DE10152589A1

DE10152589A1 - Kühlerplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Publication number: DE10152589A1
Application number: DE10152589A
Authority: DE
Inventors: Kyoichi Kinoshita; Katsufumi Tanaka; Eiji Kono
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2002-05-23
Also published as: JP3812321B2; US20030198019A1; JP2002134667A; US6597574B2; US20020063499A1

Abstract

Es wird eine Kühlerplatte (10) vorgeschlagen, die eine Metallmatrix und ein Dispergens enthält. Die Metallmatrix hat einen vorbestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten und das in der Metallmatrix dispergierte Dispergens einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der kleiner als der der Metallmatrix ist. Die Kühlerplatte weist eine wärmeaufnehmende Oberfläche (13) auf, auf der ein als Wärmeerzeuger fungierendes elektrisches Bauteil anzuordnen ist, und eine wärmeabstrahlende Oberfläche (11, 12) zur Abstrahlung der von der wärmeaufnehmenden Oberfläche aufgenommenen Wärme auf. Das Dispergens ist mehr auf der Seite der wärmeaufnehmenden Oberfläche als auf der Seite der wärmeabstrahlenden Oberfläche dispergiert. Dadurch wird die Kühlerplatte an einem Verzug gehindert und hat als ein Endprodukt eine gute Abmessungsstabilität. Außerdem verringert sich der Wärmewiderstand zwischen der wärmeaufnehmenden Oberfläche und der wärmeabstrahlenden Oberfläche. Dadurch lässt sich das Wärmeabstrahlvermögen der Kühlerplatte sicherstellen. Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung der Kühlerplatte offenbart.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühler, der zur Abstrahlung von Wärme verwendet wird, die von einem Leistungsmodul oder dergleichen abgegeben wird, und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Leistungsmodul wird zum Beispiel von einem elektrischen Element (oder einem elektrischen Bauteil) gebildet, das als Wärmeerzeuger fungiert.

Ein Chip (z. B. ein Siliziumchip usw.), ein Leistungsmodul und dergleichen werden bei der Steuerung unterschiedlicher Geräte benötigt. In einem Chip sind auf einem Halbleiter substrat mit hoher Dichte elektrische Elemente angeordnet. In einem Leistungsmodul befindet sich eine große Anzahl Chips.

Halbleitererzeugnisse sollten gewöhnlich in bestimmten Betriebstemperaturbereichen verwendet werden. Wenn sie außerhalb dieser Bereiche verwendet werden, kann es zu einer Fehlfunktion kommen. Die Wärme, die von den Silizium chips usw. abgegeben wird, muss daher in ausreichendem Maße abgestrahlt werden. Je höher der Integrationsgrad der Chips ist oder je stärker der elektrische Ansteuerungsstrom ist, um so mehr muss die Kühlleistung für die Chips gesteigert werden.

Aus diesem Grund wird bislang an der Unterseite der Siliziumchips usw. eine Kühlerplatte angeordnet. So wird zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 11-126870 eine Kühlerplatte offenbart, die ein Metall verbundmaterial mit einem Keramikdispergens umfasst.

Genauer gesagt umfasst die Kühlerplatte ein Metallverbund material, bei dem in einer als Matrix dienenden Aluminium legierung ein als Keramikdispergens dienendes Silizium carbidpulver dispergiert ist. Die als Matrix dienende Aluminiumlegierung hat einen guten Wärmeübergangs koeffizienten, der das Wärmeabstrahlvermögen gewährleistet. Das in der Aluminiumlegierung dispergierte Siliziumcarbid hat einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der ein Verziehen der Kühlerplatte verhindert. Es ist zu beachten, dass sich auf der wärmeabstrahlenden Seite der Kühlerplatte Rippen befinden, die mit Hilfe eines Kerns hergestellt werden, der aus einem leichtlöslichen Salz (z. B. NaCl) besteht.

