DE102017220278A1

DE102017220278A1 - Kühlelement für Elektronikmodul

Info

Publication number: DE102017220278A1
Application number: DE102017220278.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas März; Dan Weng; Feibiao Wang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-05-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlelement (1) umfassend ein Basiselement (2) mit einem Zulauf und/oder Ablauf, ein Dichtungselement (5), das auf dem Basiselement (2) angeordnet ist, eine Kühlplatte (6), die an dem Dichtungselement (5) anliegt, sodass durch das Basiselement (2), das Dichtungselement (5) und die Kühlplatte (6) ein Volumen (7) zum Aufnehmen eines Kühlmittels abgegrenzt ist, und ein Deckelelement (8) zum Befestigen der Kühlplatte (6) an dem Basiselement (2), wobei das Deckelelement (8) mit dem Basiselement (2) über zumindest ein Verbindungsmittel (9) fest verbunden ist, wodurch die Kühlplatte (6) gegen das Dichtungselement (5) gepresst ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlelement für ein Elektronikmodul. Außerdem betrifft die Erfindung ein solches Elektronikmodul umfassend ein Kühlelement.
1 zeigt schematisch ein Elektronikmodul 20 gemäß dem Stand der Technik, das Leistungsbauelemente 19 aufweist. Solche Leistungsbauelemente 19 müssen über ein Kühlelement 1 gekühlt werden, wobei das Kühlelement 1 ein Gehäuse 21 aus Aluminiumguss aufweist, in das Dichtungen 23, 24 eingelegt werden können. Das Gehäuse 21 ist von einer Unterseite mit einem Deckel 22 verschlossen, der gegen eine untere Dichtung 23 gedrückt ist. Auf der Oberseite ist eine Kühlplatte 6 vorhanden, die durch ein Andrückelement 25 gegen eine obere Dichtung 24 gedrückt ist. Das Leistungsbauelement 19 kann über die Kühlplatte 6 entwärmt werden, indem durch das Gehäuse 21, den Deckel 22 und die Kühlplatte 6 ein Volumen 7 gebildet ist, in dem ein Kühlmittel fließen kann. Allerdings kann das Volumen 7 erst dann durch den Deckel 22 geschlossen werden, wenn die Leistungsbauelemente 19 mittels Schrauben 26 an dem Gehäuse 21 befestigt sind. Somit ist auch eine Dichtigkeitsprüfung erst nach vollständiger Montage möglich.
Des Weiteren weist das Gehäuse 21 stark schwankende Wandstärken auf. Da das Gehäuse 21 mittels Gussverfahren, insbesondere mittels Druckguss, hergestellt wird, besteht die Gefahr von Poren, Lunkern oder anderen Fehlstellen im Guss. Außerdem ist durch den Deckel 22 und die Kühlplatte 6 eine Vielzahl von Stellen vorhanden, die abgedichtet werden müssen, damit das Kühlmittel nicht aus dem Volumen 7 austreten kann. Somit ist die Herstellung und Montage des Elektronikmoduls 20 gemäß dem Stand der Technik sehr aufwändig.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kühlelement erlaubt die einfache und aufwandsarme Herstellung und Montage von Elektronikmodulen. Insbesondere ist die Anzahl von Bauteilen reduziert, die zum Herstellen des Kühlelements benötigt werden. Außerdem sind die einzelnen Schritte zum Herstellen des Kühlelements und damit des Elektronikmoduls vereinfacht.
