專利名稱：冷卻裝置及具有冷卻裝置的電器具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電氣或電子組件的冷卻裝置。
在SMD器件(SMD-表面安裝器件)中也使用由涂覆了銅的鋁作的印刷電路板，在它上面直接焊接上待冷卻的部件，其中印刷電路板由于其良好的導(dǎo)熱性能被用作冷卻器。
此外已公知待冷卻的部件的熱量不用冷卻器直接散發(fā)到環(huán)境中，其中散熱通過對流及輻射來實(shí)現(xiàn)。為了改善散熱，這里印刷電路板上的焊接區(qū)被放大這樣的程度，以使得其面積足夠使產(chǎn)生的熱散出。如果印刷電路板一側(cè)上的焊接區(qū)不足以散熱，也可在印刷電路板的另一側(cè)上設(shè)置相應(yīng)的銅表面，其中彼此處于相反側(cè)的焊接區(qū)或銅面之間的導(dǎo)熱連接通過傳統(tǒng)的電過孔連接來實(shí)現(xiàn)。
待冷卻部件與冷卻器之間的間接導(dǎo)熱連接體現(xiàn)出一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即在冷卻器和待冷卻部件的配置及造型時(shí)提供了大的設(shè)計(jì)上的構(gòu)型活動(dòng)余地。
最好用于待冷卻部件的載體元件是在很大程度上為常規(guī)的印刷電路板，其中該印刷電路板可被設(shè)計(jì)用于裝配分立元件或用于裝配SMD器件。但也可以，在印刷電路板上不但安裝SMD器件而且也安裝分立元件。
在本發(fā)明的一個(gè)方案中，待冷卻部件及冷卻器被安裝在載體元件的同一側(cè)上。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，待冷卻部件及冷卻器則被安裝在載體元件的不同側(cè)上，由此使由待冷卻部件產(chǎn)生的熱必需穿過載體元件傳遞。
因此，導(dǎo)熱元件最好具有至少一個(gè)由導(dǎo)熱材料作的熱過孔連接，這里它最好是一種傳統(tǒng)的電過孔連接，它用于一個(gè)印刷電路板相反側(cè)之間的電連接。
在本發(fā)明的范圍中使用的熱過孔連接的概念包括適于使熱從載體元件的一側(cè)傳遞到載體元件另一側(cè)上的所有結(jié)構(gòu)。對此并不要求熱過孔連接由一種也導(dǎo)電的材料組成。
因此，熱過孔連接最好由一個(gè)穿透載體元件的孔組成，其中孔的壁用導(dǎo)熱材料、例如銅來鍍層。
為了改善熱耦合，過孔連接在印刷電路板的表面上最好會(huì)合到導(dǎo)熱材料作的一個(gè)平面層中，其中所述導(dǎo)熱材料最好是在印刷電路板上形成印制導(dǎo)線的材料。例如可這樣做過孔連接會(huì)合到一個(gè)焊接區(qū)中，其中該焊接區(qū)相對傳統(tǒng)的焊接區(qū)具有更大的面積，以便改善散熱。
最好該導(dǎo)熱層由銅或銅合金組成，它最好通過阻焊漆(Ltstopplack)或銀層或錫層失活處理(passivieren)。
在本發(fā)明的一個(gè)變型方案中，穿透載體元件的孔中被填入導(dǎo)熱的材料，以便使過孔連接的橫截面積增大及由此改善熱傳導(dǎo)。這里該材料例如為焊料，但也可使用具有小的潤濕傾向的材料，由此可形成盡可能平的表面。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型方案，孔中被填入兩種不同的導(dǎo)熱材料，其中一種導(dǎo)熱材料覆蓋孔的內(nèi)壁，而另一導(dǎo)熱材料填充孔的其余部分。
最好載體元件兩相反側(cè)之間的這些熱跨接通過多個(gè)傳統(tǒng)的電過孔連接構(gòu)成，其中各個(gè)過孔連接各被設(shè)置在相應(yīng)部件的端子接觸部分(“腳印”)下面的區(qū)域中和/或相應(yīng)端子接觸部分周圍的銅面區(qū)域中。在本發(fā)明的范圍中，這些熱過孔連接的數(shù)目最好超過原本需要的電過孔連接的數(shù)目，以便使由待冷卻部件產(chǎn)生的熱能穿過載體元件散發(fā)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，在載體元件與冷卻器之間設(shè)有一個(gè)電絕緣的導(dǎo)熱介質(zhì)。一方面，這具有防止通過冷卻器電短路的優(yōu)點(diǎn)，這樣冷卻器也可由導(dǎo)電材料構(gòu)成。另一方面，導(dǎo)熱介質(zhì)可實(shí)現(xiàn)冷卻器大面積的熱接觸及補(bǔ)償表面的不平度，這也有助于減小熱傳遞阻力。