Die in der obigen Veröffentlichung beschriebene Kühler platte ist jedoch von der wärmeaufnehmenden Oberfläche, auf der sich die Siliziumchips oder dergleichen befinden, bis zur wärmeabstrahlenden Oberfläche, auf der sich die Rippen befinden, insgesamt als ein gleichmäßig organisierter (oder sich zusammensetzender) Aufbau ausgebildet. Wegen des Temperaturgradienten, der zwischen der wärmeaufnehmenden Oberfläche und der wärmeabstrahlenden Oberfläche auftritt, entsteht in der Kühlerplatte ein Wärmeausdehnungsgradient. Und zwar ist die Wärmeausdehnung auf der wärmeaufnehmenden Oberfläche groß und auf der wärmeabstrahlenden Oberfläche klein. Dadurch kommt es in der gesamten Kühlerplatte zu einem Verzug. Es besteht daher die Gefahr, dass sich die Siliziumchips usw. auf der wärmeaufnehmenden Oberfläche der Kühlerplatte von ihr lösen und das sich die Kontakt fähigkeit und das Wärmeabstrahlvermögen verschlechtern.

Da das Siliziumcarbid in der gesamten Kühlerplatte gleichmäßig dispergiert ist, erhöht sich außerdem der Wärmewiderstand, so dass der Wärmeübergangskoeffizient sinkt. Daher könnte das Wärmeabstrahlvermögen beeinträchtigt sein.

Abgesehen davon wird diese herkömmliche Kühlerplatte mit Hilfe des Salzkerns hergestellt. Dabei ist zu beachten, dass der Salzkern einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 46 × 10^-6/K und das Metallverbundmaterial einen Wärme ausdehnungskoeffizienten von etwa 8 × 106/K hat. Zwischen diesen beiden Stoffen kann daher vor und nach dem Erstarren der Metallschmelze eine große Wärmeausdehnungsdifferenz auftreten, durch die es in der sich ergebenden Kühlerplatte nach dem Gießen zu einem Verzug kommen kann. Die Abmessungen des Endprodukts lassen sich daher unter Umständen nicht stabilisieren.

Abgesehen davon wird der Salzkern einzeln für jede Kühler platte angefertigt. Zusätzlich muss der Salzkern nach dem Gießen der Kühlerplatte mit Wasser weggewaschen werden. Man kann daher nicht unbedingt sagen, dass das obige Herstellungsverfahren vom Arbeitsaufwand wie auch von den Kosten her besonders günstig ist.

Angesichts dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlerplatte zur Verfügung zu stellen, die ein gutes Wärmeabstrahlvermögen hat und den Verzug hinreichend unterbinden kann.

Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein effizientes Herstellungsverfahren für eine solche Kühlerplatte zur Verfügung zu stellen.

Nachdem zunächst empirische Versuche und schließlich wiederholt eine Vielzahl systematischer Experimente durchgeführt worden waren, gelangten die Erfinder zu dem Ergebnis, dass das Dispergens mehr auf der wärme aufnehmenden Oberfläche der Kühlerplatte als auf ihrer wärmeabstrahlenden Oberfläche dispergiert werden sollte. Dadurch gelangten sie zu der erfindungsgemäßen Kühler platte. Gleichzeitig entwickelten sie ein geeignetes Verfahren zur Herstellung dieser Kühlerplatte.

Die erfindungsgemäße Kühlerplatte löst die vorstehend genannte Aufgabe und zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Metallmatrix, die einen vorbestimmten Wärme ausdehnungskoeffizienten hat, und ein in der Metallmatrix dispergiertes Dispergens umfasst, das einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Metallmatrix hat, dass die Kühlerplatte eine wärmeaufnehmende Oberfläche, auf der ein als Wärmeerzeuger fungierendes elektrisches Bauteil anzuordnen ist, und eine wärmeabstrahlende Oberfläche zum Abstrahlen der von der wärmeaufnehmenden Oberfläche aufgenommenen Wärme aufweist und dass das Dispergens mehr auf der Seite der wärmeaufnehmenden Oberfläche als auf der Seite der wärmeabstrahlenden Oberfläche dispergiert ist.

