DE10043014B4

DE10043014B4 - Kühlelement zum Kühlen eines elektrischen Bauteiles

Info

Publication number: DE10043014B4
Application number: DE10043014A
Authority: DE
Inventors: Ursula Holtmann
Original assignee: Schneider Clauss & Co KG GmbH; Schneider-Clauss & Co KG Metallwarenfabrikation GmbH
Current assignee: Schneider Clauss & Co KG GmbH; Schneider-Clauss & Co KG Metallwarenfabrikation GmbH
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2020-09-02
Also published as: DE10043014A1; DE29915465U1

Abstract

Kühlelement zum Kühlen eines elektrischen Bauteiles,
mit einem einstückigen Kühlkörper (12; 52; 62; 77) aus Metall, der eine Grundplatte (14; 51; 64; 74) mit einer Kontaktfläche (16) an der Grundplattenunterseite (17) und von der Grundplatte abragende Kühlstifte (19; 20₁–20₆; 57; 67) aufweist,
wobei das Kühlkörper-Metall aus annähernd reinem Aluminium besteht, wobei der Volumenanteil des Aluminiums mindestens 99,0% beträgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verhältnis der Kühlstiftlänge zu dem Kühlstiftdurchmesser größer als 10 ist und
dass die Grundplatte (51) eine zur Unterseite abragende umlaufende Schürzenwand (54) und/oder an der Grundplattenunterseite eine Ausnehmung aufweist, wobei der Boden der Ausnehmung die Kontaktfläche bildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlelement zum Kühlen eines elektrischen Bauteiles.
Kühlelemente werden zum Kühlen elektrischer Bauteile eingesetzt, die im Betrieb viel Wärme entwickeln und ohne Kühlung nicht funktionsfähig wären oder sogar zerstört würden. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um Bauteile der Leistungselektronik und um digitale Bauteile. Als Werkstoff für Kühlelemente werden wegen ihrer guten wärmeleitenden und mechanischen Eigenschaften häufig Aluminium-Legierungen verwendet, aus denen sich einstückige Kühlkörper herstellen lassen. Diese Kühlkörper können zur Verbesserung der Kühlleistung von der Kühlelement-Grundplatte abragende Kühlteile aufweisen, beispielsweise Kühlrippen oder Kühlstifte.
EP 0 706 212 A2 , von der Patentanspruch 1 im Oberbegriff ausgeht, beschreibt ein Kühlelement für ein elektrisches Bauteil mit einem einstückigen Metallkühlkörper. Der Metallkühlkörper hat eine Grundplatte mit einer Kontaktfläche an der Grundklappenunterseite und ein von der Grundplatte abragendes Kühlteil. Das Kühlkörpermetall besteht aus annähernd reinem Aluminium mit einem Volumenanteil des Aluminiums von mindestens 99%.
DE 693 05 667 T2 beschreibt einen Kühlkörper mit einer Grundplatte, von der Kühlstifte abstehen.
US 5 787 576 A beschreibt ein Gehäuse für ein elektronisches Bauteil. Das Gehäuse hat wärmeleitende Eigenschaften und weist Kühlteile zum Kühlen des elektronischen Bauteils auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, die thermischen Eigenschaften von Kühlelementen zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Das Material des erfindungsgemäßen einstückigen Kühlelement-Kühlkörpers besteht aus annähernd reinem Aluminium, das einen Aluminium-Volumenanteil von mindestens 99,0% hat. Die Wärmeleitfähigkeit von annähernd reinem Aluminium ist um 20% bis 50% höher als die Wärmeleitfähigkeit der bisher verwendeten Aluminium-Legierungen und liegt bei 200 bis 235 W/mK. Durch das Weglassen der Legierungsbestandteile kann das hohe Wärmeleitfähigkeits-Potential des Werkstoffes Aluminium nahezu vollständig genutzt werden. Auf diese Weise lassen sich Kühlelemente realisieren, die wegen ihrer deutlich höheren Wärmeleitfähigkeit kleiner und leichter sind, als die bisher verwendeten Kühlelemente aus Aluminium-Legierungen oder anderen Metallen. Ferner ist die Dichte des reinen Aluminiums größer und seine Oberflächengüte besser als bei Aluminium-Legierungen. Die bessere Oberflächengüte des reinen Aluminiums führt zu einem besseren Wärmeübergang zwischen dem Kühlelement-Kühlkörper und dem elektrischen Bauteil, wodurch ebenfalls die Kühlleistung insgesamt verbessert wird.
