DE102006038980A1 - Heatsink for semiconductor devices or the like. Apparatus and method for its production - Google Patents
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Abstract
Bei einem Kühlkörper für Halbleiterbauelemente o. dgl. Geräte - insbesondere einer Hochleistungskühleinheit aus stranggepresstem Aluminium oder anderem Leichtmetall -, mit in Abstand zueinander an eine Grundplatte (62) angeschlossenen und davon aufragenden Kühlrippen, die jeweils als Hohlprofil mit zwei zueinander parallelen Rippenwänden und diese verbindenden Querstegen ausgebildet sind sowie in Einsatznuten (68) o. dgl. Ausnehmungen der Grundplatte (62) festliegen, weist jede Rippenwand der Kühlrippe ein freies Steckende (80) auf, das in eine Einsatznut (68) der Grundplatte (62) einbringbar ist; die die Einsatznut (68) begrenzenden Leistenanformungen (64, 66) ragen von der Oberfläche (63) der Grundplatte (62) auf und sind von unterschiedlicher Höhe (i<SUB>3</SUB>). Die beiden Steckenden (80) der Kühlrippe sind durch einen angeformten Quersteg (86) verbunden, dessen Abstand (y<SUB>1</SUB>) zur Fußkante des Steckendes (80) kürzer ist als der Abstand (i<SUB>3</SUB>) der Kopffläche einer ihm zugeordneten Leistenanformung (66) der Grundplatte (62) vom Tiefsten (63<SUB>a</SUB>) der Einsatznut (68).In a heatsink for semiconductor devices o. The like. Devices - in particular a high performance cooling unit made of extruded aluminum or other light metal - with spaced from each other to a base plate (62) connected and projecting therefrom cooling fins, each as a hollow profile with two mutually parallel rib walls and connecting them Transverse webs are formed and in use grooves (68) o. The like. Residues of the base plate (62) are fixed, each fin wall of the cooling fin on a free plug end (80) in an insert groove (68) of the base plate (62) can be introduced; the ledge projections (64, 66) bounding the insert groove (68) project from the surface (63) of the base plate (62) and are of different height (i <SUB> 3 </ SUB>). The two plug ends (80) of the cooling rib are connected by a molded transverse web (86) whose distance (y <SUB> 1 </ SUB>) to the foot edge of the plug end (80) is shorter than the distance (i <SUB> 3 < / SUB>) of the head surface of a bar molding (66) of the base plate (62) assigned to it from the deepest (63 <SUB> a </ SUB>) of the insert groove (68).
Description
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für Halbleiterbauelemente od.dgl. Geräte – insbesondere eine Hochleistungskühleinheit aus stranggepresstem Aluminium oder anderem Leichtmetall – mit in Abstand zueinander an eine Grundplatte angeschlossenen und davon – bevorzugt parallel zueinander – aufragenden Kühlrippen, die jeweils als Hohlprofil mit zwei zueinander parallelen Rippenwänden und diese verbindenden Querstegen ausgebildet sind; die Kühlrippen liegen in Einsatznuten od.dgl. Ausnehmungen der Grundplatte fest. Die Einsatznuten sind jeweils von Leistenanformungen der Grundplatte begrenzt. Zudem erfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Kühlkörpers.The The invention relates to a heat sink for semiconductor devices or the like. Devices - in particular a high performance cooling unit made of extruded aluminum or other light metal - with spacing connected to each other to a base plate and thereof - preferred parallel to each other - towering Cooling fins, each as a hollow profile with two mutually parallel rib walls and these connecting transverse webs are formed; the cooling fins lie in use grooves or the like. Recesses of the base plate firmly. The insert grooves are each of Ledge formations of the base plate limited. In addition, the invention covers a method for the production this heat sink.
Einen
solchen Kühlkörper offenbart
die Schrift zu
Die
Gegenüber der
Lehre jener
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine neue Kühlkörperform mit entsprechenden Fertigungsverfahren zu entwickeln, mit der eine effektive Kühlung erreicht und das Fertigungsverfahren verbessert wird.In Knowing this state of the art, the inventor has the task put, a new heat sink shape to develop with appropriate manufacturing processes, with the one effective cooling achieved and the manufacturing process is improved.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Bei angegebenen Benennungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar sein.to solution performs this task the teaching of the independent claim; to give the dependent claims favorable Further education. In addition, all fall within the scope of the invention Combinations of at least two in the description, the drawing and / or the claims disclosed features. For specified naming ranges should also Values within limits are disclosed as limits and be used as desired.