Das erfindungsgemäße Kühlelement umfasst ein Basiselement, ein Dichtungselement und ein Deckelelement. Alle diese Elemente bilden einen Kühlkanal zum Führen von Kühlmittel. Das Basiselement umfasst einen Zulauf und/oder Ablauf. Insbesondere ist vorgesehen, dass Kühlmittel dem Basiselement durch einen Zulauf zugeführt und durch einen Ablauf abgeführt werden kann. Von dem Zulauf zu dem Ablauf wird das Kühlmittel mittels der Basiselement in Verbindung mit dem Dichtungselement und dem Deckelelement geführt. Dazu ist das Dichtungselement auf dem Basiselement angeordnet. Die Kühlplatte liegt an dem Dichtungselement an, sodass durch das Basiselement, das Dichtungselement und die Kühlplatte ein Volumen zum Aufnehmen des Kühlmittels abgegrenzt ist. Weiterhin weist das Kühlelement ein Deckelelement auf. Über das Deckelelement ist die Kühlplatte an dem Basiselement befestigt. Dazu ist vorgesehen, dass das Deckelelement mit dem Basiselement über zumindest ein Verbindungsmittel fest verbunden ist. Bei dem Verbindungsmittel handelt es sich insbesondere um Schrauben, sodass das Deckelelement mit dem Basiselement verschraubt ist. Dadurch ist die Kühlplatte gegen das Dichtungselement gepresst. Insbesondere ist die Kühlplatte zwischen dem Deckelelement und dem Dichtungselement angeordnet. Durch das Anpressen der Kühlplatte an das Dichtungselement wird außerdem das Dichtungselement an das Basiselement gepresst. Somit ist sichergestellt, dass das Dichtungselement gegenüber dem Basiselement und gegenüber der Kühlplatte abgedichtet ist. Das Volumen ist daher, mit Ausnahme des Zuflusses und/oder des Abflusses, von der Umgebung abgegrenzt, sodass das Kühlmittel nicht ungewollt aus dem Volumen austreten kann.
Das Kühlelement ist somit eigenständig herstellbar. Dies ermöglicht eine Dichtigkeitsprüfung, bevor das Kühlelement final in einem Elektronikmodul eingesetzt wird. Somit ist einerseits die Herstellung des Kühlelements vereinfacht, andererseits kann frühzeitig getestet werden, ob das Kühlelement Schwachstellen und/oder Schadstellen aufweist, an denen das Kühlmittel aus dem Volumen austritt.
Außerdem ist eine Dichtigkeit optimiert. So ist kein zusätzlicher Deckel wie im Stand der Technik vorhanden, da die Funktionsweise des Deckels bereits in das Basiselement integriert ist. Somit entfällt auch die Notwendigkeit der Abdichtung des Deckels, wodurch die Dichtigkeit verbessert ist. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass das Dichtungselement als separates Bauteil ausgelegt ist.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bevorzugt weist das Dichtungselement einen ersten Bereich und einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich auf. Dabei ist vorgesehen, dass die Kühlplatte an dem ersten Bereich und das Deckelelement an dem zweiten Bereich anliegen. Somit bildet das Kühlelement zwei unterschiedliche Kühlbereiche. Einer der Kühlbereiche ist durch die Kühlplatte zusammen mit dem Dichtungselement und dem Basiselement abgegrenzt, der andere Kühlbereich ist durch das Deckelelement zusammen mit dem Dichtungselement und dem Basiselement abgegrenzt. Somit sind unterschiedliche Kühlbereiche einfach und aufwandsarm definierbar.
Das Dichtungselement weist bevorzugt einen Träger und zumindest ein von dem Träger gehaltenes Dichtmedium auf. Weist das Dichtungselement, wie zuvor beschrieben, mehrere Bereiche auf, so ist bevorzugt ein durchgängiger Träger und eine der Anzahl der Bereiche entsprechende Anzahl an Dichtmedien vorhanden, die der Kühlplatte und dem Deckelelement zugewandt sind. Außerdem ist insbesondere stets ein einziges Dichtmedium vorhanden, das dem Basiselement zugewandt ist. Jedes Dichtmedium ist vorteilhafterweise in jeweils einer Nut des Trägers gehalten.
