DE10062699A1 - Cooling device for electronic controllers has cooling plate deformation filling bearer opening in force-locking manner to form fixed mechanical connection between cooling plate and bearer - Google Patents

Cooling device for electronic controllers has cooling plate deformation filling bearer opening in force-locking manner to form fixed mechanical connection between cooling plate and bearer

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DE10062699A1
DE10062699A1 DE2000162699 DE10062699A DE10062699A1 DE 10062699 A1 DE10062699 A1 DE 10062699A1 DE 2000162699 DE2000162699 DE 2000162699 DE 10062699 A DE10062699 A DE 10062699A DE 10062699 A1 DE10062699 A1 DE 10062699A1
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Richard Hoffmann
Roberto Schlenker
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Abstract

The device has at least a first deformation. The bearer has openings and the cooling device mounted on the bearer forms at least one fixed mechanical connection between the cooling device and bearer. The cooling device is a thin movable cooling plate. At least a second deformation of the cooling plate fills the bearer opening in force-locking manner to form a fixed mechanical connection between the cooling plate and bearer. Independent claims are also included for the following: a cooling panel, a method of mechanically joining a cooling panel to as bearer, a method of thermally joining a cooling panel to a bearer and a method of electrically joining a cooling panel to a bearer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Montage an einen Träger für elek­ tronische Bauelemente in einem elektronischen Steuergerät gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a cooling device for mounting on a support for elek tronic components in an electronic control device according to the Ober Concept of claim 1.

Derartige Kühlvorrichtungen werden für elektronische Steuergeräte benötigt, die einen Träger aufweisen, auf dem elektronische Bauelemente angeordnet sind, die beim Betrieb eine hohe Verlustleistung erzeugen und sich dabei dementspre­ chend erwärmen. Zur Wärmeabfuhr wird eine Metallplatte mit der Leiterplatte großflächig verklebt und eine thermische Verbindung zwischen dem zu kühlenden Bauelement und der Metallplatte hergestellt.Such cooling devices are required for electronic control units that have a carrier on which electronic components are arranged, the generate a high power loss during operation and thereby warm accordingly. A metal plate with the circuit board is used for heat dissipation glued over a large area and a thermal connection between the one to be cooled Component and the metal plate manufactured.

Aus der DE 196 01 649 A1 ist eine Anordnung zur Verbesserung der Wärmeab­ leitung bei elektrischen oder elektronischen Bauelementen bekannt. Hier ist die Bauelemente tragende Leiterplatte über eine Isolationsschicht mit einer starren Metallplatte stoffschlüssig verbunden, wobei im Bereich wenigstens eines Bau­ elements in die Leiterplatte und in die Isolationsschicht korrespondierende Öff­ nungen eingebracht sind und die Metallplatte Erhebungen aufweist, deren Höhe der Dicke der Leiterplatte und der Isolationsschicht entspricht oder diese gering­ fügig übersteigt. Die Erhebungen der Metallplatte werden durch die korrespondie­ renden Öffnungen der Leiterplatte hindurchgeführt.DE 196 01 649 A1 describes an arrangement for improving the heat ab line known in electrical or electronic components. Here is the Circuit board carrying components over an insulation layer with a rigid Metal plate integrally connected, with at least one building in the area elements in the printed circuit board and in the insulation layer corresponding opening are introduced and the metal plate has elevations, the height corresponds to the thickness of the circuit board and the insulation layer or this is small compliant. The elevations of the metal plate are made by the correspondie end openings of the circuit board.

Die Erhebungen der Metallplatte werden in die starre Metallplatte entweder ein­ gestanzt oder aber nachträglich als zusätzliche Komponenten auf der Metallplatte angebracht. The bumps of the metal plate are either in the rigid metal plate punched or subsequently as additional components on the metal plate appropriate.  

Die Nachteile eines solchen Aufbaus bestehen in einer sehr aufwendigen Monta­ ge. Diese aufwendige Montage wird zusätzlich noch erschwert durch einen sehr engen Toleranzbereich. Beim Zusammenführen von Leiterplatte und Metallplatte müssen mehrere Erhebungen der Metallplatte gleichzeitig in mehrere Öffnungen der Leiterplatte eingeführt werden, wobei der Zwischenraum zwischen der Erhe­ bung und der korrespondierenden Öffnung möglichst gering sein sollte. Sitzt die Erhebung nicht passgenau in der Öffnung, so fließt Lötzinn in den Zwischenraum und die thermische Anbindung verschlechtert sich.The disadvantages of such a structure are a very complex assembly ge. This complex assembly is made even more difficult by a very narrow tolerance range. When merging circuit board and metal plate must have multiple bumps of the metal plate in multiple openings simultaneously the printed circuit board are inserted, the space between the Erhe exercise and the corresponding opening should be as small as possible. Sits the If the elevation does not fit exactly in the opening, solder flows into the gap and the thermal connection deteriorates.

Die DE 199 16 010 C1 offenbart eine Anordnung zur Wärmeableitung von einem elektrischen Bauelement auf einer Leiterplatte zum Kühlkörper. Hierbei wird ein aus Blech bestehendes, teller- oder kappenförmiges und elastisches Wärmeab­ leitelement durch eine erste größere Öffnung einer als Kühlkörper dienenden Me­ tallplatte in eine darüberliegende zweite kleinere Öffnung der Leiterplatte hinein­ gepresst, wobei sie sich am Randbereich der Metallplattenöffnung verspannt und gegenüber der kleineren Leiterplattenöffnung arretiert wird. Durch die Verspan­ nung an der Metallplattenöffnung wird ein thermischer Kontakt vom elektrischen Bauteil über das Wärmeableitelement zum Kühlkörper hergestellt.DE 199 16 010 C1 discloses an arrangement for heat dissipation from one electrical component on a circuit board to the heat sink. Here is a made of sheet metal, plate or cap-shaped and elastic heat Guide element through a first larger opening of a Me serving as a heat sink tallplatte in an overlying second smaller opening of the circuit board pressed, where it braces at the edge area of the metal plate opening and is locked against the smaller PCB opening. By the Span At the metal plate opening there is a thermal contact from the electrical Component made over the heat dissipation element to the heat sink.

