元件可以例如是功率晶體管。
[0006]在這種情況中，在印刷電路板C上布置散熱器B。散熱器B與散熱器B上設(shè)置的元件A熱接觸。優(yōu)選地，元件A可以利用絕緣層D相對(duì)于散熱器B絕緣，其中絕緣層D不導(dǎo)電但是適當(dāng)導(dǎo)熱。
[0007]元件A可以利用合適的連接件E與印刷電路板C電連接，以提供相應(yīng)功能。
[0008]圖8A是沿圖8B的剖面線Y-Y的剖視圖(這里在剖視圖中沒有顯示元件A)，圖8B是沿圖8A的線X-X的剖視圖。這里，散熱器B包括平面方式的分支G，它們?cè)黾訉?duì)于由元件A吸收的熱量的熱輻射的有效面積。
[0009]如果在操作期間在元件A中發(fā)生功率損耗以及由此帶來的熱量，這種熱量被經(jīng)由絕緣層輻射到散熱器B，散熱器B隨后通過分支G將熱量廣泛輻射到環(huán)境中。以這種方式，元件A的熱量可以保存指定期限，從而防止元件A被破壞。
[0010]如果由于更高的功率損耗而要移除更多熱量，那么需要更大的散熱器，或者根據(jù)要移除的熱量，需要利用換氣扇或其他優(yōu)選液體冷卻劑的主動(dòng)換氣。
[0011]在這一方面，專利文獻(xiàn)EP I 750 302 Al公開了一種電子元件裝置，其中可以各自是功率元件并構(gòu)成熱源的多個(gè)電子元件一方面利用金屬制成的彈簧梳保持就位，另一方面可以通過接觸這些元件的彈簧梳而冷卻。這種冷卻作為利用散熱器對(duì)各個(gè)元件冷卻的補(bǔ)充而進(jìn)行，元件被利用彈簧梳而壓到散熱器上。整個(gè)裝置安裝在這種形式的閉合殼體中。
[0012]專利文獻(xiàn)DE 102 25 993 Al公開了一種具有主體的散熱器，其中發(fā)熱元件被利用機(jī)械工具壓到主體上，以提供熱接觸。機(jī)械工具包括彈簧件，該彈簧件被設(shè)置于銷中的開口安裝至該銷并由銷來保持，并且同時(shí)接觸要冷卻的元件并將該元件壓向主體。為了施加壓力，機(jī)械件安裝在銷上，使得與銷所突入的開口相結(jié)合，發(fā)生傾斜并因而力矩(力)可以施加于該元件。元件的熱量由與主體的熱接觸而輻射至主體。
[0013]最后，專利文獻(xiàn)EP I 091 403 A2公開了散熱器的配置，其中散熱器構(gòu)造為，在底板上設(shè)置大量薄片并且這些薄片在多行中沿它們的縱向彼此對(duì)齊，從而冷卻所需的氣流可以流經(jīng)這些多行薄片。薄片可以由平面或彎曲元件制成，并且可以具有進(jìn)一步彎曲的區(qū)域，以影響在遠(yuǎn)離底板的末端處的冷卻氣流。
[0014]前述已知的用于電氣或電子元件的散熱器或冷卻裝置被構(gòu)造為使得幾乎不可能實(shí)現(xiàn)緊湊設(shè)計(jì)，其中在外殼中的較小空間要布置至少一個(gè)或多個(gè)冷卻器件。前述裝置需要與散熱器的相應(yīng)實(shí)施方式相應(yīng)的確定尺寸或者說確定空間，以通過自然或強(qiáng)迫對(duì)流實(shí)現(xiàn)足夠的冷卻效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]因此，本發(fā)明的目的是構(gòu)造一種包括前述類型冷卻器件的冷卻裝置，從而甚至以外殼內(nèi)最小空間的緊湊設(shè)計(jì)也能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的冷卻效果。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的通過根據(jù)所附權(quán)利要求的特征的冷卻器件以及使用該冷卻器件的冷卻裝置實(shí)現(xiàn)。
[0017]于是，本發(fā)明涉及一種用于發(fā)熱元件的冷卻器件，其中至少一個(gè)元件設(shè)置在印刷電路板上，以及其中冷卻器件具有第一和第二冷卻件，以及其中這兩個(gè)冷卻件在印刷電路板上與至少一個(gè)元件相鄰地并相距預(yù)定距離地設(shè)置在該元件的彼此相對(duì)的側(cè)面上。
[0018]另外，本發(fā)明涉及一種用于冷卻設(shè)置在印刷電路板上的至少一個(gè)發(fā)熱元件的冷卻裝置，其包括冷卻單元，該冷卻單元形成外殼并包括散熱器和蓋，其中在外殼的組裝狀態(tài)，印刷電路板被配置為帶有在散熱器和蓋之間的至少一個(gè)元件，并且散熱器具有位于至少一個(gè)元件上的接觸區(qū)域以形成熱接觸，并且在至少一個(gè)元件的區(qū)域中，蓋具有突出區(qū)域，該突出區(qū)域在印刷電路板背離所述至少一個(gè)元件的側(cè)上接觸印刷電路板，該冷卻裝置還包括根據(jù)前述說明的冷卻器件。