Besonders vorteilhaft weist der Träger Zentrierpins zum Zentrieren der Kühlplatte und/oder des Deckelelements auf. Dies ermöglicht ein Exaktes Ausrichten von Kühlplatte und/oder Deckelelement zu dem Träger. Dadurch ist eine optimale Kühlung erreichbar, da insbesondere das Volumen exakt wie vorgesehen ausgebildet wird. Die Zentrierpins erstrecken sich insbesondere senkrecht von dem Basiselement weg in Richtung Deckelelement und/oder Kühlplatte. Bevorzugt dienen die Zentrierpins auch zur Zentrierung des Trägers im Basiselement.
Weiterhin ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass das Basiselement zumindest einen Dom aufweist. Der Dom dient als Halterung und/oder Zentrierung des Trägers und/oder als Aufnahme für das Befestigungsmittel. Dadurch ist auch der Träger gegenüber dem Basiselement exakt zentrierbar. Gleichzeitig ist der Träger durch den Dom gehalten. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Träger Durchgangsöffnungen aufweist, die sich formschlüssig mit dem Dom verbinden lassen. Somit ist ein Verrutschen des Trägers relativ zu dem Basiselement verhindert. Wird das Deckelelement an dem Basiselement befestigt, so wirkt das Befestigungsmittel mit dem Dom zusammen, wodurch der Träger sicher und zuverlässig befestigt ist. Besonders vorteilhaft ist eine Vielzahl von Domen vorhanden. Die Dome weisen insbesondere ein Gegengewinde auf, oder stellen ein Gegenelement dar, in das die als Schrauben ausgelegten Befestigungsmittel einschraubbar sind.
Außerdem, ist vorteilhaft vorgesehen, dass jeder Dom an einer dem Volumen abgewandten Außenseite des Trägers angeordnet ist. Dazu ist insbesondere eine Vielzahl von Domen vorhanden. Die Dome erstrecken sich regelmäßig an der Außenseite des Trägers und dienen somit als Stütze für den Träger, wenn sich dieser aufgrund steigenden Innendrucks durch das Kühlmittel ausdehnt. Somit ist ein Berstdruck des Trägers erhöht.
Der Träger ist besonders bevorzugt aus Kunststoff gefertigt. Somit ist ein einfaches Fertigen des Trägers, insbesondere des Dichtungselements, ermöglicht. Außerdem ist das Ausbilden einer Wärmebrücke zwischen Basiselement und Deckelelement verhindert. Da verhindert ist, dass der Träger einstückig mit dem Basiselement gefertigt werden muss, ist eine optimale Auslegung von sowohl Basiselement als auch Träger möglich. Dies reduziert oder vermeidet das Auftreten von Fehlstellen des Dichtungselements, insbesondere während der Herstellung im Druckgussverfahren, wie Poren oder Lunker und erlaubt somit ein sicheres und zuverlässiges Abdichten des Volumens.
Das Deckelement weist bevorzugt einen Ausschnitt auf. Innerhalb dieses Ausschnitts ist die Kühlplatte angeordnet. Somit ist ein Teilbereich der Kühlplatte nicht durch das Deckelelement verdeckt. Dennoch dient das Deckelelement als Halterung der Kühlplatte. Dazu verdeckt das Deckelement mit zumindest einem Befestigungsbereichen die Kühlplatte lediglich an einem Randbereich der Kühlplatte. Durch den Befestigungsbereich ist ermöglicht, die Kühlplatte gegen das Dichtungselement zu pressen. Somit ist insbesondere ein auf der Kühlplatte angebrachtes Leistungsbauelement nicht durch das Deckelelement verdeckt, wodurch eine elektrische Kontaktierung des Leitungsbauteils vereinfacht ist.