Nachteilig hierbei ist jedoch, dass durch die mehrstückige Anordnung keine op­ timale Wärmeableitung erfolgen kann, da Zwischenräume zwischen dem Wärme­ ableitelement und der Metallplatte vorhanden sind. Auch ist die Montage sehr aufwendig, da zuerst Leiterplatte und Metallplatte miteinander verbunden werden müssen und dann jede Öffnung mit einem Wärmeableitelement bestückt werden muss.The disadvantage here, however, is that no op temporal heat dissipation can take place because there are gaps between the heat discharge element and the metal plate are present. The assembly is also very good complex, since the printed circuit board and metal plate are first connected to each other and then each opening must be equipped with a heat sink got to.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine geeignete Kühlvorrichtung den Mon­ tageaufwand zu reduzieren, die Einbautoleranzen aufzuweiten und die thermische Anbindung zu verbessern, ohne die Qualität des Steuergerätes zu verschlechtern. Eine weitere Aufgabe bei der Montage von Kühlvorrichtung und Träger ist es, die mechanische und gegebenenfalls die elektrische Anbindung mit der thermischen Anbindung zu verbinden.The object of the invention is the Mon by a suitable cooling device to reduce the daily workload, widen the installation tolerances and the thermal To improve the connection without reducing the quality of the control unit. Another task in the assembly of the cooling device and carrier is that mechanical and possibly the electrical connection with the thermal Connect to connect.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kühlvorrichtung aufgezeigt, die aus einem dünnen, gewalzten, abformbaren Kühlblech besteht. Dieses Kühlblech weist vor der Montage erste noppenförmige Verformungen auf, aus denen später beim Einbringen einer solchen Noppe in die Trägeröffnung eine direkte Verbindung zur ge­ genüberliegenden Trägerseite hergestellt wird. Um dies zu erreichen, werden die Noppen bei der Montage von Kühlblech und Träger zu Nieten verformt und zwar so, dass die Öffnungen des Trägers formschlüssig und/oder kraftschlüssig an den Rändern mit dem Kühlblech selbst ausgefüllt sind und dieser Formschluss bzw. Kraftschluss eine feste, mechanische Verbindung zwischen Kühlblech und Träger ausbildet.To solve this problem, a cooling device is shown, which consists of a thin, rolled, moldable cooling plate. This heat sink shows assembly the first knob-shaped deformations, from which later when inserting  such a knob in the carrier opening a direct connection to ge opposite carrier side is produced. To achieve this, the Knobs deformed into rivets when mounting the cooling plate and carrier so that the openings of the carrier are positively and / or non-positively to the Edges are filled with the heat sink itself and this form fit or A firm, mechanical connection between the cooling plate and the support formed.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die ersten noppenförmigen Verformun­ gen nicht passgenau mit einem sehr engen Toleranzbereich in die Trägeröffnun­ gen eingebracht werden müssen. Durch die Abformbarkeit des Bleches können die Verformungen in den Trägeröffnungen bei der Montage mit dem Träger ein­ fach nachbearbeitet werden, so dass sie den Anforderungen, insbesondere be­ züglich der Passgenauigkeit, gerecht werden. Die Aufbauhöhe der ersten noppen­ förmigen Verformung spielt bei der Montage eine untergeordnete Rolle, da erst bei der zweiten Verformung sowohl eine Anpassung an den Lochdurchmesser als auch an die Aufbauhöhe des Trägers erfolgt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich eine feste Verbindung zwischen dem Träger und dem Kühlblech ausbil­ det, die gleichzeitig eine optimale thermische Verbindung zwischen der Kühlvor­ richtung und dem zu kühlenden Bauelement darstellt.The advantage of the invention is that the first knob-shaped deformation not fit exactly with a very narrow tolerance range in the carrier openings gene must be introduced. Due to the formability of the sheet the deformations in the carrier openings during assembly with the carrier subject be reworked so that they meet the requirements, especially be in terms of accuracy of fit. The height of the first pimples shaped deformation plays a subordinate role in assembly, because only in the second deformation both an adaptation to the hole diameter and also done to the height of the girder. Another advantage is that a firm connection between the carrier and the cooling plate is formed det, which is also an optimal thermal connection between the cooling vor direction and the component to be cooled.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen. Ist die erste Verformung als Noppe oder Warze ausgebildet, die einen we­ sentlich geringen Durchmesser, wie die Trägeröffnung aufweisen, so können diese sehr einfach in die Trägeröffnungen eingeführt werden. Da ferner die Materialdi­ cke des Blechs im Bereich der Warze oder Noppe dünner ist, als im nichtverform­ ten Bereich, kann eine weitere Verformung im Träger mit geringerem mechani­ schem Aufwand erfolgen. Das Kühlblech kann zusätzliche Profile aufweisen. Diese Profile können als Kühlrippe dienen, um die Oberfläche des Kühlblechs zu vergrö­ ßern, und damit die Wärmeabfuhr zu erhöhen. Das Profil kann auch als Tasche ausgebildet sein, um eine elektromagnetische Abschirmung oder eine mechani­ sche Abdeckung im Kühlblech zu integrieren. Auch können die Profile so aufge­ baut sein, dass sie als Abstandshalter dienen, die einen Mindestabstand z. B. des Trägers zum Deckel gewährleisten. Die Zwischenräume, die sich bei der Profilie­ rung des Kühlblechs zwischen dem Träger und dem Blech ausbilden, erlauben ei­ ne höhere Wärmeabfuhr. Auch kann das Kühlblech so geformt sein, dass es sich als Stromleitschiene verwenden lässt. Ferner wird ein Verfahren zur Befestigung eines Kühlblechs an einem Träger beansprucht, bei dem bei der Montage von Kühlblech und Träger eine erste Verformung am Kühlblech erzeugt wird, die dann durch eine weitere Verformung des Kühlblechs eine feste mechanische Verbin­ dung zwischen Kühlblech und Träger ausbildet. Bei einem anderen Verfahren wird vor der Montage von Kühlblech und Träger die erste Verformung am Kühlblech ausgebildet und dann bei der Montage von Kühlblech am Träger eine weitere Ver­ formung ausgeführt, die dann eine feste mechanische Verbindung zwischen Kühl­ blech und Träger ausbildet.Advantageous developments of the invention result from the subclaims chen. Is the first deformation formed as a knob or wart, which we noticeably small diameters, such as the carrier opening, they can can be inserted very easily into the carrier openings. Furthermore, since the Materialdi corner of the sheet is thinner in the area of the wart or nub than in the non-deformed area th area, a further deformation in the carrier with less mechani chemical effort. The heat sink can have additional profiles. This Profiles can serve as a cooling fin to increase the surface area of the cooling plate ß, and thus increase heat dissipation. The profile can also be used as a bag be designed to an electromagnetic shielding or a mechanical integrated cover in the heat sink. The profiles can also be opened in this way builds that they serve as spacers that a minimum distance z. B. of Ensure the carrier to the lid. The gaps between the profiles Formation of the cooling plate between the carrier and the plate, allow egg ne higher heat dissipation. The heat sink can also be shaped so that it is  can be used as a conductor rail. Furthermore, a method of attachment claimed a cooling plate on a support, in which the assembly of Cooling plate and carrier a first deformation is generated on the cooling plate, which is then due to further deformation of the cooling plate, a firm mechanical connection between the cooling plate and the carrier. Another method will the first deformation on the cooling plate before installing the cooling plate and carrier trained and then another Ver when mounting the cooling plate on the carrier Forming carried out, which then creates a firm mechanical connection between cooling sheet and carrier forms.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend erläutert und anhand der Figuren dargestellt.Various embodiments of the invention are explained below and represented by the figures.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1a Kühlblech mit erster rundlicher Verformung in einer Leiterplatten­ öffnung. Fig. 1a cooling plate with a first round deformation in a circuit board opening.

