CN100352044C - 用于半导体器件的散热器及其制造方法和实施该方法的工具 - Google Patents

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Abstract

在用于半导体器件或类似器件的、尤其是用铝合金挤压成的且具有相互间隔开地突出在一插装板(12)上的散热肋片(20)的散热器中，这些散热肋片如此被保持在开设于插装板(12)上表面内的插槽内，即散热肋片被构成插槽侧边界的纵肋或中间肋夹紧。插接座(24)形状配合地固定在其插槽内并且至少一些部分被冷焊至插装板(12)上。成冲压凸起形式的横向肋片彼此间隔开地在中间肋上表面上延伸并且，它们形状配合地与所述插接座(24)相连。

Description

用于半导体器件的散热器及其制造方法和实施该方法的工具
本发明涉及用于半导体器件或类似器件的且尤其是用铝合金挤压而成的散热器，它有彼此间隔地突出于一插装板上的散热肋片，这些散热肋片分别通过一个横断面大致成矩形的插接座被与插槽相邻的纵肋或中间肋夹紧地保持在一个开设于插装板上的插槽内。此外，本发明也涉及用于制造这类散热器的方法和用于此方法的工具。
从DE 2502472A1中知道了这类散热器，在用于可控硅的散热器上设有一个本身朝向槽底面锥形收缩的且用于散热肋片的基壳插装板的插槽。它们被过量地压入在两侧壁内有纵槽的插槽内。在这种情况下，需要肋片的最小厚度以便能在接合过程承受所需压力，但在根据DE3518310A1的方法中只能实现形状配合连接。
根据DE 3518310A1教导，挤压实心型材以作为散热肋片的侧成形部被形状配合地插入单独制成的插装板的插槽内。在散热肋片装入后，插槽的槽壁通过一个可移入散热肋片之间的楔形工具而变形，该工具为此被插入一个有V形横断面的辅助槽内并且部分地将插装板材料压入散热肋片的平行槽内。
在这两种情况下，一方面由该散热肋片的必需最小厚度，而另一方面由该中间槽的必需最小宽度来限定该散热肋片的插入数量及因此可实现的散热表面。
基于对现有技术的认识，本发明人提出了这样的任务，即研究出一种新的散热器形状和新的制造方法，因此，在改善在散热器基体和所用散热肋片之间的热传递的同时，就能实现更多的散热肋片和更大的表面。
为此，本发明提供一种用于半导体器件的散热器，它具有彼此间隔地突出于一插装板上的散热肋片，所述散热肋片分别通过一个横断面呈矩形的插接座被保持在一个开设于该插装板的上表面内的插槽中，即这些散热肋片被限定出该插槽的侧边界的纵肋或中间肋夹紧，其中，所述插接座形状配合地保持在它们的插槽内并且至少在局部与该插装板冷焊在一起，以及所述插接座和/或插槽具有矩形或梯形的横截面，其特征在于，成冲压凸起形式的横向肋片彼此间隔开地延伸于中间肋的上表面上并且它们形状配合地与该插接座相接。
另外，由说明书、附图和/或权利要求书公开的至少两个特征的所有组合都落在本发明的范围内。
根据本发明，在中间肋的上表面上，成冲压凸起形式的横向肋片相互间隔开地延伸并且形状配合地与插接座相接并且改善了连接。
根据本发明的另一特征，下侧的中间肋和插槽具有矩形或略成梯形的横断面。
一种用于制造散热器的方法也在本发明的范围内，其中，在散热肋片插入后，通过对肋片表面的压力使插装板的中间肋变形，并且在中间肋的上表面上彼此间隔开地形成在两个散热肋片之间延伸的成冲压凸起形式的横向肋片，其中，在插接座和与之侧接的槽壁之间产生横向压力分量和相对运动。由于在插入插接座后通过一个比较宽扁的压棱从上方对中间肋施加压力，因而该中间肋部分变形，在中间肋上出现所述冲压凸起，它们形状配合地贴在插接座上。除了在变形过程中形成的横向压力分量外，在槽壁与插接座之间还实现了相对运动，这种相对运动共同地至少部分导致冷焊。在真正的压制过程后，因此而产生的横向肋片可以再次承受压力并因而被进一步挤压。
这样的工具已被证明对该方法是很有利的，即它可以在两个散热肋片之间下降并有在一板状插入部的底边上具有多个齿，这些齿提供了起到用于插接板的中间肋的压制面作用的齿前沿。齿前沿的长度最好等于在中间肋表面上的横向肋片的间距。向外倾斜一锐角的齿侧面从齿前沿开始。
同样已被证实是有利的是，齿的自由端的横断面成分度圆形或梯形或甚至是三角形。
在一个优选的实施形式中，该工具被制成一刮刀状工具板，其成锯齿状设置的齿前沿是直线排列的，其中一个倾斜一角度的侧边在至少一端上从齿前沿的直线部分起。
根据本发明的另一个特征，这些齿布置在工具板的一插入部上，其横断面的宽度小于散热肋片彼此之间间距并且与一个最好能被连接到一个复合工具上的夹紧部相接。另外，夹紧部厚度要大于散热肋片彼此之间的间距，以保证压制过程的稳定性。
在另一实施形式中，工具板为圆形齿盘，它绕一轴线旋转并且同时加工沿切向运行的散热器。
根据本发明，在运动的散热器的进给方向上，在包括这些齿的工具板之后设有带有直线底边的工具板。也可以滚动地实现起待连接的异型件是有节奏地进给的借助压制来表明的加工过程。在这里，装有散热肋片的插装板作为基础型材经过一个带有圆形齿盘和后续的平面圆盘的工位。