Bevorzugt ist die Kühlplatte Teil eines Stiftkühlers. Der Stiftkühler weist eine Vielzahl von Stiften auf. Diese Stifte erstrecken sich ausgehend von der Kühlplatte in das Volumen hinein. Dadurch ist sichergestellt, dass eine Große Oberfläche des Stiftkühlers, nämlich die Oberfläche der Stifte, durch das Kühlmittel innerhalb des Volumens umströmt und somit .eine Kühlleistung optimiert ist. Dadurch lassen sich Leistungsbauelemente, die auf einer Seite der Kühlplatte angebracht sind, die gegenüber den Stiften liegt, zuverlässig entwärmen.
Das Basiselement weist vorteilhafterweise konstante Wandstärken auf. Solche konstanten Wandstärken liegen insbesondere dann vor, wenn sich die einzelnen Wandstärken des Basiselements um nicht mehr als 20%. Durch konstante Wandstärken ist ein Gussprozess, insbesondere Druckgussprozess, zum Fertigen des Basiselements vereinfacht. Dies bedeutet, dass die Gefahr eines Auftretens von Fehlstellen im Guss wie insbesondere Poren oder Lunker verringert ist.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Elektronikmodul. Das Elektronikmodul umfasst ein Kühlelement wie zuvor beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass auf der Kühlplatte des Kühlelements zumindest ein Leistungsbauelement, beispielsweise ein Pulswechselrichter, angeordnet ist. Durch die Kühlplatte ist eine zuverlässige Entwärmung des Leistungsbauelements sichergestellt. Außerdem ist eine Montage des Elektronikmoduls vereinfacht. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass sich Komponenten auf der Seite des Basiselements und auf der Seite des Deckelelements bzw. der Kühlplatte unabhängig voneinander montieren lassen. Hierzu ist insbesondere kein Zugriff auf die jeweilige andere Seite notwendig. Insbesondere lassen sich einzelne Komponenten mit dem Kühlelement von derjenigen Seite verschrauben, von der die Komponenten mit dem Kühlelement verschraubt sind.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Ansicht eines Elektronikmoduls mit einem Kühlelement gemäß dem Stand der Technik,
2 eine schematische Ansicht eines Kühlelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine schematische Ansicht eines Elektronikmoduls mit einem Kühlelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 eine schematische Ansicht eines ersten Schritts während der Herstellung des Elektronikmoduls mit dem Kühlelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 eine schematische Ansicht eines zweiten Schritts während der Herstellung des Elektronikmoduls mit dem Kühlelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 eine schematische Ansicht eines dritten Schritts während der Herstellung des Elektronikmoduls mit dem Kühlelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 eine schematische Ansicht eines vierten Schritts während der Herstellung des Elektronikmoduls mit dem Kühlelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 eine erste schematische Ansicht eines Elektronikmoduls mit einem Kühlkörper gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
9 eine zweite schematische Ansicht des Elektronikmoduls mit dem Kühlkörper gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
10 eine dritte schematische Ansicht des Elektronikmoduls mit dem Kühlkörper gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele weisen unterschiedliche Merkmale auf. Dabei lassen sich die einzelnen Merkmale der Ausführungsbeispiele untereinander kombinieren und/oder austauschen.
1 zeigt schematisch ein Elektronikmodul gemäß dem Stand der Technik. Dieses wurde eingangs bereits beschrieben.
2 zeigt ein Kühlelement 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kühlelement 1 umfasst ein Basiselement 2, ein Dichtungselement 5, eine Kühlplatte 6 und ein Deckelelement 8. Das Deckelelement 8 ist mit dem Basiselement 2 über Befestigungsmittel 9 befestigt. Bei den Befestigungsmittel 9 handelt es sich insbesondere um Schrauben. Die Befestigungsmittel 9 wirken dazu mit Domen 15 des Basiselements 2 zusammen, insbesondere sind die Schrauben in den Domen 15 verschraubt.