An der Grundplattenunterseite des Kühlkörpers ist eine Kontaktfläche zum thermischen Ankoppeln des zu kühlenden elektrischen Bauteils vorgesehen. Die Kontaktfläche kann auch an einer von der Grundplatte abragenden Wand vorgesehen sein. Das zu kühlende elektrische Bauteil kann direkt an der Kontaktfläche angebracht werden, kann jedoch auch in einem gehäuseartigen Kühlkörper mit einer wärmeleitenden Vergußmasse vergossen werden.
Es sind mehrere Kühlteile vorgesehen, die als annähernd senkrecht von der Grundplattenoberseite abragende Kühlstifte ausgebildet sind. Im Vergleich zu Kühlrippen weisen Kühlstifte eine relativ große Oberfläche auf, wodurch der Übergang der Wärme von dem Kühlkörper auf die Kühlluft verbessert wird. Ein verbesserter Wärmeübergang von dem Kühlkörper auf die Kühlluft ist deshalb erforderlich, weil durch die Verwendung reinen Aluminiums die Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers verbessert ist und dadurch größere Wärmemengen an die Kühlluft abgegeben werden müssen.
Das Verhältnis der Kühlstiftlänge zu dem Kühlstiftdurchmesser ist größer als 10. Auch die im Verhältnis zum Kühlstiftdurchmesser vergrößerte Kühlstiftlänge führt zu einem besseren und größeren Wärmeübergang von dem Kühlstift zur Kühlluft. Auch durch diese Maßnahme können die wegen der besseren Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers auftretenden größeren Wärmemengen besser an die Umgebungsluft abgegeben werden.
Die Grundplatte weist eine zur Unterseite abragende umlaufende Schürzenwand und/oder an der Grundplattenunterseite eine Ausnehmung auf, wobei der Boden der Ausnehmung die Kontaktfläche bildet. Die Grundplatte wird mit ihrer Ausnehmung auf das elektrische Bauteil aufgestülpt und kann auf diese Weise unverrückbar mit dem elektrischen Bauteil verbunden werden. Die Grundplatte bildet mit der umlaufenden Schürze ein nur zu einer Seite offenes Gehäuse, das beispielsweise gleichzeitig als Abschirmgehäuse gegen elektromagnetische Strahlung dienen kann.
Vorzugsweise sind die Kühlstifte in zueinander parallelen Reihen angeordnet, wobei die Kühlstifte einer Reihe in Längsrichtung versetzt zu den Kühlstiften einer Nachbarreihe angeordnet sind. Durch die versetzte Anordnung wird eine größere Verwirbelung der durch das Kühlstift-Feld hindurchziehenden Kühlluft bewirkt, was wiederum einen verbesserten Wärmeübergang von den Kühlstiften zu der Kühlluft bewirkt. Auch durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die durch die verbesserte Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers auftretenden größere Wärmemengen nicht zu einem Wärmestau in den Kühlstiften führen, sondern an die Kühlluft abgegeben werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Kühlstifte derart angeordnet, dass ein Kühlstift in annähernd gleicher Entfernung mindestens fünf benachbarte Kühlstifte aufweist. Auch durch diese sternartige Anordnung der Kühlstifte zueinander wird eine Verwirbelung der durch das Kühlstift-Feld hindurchfließenden Kühlluft und damit ein verbesserter Wärmeübergang zwischen Kühlstiftoberfläche und Kühlluft bewirkt.
