DE102021203751A1 - Cooling arrangement for cooling electronic components of a motor vehicle and method for its manufacture - Google Patents

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Stephan Lieker
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanordnung (10) zur Kühlung elektronischer Komponenten (12) eines Kraftfahrzeugs, umfassend- eine plattenartige Kühlkanalabdeckung (14),auf deren erster Seite (141) an einer Kühlposition (143) eine zu kühlende elektronische Komponente (12) in thermischem Kontakt fixiert ist,und auf deren der ersten Seite (141) gegenüberliegenden zweiten Seite (142) im Bereich der Kühlposition (143) eine Turbulenzmatte (18) stoffschlüssig fixiert ist,- sowie ein Kühlmittelleitgehäuse (20),in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal (201) und Ablaufkanal (202) angeordnet sind,und dessen mit der zweiten Seite (142) der Kühlkanalabdeckung (14) fluiddicht verbundene Deckelplatte (16) eine einen Kühlkanal (22) bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) aufweist, die über eine Kühlmitteleinlassöffnung (241) mit dem Zulaufkanal (201) und über eine Kühlmittelauslassöffnung (242) mit dem Ablaufkanal (202) strömungsverbunden ist,und in die die Turbulenzmatte (18) eingesetzt ist.Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Turbulenzmatte (18) einseitig mit der Kühlkanalabdeckung (14) laserverschweißt ist, während sie ohne die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) in diese hineinragt, wobei die Kühlkanalabdeckung (14) am Umfang ihrer zweiten Seite (142) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) laserverschweißt ist.Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kühlanordnung.The invention relates to a cooling arrangement (10) for cooling electronic components (12) of a motor vehicle, comprising a plate-like cooling duct cover (14) on whose first side (141) at a cooling position (143) an electronic component (12) to be cooled is fixed in thermal contact, and on its second side (142) opposite the first side (141) in the area of the cooling position (143) a turbulence mat (18) is fixed in a materially bonded manner, - and a coolant conducting housing (20), in which one of a The inlet channel (201) and outlet channel (202) through which coolant can flow are arranged, and its cover plate (16), which is connected to the second side (142) of the cooling channel cover (14) in a fluid-tight manner, has a turbulence mat receiving recess (24) forming a cooling channel (22), which is fluidly connected to the inlet channel (201) via a coolant inlet port (241) and to the outlet channel (202) via a coolant outlet port (242), and into which the turbulence mat (18). The invention is characterized in that the turbulence mat (18) is laser-welded to the cooling channel cover (14) on one side, while it is inserted into the bottom of the turbulence mat receiving recess (24) without forming a material connection protrudes, the cooling channel cover (14) being laser-welded on the circumference of its second side (142) to the cover plate (16) of the coolant-conducting housing (20). The invention further relates to a method for producing such a cooling arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung zur Kühlung elektronischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs, umfassend

  • - eine plattenartige Kühlkanalabdeckung, auf deren erster Seite an einer Kühlposition eine zu kühlende elektronische Komponente in thermischem Kontakt fixiert ist, und auf deren der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite im Bereich der Kühlposition eine Turbulenzmatte stoffschlüssig fixiert ist,
  • - sowie ein Kühlmittelleitgehäuse, in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal und Ablaufkanal angeordnet sind, und dessen mit der zweiten Seite der Kühlkanalabdeckung fluiddicht verbundene Deckelplatte eine einen Kühlkanal bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung aufweist, die über eine Kühlmitteleinlassöffnung mit dem Zulaufkanal und über eine Kühlmittelauslassöffnung mit dem Ablaufkanal strömungsverbunden ist, und in die die Turbulenzmatte eingesetzt ist.
The invention relates to a cooling arrangement for cooling electronic components of a motor vehicle, comprising
  • - a plate-like cooling channel cover, on the first side of which an electronic component to be cooled is fixed in thermal contact at a cooling position, and on the second side of which, opposite the first side, a turbulence mat is fixed in a materially bonded manner in the region of the cooling position,
  • - and a coolant guide housing, in which an inlet channel and outlet channel through which a coolant can flow are arranged, and whose cover plate, which is connected to the second side of the cooling channel cover in a fluid-tight manner, has a turbulence mat receiving recess forming a cooling channel, which is connected to the inlet channel via a coolant inlet opening and to the inlet channel via a coolant outlet opening is flow-connected to the discharge channel, and in which the turbulence mat is inserted.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen einer Kühlanordnung zur Kühlung elektronischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:

  • - Bereitstellen einer plattenartigen Kühlkanalabdeckung, auf deren erster Seite an einer Kühlposition eine zu kühlende elektronische Komponente in thermischem Kontakt fixiert ist,
  • - Bereitstellen einer Turbulenzmatte,
  • - Bereitstellen eines deckelseitig offenen Kühlmittelleitgehäuses, in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal und Ablaufkanal angeordnet sind,
  • - Bereitstellen einer Deckelplatte für das Kühlmittelleitgehäuse, die eine einen Kühlkanal bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung mit einer Kühlmitteleinlassöffnung zur Strömungsverbindung mit dem Zulaufkanal und einer Kühlmittelauslassöffnung zur Strömungsverbindung mit dem Ablaufkanal aufweist,
  • - Stoffschlüssiges Fixieren der Turbulenzmatte auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Kühlkanalabdeckung im Bereich der Kühlposition.
The invention further relates to a method for producing a cooling arrangement for cooling electronic components of a motor vehicle, comprising the following steps:
  • - providing a plate-like cooling channel cover, on the first side of which an electronic component to be cooled is fixed in thermal contact at a cooling position,
  • - providing a turbulence mat,
  • - Provision of a coolant guide housing open on the cover side, in which an inflow channel and outflow channel through which a coolant can flow are arranged,
  • - Providing a cover plate for the coolant guide housing, which has a turbulence mat receiving recess forming a cooling channel with a coolant inlet opening for flow connection with the inlet channel and a coolant outlet opening for flow connection with the outlet channel,
  • - Cohesive fixing of the turbulence mat on the second side of the cooling channel cover, opposite the first side, in the area of the cooling position.