Zwischen dem Deckelement 8 und dem Basiselement 2 ist außerdem das Dichtungselement 5 gehalten. Das Dichtungselement 5 ist insbesondere zwischen dem Deckelelement 8 und dem Basiselement 2 dadurch eingeklemmt, dass das Deckelelement 8 über die Befestigungsmittel 9 an dem Basiselement 2 befestigt ist. Dadurch wird insbesondere eine Abdichtungswirkung zwischen Deckelelement 8 und Dichtungselement 5 sowie zwischen Basiselement 2 und Dichtungselement 5 erreicht.
Des Weiteren hält das Deckelement 8 die Kühlplatte 6. Das Deckelelement 8 weist einen Ausschnitt 16 auf, durch den ein Teil der Oberfläche der Kühlplatte 6 freigelegt ist. um die Kühlplatte 6 weiter halten zu können, ist ein Befestigungsbereich 17 des Deckelelements 8 vorhanden, der die Kühlplatte 6 an einem Randbereich 18 überdeckt. somit ist durch das Befestigen des Deckelelements 8 an dem Basiselement 2 mittels der Befestigungsmittel 9 erreicht, dass die Kühlplatte 6 ebenfalls gegen das Dichtungselement 5 gepresst ist. Dadurch ist eine Abdichtung auch zwischen der Kühlplatte 5 und dem Dichtungselement 5 erreicht.
Somit weist das Dichtungselement 5 zwei Bereiche auf. An einem ersten Bereich 10 liegt die Kühlplatte 6 an dem Dichtungselement 5 an, an einem zweiten Bereich 11 das Deckelelement 8. Somit sind zwei unterschiedliche Kühlbereiche realisiert. Insbesondere ist erreicht, dass durch die Kühlplatte 6, das Dichtungselement 5 und das Basiselement 2 ein Volumen 7 abgegrenzt ist, das zur Aufnahme eines Kühlmittels vorgesehen ist. Das Volumen 7 erstreckt sich bis in den Bereich, an dem das Deckelelement 8 an dem Dichtungselement 5 anliegt und so ein Kühlkanal durch Basiselement 2, Dichtungselement 5 und Deckelelement 8 abgegrenzt ist. Das Kühlmittel kann bevorzugt von dem zweiten Bereich 11 in den ersten Bereich 10 strömen, wobei der erste Bereich 10 einen Ablauf 4 und der zweite Bereich einen Zulauf 3 für das Kühlmittel aufweist.
Das Kühlmittel kann innerhalb des Volumens 7 fließen, um so die Kühlplatte 6 zu kühlen. Insbesondere ist die Kühlplatte 6 Teil eines Stiftkühlers 27, der neben der Kühlplatte 6 eine Vielzahl von Stiften 28 umfasst. Die Stifte 28 erstrecken sich ausgehend von der Kühlplatte 6 in das Volumen 7 und dienen zum Entwärmen der Kühlplatte 6. Der Stiftkühler 27 weist somit eine große Oberfläche auf, die von dem Kühlmittel umströmt ist, nämlich die kombinierte Oberfläche aller Stifte 28. Somit ist eine zuverlässige Entwärmung der Kühlplatte 6 durch die Stifte 28 und das Kühlmittel ermöglicht.
Auf der Kühlplatte 6 lässt sich insbesondere zumindest ein Leistungsbauelement eines Elektronikmoduls befestigen. Somit ist eine sichere und zuverlässige Entwärmung des Leistungsbauelements erreicht.
Das Dichtungselement 5 weist insbesondere einen Träger 12 und mehrere Dichtungsmedien 13 auf. Insbesondere sind zumindest drei Dichtungsmedien 13 vorhanden, wobei ein Dichtungsmedium 13 zwischen Träger 12 und Basiselement 2, ein weiteres Dichtungsmedium 13 zwischen Träger 12 und Kühlplatte 6 und ein letztes Dichtmedium 13 zwischen Träger 12 und Deckelelement 8 angebracht ist. Die Dichtungsmedien 13 sind insbesondere in einzelnen Nuten des Trägers 12 gehalten.