Vorzugsweise weist die Grundplatte an ihrer Unterseite abragende Halteteile zur Justierung und Fixierung des Kühlkörpers an dem elektrischen Bauteil auf. Die einstückig mit der Grundplatte ausgebildeten Halteteile können als Haltestifte oder ähnliches ausgebildet sein, die in entsprechende Ausnehmungen des elektrischen Bauteiles eingreifen können. Auf diese Weise wird die genaue Lage des Kühlkörpers an dem elektrischen Bauteil vorgegeben. Dadurch wird die Montage erleichtert und die richtige Positionierung des Kühlkörpers auf dem elektrischen Bauteil in einer den optimalen Wärmeübergang zwischen Bauteil und Kühlkörper gewährleistenden Position gesichert. Es können alternativ auch andere Körper von der Unterseite des Kühlkörpers abragen. Von dem Kühlkörper können sowohl von der Ober- als auch von der Unterseite beliebig geformte Körper einstückig abragen.
Alternativ oder ergänzend zu den als Kühlstifte ausgebildeten Kühlteilen, kann das Kühlteil auch als senkrecht von der Grundplatte abstehende Kühlrippe ausgebildet sein. Ferner kann die Kühlrippe die Grundplatte und die Schürzenwand U-förmig umfassen. Die Kühlrippe ist um drei Seiten herumgezogen, so dass sie eine relativ große Oberfläche für einen verbesserten Wärmeübergang von dem Kühlkörper zu der Kühlluft aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Querschnitt eines Kühlstiftes rund oder sternartig ausgebildet. Der Querschnitt kann insbesondere kreisrund, oval, tropfen- oder ellipsenförmig ausgebildet sein.
Vorzugsweise weisen die freien Kühlstiftenden Befestigungselemente zur Befestigung eines Gebläses auf. Das Befestigungselement kann beispielsweise in Form eines Außengewindes oder einer Gewindebohrung ausgebildet sein. Auf diese Weise läßt sich mit einfachen Mitteln ein Kühlluft zuführendes oder absaugendes Gebläse auf dem Kühlkörper montieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Grundplatte einen seitlich abragenden Befestigungsflansch auf. Der Befestigungsflansch dient der Befestigung des Kühlelementes an dem elektronischen Bauteil oder an der das Bauteil haltenden Platine.
Vorzugsweise ist der Volumenanteil des Aluminiums in dem Kühlkörper-Metall mindestens 99,5% Dies entspricht genau dem Alu minium-Volumenanteil von sogenanntem reinen Aluminium, wie es gewerblich angeboten wird. Derartiges Aluminium hat einen Wärmeleitwert von annähernd 220 W/mK.
Im folgenden wird anhand der Abbildungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Ausführungform eines Kühlelementes in Seitenansicht, die kein erfindungsgemäßes Kühlelement darstellt,
2 das Kühlelement der 1 in Draufsicht,
3 das Kühlelement der 1 in Unteransicht,
4 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Kühlelementes mit einer umlaufenden Schürzenwand in einem Längsschnitt,
5 das Kühlelement der 4 in Unteransicht,
6 eine Ausführungsform eines gehäuseartigen Kühlelementes mit Kühlrippen in Draufsicht, die kein erfindungsgemäßes Kühlelement darstellt,
7 das Kühlelement der 6 in Seitenansicht,
8 das Kühlelement der 6 in Unteransicht, und
9 eine Ausführungsform eines im Grundriß kreisrunden Kühlelementes in Draufsicht, die kein erfindungsgemäßes Kühlelement darstellt.