Da das Dispergens mit dem kleineren Wärmeausdehnungs koeffizienten mehr auf der Seite der wärmeaufnehmenden Oberfläche dispergiert ist, an der sich das als Wärme erzeuger fungierende elektrische Bauteil befindet, wird die Wärmeausdehnung an der wärmeaufnehmenden Oberfläche gesteuert. Dadurch lässt sich in Bezug auf die Silizium chips usw. die Verbindungsfähigkeit oder das Haftvermögen sicherstellen. Selbst wenn zwischen der wärmeaufnehmenden Oberfläche und der wärmeabstrahlenden Oberfläche ein Temperaturgradient auftritt, ist es möglich, den Verzug der gesamten Kühlerplatte zu steuern beziehungsweise zu unterbinden, da das Dispergens mit dem kleineren Wärme ausdehnungskoeffizienten mehr auf der Seite der wärme aufnehmenden Oberfläche verteilt ist.

Anders als in dem Fall, in dem in einem Metall ein Element mit geringem Wärmekoeffizienten eingegossen ist, kann bei der erfindungsgemäßen Wärmekühlerplatte der Wärmewiderstand verringert und das plötzliche Auftreten einer Grenzschicht vermieden werden, da das Dispergens mit dem kleinen Wärme ausdehnungskoeffizienten in entsprechender Gradientenform verteilt ist.

Für die erfindungsgemäße Kühlerplatte eignet es sich besonders, wenn die Metallmatrix als Hauptkomponente Aluminium und das Dispergens als Hauptkomponente einen siliziumhaltigen Primärkristall umfasst.

Der als Hauptkomponente Silizium enthaltende Primärkristall (d. h. das Dispergens) hat ungefähr den Wärmeausdehnungs koeffizienten eines aus Silizium hergestellten Substrats. Dadurch verringert sich die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Dispergens und dem Substrat weiter. Abgesehen davon kann der als Hauptkomponente Silizium enthaltende Primärkristall leicht dadurch erzeugt werden, dass die Erstarrungstemperatur der Legierungsschmelze gesteuert wird, anstatt ein Dispergens gesondert zu einer Metall schmelze hinzugegeben. Wenn zudem eine Metallmatrix mit Aluminium als Hauptkomponente verwendet wird, lässt sich eine Kühlerplatte erzielen, die einen guten Wärmeübergang und ein gutes Wärmeabstrahlvermögen hat.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für die Kühler platte löst die oben genannte Aufgabe und zeichnet sich durch folgende Schritte aus: mit Druck Beaufschlagen und Einfüllen einer übereutektischen Legierungsschmelze in den Hohlraum einer Form, in der ein Filterelement mit entgegengesetzten Seiten angeordnet ist, von einer der entgegengesetzten Seiten des Filterelements aus mit einer einen Primärkristall erzeugenden oder geringeren Temperatur; und Erstarren der sich ergebenden Legierungs schmelze, nachdem sich der in dem Druckbeaufschlagungs- und Einfüllschritt erzeugte Primärkristall auf der einen Seite des Filterelements angesammelt hat.

Indem die übereutektische Legierungsschmelze bei einer geeigneten Temperatur gehalten wird, geht die über eutektische Komponente als Primärkristall hervor. Der in dem Formhohlraum auftretende Primärkristall wird in dem Druckbeaufschlagungs- und Einfüllschritt von dem Filter element herausgefiltert und sammelt sich auf der einen Seite des Filterelements an. Unter diesen Umständen lässt sich beim Abkühlen der sich ergebenden Legierungsschmelze, das durch Abkühlen der Form oder ein anderes Verfahren erfolgt, (d. h. in dem Erstarrungsschritt) eine Kühlerplatte erzielen, in der sich der Primärkristall auf dieser einen Seite des Filterelements befindet.

Es ist günstig, wenn die übereutektische Legierungsschmelze eine Aluminium-Silizium-Schmelze mit Silizium als übereutektischer Komponente ist.