然而，也可以把工具设计成该工具板的底边局部有齿并且局部成直线状。
从以下对优选实施例的描述中并结合附图，得到了本发明的其它优点、特征和细节，其中：
图1以前视图表示在插装板上带有散热肋片的散热器；
图2表示图1的壳座；
图3表示图1的一散热肋片；
图4表示散热器某个区域的与图1相比放大的截面图；
图5以俯视图表示插装板；
图6表示图5的放大细节；
图7表示按照线VII-VII的图6的放大纵断面图；
图8以侧视图表示用于制造该散热器的压制工具；
图9以局剖端视图表示压制工具；
图10、11分别表示图8或9的按箭头X或XI的放大局部；
图12以局部侧视图表示装有压制工具和后置游的附加工具的散热器；
图13以侧视图表示另一个压制工具；
图14是图13的端视图；
图15表示图13的按箭头XV的放大细节；
图16表示沿线XVI-XVI获得的图15的截面图；
图17、19分别表示该压制工具的其它实施形式的对应于图10的细节；
图18、20分别表示沿线XVIII-XVIII或XX-XX获得的图17或图19的局剖图。
半导体器件的散热器10有一外壳，为清楚起见，该外壳在图中未进一步详细示出，该外壳有一个作为壳座的插装板12，其宽度约为120mm，厚度约为10mm。
在插装板12中形成有相互平行延伸的插槽14，插槽的横截面成矩形并且其宽度c约为4mm、深度e约为3mm，插槽14通过纵肋或中间肋16相互分隔开，这些肋16也有矩形横截面并且其宽度f略小于插槽14。按照净间距z相互平行延伸的散热肋片20被固定在插槽14内。在挤压过程中，由金属且尤其是铝合金分头制造出壳板或者插装板12和散热肋片20并随后接在一起。
散热肋片20包括一个在插入位置上自由突出的板状肋片体22和一个插接座24，肋片体的高度h约为60mm并且插接座的横断面约等于插槽14的横断面。在图3中，底座宽度用c1表示，底座高度用e1表示。由肋片28隔开的纵向槽30如此形成在各散热肋片20的肋片体22的两个自由端面中，即一个侧面的肋片28与另一个侧面的纵向槽30对置(图4)。
插接座24被插入插装板12的插槽14内，直至它位于该槽的最深处15。为了更好地定位在相邻中间肋16的槽壁17之间，如图4所示，插接座24的每个侧面具有在横断面中产生锯齿形结构的纵向造型26。
在插接座24插入插槽14之后，一个在图8的箭头方向P上承受压力的工具板40被放置到中间肋16的表面18上，其转向表面18的底边缘42具有一排城垛状齿44。另外，决定底边缘42的齿前沿46的长度n等于横向槽或槽32的宽度i，所述槽位于被加工出的纵肋16的表面18内，在施加压力P时，作为这些齿44的压印地出现这些横向槽32。齿侧面47从其齿前沿46起以约为10°的角w延伸向工具板40的中心线M，齿侧面47结束于边缘造型的或齿44间齿隙49的、长为n1的内部轮廓18处，该内部轮廓以间距k平行于齿前沿46。
图7表示通过工具板40加工而成的中间肋16的截面，它有彼此间隔q的且宽为I的横向槽32，横肋作为冲压凸棱34延伸在横向槽之间，其表面由肋表面18的一部分形成。
图8、12的刮刀状工具40由宽为g钢板构成，它被分成一个具有用于固定螺钉(未示出)的连接孔53的且厚为s的上夹持部54和一个厚度s1较小的下插入部56。工具板40的中心线M穿过在部分54、56之间的缩小部52，工具板40同时是对称直线；底边缘42的长度g1约等于钢板的上宽度g的一半，底边缘42的两端过渡为以45°角w1相对底边缘倾斜的侧边58，侧边58大致在插入部56高度y的一半上与相互平行延伸的工具板40的上侧边59相接。
在制造散热器10时，根据图12，散热器在进给方向x上被供给一个包含相互平行的工具板40的压制工具38，工具板40到达散热器10的散热肋片20之间；工具板40的底边缘42位于壳板或插装板12的纵肋16表面18上并在压力P下以上述方式使纵肋16变形。
在这个例子中，一个后置的附加工具64的压板60的光滑底边62二次加工横向肋片34的在齿隙49区域内产生的变形小的区域，从而在槽壁17与插接座24的有关齿侧面之间产生形状配合连接。
附加工具64的压板60的轮廓与工具板40一致，如图12所示；也在其从长为g2的底边62起倾斜的侧边66上，它们过渡到平行的侧边68。
在图13的工具板41内，在中心线M左侧的插入部57区域具有与工具板40(图8)的插入部56一致的结构，中心线M向着该齿的在朝向中心方向上是最后的齿隙49延伸。插入部57的右侧区域象附加工具64的压板60一样配备有一平滑底边62。底边62与齿前沿46有一间隔k1。在这里，原先参照图12所述的工具板40、60被整合在一板41内。
如图17、18和图19、20的例子所示，也被称为连接凿的工具板40、41的齿44a、44b可以具有横断面成分度圆形的端面46a或一个梯形端面46b，未示出一个可行的三角形形状。