Der Träger 12 ist bevorzugt aus Kunststoff gefertigt. Dadurch ist verhindert, dass eine Wärmebrücke zwischen Kühlplatte 6 und Basiselement 2 sowie zwischen Deckelelement 8 und Basiselement 2 entsteht. Außerdem ist durch die Trennung von Basiselement 2 und Träger 12 ermöglicht, sowohl das Basiselement 2 als auch den Träger 12 gusstechnisch optimal auszulegen. Daher ist vorgesehen, dass sowohl der Träger 12 als auch das Basiselement 2 konstante Wandstärken aufweisen. Dies bedeutet, dass sich die einzelnen Wandstärken von Träger 12 bzw. Basiselement 2 jeweils um maximal 20 %, insbesondere 10%, unterscheiden. Somit lassen sich Fehlstellen während des Gussprozesses, wie Lunker oder Poren, vermeiden. Auch sind Materialanhäufungen vermieden, was sich vorteilhaft auf den Gussprozess auswirkt.
Die Kühlplatte 6 ist durch das Deckelelement 8 insbesondere schwimmend an dem Dichtungselement 5 und/oder dem Basiselement 2 gelagert und weist sowohl zu dem Träger 12 als auch zu dem Deckelelement 8 einen Spalt auf, wobei das Deckelelement 8 in zumindest einer Raumrichtung an der Kühlplatte 6 anliegt.
3 zeigt ein Elektronikmodul 20 mit einem Kühlelement 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel hauptsächlich durch die Ausgestaltung des Deckelelements 8. Daher werden im Folgenden nur die relevanten Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Deckelelement 8 durchgängig und verdeckt neben dem Randbereich 18 der Kühlplatte 6 zumindest teilweise auch die Leistungsbauteile 19 des Elektronikmoduls 20, die auf der Kühlplatte 6 angeordnet sind. Somit sind die Leistungsbauteile durch das Deckelelement 8 gehalten und vor äußeren Einflüssen geschützt.
In den 4 bis 7 sind einzelne Schritte der Montage des Elektronikmoduls 20 mit dem Kühlelement 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
In 4 ist gezeigt, dass das Basiselement 2 bereitgestellt ist. Das Basiselement 2 umfasst einen Zufluss 3 und einen Abfluss 4 für Kühlmittel. Außerdem umfasst das Basiselement 2 mehrere Dome 15. Die Dome 15 dienen sowohl zum Befestigen des Deckelelements 8 als auch zum Halten des Trägers 1212 des Dichtungselements 5. Dies wird nachfolgend beschrieben.
5 zeigt das Basiselement 2 mit montiertem Dichtungselement 5. Der Träger 12 des Dichtungselements 5 ist einerseits an Teilen der Dome 15 abgestützt, andererseits dient ein Teil der Dome 15 zum Halten des Trägers 12. So weist der Träger mehrere Durchgangsöffnungen 29 auf, die jeweils einen Dom 15 umschließen. Somit ist ein Verrutschen des Trägers 12 bezüglich des Basiselements 2 verhindert. Gleichzeitig ist der Träger 12 durch die Dome 15 gegenüber dem Basiselement 2 zentriert und somit stets korrekt ausgerichtet.
Die Dome 15, die nicht durch eine Durchgangsöffnung 29 des Trägers 12 umschlossen sind, dienen zusätzlich zum Stützen des Trägers 12. So sind diese Dome 15 auf einer dem Volumen 7 gegenüberliegenden Seite des Trägers 12 angeordnet und damit außerhalb des Bereichs, in dem das Kühlmittel fließt. Wird durch den Fluss des Kühlmittels ein Innendruck innerhalb des Volumens 7 erhöht, so dehnt sich der Träger 12 nach außen in Richtung der Dome 15 aus. Die Dome 15 können somit den Träger 12 stützen und einen Berstdruck des Trägers 15 erhöhen.