Fig. 1b Kühlblech mit eckiger erster Verformung in einer Leiterplattenöff­ nung. Fig. 1b cooling plate with angular first deformation in a circuit board opening.

Fig. 1c Abformung eines Niets mit Nietkopf bei der Montage. Fig. 1c impression of a rivet with rivet head during assembly.

Fig. 1d Abformung eines Niets ohne Kopf bei der Montage. Fig. 1d impression of a rivet without a head during assembly.

Fig. 2 Teilweise bestückte Leiterplatte mit multifunktionalem Kühlblech. Fig. 2 Partly populated circuit board with multifunctional cooling plate.

Fig. 3 Komplett bestückter Träger mit multifunktionalem Kühlblech. Fig. 3 Fully equipped carrier with multi-functional cooling plate.

Fig. 1a zeigt einen Träger 2, insbesondere eine Leiterplatte mit einer Öffnung 4. Ein solcher Träger weist in der Regel elektrische Leiterbahnen auf, mit denen die verschiedenen elektrischen und elektronischen Bauelemente eines Steuergeräts miteinander verbunden werden. Der Träger 2 kann sowohl einseitig als auch zwei­ seitig bestückt sein. Auf einer Seite des Trägers 2 ist ein Kühlblech 1 angeordnet. Das Kühlblech 1 weist eine runde, noppenförmige Verformung 3 auf. Diese erste noppenförmige Verformung wird z. B. durch Tiefziehen des Blechs vor der Montage in einem Steuergerät hergestellt. Das Kühlblech 1 weist im unverformten Bereich eine Dicke d auf. Im Bereich der Noppe 3 ist die Dicke dF des Blechs 1 geringer. Die Eigenschaften des im Ausführungsbeispiel dargestellten Kühlblechs 1 sind: Beweglichkeit, Abformbarkeit mit geringen mechanischen Kräften, die den Träger 2 nicht beschädigen können und gute Wärmeleitfähigkeit. Der Querschnitt der Noppe 3 und der Querschnitt der Trägeröffnung 4 können stark voneinander ab­ weichen, so dass sich zwischen dem Träger und der Noppe ein Spalt 18 ausbildet und sich die Noppe 3 in der Öffnung 4 bewegen lässt. Sind mehrere Trägeröff­ nungen 4 im Träger 2 angeordnet und weist das Kühlblech 1 mehrere Noppen 3 auf, so kann durch die beabsichtigten Abmessungsunterschiede ein Toleranzaus­ gleich bezüglich den Abständen zwischen den Noppen erreicht werden und die Noppen des Kühlblechs in die Trägeröffnungen eingeführt werden. Sind mehrere Trägeröffnungen 4 im Träger 2 angeordnet und weist das Kühlblech 1 mehrere Noppen 3 auf, so kann durch beabsichtigte Kontaktierung das Kühlblech 1 als zu­ sätzlicher elektrischer Leiter verwendet werden. Wichtig bei dem in der Figur dar­ gestellten Aufbau ist es, dass die gesamte Oberfläche der runden Noppe 3 mit der Fläche der Öffnung 4 und der Trägerdicke, die später abgeformt oder abgedeckt werden soll, abgestimmt wird. Fig. 1a shows a carrier 2, in particular a printed circuit board with an opening 4. Such a carrier generally has electrical conductor tracks with which the various electrical and electronic components of a control device are connected to one another. The carrier 2 can be equipped on one side as well as on both sides. A cooling plate 1 is arranged on one side of the carrier 2 . The cooling plate 1 has a round, knob-shaped deformation 3 . This first knob-shaped deformation is such. B. produced by deep drawing the sheet before assembly in a control unit. The cooling plate 1 has a thickness d in the undeformed area. In the area of the knob 3 , the thickness d F of the sheet 1 is smaller. The properties of the cooling plate 1 shown in the exemplary embodiment are: mobility, moldability with low mechanical forces which cannot damage the carrier 2 and good thermal conductivity. The cross section of the knob 3 and the cross section of the carrier opening 4 can differ greatly from one another, so that a gap 18 is formed between the carrier and the knob and the knob 3 can be moved in the opening 4 . If a plurality of carrier openings 4 are arranged in the carrier 2 and the cooling plate 1 has a plurality of knobs 3 , a tolerance equal can be achieved with regard to the distances between the knobs and the knobs of the cooling plate are inserted into the carrier openings by the intended dimensional differences. If a plurality of carrier openings 4 are arranged in the carrier 2 and the cooling plate 1 has a plurality of knobs 3 , the cooling plate 1 can be used as an additional electrical conductor by intended contacting. It is important in the construction shown in the figure that the entire surface of the round knob 3 is coordinated with the area of the opening 4 and the support thickness which is to be molded or covered later.