Claims (16)

1、一种用于半导体器件的散热器(10)，它具有彼此间隔地突出于一插装板(12)上的散热肋片(20)，所述散热肋片分别通过一个横断面呈矩形的插接座(24)被保持在一个开设于该插装板(12)的上表面内的插槽(14)中，即这些散热肋片被限定出该插槽(14)的侧边界的纵肋或中间肋夹紧，其中，所述插接座(24)形状配合地保持在它们的插槽(14)内并且至少在局部与该插装板(12)冷焊在一起，以及所述插接座(24)和/或插槽(14)具有矩形或梯形的横截面，其特征在于，成冲压凸起形式的横向肋片(34)彼此间隔开地延伸于中间肋(16)的上表面上并且它们形状配合地与该插接座(24)相接。
2、如权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述散热器由铝合金压制而成。
3、如权利要求1所述的散热器，其特征在于，该插接座(24)和/或插槽(14)的矩形或梯形的横截面具有3毫米高度。
4、一种通过把散热肋片(20)插入带中间肋(16)的一插装板(12)内来制造如权利要求1或2或3所述的散热器的方法，其特征在于，在所述散热肋片(20)插入之后，通过对肋片表面(18)的压力使所述插装板(12)的中间肋(16)变形，并且在所述中间肋(16)的表面上彼此间隔开地形成在两个散热肋片(20)之间延伸的呈冲压凸起形式的横向肋片(34)，在所述插接座(24)和与之侧接的槽壁(17)之间产生横向压力分量和相对运动。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述横向肋片(34)承受压力。
6、一种用于实现如权利要求4或5所述方法的工具，其特征在于，在可在两个散热肋片(20)之间升降地形成的工具的一板状插入部(56)的底边(42)上，设有多个齿，其齿前沿(46)起到用于该插装板(12)中间肋(16)的压制面的作用。
7、如权利要求6所述的工具，其特征在于，齿前沿(46)的长度等于在一中间肋(16)表面上的所述横向肋片(34)的间距。
8、如权利要求7所述的工具，其特征在于，齿侧面(47)从所述齿前沿(46)起相对所述工具的中心线向外倾斜一锐角。
9、如权利要求6所述的工具，其特征在于，所述齿(44，44a，44b)的自由端的横断面成分度圆形、梯形或三角形。
10、如权利要求6所述的工具，其特征在于，设有一刮刀状工具板(40，41)，它具有成锯齿状设置的齿(44)的齿前沿(46)的直线排列结构。
11、如权利要求10所述的工具，其特征在于，一个倾斜一角度的侧边(58)至少在一端从所述齿前沿(46)的直线部分起开始。
12、如权利要求10或11所述的工具，其特征在于，这些齿(44)布置在工具板(40，41)的一个插入部(56)上，该插入部(56)的横断面宽度小于该散热肋片(20)彼此之间的间距，并且一个夹紧部(54)与该插入部(56)相接。
13、如权利要求12所述的工具，其特征在于，该夹紧部(54)的厚度大于该散热肋片(20)彼此之间的间距。
14、如权利要求6所述的工具，其特征在于，设有一个圆形齿盘。
15、如权利要求10所述的工具，其特征在于，在该散热器(10)的进给方向上，在包含这些齿(44)的该工具板(40)之后设有一个带有直线底边(62)的另一工具板(64)。
16、如权利要求10所述的工具，其特征在于，该工具板(41)的底边局部具有齿(44)并且局部被设计成是线性的。
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