In 5 ist außerdem der Unterschied zwischen dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Bereich 11 gezeigt. Die Dichtmedien 13 in dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Bereich 11 sind separat ausgebildet. Dies gilt allerdings nur für die Dichtmedien 13 zwischen Träger 12 und Kühlplatte 6 bzw. Deckelelement 8. Zwischen Träger 12 und Basiselement ist nur ein einziges (in 5 nicht sichtbares) Dichtmedium 13 vorhanden, um einen Übergang des Fluids von dem zweiten Bereich 11 in den ersten Bereich 10 zu ermöglichen. Hierzu sind insbesondere auch Bodenaussparungen 30 in dem Basiselement 2 vorhanden.
6 zeigt den Zustand nach dem Aufbringen der Kühlplatte 6, wobei auf der Kühlplatte 6 bereits Leistungsbauelemente 19 des Elektronikmoduls 20 angebracht sind. Die Kühlplatte 6 ist über Zentrierpins 14 des Trägers 12 gegenüber dem Träger 12 zentriert. Somit ist eine exakte Ausrichtung der Kühlplatte 6 gegenüber dem Träger 12 erreicht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, eine zuvor ausgelegte Strömung des Kühlmittels entlang der Oberfläche der Stifte 28 zu erreichen.
Durch die Kühlplatte 6 ist der erste Bereich 10 geschlossen, da dieser durch die Kühlplatte 6, das Dichtungselement 5 und das Basiselement 2 abgegrenzt wird. Der zweite Bereich 11 ist noch nicht geschlossen, da hierzu das Deckelelement 8 benötigt wird.
7 zeigt schließlich das fertiggestellte Kühlelement 1 des Elektronikmoduls 20. Hierzu wird das Deckelelement 8 aufgesetzt und über Zentrierstifte 14 des Trägers 12 zentriert. Somit ist wiederum erreicht, dass eine vorgegebene Ausrichtung des Deckelelements 8 relativ zu dem Träger 12 sichergestellt wird. Außerdem wird das Deckelelement 8 mittels Befestigungsmittel 9, insbesondere Schrauben, an den Domen 15 des Basiselements 2 befestigt.
Durch das Befestigen des Deckelelements 8 an dem Basiselement 2 werden mehrere Effekte erzielt. Zum einen wird der zweite Bereich 11 abgeschlossen, da dieser durch das Dichtungselement 5, das Basiselement 2 und das Deckelelement 8 begrenzt wird. Zum anderen wird die Kühlplatte 6 zusammen mit dem Deckelelement 8 gegen das jeweilige Dichtmedium 13 gepresst, sodass eine Dichtwirkung vorhanden ist. Somit kann das Kühlmittel von dem Zulauf 3 zu dem Ablauf 4 gelangen, ohne an anderen Stellen aus dem Kühlelement 1 auszutreten.
An dem Kühlelement 1 können anschließend weitere Komponenten des Elektronikmoduls 20 angebracht werden. Dabei ist vorteilhaft, dass bereits in dem in 7 gezeigten Zustand eine Dichtheitsprüfung stattfinden kann. Dies ist in einem solchen frühen Montageschritt im Stand der Technik nicht möglich. Außerdem lassen sich weitere Komponenten stets von derjenigen Seite des Kühlelements 1 befestigen, an der sie auch angebracht werden sollen. Dies ist im Stand der Technik (vgl. 1) nicht möglich. Hierzu ist auch vorteilhaft, dass an dem Deckelelement 8 sehr flexibel Anschraubpunkte für weitere Komponenten definiert werden können.