Fig. 1b zeigt den gleichen Aufbau wie Fig. 1a, jedoch ist hier die Noppe 3 flach ausgebildet, wodurch sich Vorteile beim späteren Verpressen ergeben können. Auch hier kann der Träger 2 sowohl einseitig als auch zweiseitig bestückt sein. Auf einer Seite des Trägers 2 ist ein Kühlblech 1 angeordnet. Das Kühlblech 1 weist eine runde, noppenförmige Verformung 3 auf. Diese erste noppenförmige Verformung wird z. B. durch Tiefziehen des Blechs vor der Montage in einem Steu­ ergerät hergestellt. Das Kühlblech 1 weist im unverformten Bereich eine Dicke d auf. Im Bereich der Noppe 3 ist die Dicke dF des Blechs 1 geringer. Die Eigen­ schaften des im Ausführungsbeispiel dargestellten Kühlblechs 1 sind: Beweglich­ keit, Abformbarkeit mit geringen mechanischen Kräften, die den Träger 2 nicht beschädigen können und gute Wärmeleitfähigkeit. Der Querschnitt der Noppe 3 und der Querschnitt der Trägeröffnung 4 können stark voneinander abweichen, so dass sich zwischen dem Träger und der Noppe ein Spalt 18 ausbildet und sich die Noppe 3 in der Öffnung 4 bewegen lässt. Sind mehrere Trägeröffnungen 4 im Träger 2 angeordnet und weist das Kühlblech 1 mehrere Noppen 3 auf, so kann durch die beabsichtigten Abmessungsunterschiede ein Toleranzausgleich bezüg­ lich den Abständen zwischen zwei Noppen erreicht werden und die Noppen des Kühlblechs in die Trägeröffnungen eingeführt werden. Sind mehrere Trägeröffnun­ gen 4 im Träger 2 angeordnet und weist das Kühlblech 1 mehrere Noppen 3 auf, so kann durch beabsichtigte Kontaktierung das Kühlblech 1 als zusätzlicher elekt­ rischer Leiter verwendet werden. Wichtig bei dem in der Figur dargestellten Aufbau ist es, dass die gesamte Oberfläche der flachen Noppe 3 mit der Fläche der Öffnung 4, die später abgeformt oder abgedeckt werden soll, abgestimmt wird. Fig. 1b shows the same structure as Fig. 1a, but here the knob 3 is flat, which may result in advantages during later pressing. Here, too, the carrier 2 can be equipped on both one and two sides. A cooling plate 1 is arranged on one side of the carrier 2 . The cooling plate 1 has a round, knob-shaped deformation 3 . This first knob-shaped deformation is such. B. manufactured by deep drawing the sheet before assembly in a control unit. The cooling plate 1 has a thickness d in the undeformed area. In the area of the knob 3 , the thickness d F of the sheet 1 is smaller. The properties of the cooling plate 1 shown in the exemplary embodiment are: movable speed, moldability with low mechanical forces which cannot damage the carrier 2 and good thermal conductivity. The cross section of the knob 3 and the cross section of the carrier opening 4 can differ greatly from one another, so that a gap 18 is formed between the carrier and the knob and the knob 3 can be moved in the opening 4 . If a plurality of carrier openings 4 are arranged in the carrier 2 and the cooling plate 1 has a plurality of knobs 3 , a tolerance compensation with respect to the distances between two knobs can be achieved by the intended dimensional differences and the knobs of the cooling plate can be inserted into the carrier openings. Are several Trägeröffnun gene 4 arranged in the carrier 2 and the cooling plate 1 has a plurality of knobs 3 , the cooling plate 1 can be used as an additional electrical conductor by intended contacting. It is important in the construction shown in the figure that the entire surface of the flat knob 3 is coordinated with the surface of the opening 4 which is later to be molded or covered.

Die Noppe 3 kann auch oben spitz zugehen, wodurch sich das Einführen in die Trägeröffnung 4 bei der Montage vereinfacht.The knob 3 can also be pointed at the top, which simplifies the insertion into the carrier opening 4 during assembly.