Die oben angesprochene Kühlerplatte lässt sich auf diese Weise effizient herstellen. Die sich die ergebende Kühlerplatte setzt sich dann aus der Metallmatrix mit dem Aluminium als Hauptkomponente und dem Dispergens mit dem siliziumhaltigen Primärkristall als Hauptkomponente zusammen.

Für den Fall, dass die übereutektische Legierungsschmelze bezogen auf das Filterelement von der Seite der wärme abstrahlenden Oberfläche aus mit Druck beaufschlagt und eingefüllt wird (siehe Fig. 1), ist es günstig, wenn das Herstellungsverfahren nach dem Erstarrungsschritt außerdem den Schritt Entfernen des Filterelements umfasst.

Es ist zu beachten, dass das Filterelement, das ein aus beispielsweise Keramikfasern bestehender Formkörper oder dergleichen sein kann, auch in der sich ergebenden Kühlerplatte bleiben kann. Allerdings lässt sich durch das Entfernen des Filterelements eine Kühlerplatte erzielen, die sich weniger verzieht und die ein gutes Wärmeabstrahl vermögen hat.

Da sich das Dispergens mit dem kleinen Wärmeausdehnungs koeffizienten bei der erfindungsgemäßen Kühlerplatte näher an der Seite der wärmeaufnehmenden Oberfläche befindet, kann der Wärmewiderstand zwischen der wärmeaufnehmenden Oberfläche und der wärmeabstrahlenden Oberfläche verringert werden. Dadurch lässt sich das Wärmeabstrahlvermögen der Kühlerplatte sicherstellen. Außerdem kann bei der Kühler platte ein Verzug unterbunden werden und hat die Kühler platte als Endprodukt eine gute Abmessungsstabilität. Mit diesem Herstellungsverfahren lässt sich eine solche gute Kühlerplatte nicht nur mit hoher Produktivität, sondern auch zu geringeren Kosten herstellen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschreiben, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Kühlerplatte;

Fig. 2 in geschnittener Seitenansicht ein Beispiel für die erfindungsgemäße Kühlerplatte; und

Fig. 3 schematisch ein weiteres Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Kühler platte.

Es wird mit einigen Vorbemerkungen begonnen.

(1) Metallmatrix

Abgesehen von Aluminium kann die Metallmatrix auch aus anderen Reinmetallen oder verschiedenen Legierungen dieser Reinmetalle bestehen. Als Reinmetalle kommen beispielsweise Magnesium, Kupfer, Zink und dergleichen in Betracht.

(2) Dispergens

Das Dispergens sollte ein Material sein, das die Wärme ausdehnung auf der wärmeaufnehmenden Seite der Kühlerplatte steuert. Das Dispergens kann beispielsweise aus verschiedenen Keramikfasern bestehen. Wie jedoch vorstehend angesprochen wurde, setzt sich das Dispergens in Anbetracht des Wärmeausdehnungskoeffizienten, des Wärmewiderstands usw. aus Primärkristallsiliziumteilchen zusammen. Die Primärkristallsiliziumteilchen können eine einfache Siliziumsubstanz umfassen oder können Verbindungen oder dergleichen sein, die sich aus der Metallmatrix (z. B. Aluminium, Legierungskomponenten usw.) und Silizium zusammensetzen.

(3) Filterelement

An dem Filterelement sammeln sich zwar die Primärkristalle, doch die übrige Legierungsschmelze wird durchgelassen. Das Filterelement kann demnach abhängig von der Größe der zu sammelnden Primärkristalle aus einer Reihe von Filter elementen mit gewünschtem Porendurchmesser ausgewählt werden.

Genauer gesagt ist das Filterelement ein Element, das in Übereinstimmung mit der Hohlraumgestaltung aus Fasern, Whiskern oder dergleichen geformt wurde, die aus Silizium carbid, Kohlenstoff, Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Silizium oxid, Glas usw. bestehen. Darüber hinaus sollte das Filter element eine Festigkeit haben, die ein Auseinandergehen verhindert, wenn die übereutektische Legierungsschmelze mit Druck beaufschlagt und in den Hohlraum eingefüllt wird. Außerdem sollte das Filterelement aus einem Material bestehen, dass kaum mit der übereutektischen Legierungs schmelze reagiert oder mit der übereutektischen Legierungs schmelze neue Verbindungen bildet. Das Filterelement sollte daher unter Berücksichtigung der Verträglichkeit mit der übereutektischen Legierungsschmelze ausgewählt werden. Für den Fall, dass die übereutektische Legierungsschmelze eine Aluminium-Silizium-Legierung ist, deren übereutektische Komponente Silizium ist, sollte zum Beispiel ein Filter element verwendet werden, das aus Aluminiumoxid-Silizium oxid besteht.

