DISPOSICION CON AL MENOS UN COMPONENTE ELECTRONICO.

Disposición con al menos un componente electrónico y un cuerpo de refrigeración asignado al mismo,

así como un cuerpo de soporte colocado en el espacio entre el componente electrónico y el cuerpo de refrigeración, el cual presenta al menos una capa con al menos un material con una resistencia a descargas disruptivas de al menos 10 kV/mm y una conductibilidad térmica específica de al menos 5 W/mK caracterizado porque están colocados en y/o sobre la citada capa (2) del cuerpo de soporte al menos una escotadura (5) con forma de ranura o de hendidura, y/o al menos un elemento saliente, preferentemente con forma de pared, y estando configurado el y/o los mismos de tal forma que el y/o los mismos alargue(n) preferentemente, a lo largo de la superficie de la capa del cuerpo de soporte, todos los recorridos posibles eléctricamente entre el componente electrónico (1) y el cuerpo de refrigeración respecto al estado de la capa (2) del cuerpo de soporte sin la escotadura (5) y/o el elemento saliente

Disposición con al menos un componente electrónico.

La presente invención se refiere a una disposición con al menos un componente electrónico y un cuerpo de refrigeración asignado al mismo, así como un cuerpo de soporte colocado en el espacio entre el componente electrónico y el cuerpo de refrigeración, el cual presenta al menos una capa con al menos un material con una resistencia a descargas disruptivas de al menos 10 kV/mm y una conductibilidad térmica específica de al menos 5 W/mK.

Además, la invención se refiere a una capa, un cuerpo de soporte y/o una unidad de cuerpo de soporte y cuerpo de refrigeración, los cuales son adecuados para una disposición de ese tipo.

En el caso de muchos componentes electrónicos, existe el problema de que por una parte ha de evacuarse el calor originado durante el funcionamiento del componente electrónico, y por otra parte ha de asegurarse también la necesaria resistencia a descargas disruptivas, es decir, el aislamiento eléctrico para evitar descargas eléctricas no deseadas, o bien cortocircuitos. En la mayoría de los materiales con resistencias eléctricas elevadas, es decir, buena resistencia a descargas disruptivas, las conductibilidades térmicas específicas son tan bajas que el calor sólo puede ser evacuado del componente eléctrico de forma insuficiente. En el estado de la técnica es ya conocido el utilizar cuerpos de soporte entre el componente electrónico y un cuerpo de refrigeración asignado al mismo, los cuales presentan al mismo tiempo una alta resistencia a descargas disruptivas de al menos 10 kV/mm y una conductibilidad térmica específica relativamente alta de al menos 5 W/mK. A través de ésta medida, aunque el calor se transporta bien a través del cuerpo de soporte, y al mismo tiempo se garantiza una resistencia suficiente a descargas disruptivas, se plantea todavía, no obstante, el problema de que puede llegarse a descargas eléctricas no deseadas, o bien a cortocircuitos, a través de corrientes de fuga por el exterior del cuerpo de soporte. Esto es válido sobre todo para el llamado "campo de la alta tensión", con tensiones eléctricas de funcionamiento en el rango de los kV (kilovoltios).

El objetivo de la invención es el eliminar este problema en las disposiciones del género expuesto conocidas en el estado de la técnica.

Este objetivo se alcanza al estar colocados en y/o sobre la citada capa del cuerpo de soporte al menos una escotadura y/o al menos un elemento saliente, y estando configurado el y/o los mismos de tal forma que el y/o los mismos alargue(n) preferentemente, a lo largo de la superficie de la capa del cuerpo de soporte, todos los recorridos posibles eléctricamente entre el componente electrónico y el cuerpo de refrigeración respecto al estado de la capa del cuerpo de soporte sin la escotadura y/o el elemento saliente.

Está previsto por tanto el agrandar las superficies de la capa del elemento de soporte mediante al menos una escotadura y/o al menos un elemento saliente, de tal forma que los recorridos de fuga sean alargados al menos de tal manera que por el exterior del cuerpo de soporte, o bien de la capa a lo largo de las superficies, no pueda llegarse más a descargas de tensión o a cortocircuitos. Para ello es ventajoso cuando se alarguen todos los recorridos de fuga eléctricamente posibles. Esto se consigue de forma preferida cuando la escotadura y/o el elemento saliente están configurados de forma orbital con referencia a la capa del cuerpo de soporte y/o del componente electrónico y/o del cuerpo de refrigeración.

