[发明专利]用于冷却电子结构元件和/或结构组件的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冷却尤其水平构建的功率电子件和/或所谓的嵌入式系统中的电子结构元件和/或结构组件的系统。所述结构元件和/或结构组件在此借助组装技术、例如所谓的表面贴装技术（Surface Mounted Technology,SMT）和/或所谓的通孔技术（Through Hole Technology,THT）安装在衬底或者电路板上，其中所述衬底或者电路板具有组装侧和冷却体侧。在衬底的冷却体侧上有冷却体，所述冷却体尤其用于冷却具有高损耗功率的结构元件和/或结构组件。

背景技术

自从使用半导体技术以来，电子件的研发以及首先尤其是电子结构元件的改进的特点在于，不仅是结构元件和由多个结构元件构成的结构组件越来越小，而且其中安装了这些结构元件/结构组件的仪器也越来越小。

通常，电子结构元件和结构组件借助所谓的表面贴装技术（SMT）或者组装技术或者通过所谓的通孔系数（THT）或者插装技术安装在也被称为电路板的衬底上。在此衬底是用于电子结构元件和结构组件的载体，所述结构元件和结构组件例如通过所谓的回流焊接在组装过程中被机械地固定在衬底上。所述衬底还具有对于这些由结构元件和/或结构组件构成的电路必要的电连接、即所谓的导体路径（Leiterbahn）。于是一个或者多个组装有结构元件和/或结构组件的衬底就被装入到壳体中并且与所述壳体共同形成电子仪器，所述电子仪器能够安装在保持装置中。

用于电子仪器的常用的保持装置例如是所谓的19英寸机架。所述机架是用于标准宽度为19英寸的电子仪器的架子，其中单个能够安装在所述机架中的仪器的前置板具有46.26cm的宽度。这种机架的所谓的高度单位是用4.445cm或1.75英寸确定的，其中机架通常具有多个高度单位。在计算中心例如经常使用高度为2米的机架，所述高度例如包括42个高度单位。描述19英寸机架的标准例如有EIA310-D、IEC60297、DIN41494 SC48D等。通过标准化机架，能够在机架中装入任意的电子仪器，只要所述电子仪器也符合标准或者其中规定的尺寸。

由于被保持架预先限定，所以电子仪器和组装有电子仪器的衬底制造得要与所述机架规格匹配。由此得出用于仪器高度的指标并且因此也得出用于衬底的构造方式和组装的指标。因此，结构元件和结构组件是水平安装的，也就是说衬底通常只具有侧面、即所谓的组装侧，其上组装有结构元件和/或结构组件。

在电子结构元件和/或结构组件运行时，由于其效率有限，所以会产生损耗功率，所述损耗功率通常以热量的形式被导出。这尤其在功率电子结构元件（例如继电子仪器、晶闸管、换流器等）中起着重要的作用。然而，热量导出也在半导体电子件、例如集成电路（IC）、晶体管、二极管、场效应晶体管等中越来越重要，尤其在所谓的深次微米半导体结构元件中越来越重要，所述深次微米半导体结构元件具有相对大的静态电流并且因此相应地发热。所述发热也会在衬底的导体路径中例如由于大电流出现和/或在电容器中例如在高频下出现。

高度电子集成、例如基于仪器构造方式和/或对通风的限定、例如对所谓的嵌入式系统而言，会导致结构元件和/或结构组件中的升温，所述升温即使在结构元件或者结构组件的损耗功率相对小的情况下也已经能够对仪器的可靠性造成影响。为了防止由于结构元件和/或结构组件的发热或者损耗功率产生故障，必须想办法相应地冷却或者导出热量。首先尤其在例如像卫星技术这样的领域非常重要，这样的领域中的仪器的高度可靠性十分重要。

在一定程度上，衬底的结构元件和/或结构组件的损耗热量能够自行导出。由电绝缘材料（例如强化纤维塑料等）制成的衬底由于其上安装的电连接部而例如具有许多铜，因此例如起到所谓的冷却体的作用。在结构元件（例如功率电子结构元件等）的损耗热量功率更高的情况下，将衬底作为冷却体在大部分情况下不再足以输出热量并且由此保证无故障地工作。

因此，在损耗热量功率更高的情况下，例如根据所谓的底侧冷却原则（Bottom-side-cooling-prinzip）在衬底的背离组装的结构元件和/或结构组件的侧面上安装单独的冷却体。则衬底的所述侧面也就能够被称为冷却体侧。损耗热量在此通过衬底、例如通过所谓的热通道支持被导向冷却体并且从冷却体例如通过热辐射和/或对流散发到周围的冷却介质中（例如空气等）。冷却体通常由热导性良好的金属（例如铝、铜等）制成并且大部分具有尽可能大的导热表面（例如波状起伏、肋状凸起等）。有时候也使用电子仪器的壳体的一部分作为冷却体。冷却体能够分为所谓的被动冷却体和主动冷却体。