專利名稱：具有集成冷卻體的電子元件罩杯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子元件的外殼，其基本上由一個(gè)罩杯構(gòu)成。
背景技術(shù)：
在電子元件的工作過程中迄今根據(jù)其具體應(yīng)用領(lǐng)域而產(chǎn)生很大的熱形式的功率損失。較高的損失導(dǎo)致較高的熱載荷。熱載荷對(duì)減少電子元件的壽命有決定性的影響，因此該熱量必須通過電子元件的外殼導(dǎo)出。所以外殼的導(dǎo)熱能力本質(zhì)上決定了電子元件的壽命、具體的應(yīng)用領(lǐng)域以及電子元件的布局設(shè)計(jì)。在一般情況下，傳熱較好意味著提高的電流承載能力或者允許有更高的環(huán)境溫度。為了降低電子元件的溫升，部分地增加其換熱面積，或者通過通常將多個(gè)相同類型的電子元件組合設(shè)置來分布在電子電路中。這例如公知的有電容器的并聯(lián)電路。由此通過同時(shí)增加冷卻面積而減少了每個(gè)元件的熱載荷。替而代之的還經(jīng)常在電子元件的外殼上特別是用螺絲固定一個(gè)冷卻體。電子元件和冷卻體間的熱傳導(dǎo)可以通過一個(gè)導(dǎo)熱箔“熱襯墊”作為過渡，或者通過相應(yīng)的導(dǎo)熱油膏進(jìn)一步改善。
在DE 198 17 493 C1中公開了一種電解電容器，其外殼上加裝了一定數(shù)量的冷卻肋片。公知的電容器外殼一般用鋁鑄件構(gòu)成。
電子元件的外殼常常被制成圓筒形。對(duì)于這種外殼，取決于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和根據(jù)電子器件的種類地，外殼的圓筒形頂部對(duì)熱的導(dǎo)出具有至關(guān)重要的意義。這尤其對(duì)于沿著徑向的導(dǎo)熱能力由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是較小的電子器件來說更是如此。在一些情況下電子器件和外殼之間還有可達(dá)幾毫米寬的空氣間隔作為附加的熱阻。
可是相對(duì)來說，還可以通過罩的頂部影響熱傳導(dǎo)，因?yàn)閷?duì)于熱傳導(dǎo)在那里如不采取額外的措施也無法使罩的頂部和電子元件之間達(dá)到最佳的接觸。眾所周知，出于這個(gè)原因人們例如將電容器的陰極箔在纏繞層的底端凸出一些，使得可在一側(cè)在罩的頂部形成好得多的繞芯熱接觸。
由于較高的材料需求，增大電子器件的體積是不利的，同理，由于較高的制造成本和較高的安裝費(fèi)用，使用較多數(shù)量的電子器件的并聯(lián)電路也是不利的。就是事后在電子元件的外殼上安裝冷卻體也由于相對(duì)高的安裝費(fèi)用而存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于改善電子元件的散熱能力。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過一種用于電子元件的罩杯來解決，其采用沖擠技術(shù)制造而成，其中杯底被成形為與該罩杯一體的冷卻體。
通過冷卻體和罩杯的一體化可以使得電子元件的電流承載能力相對(duì)于具有平滑殼壁的相應(yīng)電子元件大大提高，根據(jù)電子元件的類型可超過100％。對(duì)此，生產(chǎn)罩杯基本上不會(huì)出現(xiàn)過多的費(fèi)用，特別是冷卻體的沖壓是和罩杯在一個(gè)加工步驟中同時(shí)完成的。通過用沖擠技術(shù)生產(chǎn)罩杯，罩杯的冷卻作用也由此而得到提高。通過外殼材料的鍛壓和材料流動(dòng)過程中形成的材料結(jié)構(gòu)能夠使得罩杯的導(dǎo)熱性能受到有利的影響。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，冷卻體包括多個(gè)從杯底基本上沿罩杯的軸向豎起的突起物。按照不同的變形可將這些突起物構(gòu)成為針形、棱柱形或薄片形，此外，還可以采用不同形狀的突起物的組合。
罩杯的基本形狀主要為圓筒形。已經(jīng)證明罩杯的圓筒形形狀由于其突出的受壓穩(wěn)定性而特別具有優(yōu)勢(shì)。
在另一優(yōu)選方式中，特別是在多個(gè)電子元件的組合電路中，冷卻體或者至少一個(gè)其軸向突起物可以用作機(jī)械導(dǎo)向裝置。這尤其優(yōu)選用于其中須將較大的電子元件組合成多組件裝置的裝置中，或者用于那些由于特殊的產(chǎn)品應(yīng)用情況而需要較高的抗沖擊和抗搖擺能力的地方。
一種優(yōu)選的實(shí)施方式在于，借助流體直接或間接地對(duì)冷卻體進(jìn)行冷卻。在直接冷卻時(shí)使冷卻體直接受到流體(例如，去離子的水)的環(huán)繞沖洗。在間接冷卻的變形中，使流體流經(jīng)用作電子元件的機(jī)械導(dǎo)向裝置的元件，或者冷卻體本身構(gòu)造成可與冷卻單元(冷卻水管、冷卻管線)相連。采用這種方式可最大限度地實(shí)現(xiàn)從外殼表面導(dǎo)出熱量。