In den 1–9 sind vier verschiedene Ausführungsformen von Kühlelementen 10; 50; 60; 70 zum Kühlen elektrischer Bauteile dar gestellt. Derartige Kühlelemente 10; 50; 60; 70 werden insbesondere zur Kühlung von Leistungselektronik-Bauteilen und von digitalen Bauteilen, beispielsweise von Prozessoren, verwendet. Nur das Ausführungsbeispiel nach den 4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Jedes der Kühlelemente 10; 50; 60; 70 besteht aus einem einstückigen Metall-Kühlkörper 12; 52; 62; 72, der aus sogenanntem reinem Aluminium hergestellt ist und einen Aluminium-Volumenanteil von ca. 99,5% aufweist. Der Aluminiumanteil kann auch geringfügig kleiner sein oder bis zu 99,9% betragen. Gegenüber den bisher verwendeten Aluminium-Legierungen weist reines Aluminium mit einem Volumenanteil von mindestens 99,0%, insbesondere von mindestens 99,5%, eine erheblich verbesserte Wärmeleitfähigkeit auf, die 200 bis 220 W/mK beträgt. Mit dem reinen Aluminium können kleinere Kühlelemente zum Kühlen elektrischer Bauteile realisiert werden bzw. größere Wärmemengen bei gleicher Baugröße abgeführt werden, also insgesamt größere Kühlleistungen erbracht werden. Zur Umformung des reinen Aluminiums zu Kühlkörpern können geeignete bekannte Umform-Verfahren eingesetzt werden.
Die Kühlkörper 12; 52; 62 der Kühlelemente 10; 50; 60 der 1–5 und 9 bestehen jeweils aus einer Grundplatte 14; 51; 64 und aus als Kühlstifte 19, 20₁ –20₆ ; 57; 67 ausgebildeten Kühlteilen, die senkrecht von der Grundplatte 14; 51; 64 senkrecht abragen und jeweils Kühlstift-Felder (18; 58; 68) bilden.
Das Kühlelement 10 der 1–3 weist eine Kontaktfläche 16 an der Grundplattenunterseite 17 auf, wie in 1 dargestellt und an seiner Oberseite ein Feld 18 von einzelnen Kühlstiften 19, 20₁ –20₆ auf, die jeweils zylindrisch ausgebildet sind und einen kreisrunden Querschnitt haben. Die Kühlstifte 19, 20₁ –20₆ sind einstückig mit der Grundplatte 14 verbunden, so dass der Wärmeübergang zwischen der Grundplatte 14 und den Kühlstiften 19, 20₁ –20₆ ungestört ist. Die Kühlstifte 19, 20₁ –20₆ sind in sieben Längsreihen parallel zueinander angeordnet, wobei sie nicht miteinander ausgerichtet, sondern zueinander versetzt angeordnet sind.
Die Kühlstiftquerreihen 20₁ –20₆ des einen Längsendes des Kühlkörpers 12 sind von Querreihe zu Querreihe zum Längsende hin verkürzt ausgebildet, so dass sich an dem einen Grundplattenende eine stufenartige Anordnung der Kühlstiftquerreihen 20₁ –20₆ ergibt. Während die langen Kühlstifte 19 eine Länge von ungefähr 50 mm aufweisen, haben die kürzesten Kühlstifte 20₆ eine Länge von ungefähr 30 mm.
Die Kühlstifte 20₁ –20₆ haben jeweils einen Durchmesser von ungefähr 4,5 mm. Damit ist das Verhältnis der Kühlstiftlänge zum Kühlstiftdurchmesser bei den langen Kühlstiften 19 ungefähr gleich 11. Durch die stufenartige Anordnung der Kühlstifte 20₁ –20₆ haben die Kühlstifte jeweils nur die Länge, die für die Abführung der dort hinfließenden Wärmemengen erforderlich ist. Wenn an dem rechten Kühlkörperende weniger abzuführende Wärmemenge auftritt, sind hier kürzere Kühlstifte 20₆ ausreichend, um die hier auftretenden Wärmemengen an die Kühlluft abzuführen. Ferner wird durch die stufenartige Ausbildung der Kühlstifte 19, 20₁ –20₆ auch eine Verwirbelung der anströmenden Kühlluft bewirkt, wodurch wiederum der Wärmeübergang zwischen den Kühlstiften 19, 20₁ –20₆ und der Kühlluft verbessert wird.