Erfindungsgemäß weist jede Rippenwand der Kühlrippe jeweils ein freies Steckende auf, das in eine Einsatznut der Grundplatte einzubringen und dort gehalten ist; die jene Einsatznut begrenzenden seitlichen Leistenanformungen ragen vorteilhafterweise von der Oberfläche der Grundplatte auf und sind von unterschiedlicher Höhe.According to the invention every fin wall of the cooling fin in each case a free plug-in, which in an insert groove of the base plate to bring in and held there; the side grooves limiting this insertion groove Moldings advantageously protrude from the surface of the Base plate on and are of different height.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die beiden Steckenden der Kühlrippe durch einen angeformten Quersteg verbunden, dessen Abstand zur Fußkante des Steckendes kürzer ist als der Abstand der Kopffläche einer ihm zugeordneten Leistenanformung der Grundplatte vom Tiefsten der Einsatznut. Dazu hat es sich als günstig erwiesen, die Höhe der beiden zwischen den Steckenden aufragenden inneren Leistenanformungen der Grundplatte durch jeweils eine angeformte Nasenrippe zu verlängern, welche mit an der zur Oberfläche der Grundplatte etwa parallelen Kopffläche endet.To Another feature of the invention are the two plug ends the cooling fin connected by a molded transverse web whose distance from the foot edge of the Mating shorter is the distance of the head surface an associated ingiming of the base plate from the deepest the insert groove. In addition, it has proved favorable, the height of the two between the Steckenden towering inner groin formations of the Base plate to extend by a molded nose ridge, which with on to the surface the base plate ends approximately parallel head surface.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Abstand des Quersteges zur Fußkante des Steckendes kürzer als die Höhe dieses Steckendes, so dass durch axialen Druck eine Trennung des Quersteges von den Steckenden ermöglicht wird; dazu ist der Quersteg beidseits am Übergang zum Steckende der Kühlrippe mit einer Sollbruchstelle versehen, die bevorzugt durch zumindest eine den Querschnitt des Quersteges einengende Kerbe entsteht. An die Sollbruchstelle soll als mögliche Führungshilfe eine Pultfläche des Sockelstreifens anschließen.According to a further feature of the invention, the distance of the transverse web to the foot edge of the mating end is shorter than the height of this mating end, so that by axial pressure, a separation of the transverse web is made possible by the mating ends; this is the crosspiece on both sides at the transition to the mating end of the cooling fin with a predetermined breaking point provided, which preferably by at least one cross-section of the crosspiece narrowing notch arises. At the breaking point should connect as a possible guide aid a desk surface of the socket strip.
Bei der Herstellung des Kühlkörpers werden die Rippenwände der Kühlrippe mit ihren jeweils freien Steckenden in jeweils eine der Einsatznuten der Grundplatte eingeschoben, bis der angeformte Quersteg zwei seitlichen Leistenanformungen der Grundplatte aufsitzt, wonach der Quersteg durch Druck auf die Kühlrippe beidends am Auflagerbereich gebrochen wird.at the production of the heat sink are the rib walls the cooling fin with their respective free plug ends in each one of the insert grooves pushed the base plate until the molded crossbar two lateral Ledge formations of the base plate is seated, after which the cross bar by pressure on the cooling fin is broken at the bearing area at both ends.
Um die Kühlrippen festzulegen, werden sie nach dem Entfernen jenes Quersteges bis zum Anschlag am Tiefsten der Einsatznut in diese eingedrückt. In die Seitenflächen des Steckendes sind Längskerben eingeformt, welche ein Zahnprofil bildende Längsleisten begrenzen, so dass die Seitenwände der Einsatznut in diese bei einem Formvorgang haltend einzugreifen vermögen.Around the cooling fins After the removal of that crosspiece, they are set up pressed to stop the deepest of the insert groove in this. In the side surfaces of the plug are longitudinal notches formed, which limit a tooth profile forming longitudinal strips, so that the side walls engage the insert groove in this holding in a molding process capital.