[0019]通過根據(jù)本發(fā)明的冷卻器件以及根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置，可以更好地冷卻發(fā)熱元件，由于提供了多種冷卻可能性，保證了全面的散熱，其中同時(shí)可以緊湊地實(shí)施包括要冷卻的各元件的整個(gè)冷卻裝置。即使在設(shè)置在設(shè)備外殼中的情況，也可以以較小的空間保證至少足夠的冷卻。根據(jù)本發(fā)明的冷卻器件構(gòu)成對(duì)于發(fā)熱元件的輔助冷卻可能性，并且獨(dú)立于已有的冷卻可能性而提供及構(gòu)造。
[0020]于是，根據(jù)本發(fā)明的冷卻器件或者在較低冷卻要求的情況中獨(dú)自地或者在較高冷卻要求的情況中附加與其他冷卻概念相結(jié)合地支持全面冷卻。另外，鄰近待冷卻元件設(shè)置的冷卻器件還可以用于其他用途，特別是它還可以用于將電流傳導(dǎo)至預(yù)定范圍。進(jìn)一步，它還可以用作用于機(jī)械穩(wěn)定印刷電路板的器件，發(fā)熱且待冷卻的元件以及冷卻器件(如果需要的話還有其他元件)都設(shè)置在該印刷電路板上。印刷電路板可以安裝在外殼中，從而與整個(gè)冷卻裝置相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)非常緊湊的設(shè)計(jì)且同時(shí)非常全面的冷卻。
[0021 ] 從屬權(quán)利要求中描述本發(fā)明的其他特征。
[0022]在冷卻器件中，冷卻件可以具有多個(gè)片段，每一片段平行于至少一個(gè)元件的對(duì)應(yīng)側(cè)設(shè)置并且遠(yuǎn)離印刷電路板延伸。
[0023]可以在至少一個(gè)元件上設(shè)置冷卻單元，且冷卻單元可以具有為了熱接觸而位于至少一個(gè)元件上的接觸區(qū)域，其中冷卻器件的冷卻件在至少一個(gè)元件之上鄰近接觸區(qū)域且遠(yuǎn)離印刷電路板延伸并且可以與該接觸區(qū)域相間隔。
[0024]在冷卻器件中，導(dǎo)熱材料可以引入在相應(yīng)冷卻件和冷卻單元的接觸區(qū)域之間的空間中，用于在相應(yīng)冷卻件和冷卻單元的接觸區(qū)域之間形成熱耦合。
[0025]在多個(gè)元件的情況中，冷卻件可以鄰近每一元件設(shè)置，并且相應(yīng)冷卻件的片段可以鄰近每一元件設(shè)置。
[0026]在冷卻器件中，多個(gè)元件可沿直線或者任何曲線設(shè)置，并且冷卻器件的冷卻件可以遵循多個(gè)元件的設(shè)置路徑，其中鄰近每一元件在該元件的不同側(cè)上各自設(shè)置相關(guān)冷卻件的一個(gè)片段。
[0027]另外，在多個(gè)元件的情況中，在冷卻裝置中，散熱器的各個(gè)接觸區(qū)域以及蓋的突出區(qū)域可以遵循元件在印刷電路板上的布置，其中散熱器的接觸區(qū)域可以接觸至少一些或全部元件。
[0028]在冷卻裝置中，冷卻器件的冷卻件可以遠(yuǎn)離印刷電路板延伸，并且與散熱器的接觸區(qū)域側(cè)向鄰近且相距預(yù)定距離地分布，并且散熱器和蓋之間的空間可以完全或至少部分具有導(dǎo)熱材料。另外，冷卻器件的冷卻件可以機(jī)械或電子地連接至印刷電路板并用作電導(dǎo)體。
【附圖說明】
[0029]下面將參考附圖通過實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖中:
[0030]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，包括冷卻器件的冷卻裝置的部分剖視圖；
[0031]圖2顯示了冷卻裝置的部分透視圖，該冷卻裝置包括設(shè)置在印刷電路板上的冷卻器件和發(fā)熱元件；
[0032]圖3是根據(jù)圖2的包括冷卻器件和發(fā)熱元件的印刷電路板的頂視圖；
[0033]圖4表現(xiàn)了包括冷卻件的冷卻器件，為了更好地描述冷卻器件而省略了整個(gè)裝置的其他元件；
[0034]圖5透視表現(xiàn)了根據(jù)圖1的冷卻裝置的散熱器，它可以安裝在圖2所示的裝置上