DE102006038980B4 - Heat sink for semiconductor devices and method for its production - Google Patents
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Abstract
Kühlkörper für Halbleiterbauelemente, insbesondere Hochleistungskühleinheit aus stranggepresstem Aluminium oder anderem Leichtmetall, mit in Abstand (s1) zueinander an eine Grundplatte (62) angeschlossenen und davon aufragenden Kühlrippen (70), die jeweils als Hohlprofil mit zwei zueinander parallelen Rippenwänden (74) und diese verbindenden Querstegen (72, 73) ausgebildet sind, wobei die Kühlrippen in Einsatznuten (68) der Grundplatte festliegen, die jeweils von Leistenanformungen (64, 66) der Grundplatte begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rippenwand (74) der Kühlrippe (70) vor ihrem Einbau ein freies Steckende (80) aufweist, das in eine Einsatznut (68) der Grundplatte (62) einbringbar ist sowie die beiden Steckenden der Kühlrippe durch einen angeformten, beidseits am Übergang zum Steckende (80) der Kühlrippe (70) mit einer Sollbruchstelle (88) versehenen Quersteg (86) verbunden sind, dessen Abstand (y1) zur Fußkante (76) des Steckendes kürzer ist als der Abstand (i3) der Kopffläche (67a) einer ihm zugeordneten Leistenanformung (66) der Grundplatte vom Tiefsten (63a) der Einsatznut, wobei die die Einsatznut...Heat sink for semiconductor devices, in particular high-performance cooling unit made of extruded aluminum or other light metal, at a distance (s 1 ) to each other to a base plate (62) connected and projecting therefrom cooling fins (70), each as a hollow profile with two mutually parallel rib walls (74) and these interconnecting transverse webs (72, 73) are formed, wherein the cooling fins are fixed in insertion grooves (68) of the base plate, which are each bounded by ledge projections (64, 66) of the base plate, characterized in that each rib wall (74) of the cooling rib (70) before its installation has a free plug-in end (80) which in an insert groove (68) of the base plate (62) can be introduced and the two mating ends of the cooling fin by a molded, on both sides at the transition to the mating end (80) of the cooling fin (70) with a Predetermined breaking point (88) provided transverse web (86) are connected, whose distance (y 1 ) to the foot edge (76) of the plug end is shorter than de r distance (i 3 ) of the top surface (67 a ) associated with it ing molding (66) of the base plate from the deepest (63 a ) of the insert groove, wherein the insert groove ...
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 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 od. 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 are firmly in use grooves of the base plate. The insert grooves are each bounded by ledge projections of the base plate. Also recorded the invention a method for producing this heat sink.
Einen
solchen Kühlkörper offenbart
die Schrift
Aus
der
Der
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 der unabhängigen Ansprüche; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in 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 doctrine of independent Claims; to give the dependent claims favorable Further education. In addition, all fall within the scope of the invention Combinations of at least two of the features disclosed in the claims. For specified naming ranges should also within the mentioned Limiting values are disclosed as limit values and can be used as desired be.
Erfindungsgemäß weist jede Rippenwand der Kühlrippe vor ihrem Einbau jeweils ein freies Steckende auf, das in eine Einsatznut der Grundplatte einzubringen und dort gehalten ist; die beiden Steckenden der Kühlrippe sind durch einen zwischen ihnen angeformten, beidseits am Übergang zum Steckende der Kühlrippe mit einer Sollbruchstelle versehenen 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. Die jene Einsatznut begrenzenden seitlichen Leistenanformungen ragen zudem vorteilhafter Weise von der Oberfläche der Grundplatte auf und sind von unterschiedlicher Höhe.According to the invention, each rib wall of the cooling rib before its installation in each case a free plug-in end, which is to be introduced into an insertion groove of the base plate and held there; the two plug-in ends of the cooling rib are connected by a cross-shaped integrally formed on both sides at the transition to the mating end of the fin with a predetermined breaking point, the distance to the foot edge of the mating end is shorter than the distance of the top surface of an associated Leistenanfor mung of the base plate from the deepest of the insert groove. The insertion profile limiting the lateral groin projections also advantageously protrude from the surface of the base plate and are of different heights.
Auch 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.Also it has to be cheap proved the height the two inner groin formations rising up between the sockets to extend the base plate by a respective molded nose rib, 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 an der Sollbruchstelle ermöglicht wird, die bevorzugt durch zumindest eine den Querschnitt des Quersteges einengende Kerbe entsteht. An die Sollbruchstelle soll als mögliche Führungshilfe eine Pultfläche des Sockelstreifens anschließen.To Another feature of the invention is the distance of the crosspiece to the foot edge shorter as the height this plug-in, so that by axial pressure, a separation of the crosspiece is made possible by the sockets at the predetermined breaking point, the preferred by at least one notch narrowing the cross section of the crosspiece arises. At the predetermined breaking point as possible guidance assistance a desk surface of the Connect the socket strip.
Bei der Herstellung des Kühlkörpers werden die Rippenwände der Kühlrippe mit ihren jeweils freien Steckenden in eine der Einsatznuten der Grundplatte eingeschoben und bis zum Anschlag am Tiefsten der Einsatznut in diese eingedrückt, bis der angeformte Quersteg auf den zwei seitlichen Leistenanformungen der Grundplatte aufsitzt, wonach der Quersteg durch Druck auf die Kühlrippe beidends an den Sollbruchstellen gebrochen wird. 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.at the production of the heat sink are the rib walls the cooling fin with their respective free sockets in one of the insertion grooves of Inserted base plate and up to the stop at the lowest of the insert groove pressed into this, until the molded cross bar on the two lateral groin formations the base plate is seated, after which the crosspiece by pressure on the cooling fin is broken at the predetermined breaking points at both ends. In the side surfaces of the plug-in end are longitudinal notches formed, which limit a tooth profile forming longitudinal strips, so that the side walls the operational groove in these can intervene in a molding process assets.
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 und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther Advantages and details of the invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments as well as from the drawing; this shows in
Eine
Hochleistungskühleinheit
aus Leichtmetall – insbesondere
aus AlMgSiO.5 F
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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Legal Events
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HIEBSCH BEHRMANN WAGNER, DE Representative=s name: HIEBSCH BEHRMANN WAGNER, 78224 SINGEN, DE |
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