本發(fā)明的技術(shù)問題還通過一種電容器，特別是電解電容器來解決其具有如上述實(shí)施方式任一種中所述的罩杯。在電容器中，在交流電壓或具有較高波動(dòng)性的電壓下由于結(jié)果交變電流或具有較高波動(dòng)性的結(jié)果交變電流而以特殊的方式產(chǎn)生較高的損耗。電容器的壽命損耗和由此而產(chǎn)生的其電特性參數(shù)(電容值)的劣化尤其且直接取決于電容器中產(chǎn)生的熱量。由于電子元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制對(duì)于電容器通過外殼底部將熱量導(dǎo)出就具有重要意義，因?yàn)榛陔娙萜鲀?nèi)部特殊的結(jié)構(gòu)而限制了徑向的導(dǎo)熱能力。而在繞芯和外殼側(cè)壁之間的幾毫米寬的空氣間隔則作用為附加熱阻。
如果電容器是由兩條電容器金屬箔和電介質(zhì)組成的電容器繞芯這樣卷繞而成，使得一個(gè)電容器金屬箔從電容器卷芯底部突出，并由此使杯底與該突出的電容器金屬箔相接觸，則可以進(jìn)一步改善電容器的冷卻。
將電容器金屬箔相接觸與沒有附加成形冷卻體的平滑罩杯底或者成形為冷卻體但是電容器金屬箔沒有和罩杯底直接接觸相比，其散熱能力以及由此的交變電流承載能力和/或電容器的壽命都大大提高。通過在罩杯底部設(shè)置冷卻體，達(dá)到了特別有效的導(dǎo)熱效果，因?yàn)樵谡直撞空直碗娙萜鞯碾娙萜骼@芯之間的熱接觸尤其好。
本發(fā)明的技術(shù)問題還通過一種用于制造上述罩杯的制造方法來解決。
根據(jù)該方法，通過沖擠技術(shù)來制造電子元件的罩杯。在此，在沖壓過程中，在罩杯底部一體地成型冷卻體。按照本發(fā)明的制造方法基于沖擠方法，其中，采用在底部區(qū)域中形成要構(gòu)成的冷卻體的凹形的陰模。
本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，經(jīng)過改善外殼表面的散熱以及改善外殼表面?zhèn)鳠嵝阅埽沟秒娮釉碾娏鞒休d能力大大提高，而制造成本并沒有明顯提高。電子器件的更高電流承載能力使得在實(shí)現(xiàn)電子電路時(shí)的成本下降，尤其是可以減少連接的電子器件的數(shù)目。也就是說，在相同壽命的情況下按照本發(fā)明制造的電子器件的電流承載能力比常規(guī)的具有平滑殼壁的電子器件的更強(qiáng)。換句話說，在電子器件的相同負(fù)荷下按照本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)更高的壽命。此外，根據(jù)本發(fā)明的罩杯特別易于使用，尤其是可以省去安裝冷卻體的附加費(fèi)用。
通過在罩杯底部集成冷卻體，保證了外殼表面具有較高的散熱能力。在多組件設(shè)置中優(yōu)選利用分立的氣冷或流體冷卻器件通過直接接觸冷卻體而對(duì)熱傳輸產(chǎn)生積極影響。通過將電容器繞芯和罩杯底直接接觸還可以進(jìn)一步大大提高散熱能力。


下面借助附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述圖1示意性示出電子元件外殼的剖面圖，該電子元件具有一個(gè)罩杯和一個(gè)集成在罩杯底部的冷卻體；圖2示出罩杯底部的俯視圖以及設(shè)置有針形突出物的冷卻體；圖3以按照?qǐng)D2的視圖示出另一種采用薄片型突出物的冷卻體實(shí)施方式；圖4示出圓筒形電容器繞芯，其實(shí)施為陰極箔從電容器繞芯底部抽出；圖5示出電容器的剖面示意圖，該電容器由圖1所示的外殼和圖4所示的電容器繞芯構(gòu)成；圖6示出具有間接冷卻的多組件設(shè)置的電容器。
所有圖中互相對(duì)應(yīng)的部分都具有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性示出電子器件1的外殼，其包括一個(gè)用外殼蓋3封閉的圓筒形罩杯2。在由罩杯2和外殼蓋3構(gòu)成的外殼內(nèi)是電子元件4，其通過兩根穿過外殼蓋3引出的導(dǎo)線形式的觸點(diǎn)5可接觸。
罩杯2具有管狀側(cè)壁6，其在與外殼蓋3相對(duì)的正面由與側(cè)壁6一體的罩杯底7封閉。罩杯底7構(gòu)成與罩杯2一體化的冷卻體8的基本面。冷卻體8此外還包括一定數(shù)量的突起物9，其在罩杯底7的外表面上沿著罩杯2的軸向10豎起，并相互間具有一定的距離。
圖2和3示出迎著軸向10看去的罩杯底7的突起物9的兩種不同構(gòu)成。按照?qǐng)D2的突起物9構(gòu)成為針形的，而按照?qǐng)D3的突起物9則為薄片狀的。在兩種實(shí)施方式中的電子元件外殼1的橫截面都與圖1相對(duì)應(yīng)。
除圖2和圖3的實(shí)施方式外突起物9也可以為棱柱形的(圖中未詳細(xì)示出)。