Die Kontaktfläche 16 an der Grundplattenunterseite 17 ragt ungefähr 0,2 mm aus der Grundplattenebene hervor und ist spanabhebend zu einer ebenen Fläche mit einer Rauhtiefe von höchstens 10 μm bearbeitet worden. Durch die Ebenheit und geringe Rauhtiefe der Kontaktfläche 16 wird ein guter Kontakt zu einer entsprechenden Kontaktfläche eines zu kühlenden elektrischen Bau teiles gewährleistet. Zwischen dem elektrischen Bauteil und dem Kühlelement 10 wird auf diese Weise auch ein nur kleiner Luftspalt vermieden, so dass insgesamt ein guter Wärmeübergang zwischen einem elektrischen Bauteil und dem Kühlelement 10 gewährleistet ist.
In dem Kühlstiftfeld 18 sind insgesamt vier Freistellen 24 vorgesehen, die keinen Kühlstift aufweisen, und die bei der Herstellung des Kühlelementes 10 als Ansatz für ein Auswerfwerkzeug dienen, mit dem das in seine Form gebrachte Kühlelement 10 aus der Form ausgestoßen wird.
Wie in 1 dargestellt, weist die Grundplatte 14 zu beiden Seiten jeweils einen Befestigungsflansch 26, 28 auf, wobei der eine Befestigungsflansch 26 eine Mittelbohrung 30 zum Festschrauben des Kühlelementes 10 aufweist und der andere Flansch 28 als Klemmflansch ausgebildet ist. Ferner weisen die beiden. Befestigungsflansche 26, 28 jeweils zwei seitlich offene Ausnehmungen 42 auf, mit denen der Kühlkörper an entsprechenden Stiften oder Rippen eines elektrischen Bauteiles oder einer Platine einsetzbar und fixierbar ist. Ferner sind an den Grundplatten-Längsseiten jeweils zwei kleinere rechteckige Klemmausnehmungen 44 vorgesehen, in denen entsprechende Befestigungszungen eines elektrischen Bauteiles oder einer Platine fixiert werden können. Ferner weist die Grundplatte 14 an einer Längsseite seitlich abragende, T-förmige Befestigungskörper 46 und an der anderen Längsseite seitlich abragende L-förmige Befestigungskörper 48 auf. Die Befestigungskörper 46, 48 sind verbiegbar ausgebildet, so dass sie an entsprechenden Befestigungselementen eines elektrischen Bauteiles oder einer Platine angepreßt werden und das Kühlelement auf diese Weise fixiert werden kann.
An der Unterseite 17 der Grundplatte 14 sind jeweils Halteteile 32, 33 vorgesehen, die nach unten abragen. Die Halteteile 32, 33 bestehen jeweils aus einer ungefähr rechteckigen Basis 34 und aus einem bzw. zwei Haltestiften 36. Die Basis 34 hat eine Höhe von ungefähr 2,0 mm, der Haltestift 36 eine Höhe von ungefähr 3,0 mm. Seitlich der Eckbereiche der Kontaktfläche 16 ist jeweils ein weiteres senkrecht abragendes stiftartiges Halteteil 38 vorgesehen. Die Halteteile 32, 33, 38 dienen der genauen Plazierung und der Fixierung des Kühlelementes 10 bzw. seiner Kontaktfläche 16 auf einem elektrischen Bauteil bzw. seiner Kontaktfläche.
Die Höhe der Grundplatte beträgt ungefähr 3,0 mm. Die Grundplatte 14 weist ferner einen Sockel 15 auf, der eine Höhe von 7,0 mm hat. Der Sockel 15 dient im wesentlichen als Wärmespeicher und sorgt auf diese Weise für eine Wärme-Zwischenspeicherung und damit für eine Glättung von auftretenden Temperaturspitzen des zu kühlenden elektrischen Bauteiles.