(4) Sonstiges

Wenn die wärmeabstrahlende Oberfläche der Kühlerplatte mit einer Rippe oder dergleichen versehen wird, vergrößert sich die wärmeabstrahlende Fläche, so dass sich das Wärme abstrahlvermögen der Kühlerplatte steigern lässt. Abgesehen davon muss die Kühlerplatte nicht für jedes Endprodukt einzeln gegossen werden. Die Kühlerplatte kann auch für mehrere Endprodukte gleichzeitig gegossen werden und kann dann auf die Größe der jeweiligen Endprodukte geschnitten und geteilt werden.

Wenn die übereutektische Legierungsschmelze in dem Druck beaufschlagungs- und Einfüllschritt mit Druck beaufschlagt wird, sollte die übereutektische Legierungsschmelze mit einem Druck beaufschlagt werden, durch den die über eutektische Legierungsschmelze in das Filterelement eindringt und durch dieses hindurchgeht. Dies ermöglicht den Einsatz eines Spritzgussverfahrens, eines Druckguss verfahrens und dergleichen. Die Temperatur der über eutektischen Legierungsschmelze lässt sich im Übrigen durch Erwärmen oder durch thermisches Isolieren eines Kolbens, einer Form oder dergleichen einstellen.

Im Folgenden werden nun ausführlicher erfindungsgemäße Beispiele für die Kühlerplatte und das Herstellungs verfahren beschrieben.

Kühlerplatte

In Fig. 2 ist eines der erfindungsgemäßen Beispiele für die Kühlerplatte 10 dargestellt.

Die Kühlerplatte 10 wurde mit dem weiter unten beschriebenen Herstellungsverfahren aus einer Aluminium- Silizium-Legierungsschmelze (Al-Si-Legierungsschmelze) hergestellt und umfasst einen Wärmeabstrahlabschnitt 11 und einen Wärmeaufnahmeabschnitt 12. Der Wärmeabstrahlabschnitt 11 weist an der wärmeabstrahlenden Seite kurze Rippen auf. Der Wärmeaufnahmeabschnitt 12 befindet sich auf der wärmeaufnehmenden Seite. Die Al-Si-Legierungsschmelze ist in diesem Beispiel eine A390 Legierung, deren Silizium gehalt 17 Gew.-% beträgt und die dem ASTM Standard (American Society for Testing and Materials) entspricht. Der Wärmeaufnahmeabschnitt 12 weist eine Si-Ansammlungs schicht 13 auf, in der sich in erster Linie Siliziumprimär teilchen angesammelt haben. Die Si-Ansammlungsschicht 13 kann an der äußersten Oberfläche beispielsweise 30 Gew.-% Si enthalten, wenn für die Gesamtheit von 100 Gew.-% ausgegangen wird. Der Si-Gehalt ändert sich von der Oberseite zu der Unterseite (d. h. von der wärmeaufnehmenden Oberfläche zu der wärmeabstrahlenden Oberfläche) allmählich zu dem Si-Gehalt der Al-Si-Legierungsmatrix, die ungefähr 17 Gew.-% Si enthält.

Herstellungsverfahren für die Kühlerplatte

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nun das Herstellungs verfahren für die Kühlerplatte 10 beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch den Umriss einer Druckgussvorrichtung 100, die zur Herstellung der Kühlerplatte 10 verwendet wird. Fig. 2 zeigt die sich ergebende Kühlerplatte 10.