Fundamentalmente no es tan decisivo si el alargamiento de los recorridos de fuga se alcanza a través de escotaduras y/o elementos salientes microscópicos, como crear una rugosidad o similares, o bien a través de escotaduras o elementos salientes más bien macroscópicos. Así no obstante, en la técnica de la fabricación es especialmente sencillo cuando la escotadura está configurada con forma de ranura o hendidura y/o el elemento saliente con forma de pared. En último caso se trata fundamentalmente, independientemente del tipo de realización, de un alargamiento correspondientemente grande de los recorridos de fuga. Normalmente es aquí ventajoso cuando la escotadura y/o el elemento saliente está (están) configurado(s) de tal manera que la misma y/o los mismos alargan los recorridos de fuga eléctricamente posibles entre el componente electrónico y el cuerpo de refrigeración en al menos un 30%, preferentemente en al menos un 100%.

Por otra parte, en la técnica de fabricación es sencillo cuando el conjunto de la capa, y preferentemente el conjunto del cuerpo de soporte y/o al menos el elemento saliente disponible en su caso, está(n) fabricado(s) del mismo material. Aquí puede estar prevista una configuración de una sola pieza del conjunto de la capa, o bien del conjunto de la pieza de soporte, y del (los) elemento(s) saliente(s) en su caso. No obstante, también es posible el construir toda la capa, o bien todo el cuerpo de soporte, y en su caso los elementos salientes, preferentemente mediante pegado de piezas individuales unidas entre sí.

Los materiales especialmente ventajosos para la capa, o bien para el cuerpo de soporte, y para el (los) elemento(s) saliente(s) presentes en su caso, presentan, junto a la resistencia a descargas disruptivas de al menos 10 kV/mm (kilovoltios por milímetro), una conductibilidad específica de al menos 10 W/mK (watio por metro kelvin). Los materiales especialmente preferidos son cerámicas, como óxido de aluminio (ALO), con una resistencia a descargas disruptivas de aproximadamente 10 kV/mm, y una conductibilidad específica de aproximadamente 25 W/mK, o bien nitruro de aluminio (ALN), con resistencias a descargas disruptivas de aproximadamente 25 kV/mm, y conductibilidades específicas de aproximadamente 150 W/mK.

Las disposiciones según la invención encuentran utilización, de forma preferida, cuando se trata, en el caso de componentes electrónicos, de componentes de alta tensión, los cuales están previstos para tensiones de funcionamiento de al menos 5 kV, o bien entre 5 kV y 400 kV. Las energías disipadas en forma de calor que han de evacuarse en este tipo de componentes se sitúan en al menos 10 W (watios), o bien entre 10 W y 10 kW (kilowatios).

A fin de evitar no sólo cortocircuitos, o bien descargas a lo largo de los recorridos de fuga en las superficies de la capa, o bien del cuerpo de soporte, sino también a lo largo de otros recorridos posibles por el exterior de la capa, o bien del exterior del cuerpo de soporte, puede estar previsto adicionalmente que el componente electrónico y/o la capa, preferentemente el cuerpo de soporte con la (las) escotadura(s) y/o el (los) elemento(s) saliente(s) esté(n) embutido(s), preferentemente de forma completa, en un medio aislante eléctricamente, preferentemente en un aceite aislante, un gas aislante o una resina de moldeo.

Otras características y detalles de la presente invención se desprenden de la siguiente descripción de las figuras. Se muestran:

Fig. 1 y 2 un primer ejemplo de ejecución según la invención, con una escotadura periférica en forma de ranura, en una representación cortada y en perspectiva,

Fig. 3 otro ejemplo de ejecución según la invención, en el cual el cuerpo de soporte está configurado en una sola pieza.

Fig. 4 y 5 otras variantes de formas de ejecución según la invención, con escotaduras en forma de ranura, en representaciones cortadas, y

Fig. 6 a 8 un ejemplo de ejecución según la invención, con una escotadura en forma de hendidura.