Bei dem Kühlelement 50 der 4 und 5 handelt es sich um ein becherartig ausgebildetes Kühlelement. Von der Grundplatte 51 ragen an der Oberseite senkrecht Kühlstifte 57 ab, die ein Kühlstiftfeld 58 bilden. Von der Grundplatte 51 ragt senkrecht eine umlaufende Schürzenwand 54 ab, an der außen senkrecht abragende Kühlrippen 56 vorgesehen sind. Der von der Grundplatte 51 und der umlaufenden Schürzenwand 54 gebildete Innenraum wird ferner durch zwei Trennwände 59 in insgesamt drei becherartige Hohlräume unterteilt. Die Grundplatte 51 wird von einem seitlich über den gesamten Umfang abstehenden umlaufenden Flansch 53 umrahmt. Auch der Kühlkörper dieses Kühlelementes 50 ist einstückig aus reinem Aluminium hergestellt. In den drei Hohlräumen an der Grundplattenunterseite können elektrische Bau teile jeweils mit einer wärmeleitenden Vergußmasse eingegossen werden. Auf diese Weise können die elektrischen Bauteile Wärme in alle Richtungen abgeben und der Kühlkörper 52 Wärme über eine große Kühlkörperfläche aufnehmen. Die Vergußmasse muß dazu eine so große Wärmeleitfähigkeit aufweisen, dass kein Wärmestau auftreten kann.
In den 6–8 ist ein als Gehäuse ausgebildetes Kühlelement 70 dargestellt, dessen Kühlkörper 72 eine Grundplatte 74 und eine zur Grundplattenunterseite senkrecht abragende umlaufende Schürzenwand 76 aufweist. Durch die Grundplatte 74 und die Schürzenwand 76 wird ein rechteckiges Abschirmgehäuse gebildet, das der elektromagnetischen Abschirmung elektrischer Bauteile dienen kann. Innerhalb des Gehäuses sind zwei Querwände 78 vorgesehen. Als Kühlkörper sind sechs Kühlrippen 80 vorgesehen, die senkrecht von der Grundplatte 74 und der Schürzenwand 76 abstehen und die Grundplatte 74 und die Schürzenwand 76 U-förmig umfassen. Mit dem Kühlelement-Gehäuse kann ein oder können mehrere elektrische Bauteile gekühlt werden, die an der Unterseite der Grundplatte 74, oder an den Querwänden 78 befestigt sein können. Auch das Kühlelement 70 ist einstückig aus reinem Aluminium hergestellt.
Das in 9 gezeigte Kühlelement 60 ist in Draufsicht kreisrund ausgebildet. Die einzelnen Kühlstifte 67 des Kühlstift-Feldes 68 sind kreisartig um den Mittelpunkt herum und versetzt zueinander angeordnet.
Die Kühlstifte ragen zwar vorzugsweise senkrecht von der jeweiligen Grundplatte ab, können jedoch auch teilweise schräg von der Grundplatte abragen oder entsprechend verbogen sein, so dass sie insgesamt fächerartig von der Grundplatte abragen.
An den freien Enden einiger Kühlstifte kann ein Außengewinde oder eine Gewindebohrung vorgesehen sein, so dass ein Gebläse an diesen Kühlstiftenden mit einer entsprechenden Mutter bzw. Schraube befestigt werden kann. Dazu können auch ein Zylinderstift oder eine zylindrische Bohrung am freien Kühlstiftende dienen. Die Dicke der Grundplatte muß grundsätzlich nicht über die gesamte Länge oder Breite konstant sein, sondern kann, je nach örtlich erforderlichem Wärmepuffer, örtlich dünner oder dicker ausfallen. Die Bodendicke kann dadurch variiert werden, dass der Boden nach unten und/oder zur Oberseite hin Ausstülpungen oder Ausnehmungen aufweist.