Die 8 und 9 zeigen schließlich ein Elektronikmodul 20 mit einem Kühlelement 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 8 zeigt schematisch eine Schnittansicht und 9 schematisch eine perspektivische Ansicht des Elektronikmoduls 20.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in dem dritten Ausführungsbeispiel kein zweiter Bereich 11 vorhanden, sodass das Deckelelement 8 lediglich zum Halten der Kühlplatte 6 dient. Das Deckelelement 8 weist einen Ausschnitt 16 auf, der sämtliche Leistungsbauelemente 19 unbedeckt lässt. Lediglich an Befestigungsbereichen 17, die in der Umgebung der Befestigungsmittel 9 angeordnet sind, überdeckt das Deckelelement 8 die Kühlplatte 6 und presst somit die Kühlplatte 6 an das entsprechende Dichtmedium 13. Außerdem weist das Dichtelement 5 einen Träger 12 mit lediglich zwei Dichtmedien 13 auf, eines zwischen Träger 12 und Basiselement 2 und eines zwischen Träger 12 und Kühlplatte 6.
In dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Deckelelement 8 in seinem Funktionsumfang reduziert. Gleichzeitig ist durch den großen Ausschnitt 16 des Deckelelements 8 erreicht, dass ein Zugriff auf die Leistungsbauelemente 19 vereinfacht ist. Das Deckelelement 8 ist vielmehr lediglich auf ein Rahmenelement reduziert.
Zusätzlich ist im dritten Ausführungsbeispiel der Träger 12 über Zentrierpins 14 an dem Basiselement 2 zentriert. Dies ist in 10 gezeigt. Somit ist der Träger relativ zu dem Basiselement 2 exakt zentrierbar.

Claims

Kühlelement (1) umfassend • ein Basiselement (2) mit einem Zulauf (3) und/oder Ablauf (4), • ein Dichtungselement (5), das auf dem Basiselement (2) angeordnet ist, • eine Kühlplatte (6), die an dem Dichtungselement (5) anliegt, sodass durch das Basiselement (2), das Dichtungselement (5) und die Kühlplatte (6) ein Volumen (7) zum Aufnehmen eines Kühlmittels abgegrenzt ist, und • ein Deckelelement (8) zum Befestigen der Kühlplatte (6) an dem Basiselement (2), • wobei das Deckelelement (8) mit dem Basiselement (2) über zumindest ein Verbindungsmittel (9) fest verbunden ist, wodurch die Kühlplatte (6) gegen das Dichtungselement (5) gepresst ist.
Kühlelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (5) einen ersten Bereich (10) und einen von dem ersten Bereich (10) verschiedenen zweiten Bereich (11) aufweist, wobei die Kühlplatte (6) an dem ersten Bereich (10) und das Deckelelement (8) an dem zweiten Bereich (11) anliegt.
Kühlelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (5) einen Träger (12) und zumindest ein von dem Träger (12) gehaltenes Dichtmedium (13) aufweist.
Kühlelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) Zentrierpins (14) zum Zentrieren der Kühlplatte (6) und/oder des Deckelelements (8) und/oder des Basiselements (2) aufweist.
Kühlelement (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (2) zumindest einen Dom (15) aufweist, der als Halterung und/oder Zentrierung des Trägers (12) und/oder als Aufnahme für das Befestigungsmittel (9) dient.
Kühlelement (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) aus Kunststoff gefertigt ist.
Kühlelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (8) einen Ausschnitt (16) aufweist, innerhalb dessen die Kühlplatte (6) angeordnet ist, wobei das Deckelement (8) mit zumindest einem in den Ausschnitt (16) ragenden Befestigungsbereich (17) die Kühlplatte (6) lediglich an einem Randbereich (18) verdeckt, um die Kühlplatte (6) gegen das Dichtungselement (5) zu pressen.
Kühlelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (6) Teil eines Stiftkühlers (27) ist, der eine Vielzahl von Stiften (28) aufweist, die sich ausgehend von der Kühlplatte (6) in das Volumen (7) erstrecken.
Kühlelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (2) konstante Wandstärken aufweist.
Elektronikmodul (20) umfassend ein Kühlelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Kühlplatte (6) zumindest ein Leistungsbauelement (19) angeordnet ist.