Fig. 1c zeigt das Abformen der Noppe 3 in der Trägeröffnung 4. Um eine solche Abformung zu erzielen, wird ein Pressstempel 8 benötigt. Der Pressstempel 8 kann unterschiedliche Formen aufweisen. Die Gegenhalterung 8.1 und 8.2, die dem Pressstempel 8 entgegenwirkt, weist einen Kopf 8.1 auf, der in den Noppen­ hohlraum ragt und einen Halter 8.2 der die Anordnung am Träger 2 beim Verpres­ sen mit dem Pressstempel 8 abstützt. Durch diesen formgebenden Vorgang presst sich das Blech 1 an die Innenwände der Trägeröffnungen 4. Die Öffnung wird komplett vom Niet ausgefüllt, so dass in den Innenwänden ein Kraftschluss zwischen Blech und Träger entsteht. Die Pressanordnung 8, 8.1, 8.2 ist in diesem Anwendungsbeispiel so ausgebildet, dass sich ein Nietkopf mit einem Überstand 7 ausbildet. Der Nietkopf ist über dem Träger angeordnet und weist einen größe­ ren Durchmesser auf, wie die darunter liegende Trägeröffnung 4. Der Überstand 7 des Niets 6, der durch das Verpressen, insbesondere Grimpen erzeugt wurde, bewirkt eine formschlüssige Fixierung zwischen Kühlblech 1 und Träger 2. Durch den Form- und Kraftschluss ist das Kühlblech mit dem Träger mechanisch fest verbunden. Durch diesen Verpressvorgang wird das Blech 1 von oben verstemmt, so dass die Trägeröffnung verschlossen ist. Der Niet 6 ist im Innern hohl. Dieser Hohlraum kann aber auch mit verschiedenen Materialien aufgefüllt werden, die den Träger zusätzlich stabilisieren oder die Wärmeabfuhr verändern können. Fig. 1c shows the molding of the knob 3 in the carrier opening 4. In order to achieve such an impression, a press punch 8 is required. The press stamp 8 can have different shapes. The counter-holder 8.1 and 8.2 , which counteracts the punch 8 , has a head 8.1 , which protrudes into the nubs cavity and a holder 8.2 which supports the arrangement on the carrier 2 during pressing with the punch 8 . This shaping process presses the sheet metal 1 against the inner walls of the support openings 4 . The opening is completely filled by the rivet, so that there is a frictional connection between the sheet and the support in the inner walls. In this application example, the press arrangement 8 , 8.1 , 8.2 is designed such that a rivet head with a protrusion 7 is formed. The rivet head is arranged above the carrier and has a larger diameter than the carrier opening 4 underneath. The protrusion 7 of the rivet 6 , which was produced by the pressing, in particular gripping, brings about a form-fitting fixation between the cooling plate 1 and the carrier 2 . Due to the positive and non-positive connection, the cooling plate is mechanically firmly connected to the carrier. The sheet metal 1 is caulked from above by this pressing process, so that the carrier opening is closed. The rivet 6 is hollow on the inside. However, this cavity can also be filled with various materials that can additionally stabilize the carrier or change the heat dissipation.

Fig. 1d zeigt einen Träger 2 mit einer Öffnung 4, in der ein Niet 5 abgeformt ist. Hierbei werden die in Fig. 1a und 1b gezeigten Noppen 3 des Kühlblechs 1 durch den Pressstempel 8 so bearbeitet, dass die Trägeroberfläche und die Niet­ oberfläche eine Ebene ausbilden. Die Leiterplattenöffnung 4 wird komplett vom Niet 5, ausgefüllt, so dass beim späteren Auflöten eines elektrischen oder elekt­ ronischen Bauteils auf den Niet, kein Lötzinn in die Trägeröffnung 4 fließen kann. In dieser Abbildung besteht das Gegenstück zum Pressstempel 8 aus einem Hal­ ter 8.2, der am Träger abgestützt wird. Er kann jedoch auch einen Kopf 8.1 auf­ weisen, wie er in der Fig. 1c dargestellt ist, um eine plane Oberfläche des Niets 5 zu erzielen und damit eine plane Auflagefläche für ein zu kühlendes Bauteil zu bewirken. Der Niet 5 ist gegen die Innenwände des Trägers 2 in der Öffnung 4 verstemmt. Dadurch wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Träger 2 und dem Kühlblech 1 hergestellt. Kühlblech 1 und Niet 5 sind einstückig ausge­ bildet. Der Niet 5 ist innen hohl und kann mit verschiedenen Materialien aufgefüllt werden, um die Wärmeableitung zu verbessern oder um den Träger 2 zu stabilisie­ ren. Fig. 1d shows a carrier 2 with an opening 4 in which a rivet 5 is molded. In this case, the knobs 3 of the cooling plate 1 shown in FIGS . 1a and 1b are processed by the press ram 8 in such a way that the carrier surface and the rivet surface form a plane. The circuit board opening 4 is completely filled by the rivet 5 , so that when an electrical or electronic component is later soldered onto the rivet, no solder can flow into the carrier opening 4 . In this figure, the counterpart to the punch 8 consists of a Hal ter 8.2 , which is supported on the carrier. However, it can also have a head 8.1 , as shown in FIG. 1c, in order to achieve a flat surface of the rivet 5 and thus to bring about a flat contact surface for a component to be cooled. The rivet 5 is caulked against the inner walls of the carrier 2 in the opening 4 . This creates a non-positive connection between the carrier 2 and the cooling plate 1 . Cooling plate 1 and rivet 5 are integrally formed. The rivet 5 is hollow on the inside and can be filled with various materials to improve heat dissipation or to stabilize the support 2 .