Die Kühlstiftenden können flach, konvex oder konkav oder auf andere Weise ausgeformt sein, um beispielsweise die Verletzungsgefahr zu verringern oder die Verwirbelung der Kühlluft an den Kühlstiftenden zu verbessern. Die Kühlstifte können längenmäßig derart variieren, dass sie insgesamt eine wellenartige Gesamtkontur bilden oder andere Geseamtkonturen aufweisen. Die Kühlstifte können im Durchmesser und in ihrer Querschnittsform alle gleich, jedoch auch verschieden voneinander ausgebildet sein. Die Querschnittsform kann auch trapezartig, rautenartig oder sonstwie unsymmetrisch sein.
Zur Befestigung und Zentrierung können beliebige Stifte, Stege oder Ausnehmungen an der Grundplatte gebildet werden.
Die Grundplatte selbst kann ebenfalls einen beliebigen Grundriß aufweisen, beispielsweise U-förmig, dreieckig, rautenartig oder sternartig. Die Grundplatte kann auch durchgehende Ausstanzungen aufweisen, durch die beispielsweise der Kühlluftdurchtritt verbessert werden kann.
Auch von der Grundplattenunterseite können Kühlstücke, beispielsweise Kühlstifte oder Kühlrippen abragen. Die aus annähernd reinem Aluminium hergestellten Kühlkörper können komplexe Formen aufweisen, insbesondere zur Unterseite und seitlich abragende Elemente, die zusammen mit der Grundplatte einen einstückigen Kühlkörper bilden.
Durch die Verwendung von reinem Aluminium mit einem Volumenanteil von mindestens 99,0% sind in Kombination mit relativ langen Kühlstiften oder langgestreckten Kühlrippen und ggf. großvolumigen Grundplatten Kühlkörper realisierbar, deren Kühlleistung gegenüber aus Aluminium-Legierungen hergestellten herkömmlichen Kühlkörpern erheblich verbessert sind. Wie Versuche ergeben haben, kann die Kühlleistung auf diesem Wege ohne weiteres um 20 bis 50% gesteigert werden.

Claims

Kühlelement zum Kühlen eines elektrischen Bauteiles, mit einem einstückigen Kühlkörper (12; 52; 62; 77) aus Metall, der eine Grundplatte (14; 51; 64; 74) mit einer Kontaktfläche (16) an der Grundplattenunterseite (17) und von der Grundplatte abragende Kühlstifte (19; 20₁ –20₆ ; 57; 67) aufweist, wobei das Kühlkörper-Metall aus annähernd reinem Aluminium besteht, wobei der Volumenanteil des Aluminiums mindestens 99,0% beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Kühlstiftlänge zu dem Kühlstiftdurchmesser größer als 10 ist und dass die Grundplatte (51) eine zur Unterseite abragende umlaufende Schürzenwand (54) und/oder an der Grundplattenunterseite eine Ausnehmung aufweist, wobei der Boden der Ausnehmung die Kontaktfläche bildet.
Kühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstifte (57) in parallelen Reihen angeordnet sind, wobei die Kühlstifte (57) einer Reihe in Längsrichtung versetzt zu den Kühlstiften (57) einer Nachbarreihe angeordnet sind.
Kühlelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstifte (57) derart angeordnet sind, dass ein Kühlstift (57) in annähernd gleicher Entfernung mindestens fünf benachbarte Kühlstifte (57) aufweist.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (51) an ihrer Unterseite abragende Halteteile zur Fixierung des Kühlkörpers (52) an dem elektrischen Bauteil aufweist.
Kühlelement nach Anspruch 1 oder 4, gekennzeichnet durch eine senkrecht von der Grundplatte (51) abstehende Kühlrippe (56).
Kühlelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippe (51) die Grundplatte (54) und die Schürzenwand (56) U-förmig umfaßt.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlstift-Querschnitt rund oder sternartig ist.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass einige freie Enden der Kühlstifte (57) Befestigungselemente zur Befestigung eines Gebläses aufweisen.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Grundplatte (51) größer als 9,0 mm ist.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (51) einen seitlich abragenden Befestigungsflansch (53) aufweist.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil des Aluminiums in dem Kühlkörper (52) mindestens 99,5% beträgt.