Die Druckgussvorrichtung 11 ist mit einer (nicht gezeigten) oberen Form und einer unteren Form 110 ausgestattet, die beide als Gesamtform dienen. Im Hohlraum der Form ist ein Filterelement 120 angeordnet, das mit der Hohlraum gestaltung übereinstimmt. Das Filterelement 120 wurde durch Komprimieren und Formgeben von aus Aluminiumoxid- Siliziumoxid bestehenden Whiskern hergestellt.

Die angesprochene Al-Si-Legierung wird mit Druck beaufschlagt und von der Seite der unteren Form 110 aus durch einen Kolben eingefüllt (Druckbeaufschlagungs- und Einfüllschritt). Die Temperatur der unteren Form 110 wird dabei so eingestellt und gehalten, dass in der Al-Si- Legierungsschmelze Si-Primärkristallteilchen auftreten.

Außerdem wird der Einfülldruck in dem Druckbeaufschlagungs- und Einfüllschritt so gesteuert, dass die Al-Si-Legierungs schmelze, frei von Primärkristallteilchen mit einem vorbestimmten Teilchendurchmesser oder mehr, durch das Filterelement 120 hindurchgeht, ohne das Filterelement 120 zu zerstören. Für den Einfülldruck ist beispielsweise ein Bereich von mehreren Dutzend MPa bis 100 MPa geeignet.

Während das Filterelement 120 in dem Hohlraum gelassen wird, wird die Form abgekühlt, so dass die Al-Si-Legierung erstarrt (Erstarrungsschritt). Nachdem das Formprodukt von der Form gelöst wurde, wird das Filterelement 120 durch maschinelle Bearbeitung entfernt (Entfernungsschritt). Bei der Durchführung des Entfernungsschritts kann gleichzeitig die wärmeaufnehmende Oberfläche der Kühlerplatte 10 endbearbeitet werden, damit sich die Herstellung der Kühlerplatte 10 effizient gestaltet.

Sonstiges

Fig. 3 veranschaulicht ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte 20. Dabei ist zu beachten, dass sich bei der in Fig. 3 gezeigten Druck gussvorrichtung 200 die Eingießrichtung der Al-Si-Legierung von der des vorstehenden Beispiels unterscheidet. Und zwar wird die Al-Si-Legierungsschmelze von der Seite der wärme aufnehmenden Oberfläche der Kühlerplatte 20 aus (d. h. von der Seite der nicht gezeigten oberen Form aus) mit Druck beaufschlagt und eingefüllt, wodurch auf der oberen Seite des Filterelements 220 eine Si-Ansammlungsschicht 13' gebildet wird. In diesem Fall ist es nicht notwendig, das Filterelement 220 zu entfernen, da die Si-Ansammlungs schicht 13' bereits auf der Seite der wärmeaufnehmenden Oberfläche ausgebildet wird. Um die Flachheit der wärme aufnehmenden Oberfläche sicherzustellen, kann auf der Si- Ansammlungsschicht 13' jedoch eine Endbearbeitung durchgeführt werden.

Da die Si-Primärteilchen, die den vorbestimmten Teilchen durchmesser oder einen größeren Teilchendurchmesser aufweisen (z. B. von 20 bis 100 µm), herausgefiltert werden, besteht der Wärmeabstrahlungsabschnitt der Kühlerplatte 20 aus einer Al-Si-Legierung, aus der die Si-Primärkristall teilchen mit dem vorbestimmten oder größeren Teilchen durchmesser entfernt wurden. Abgesehen davon ist die Si-Al- Legierung fein und gleichmäßig und enthält die durch das Filterelement 220 hindurchgegangenen Si-Primärkristall teilchen, die einen Teilchendurchmesser von höchstens einigen Mikrometern haben.

Die auf diese Weise erzielten Kühlerplatten 20 sind weniger stark verzogen und weisen als Endprodukt eine gute Abmessungsstabilität auf. Außerdem haben sie ein gutes Wärmeabstrahlungsvermögen. Darüber hinaus lassen sich die Kühlerplatten unter Einsatz des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens leicht mit hoher Produktivität herstellen.