Fig. 2 zeigt ein multifunktionales Kühlblech 1, das auf einer teilbestückten oder unbestückten Leiterplatte 2 durch einen Pressvorgang montiert wurde. Hierbei wird das genoppte und andere Profile aufweisende Kühlblech 1 zuerst am Träger 2 z. B. durch entsprechende Halterungen vorfixiert. Dann werden die Pressstempel 8 in Pfeilrichtung bewegt. Dadurch formen die Pressstempel 8 aus den Noppen des Kühlblechs 1 Nieten, die sowohl einen über der Leiterplatte angeordneten Nietkopf aufweisen oder eben zur Leiterplatte 2 angeordnet sind. In diesem Aus­ führungsbeispiel weist das Kühlblech 1 neben den Nieten 5, 6 weitere Profile und Strukturen auf, die bereits vor der Montage am Kühlblech 1 ausgebildet wurden. Zum einen ist über einem oder mehreren elektronischen Bauteilen 9, das mit der Leiterplatte 2 elektrisch verbunden ist, eine Tasche oder ein Becher 10 angeord­ net. Die Tasche 10 ist bereits in das Kühlblech eingeformt. Diese Tasche 10 kann beliebige Formen annehmen und die gesamte Fläche der Leiterplatte 2 umschlie­ ßen. Eine solche taschenförmige Ausbildung 10 kann sowohl als mechanische Abdeckung verwendet werden, die das Bauteil vor mechanischen Einwirkungen schützt oder aber es wird mit einer solchen Tasche eine elektromagnetische Ab­ schirmung erzielt. Gleichfalls kann eine solche Tasche auch als Abstandshalterung verwendet werden. Auch kann eine solche Abstandshalterung mit einem metalli­ schen Gehäuseteil in Verbindung gebracht werden, so dass sich die Fläche zur Wärmeabfuhr vergrößert. Eine Vergrößerung der Oberfläche des Kühlblechs und damit eine Verbesserung der Wärmeableitung wird dadurch erzielt, dass am Kühl­ blech 1 Kühlrippen 12 ausgebildet sind. Mit diesem Kühlrippenprofil 12 kann auch die Tasche 10 versehen werden. Ferner können mit dem Kühlblech 1 auch Abstandshalter 13 ausgebildet werden, mit denen ein Mindestabstand durch die Federwirkung des Materials zu einem anderen Objekt eingehalten werden kann. Diese kraftschlüssige Verbindung erlaubt der Leiterplatte bzw. dem gegenüberlie­ genden Objekt Toleranzen senkrecht zur Leiterplatte auszugleichen. Das Kühl­ blech 1 kann auch als Stromleitschiene 15, verwendet werden mit der hohe Ströme abgeführt werden können. Hierbei können beispielsweise die Niete 5 und 6 Leiterbahnen auf dem Träger berühren, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen einer Leiterbahn und dem Kühlblech entsteht. Diese elektrische Verbin­ dung kann aber auch durch zusätzliches Aufbringen eines Lötmittels hergestellt bzw. verbessert werden. Die Zwischenräume 14, die zwischen der Leiterplatte 2 und dem profilierten Kühlblech 1 ausgebildet werden, verbessern zusätzlich die Wärmeabfuhr des Aufbaus. Die Wärme kann an den Stellen, an denen Zwischen­ räume 14 zwischen Kühlblech 1 und Leiterplatte 2 ausgebildet sind, auf Ober- und Unterseite des Kühlblechs 1 abgeführt werden. Fig. 2 shows a multifunctional cooling plate 1 , which was mounted on a partially populated or unpopulated circuit board 2 by a pressing process. Here, the nubbed and other profiles cooling plate 1 is first on the carrier 2 z. B. pre-fixed by appropriate brackets. Then the press punches 8 are moved in the direction of the arrow. As a result, the press punches 8 form rivets from the knobs of the cooling plate 1 , which rivets both have a rivet head arranged above the printed circuit board or are arranged just to the printed circuit board 2 . In this exemplary embodiment, the cooling plate 1 has, in addition to the rivets 5 , 6, further profiles and structures which were already formed on the cooling plate 1 before assembly. On the one hand, a pocket or a cup 10 is arranged over one or more electronic components 9 , which is electrically connected to the printed circuit board 2 . The pocket 10 is already molded into the heat sink. This pocket 10 can take any shape and enclose the entire surface of the circuit board 2 . Such a pocket-shaped formation 10 can be used both as a mechanical cover, which protects the component from mechanical influences, or else an electromagnetic shielding is achieved with such a pocket. Such a bag can also be used as a spacer. Such a spacer can also be connected to a metallic housing part, so that the area for heat dissipation increases. An increase in the surface of the cooling plate and thus an improvement in heat dissipation is achieved in that cooling fins 12 are formed on the cooling plate 1 . The pocket 10 can also be provided with this cooling fin profile 12 . Furthermore, spacers 13 can also be formed with the cooling plate 1 , with which a minimum distance can be maintained by the spring action of the material from another object. This non-positive connection allows the circuit board or the object lying opposite to compensate for tolerances perpendicular to the circuit board. The cooling plate 1 can also be used as a conductor rail 15 with which high currents can be dissipated. For example, the rivets 5 and 6 can touch conductor tracks on the carrier, which creates an electrical connection between a conductor track and the cooling plate. This electrical connec tion can also be made or improved by additional application of a solder. The spaces 14 , which are formed between the printed circuit board 2 and the profiled cooling plate 1 , additionally improve the heat dissipation of the structure. The heat can be dissipated on the top and bottom of the cooling plate 1 at the points where spaces 14 are formed between the cooling plate 1 and the printed circuit board 2 .