Die Erfindung besteht also u.a. darin, dass der in die Kühlrippe eingeformte Quersteg im unmittelbaren Sockelbereich ober- und unterseitig bevorzugt mit querschnittlich dreieckförmigen Kerben versehen wird. Beim Einlegen der Kühlrippen stützt sich der Quersteg – wie geschildert – auf den einander benachbarten Leistenanformungen ab. Kombiniert mit dem Fügevorgang wird durch Druck auf die Kühlrippen der Quersteg herausgebrochen.The Invention thus exists u.a. in that in the cooling fin Molded crosspiece in the immediate base area top and bottom is preferably provided with cross-sectionally triangular notches. When inserting the cooling fins supports the crossbar - like portrayed - on the adjacent groin formations from. Combined with the joining process is by pressure on the cooling fins the crossbar has been broken out.
Um den Gesamtströmungswiderstand der Luft, welcher sich aus Eintritts- und Austrittswiderstand sowie inneren Widerstand zusammensetzt, zu reduzieren – was zu einer höheren Luftgeschwindigkeit und damit zu besserer Wärmeabgabe führt – ist eine spezielle Gestaltung der Kühlkörperstirnseiten zweckmäßig. Erfindungsgemäß werden die beiden Rippen- oder Flankenwände der einzelnen Kühlrippe zumindest an einem Ende jeweils mit einer geneigten Frontkante versehen. Jedoch liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die beiden Rippen- oder Flankenwände jeweils beidends mit einer geneigten Frontkante auszustatten. Die Frontkante soll mit der Oberfläche der Grundplatte einen Winkel von bevorzugt etwa 60° einschließen. Dabei kann die geneigte Frontkante von einem zur Oberfläche der Grundplatte rechtwinkeligen Kopfabschnitt ausgehen, der dem Kopfbereich der Kühlrippe zugeordnet ist.Around the total flow resistance the air, which consists of entry and exit resistance as well inner resistance is composed, reduce - resulting in a higher air velocity and thus to better heat dissipation leads - is one special design of the heat sink front ends appropriate. According to the invention the two rib or flank walls the individual cooling rib at least each provided with an inclined front edge at one end. however it is also within the scope of the invention, the two rib or flank walls respectively equipped with a sloping front edge at both ends. The front edge should with the surface the base plate at an angle of preferably about 60 °. there can the inclined front edge of a to the surface of the Base plate right-angled head portion go out, the head area the cooling fin assigned.
Neben reduziertem Strömungswiderstand ergeben sich Vorteile bei laminaren Strömungsverhältnissen. So entstehen über die Kühlkörperhöhe Luftschichten unterschiedlicher Geschwindigkeit in der Form, dass sich nahe der Basis – also in der heißesten Zone – die höchste Geschwindigkeit einstellt. Besonders günstig wird sich dieser Effekt bei konischem Rippenquerschnitt mit größter Rippendicke am Fuß auswirken. Die sich im Normalfall durch den kleineren lichten Abstand einstellende geringe Luftmenge in der heißesten Zone – Produkt aus Luftgeschwindigkeit und lichtem Querschnitt – wird durch die höhere Geschwindigkeit kompensiert.Next result in reduced flow resistance advantages in laminar flow conditions. So arise over the heat sink height air layers different speed in the form that is close to the Base - so in the hottest Zone - the highest Speed setting. This effect is particularly favorable with a conical rib cross-section with the greatest rib thickness on the foot. The normally adjusting by the smaller clear distance small amount of air in the hottest Zone - product from air speed and light cross section - is due to the higher speed compensated.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments and by reference the drawing; this shows in
Eine
Hochleistungskühleinheit
aus Leichtmetall – insbesondere
aus AlMgSiO.5 F 22 – für in der
Zeichnung aus Gründen
der Übersichtlichkeit nicht
weiter dargestellte Halbleiterbauelemente weist gemäß
In
die Grundplatte
An
eine zur Unterfläche
In
die fünf
Einsatznuten
An
der dem Kupplungssockel
Die
Grundplatte
In
einem querschnittlich breiteren Kopfende
Zwei
gleichartig ausgeführte
Kühlkörper
Da
der Querabstand s der Endstege
Bei
dem in
Zur
Aufnahme des durch den Sockelstreifen
Im übrigen verläuft zwischen
den beiden inneren Leistenanformungen
Die
Seitenansicht der
Der
Kühlkörper
Die
Vor
dem Einbau sind die als Pultflächen
Nun
kann durch Flankendruck P auf die beiden Leistenanformungen
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