Bei den obigen Beispielen weisen die Kühlerplatten auf der Seite der wärmeabstrahlenden Oberfläche Rippen auf. Die Erfindung kann jedoch selbstverständlich auch bei einem einfachen, plattenförmigen Kühler Anwendung finden, der ohne Rippen ist.

Dieser plattenförmige Kühler kann beispielsweise dann Anwendung finden, wenn dadurch Wärme frei wird, dass die wärmeabstrahlende Oberfläche eines Leistungsmoduls mit einer Wärmesenke oder einem Gerätegehäuse usw. verbunden wird.

Im Rahmen des durch die Patentansprüche angegebenen Schutzumfangs sind natürlich noch weitere Änderungen und Abwandlungen denkbar.

Claims

1. Kühlerplatte (10; 20), mit:
einer Metallmatrix, die einen vorbestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten hat; und
einem in der Metallmatrix dispergierten Dispergens, das einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Metallmatrix hat, wobei
die Kühlerplatte eine wärmeaufnehmende Oberfläche (13; 13'), auf der ein als Wärmeerzeuger fungierendes elektrisches Bauteil anzuordnen ist, und eine wärmeabstrahlende Oberfläche (11, 12) zum Abstrahlen der von der wärmeaufnehmenden Oberfläche aufgenommenen Wärme aufweist, und
das Dispergens mehr auf der Seite der wärmeaufnehmenden Oberfläche als auf der Seite der wärmeabstrahlenden Oberfläche dispergiert ist.

2. Kühlerplatte nach Anspruch 1, bei der die Metallmatrix als Hauptkomponente Aluminium umfasst und das Dispergens als Hauptkomponente einen silizium haltigen Primärkristall umfasst.

3. Kühlerplatte nach Anspruch 1, bei der die Metall matrix mindestens ein Bestandteil ist, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Reinmetallen und ihren Legierungen besteht.

4. Kühlerplatte nach Anspruch 3, bei der das Reinmetall mindestens ein Bestandteil ist, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Magnesium, Kupfer und Zink besteht.

5. Kühlerplatte nach Anspruch 1, bei der sich das Dispergens aus Primärkristallsiliziumteilchen zusammensetzt.

6. Kühlerplatte nach Anspruch 5, bei der die Primär kristallsiliziumteilchen mindestens einen Bestandteil umfassen, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer einfachen Siliziumsubstanz und sich aus der Metallmatrix und Silizium zusammensetzenden Verbindungen besteht.

7. Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte (10; 20), mit den Schritten:
mit Druck Beaufschlagen und Einfüllen einer übereutektischen Legierungsschmelze in den Hohlraum einer Form (110), in der ein Filterelement (120; 220) mit entgegengesetzten Seiten angeordnet ist, von einer der entgegengesetzten Seite des Filterelements aus bei einer einen Primärkristall erzeugenden oder geringeren Temperatur; und
Erstarren der sich ergebenden Legierungsschmelze, nachdem sich der in dem Druckbeaufschlagungs- und Einfüllschritt erzeugte Primärkristall auf der einen Seite des Filterelements angesammelt hat.

8. Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte nach Anspruch 7, bei dem die übereutektische Legierungsschmelze eine Aluminium-Silizium-Legierungsschmelze ist, deren übereutektische Komponente Silizium ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte nach Anspruch 7, die nach dem Erstarrungsschritt außerdem den Schritt Entfernen des Filterelements (120) umfasst.

10. Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte nach Anspruch 7, bei dem das Filterelement (120; 220) aus mindestens einem Bestandteil besteht, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Fasern und Whiskern besteht.

11. Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte nach Anspruch 10, bei der sich die Fasern und Whisker aus mindestens einem Bestandteil zusammensetzen, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumcarbid, Kohlenstoff, Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Siliziumoxid und Glas besteht.

12. Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte nach Anspruch 7, bei dem das Filterelement (120; 220) kaum mit der übereutektischen Legierungsschmelze reagiert oder kaum neue Verbindungen mit der übereutektischen Legierungs schmelze bildet.