Fig. 3 zeigt eine komplette Baugruppe. Diese besteht aus einem mit elektroni­ schen Bauteilen 9 bestückten Träger 2. Ferner ist auf diesem Träger 2 ein Bauteil 16 über einem Niet 5 aufgebracht, das eine hohe Verlustleistung aufweist. Der Träger 2 ist beidseitig bestückt. Die Leiterplatte 2 weist Leiterplattenbohrungen 4 auf. In diesen Leiterplattenbohrungen 4 sind die Niete 5 und 6 angeordnet, die wiederum Bestandteil des Kühlblechs 1 sind. Die Aufgabe für den Niet 6 ist im Anwendungsbeispiel die form- und kraftschlüssige Fixierung des Blechs an der Leiterplatte und die Stabilisierung der Leiterplatte. Die Aufgabe des anderen Niets 5 ist einerseits die Ausbildung einer thermischen Verbindung zum wärmerzeugen­ den Bauelement 16 zur Abfuhr der Wärme, die Ausbildung eines Kraftschlusses zwischen Kühlblech 1 und Leiterplatte 2 und die Stabilisierung der Leiterplatte. Hierbei ist als Stabilisierung auch die Verwindungsfestigkeit gemeint. Im Anwen­ dungsbeispiel wird das Kühlblech kraft- und formschlüssig an der Leiterplatte fi­ xiert. Es muss kein zusätzlicher Klebstoff verwendet werden. Der Formschluss, der auch vom Niet 6 ausgebildet wird, kann im Gegensatz zum Kraftschluss des Niets 7 unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Kühlblech 1 und Träger 2 bewältigen. Beim Niet 6 liegt ein Kraftschluss und ein Formschluss vor. Beim Niet 5 ist nur der Kraftschluss vorhanden. Im unteren Bereich der Nie­ ten 5 und 6 an den Haltepunkten H der nicht abgebildeten Haltevorrichtung liegt das Kühlblech 1 an der Leiterplatte 2 an. Auch in dieser Anwendung erfüllt das Kühlblech mehrere Anforderungen gleichzeitig. Neben der Wärmeabfuhr, der Ab­ dichtung der Leiterplattenbohrungen, der Versteifung der Leiterplatte wird das Kühlblech 1 auch als Abstandshalterung 14 und Stromleitschiene 15 verwendet. Bei einer Verwendung als Stromleitschiene 15 können beispielsweise die Niete 5 und 6 Leiterbahnen auf dem Träger 2 berühren, wodurch eine elektrische Verbin­ dung zwischen einer Leiterbahn und dem Kühlblech 1 entsteht. Diese elektrische Verbindung kann auch durch zusätzliches Aufbringen eines Lötmittels hergestellt bzw. verbessert werden. Das als Stromleitschiene verwendete Kühlblech 1 und damit auch die mit dem Kühlblech in elektrischen Kontakt stehende Leiterbahn auf der Leiterplatte steht in Verbindung zu einem Metallstück 20, an dem z. B. die Ladungen abgeführt werden können. Gleichfalls wird mit dem Kühlblech 1 eine oder mehrere Taschen 13 ausgebildet, die als mechanischer oder elektromagne­ tischer Schutz für Bauteile 9 gegen äußere Einwirkungen verwendet werden. Fer­ ner weist das Kühlblech 1 Kühlrippen 12 auf, die die Wärmeabfuhr erhöhen. Fer­ ner kann das Kühlblech 1 mit einem weiteren Metallstück 20 verbunden werden, so dass sich die Kühlfläche vergrößert. Mit einem solchen Metallstück 20 können auch Ladungen abgeführt werden. Dieses Metallstück kann an einem Gehäuseteil, insbesondere dem Deckel 19 angebracht sein oder der Deckel selbst sein. Fig. 3 shows a complete assembly. This consists of a carrier 2 equipped with electronic components 9 . Furthermore, a component 16 , which has a high power loss, is applied to this carrier 2 over a rivet 5 . The carrier 2 is equipped on both sides. The circuit board 2 has circuit board holes 4 . In this circuit board 4, the rivet holes are arranged 5 and 6, which are in turn part of the heat sink. 1 The task for the rivet 6 in the application example is the positive and non-positive fixing of the sheet to the circuit board and the stabilization of the circuit board. The task of the other rivet 5 is, on the one hand, to form a thermal connection for generating the component 16 for dissipating the heat, to form a frictional connection between the cooling plate 1 and the printed circuit board 2 and to stabilize the printed circuit board. Here, the torsional strength is also meant as stabilization. In the application example, the cooling plate is fi xed and positively attached to the circuit board. No additional glue has to be used. In contrast to the frictional connection of the rivet 7 , the form fit, which is also formed by the rivet 6 , can handle different coefficients of thermal expansion between the cooling plate 1 and the carrier 2 . The rivet 6 is non-positive and positive. The rivet 5 only has the frictional connection. In the lower region of the Nie th 5 and 6 at the stops H of the holding device, not shown, the heat sink 1 is on the circuit board 2 . In this application too, the heat sink meets several requirements at the same time. In addition to the heat dissipation, the seal from the circuit board holes, the stiffening of the circuit board, the cooling plate 1 is also used as a spacer 14 and conductor rail 15 . When used as a conductor rail 15 , for example, the rivets 5 and 6 can touch conductor tracks on the carrier 2 , whereby an electrical connection between a conductor track and the cooling plate 1 is formed. This electrical connection can also be established or improved by additionally applying a solder. The cooling plate 1 used as a conductor rail and thus also the conductor track in electrical contact with the cooling plate is connected to a piece of metal 20 on which, for. B. the charges can be removed. Likewise, one or more pockets 13 are formed with the cooling plate 1 , which are used as mechanical or electromagnetic protection for components 9 against external influences. Fer ner has the cooling plate 1 cooling fins 12 , which increase the heat dissipation. Fer ner, the heat sink 1 can be connected to another metal piece 20 , so that the cooling surface increases. With such a piece of metal 20 , charges can also be removed. This piece of metal can be attached to a housing part, in particular the cover 19, or it can be the cover itself.

Derartige Kühlvorrichtungen eignen sich vor allem für Steuergeräte im Kraftfahr­ zeugbereich, da hier eine gute Wärmeabfuhr bei kleinen Gehäuseabmessungen, geringem Material- und Herstellaufwand und hoher Qualität gewährleistet werden muss.Such cooling devices are particularly suitable for control units in motor vehicles area, as there is good heat dissipation with small housing dimensions, low material and manufacturing costs and high quality are guaranteed got to.

Claims (10)