Los ejemplos de ejecución de la invención muestran sistemas combinados de refrigeración y de aislamiento, especialmente para aplicaciones de alta tensión, como componentes electrónicos 1, por ejemplo amplificadores de alta tensión, resistores controlables de alta tensión y alta potencia, transistores, triacs, diodos u otras aplicaciones, los cuales han de ser bien refrigerados por una parte, y por otra parte han de ser aislados, especialmente contra las altas tensiones. Se muestran posibles configuraciones, en las que el cuerpo de soporte está compuesto por al menos una capa 2 formada por nitruro de aluminio u óxido de aluminio. Se muestran posibles configuraciones, en las cuales los cuerpos de soporte están construidos con al menos una capa 2, compuesta por nitruro de aluminio u óxido de aluminio. Pueden utilizarse también otros materiales con una conductibilidad del calor correspondientemente buena, y una alta rigidez dieléctrica. En los distintos ejemplos de ejecución mostrados, el cuerpo de soporte, o bien la...

1. Disposición con al menos un componente electrónico y un cuerpo de refrigeración asignado al mismo, así como un cuerpo de soporte colocado en el espacio entre el componente electrónico y el cuerpo de refrigeración, el cual presenta al menos una capa con al menos un material con una resistencia a descargas disruptivas de al menos 10 kV/mm y una conductibilidad térmica específica de al menos 5 W/mK caracterizado porque están colocados en y/o sobre la citada capa (2) del cuerpo de soporte al menos una escotadura (5) con forma de ranura o de hendidura, y/o al menos un elemento saliente, preferentemente con forma de pared, y estando configurado el y/o los mismos de tal forma que el y/o los mismos alargue(n) preferentemente, a lo largo de la superficie de la capa del cuerpo de soporte, todos los recorridos posibles eléctricamente entre el componente electrónico (1) y el cuerpo de refrigeración respecto al estado de la capa (2) del cuerpo de soporte sin la escotadura (5) y/o el elemento saliente.

2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque la escotadura (5) y/o el elemento saliente están configurados de forma orbital con referencia a la capa (2) del cuerpo de soporte y/o del componente electrónico (1) y/o del cuerpo de refrigeración (3).

3. Disposición según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la escotadura (5) y/o el elemento saliente está (están) configurado(s) de tal manera que la misma y/o los mismos alargan los recorridos de fuga eléctricamente posibles entre el componente electrónico (1) y el cuerpo de refrigeración (3) en al menos un 30%, preferentemente en al menos un 100%.

4. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el conjunto de la capa (2), y preferentemente el conjunto del cuerpo de soporte y el elemento saliente disponible en su caso, está fabricado de un mismo material.

5. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el conjunto de la capa (2), y preferentemente el conjunto del cuerpo de soporte y el elemento saliente disponible en su caso, está(n) fabricado(s) en una sola pieza.

6. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el conjunto de la capa (2), y preferentemente el conjunto del cuerpo de soporte y el elemento saliente disponible en su caso, están compuestos por piezas individuales (2a, 2b, 2c) unidas entre sí, preferentemente mediante pegado.

7. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el material de la capa (2) presenta, o es un nitruro de aluminio, o bien un óxido de aluminio.

8. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el componente electrónico (1) es un componente de alto voltaje, el cual está previsto para voltajes de funcionamiento entre 5 kV y 400 kV.

9. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la energía disipada a extraer como calor del componente electrónico (1) está entre 10 W y 10 kW.

10. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el componente electrónico (1) y/o la capa (2), preferentemente el cuerpo de soporte con la escotadura (5) y/o el elemento saliente esté embutido, preferentemente de forma completa, en un medio (4) aislante eléctricamente, preferentemente en un aceite aislante, un gas aislante o una resina de moldeo.

11. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la forma básica de la capa (2) y/o del cuerpo de soporte, sin la escotadura (5) presente en su caso y/o sin el elemento saliente presente en su caso, es fundamentalmente de forma rectangular.

12. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la conexión eléctrica y/o las alimentaciones o descargas eléctricas hacia el componente electrónico (1) estén colocadas por fuera de la capa (2) y/o del cuerpo de soporte.

13. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque cuerpo de soporte, o bien la capa (2) presenta una longitud mínima (6) del canto de 100 mm y/o un espesor mínimo (7) de 2 mm.

14. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque sobre el cuerpo de soporte, o bien sobre la capa (2) están colocados varios, preferentemente al menos tres componentes electrónicos (1).