最好載體元件與冷卻器之間的導(dǎo)熱介質(zhì)是層狀的，以便保證電絕緣及大面積的熱接觸。
在本發(fā)明范圍中使用的冷卻器可以是傳統(tǒng)的，但最好是使用裝置殼體或?qū)⒃瓉砭陀械钠渌考米骼鋮s器，以便可有利地放棄使用單獨(dú)的冷卻器。因此譬如在一個(gè)具有電動(dòng)機(jī)的手持式工具機(jī)上可用電動(dòng)機(jī)殼體用作冷卻器。
此外本發(fā)明還涉及具有如上所述的冷卻裝置的電器具。因此根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置由于其大的結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)上的自由度及由于特別緊湊結(jié)構(gòu)的可能性，可有利地用于手持式工具機(jī)、蓄電池供電的擰螺絲機(jī)及磨削機(jī)等器具中。
附圖為

圖1根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置的概要圖。
這里僅是以單個(gè)電子部件10的形式示范地表示該電子裝置，它被安裝在一個(gè)印刷電路板12上。在此，待冷卻的部件10涉及所謂的SMD器件(SMD-表面安裝器件)，它被直接固定在印刷電路板12上，但也可能替換地或附加地在印刷電路板12上安裝分立元件。不過在印刷電路板12上安裝分立元件時(shí)在印刷電路板的底側(cè)必需設(shè)置用于接收接頭線的留空，因?yàn)檫@些接頭線在印刷電路板12的底側(cè)上伸出。
為了部件10的電觸點(diǎn)接通，在印刷電路板12的上側(cè)以傳統(tǒng)方式設(shè)有一個(gè)由銅作的印制導(dǎo)線層14，其中該印制導(dǎo)線層14僅在各個(gè)印制導(dǎo)線區(qū)域上用銅覆蓋印刷電路板12的表面，而印刷電路板12表面的其它部分未被覆蓋。這里部件10的端子觸頭被以傳統(tǒng)方式焊接在印制導(dǎo)線層14上。
在印刷電路板12的底側(cè)上則是設(shè)置了一個(gè)平面的銅層16，該銅層大面積地延伸在印刷電路板12底側(cè)的部分區(qū)域上及可實(shí)現(xiàn)在印刷電路板底側(cè)上的平面散熱。
此外印制導(dǎo)線層14通過普遍常規(guī)的過孔連接18與銅層16導(dǎo)熱地連接，以便使由部件10產(chǎn)生的熱穿過印刷電路板12被傳導(dǎo)到銅層16上。
過孔連接18各由一個(gè)垂直于印刷電路板12平面延伸的、并穿透印刷電路板12的孔組成。該孔的壁用銅鍍層，其中該銅層構(gòu)成了印刷電路板12的上側(cè)與底側(cè)之間的導(dǎo)熱橋。
最后在銅層16的底側(cè)設(shè)有一個(gè)層20，它由電絕緣但能導(dǎo)熱的材料構(gòu)成。層20例如可被涂制或噴濺上。但也可以，層20構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)的部件，它在安裝時(shí)被鑲嵌上。
銅層16及導(dǎo)熱層20由于它們良好的導(dǎo)熱性能可用于均衡局部的溫度峰值，以使得在銅層16及導(dǎo)熱層20中的溫度在很大程度上一致。這方面有利的是，散熱不被限制在相應(yīng)部件10下面的有限空間區(qū)域中，而是延伸在銅層16及導(dǎo)熱層20的整個(gè)平面上，由此減小了熱傳遞阻力及改善了冷卻效果。
最后，該冷卻裝置具有一個(gè)冷卻器22，它由一個(gè)電動(dòng)機(jī)殼體構(gòu)成，由此可免除一個(gè)單獨(dú)的冷卻器。該冷卻器22被導(dǎo)熱層20平面地接觸，以使得熱傳遞阻力相對很小。
在該冷卻裝置工作時(shí)，由部件10產(chǎn)生的熱量通過過孔連接18傳遞到銅層16上，后者再將熱通過層20傳遞到冷卻器22上。
此外，該冷卻裝置具有一個(gè)吹風(fēng)機(jī)，為簡明起見它未被示出及它可有效地冷卻冷卻器22，其方式是用周圍環(huán)境的空氣對冷卻器22吹風(fēng)。
最后，所示出的冷卻裝置具有另一個(gè)冷卻器24，它設(shè)在與部件10相同的印刷電路板12的一側(cè)上。