1. Einstückige Kühlvorrichtung (1) zur Montage an einen Träger (2) für elektroni­ sche Bauelemente (9, 16) in einem elektronischen Steuergerät, wobei
die Kühlvorrichtung (1) mindestens eine erste Verformung (3) aufweist,
der Träger (2) Öffnungen (4) hat und
die am Träger montierte Kühlvorrichtung (1) mindestens eine feste mechani­ sche Verbindung zwischen Kühlvorrichtung (1) und Träger (2) ausbildet,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlvorrichtung ein dünnes, bewegliches Kühlblech (1) ist,
mindestens eine zweite Verformung (5, 6) des Kühlblechs (1) die Öffnung (4) des Trägers (2) kraftschlüssig ausfüllt und dieser Kraftschluss
eine feste mechanische Verbindung zwischen Kühlblech und Träger ist.1. One- piece cooling device ( 1 ) for mounting on a carrier ( 2 ) for electronic components ( 9 , 16 ) in an electronic control unit, wherein
the cooling device ( 1 ) has at least one first deformation ( 3 ),
the carrier ( 2 ) has openings ( 4 ) and
the cooling device ( 1 ) mounted on the support forms at least one fixed mechanical connection between the cooling device ( 1 ) and the support ( 2 ),
characterized in that
the cooling device is a thin, movable cooling plate ( 1 ),
at least one second deformation ( 5 , 6 ) of the cooling plate ( 1 ) fills the opening ( 4 ) of the carrier ( 2 ) in a force-fitting manner and this force fit
is a firm mechanical connection between the cooling plate and the carrier. 2. Kühlblech (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlblech (1) mindestens ein Profil aufweist, das als Kühlrippe (12) dient.2. Cooling plate ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cooling plate ( 1 ) has at least one profile that serves as a cooling fin ( 12 ). 3. Kühlblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl­ blech mindestens ein Profil aufweist, das als Abstandshalter (13) dient.3. Cooling plate according to claim 1, characterized in that the cooling plate has at least one profile that serves as a spacer ( 13 ). 4. Kühlblech nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ab­ standshalter (13) beweglich ist.4. Cooling plate according to claim 3, characterized in that from the stand ( 13 ) is movable. 5. Kühlblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl­ blech mindestens ein Profil aufweist, das als Tasche oder Becher (10) ausge­ bildet ist.5. Cooling plate according to claim 1, characterized in that the cooling plate has at least one profile that is formed as a pocket or mug ( 10 ). 6. Kühlblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mit dem Träger (2) mechanisch fest verbundenen Kühlblech (1) und die­ sem Träger (2) Zwischenräume (14) ausgebildet sind. 6. Cooling plate according to claim 1, characterized in that between the with the carrier ( 2 ) mechanically fixed cooling plate ( 1 ) and the sem carrier ( 2 ) spaces ( 14 ) are formed. 7. Kühlblech (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlblech (1) eine Stromleitschiene (15) ausbildet, die zumindest Teilbereiche des Trägers (2) mit einem weiteren Metallstück (20) elektrisch verbindet.7. cooling plate ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cooling plate ( 1 ) forms a current guide rail ( 15 ) which electrically connects at least partial areas of the carrier ( 2 ) with a further metal piece ( 20 ). 8. Verfahren zur mechanischen Anbindung eines Kühlblechs (1) nach Patentan­ spruch 1 an einen Träger (2), dadurch gekennzeichnet, dass vor der Monta­ ge von Kühlblech (1) und Träger (2) eine oder mehrere erste Verformungen (3) des Kühlblechs (1) erzeugt werden und dann bei der Montage diese Verfor­ mungen ein weiteres Mal verformt werden, wodurch eine Anpassung der Form des Kühlblechs (1) an die Trägeröffnungen (4) des montierten Trägers (2) be­ werkstelligt wird und bei der sich eine mechanisch feste Verbindung zwischen Kühlblech (1) und Träger (2) ausbildet.8. The method for mechanical connection of a cooling plate ( 1 ) according to claim 1 to a carrier ( 2 ), characterized in that before the assembly of cooling plate ( 1 ) and carrier ( 2 ) one or more first deformations ( 3 ) of the cooling plate ( 1 ) are generated and then these deformations are deformed again during assembly, whereby an adaptation of the shape of the cooling plate ( 1 ) to the carrier openings ( 4 ) of the assembled carrier ( 2 ) is accomplished and in which there is a mechanical forms a firm connection between the cooling plate ( 1 ) and the carrier ( 2 ). 9. Verfahren zur thermischen Anbindung eines Kühlblechs (1) nach Patentan­ spruch 1 an einen Träger (2), dadurch gekennzeichnet, dass vor der Monta­ ge von Kühlblech (1) und Träger (2) eine oder mehrere erste Verformungen (3) des Kühlblechs (1) erzeugt werden und dann bei der Montage diese Verfor­ mungen ein weiteres Mal verformt werden, wodurch eine Anpassung der Form des Kühlblechs (1) an die Trägeröffnungen (4) des montierten Trägers (2) be­ werkstelligt wird und bei der sich eine thermische Verbindung von der Träger­ oberfläche, an der später das elektronische Bauteil (16) befestigt wird, durch die Trägeröffnung (4), hin zur Hauptfläche des Kühlblechs (1), die auf der gege­ nüberliegenden Trägerseite angeordnet ist, entsteht.9. The method for thermal connection of a cooling plate ( 1 ) according to claim 1 to a carrier ( 2 ), characterized in that one of the first deformations ( 3 ) of the cooling plate before or after mounting of the cooling plate ( 1 ) and carrier ( 2 ) ( 1 ) are generated and then these deformations are deformed again during assembly, whereby an adaptation of the shape of the cooling plate ( 1 ) to the carrier openings ( 4 ) of the assembled carrier ( 2 ) is accomplished and in which a thermal Connection from the carrier surface, to which the electronic component ( 16 ) is later attached, through the carrier opening ( 4 ), towards the main surface of the cooling plate ( 1 ), which is arranged on the opposite carrier side, arises. 10. Verfahren zur elektrischen Anbindung eines Kühlblechs (1) nach Patentan­ spruch 1 an einen Träger (2), dadurch gekennzeichnet, dass vor der Mon­ tage von Kühlblech (1) und Träger (2) eine oder mehrere erste Verformungen (3) des Kühlblechs (1) erzeugt werden und dann bei der Montage diese Ver­ formungen ein weiteres Mal verformt werden, wodurch eine Anpassung der Form des Kühlblechs (1) an die Trägeröffnungen (4) des montierten Trägers (2) bewerkstelligt wird und eine elektrische Verbindung von einer elektri­ schen Zuleitung auf dem Träger (2) zu einer Verformung (5, 6) des Kühlblechs (1), insbesondere beim zusätzlichen Aufbringen von Lötmittel, entsteht.10. A method for the electrical connection of a cooling plate ( 1 ) according to claim 1 to a carrier ( 2 ), characterized in that one or more first deformations ( 3 ) of the cooling plate before the mounting days of the cooling plate ( 1 ) and carrier ( 2 ) ( 1 ) are generated and then these deformations are deformed again during assembly, whereby an adaptation of the shape of the cooling plate ( 1 ) to the carrier openings ( 4 ) of the assembled carrier ( 2 ) is accomplished and an electrical connection from an electri cal lead on the carrier ( 2 ) to a deformation ( 5 , 6 ) of the cooling plate ( 1 ), in particular when additional solder is applied.
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