罩杯2連同冷卻體8一起借助于沖擠技術(shù)在一個(gè)加工步驟內(nèi)制造。該技術(shù)已經(jīng)是對(duì)于制造常規(guī)電解電容器的常規(guī)光滑罩杯的公知技術(shù)。為了構(gòu)建冷卻體8，對(duì)通常的制造方法這樣進(jìn)行改進(jìn)，即用于制造罩杯2的沖壓裝置的陰模在罩杯底部設(shè)置要構(gòu)成的冷卻體8的凹形(Negativform)。在罩杯2的沖壓過程中冷卻體8自動(dòng)地一起成型。
圖4示出了圓柱形的電容器繞芯5。電容器繞芯5由至少3層疊放在一起的材料卷繞而成，其中一層為陰極12，另一層為電介質(zhì)浸漬紙13構(gòu)成的電介質(zhì)，第三層為陽極14。不同層并不相互間投影準(zhǔn)確地重疊放置。電容器繞芯5這樣構(gòu)成，使得陰極箔12在電容器繞芯底部相對(duì)于絕緣紙層和陽極箔有一些錯(cuò)開。因此電解浸漬紙中間層14在兩側(cè)使陰極箔12和陽極箔13相互絕緣。
圖5示意性示出電容器16，其包括圓筒形的、用外殼蓋3封閉的罩杯2。電容器繞芯11位于由罩杯2和外殼蓋3組成的外殼內(nèi)，并可通過兩根穿過外殼蓋3引出的導(dǎo)線形觸點(diǎn)5接觸。此外，在外殼2、3的內(nèi)部還填充了電解液F。電容器繞芯底部15以其突出的電容器箔與罩杯底7的內(nèi)側(cè)直接接觸。
圖6示意性示出按照本發(fā)明的電容器16的設(shè)置，其冷卻體8導(dǎo)熱地與機(jī)械固定元件17連接。機(jī)械固定元件17由導(dǎo)熱材料構(gòu)成并具有流經(jīng)冷卻液的通道。
在未示出的實(shí)施例中，電容器16的冷卻體8還可以這樣構(gòu)成，使得其直接與冷卻軟管或者管道相連。例如，冷卻體可以具有鉆孔，通過鉆孔來引導(dǎo)冷卻軟管或冷卻管道，或者冷卻體可以這樣構(gòu)成，使得冷卻軟管或冷卻管道固定在其上面。
權(quán)利要求
1.一種用于電子元件(4)的罩杯(2)，其中，該罩杯(2)采用沖擠技術(shù)制造而成，其特征在于，杯底(7)被成形為與該罩杯(2)一體的冷卻體(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩杯(2)，其特征在于，所述冷卻體(8)包括多個(gè)從杯底(7)基本上沿軸向(10)豎起的突起物(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩杯(2)，其特征在于，至少有一個(gè)所述突起物(9)構(gòu)成為針形、棱柱形或者薄片形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩杯(2)，其特征在于，該罩杯(2)基本上為圓柱形。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的罩杯，其特征在于，所述冷卻體、尤其是至少一個(gè)其軸向突起物(9)被用作機(jī)械導(dǎo)向裝置。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的罩杯，其特征在于，對(duì)所述冷卻體可以借助流體直接或間接地進(jìn)行冷卻。
7.一種電容器，特別是電解電容器，其具有根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的罩杯(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電容器，其具有由兩個(gè)電容器金屬箔(12，13)和電介質(zhì)(14)構(gòu)成的電容器卷芯，其中，該電容器卷芯這樣卷繞而成，使得一個(gè)電容器金屬箔從電容器卷芯底部(15)突出，其特征在于，杯底(7)與該突出的電容器金屬箔相接觸。
9.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的罩杯的制造方法，其中，采用在底部區(qū)域中形成要構(gòu)成冷卻體(8)的凹形的陰模，其中，在對(duì)罩杯(2)的沖壓過程中自動(dòng)與冷卻體(8)一起成型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其中，所采用的陰模在底部區(qū)域中包括多個(gè)從該底部區(qū)域基本上沿軸向(10)豎起的突起物(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有集成冷卻體的電子元件罩杯。為了通過簡單的方式改進(jìn)電子元件的散熱能力，為電子元件(4)設(shè)置了利用沖擠技術(shù)制造的罩杯(2)，其杯底(7)被成形為與該罩杯(2)一體的冷卻體(8)。
文檔編號(hào)H01C1/084GK1875671SQ200480032556
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者洛撒·里根富斯 申請(qǐng)人:西門子公司