本發(fā)明并不被限制在以上所描述的優(yōu)選實(shí)施例上。而本發(fā)明可具有許多變化及改型，它們將同樣利用本發(fā)明的構(gòu)思及因此也將落在其保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種冷卻裝置，它具有至少一個(gè)載體元件(12)，至少一個(gè)設(shè)在載體元件(12)上的電部件(10)及至少一個(gè)設(shè)在載體元件(12)上的冷卻器(22，24)、用于散出由部件(10)產(chǎn)生的熱，其特征在于載體元件(12)具有至少一個(gè)導(dǎo)熱元件(18)，它使部件(10)與冷卻器(22，24)導(dǎo)熱地連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其特征在于部件(10)及冷卻器(24)被安裝在載體元件(12)的同一側(cè)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其特征在于部件(10)及冷卻器(22)被安裝在載體元件(12)的相反側(cè)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的冷卻裝置，其特征在于導(dǎo)熱元件(18)具有至少一個(gè)設(shè)在載體元件(12)中的、由導(dǎo)熱材料制成的熱過孔連接，以便使部件(10)在載體元件(12)一側(cè)上產(chǎn)生的熱排導(dǎo)到設(shè)在載體元件(12)反面一側(cè)上的冷卻器(22)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的冷卻裝置，其特征在于過孔連接(18)具有一個(gè)穿透載體元件(12)的孔，該孔的壁用導(dǎo)熱材料覆層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的冷卻裝置，其特征在于載體元件(12)的孔中被填入導(dǎo)熱的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的冷卻裝置，其特征在于載體元件(12)的孔中被填入第一導(dǎo)熱材料及第二導(dǎo)熱材料，其中第一導(dǎo)熱材料覆蓋孔的內(nèi)壁，而第二導(dǎo)熱材料填充孔的其余部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中至少一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于過孔連接(18)至少在載體元件(12)的一側(cè)上會(huì)合到由導(dǎo)熱材料制成的一個(gè)平面層(16)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的冷卻裝置，其特征在于由導(dǎo)熱材料制成的平面層(16)被通過阻焊漆或銀層或錫層失活處理。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于在冷卻器(22)與載體元件(12)之間設(shè)有一個(gè)電絕緣的導(dǎo)熱介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的冷卻裝置，其特征在于該導(dǎo)熱介質(zhì)是層狀的。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于冷卻器(22)是一個(gè)電動(dòng)機(jī)的殼體。
13.一種電器具，它具有根據(jù)以上權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的冷卻裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷卻裝置，它具有至少一個(gè)載體元件(12)，至少一個(gè)設(shè)在載體元件(12)上的電部件(10)及至少一個(gè)設(shè)在載體元件(12)上的冷卻器(22，24)、用于散出由部件(10)產(chǎn)生的熱。本發(fā)明提出載體元件(12)具有至少一個(gè)導(dǎo)熱元件(18)，它使部件(10)與冷卻器(22，24)導(dǎo)熱地連接。
文檔編號(hào)H05K1/02GK1449239SQ03108818
公開日2003年10月15日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月30日
發(fā)明者福爾克爾·博施, 貝恩特·維爾尼策爾 申請人:羅伯特·博施有限公司