Eine gattungsgemäße Kühlanordnung und ein gattungsgemäßes Herstellungsverfahren sind in der zum Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2020 207 966.8 beschrieben.A generic cooling arrangement and a generic manufacturing method are in the German patent application, which was still unpublished on the filing date of the present application DE 10 2020 207 966.8 described.

In der Leistungselektronik von Kraftfahrzeugen, insbesondere von rein elektrischen oder elektrohybriden Kraftfahrzeugen, werden hohe Leistungen gehandhabt. Die hierfür eingesetzten elektronischen Komponenten wie etwa sogenannte Leistungsmodule, z. B. IGBTs, benötigen Kühler zum Abführen der dabei anfallenden Wärme. Häufig werden solche elektronischen Komponenten mit Kühlstrukturen, beispielsweise labyrinthartigen Kühlrippen, ausgestattet, die von einem i. d. R. flüssigen Kühlmittel umströmt werden. Diese Kühlstrukturen können unmittelbar an der elektronischen Komponente angebracht sein und in einen Kühlmittelkanal (kurz: Kühlkanal) hineinragen. Es ist jedoch auch bekannt, die elektronischen Komponenten flächig mit einer Platte, die eine Öffnung des Kühlkanals abdeckt, zu verbinden und die Kühlstrukturen auf der gegenüberliegenden, dem Kühlkanal zugewandten Seite dieser plattenförmigen Kühlkanalabdeckung anzubringen.High power levels are handled in the power electronics of motor vehicles, in particular of purely electric or electrohybrid motor vehicles. The electronic components used for this, such as so-called power modules, e.g. B. IGBTs, need cooler to dissipate the resulting heat. Such electronic components are often equipped with cooling structures, for example labyrinthine cooling ribs, which have an i. i.e. R. liquid coolant flows around. These cooling structures can be attached directly to the electronic component and protrude into a coolant channel (abbreviated: cooling channel). However, it is also known to connect the electronic components over a large area to a plate that covers an opening in the cooling channel and to attach the cooling structures to the opposite side of this plate-shaped cooling channel cover that faces the cooling channel.

Aus der eingangs genannten Patentanmeldung ist eine Kühlanordnung zur Kühlung elektronischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs mit solch einer plattenartigen Kühlkanalabdeckung bekannt, bei der an mehreren Stellen, die hier jeweils als Kühlposition bezeichnet werden, zu kühlende elektronische Komponenten in thermischem Kontakt auf einer ersten Seite der Kühlkanalabdeckung fixiert, insbesondere aufgelötet oder aufgesintert, sind. Auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Kühlkanalabdeckung ist im Bereich jeder Kühlposition jeweils eine Turbulenzmatte angelötet. Als Turbulenzmatte ist hier jede flächig ausgedehnte und parallel zur Ausdehnungsebene von Kühlmittel durchströmbare und die Kühlmittelströmung dabei zu Turbulenzen anregende Struktur zu verstehen. In der gattungsbildenden Anmeldung wird die auch im Kontext der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungsform einer solchen Turbulenzmatte als Anordnung bezogen auf die Wellenperiode phasenversetzt miteinander verbundener Wellblechstreifen beschrieben.A cooling arrangement for cooling electronic components of a motor vehicle with such a plate-like cooling channel cover is known from the patent application mentioned at the outset, in which electronic components to be cooled are fixed in thermal contact on a first side of the cooling channel cover at several points, each of which is referred to here as a cooling position. in particular soldered or sintered, are. On the second side of the cooling channel cover, opposite the first side, a turbulence mat is soldered in the region of each cooling position. A turbulence mat is to be understood here as any surface-extended structure through which coolant can flow parallel to the plane of expansion and which stimulates the coolant flow to turbulence. In the generic application, the embodiment of such a turbulence mat, which is also preferred in the context of the present application, is described as an arrangement of corrugated metal strips connected to one another in a phase-shifted manner with respect to the wave period.

Die zweite Seite der Kühlkanalabdeckung ist fluiddicht mit der Deckelplatte eines Kühlmittelleitgehäuses verlötet, in dessen Innerem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal und ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Ablaufkanal angeordnet sind. Die Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses weist an den Positionen, an denen sich die Turbulenzmatten befinden, hier als Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefungen bezeichnete Vertiefungen auf, die der Bildung eines auf die Kühlposition beschränkten Kühlkanals zwischen dem Kühlmittelleitgehäuse und der Kühlkanalabdeckung sowie der Aufnahme der Turbulenzmatte dienen. Die in die Aufnahmevertiefungen eingesetzten Turbulenzmatten sind jeweils an ihrer der Kühlkanalabdeckung abgewandten Unterseite mit dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefungen verlötet.The second side of the cooling channel cover is soldered in a fluid-tight manner to the cover plate of a coolant-conducting housing, inside which an inlet channel through which a coolant can flow and an outlet channel through which a coolant can flow are arranged. At the positions where the turbulence mats are located, the cover plate of the coolant guide housing has indentations, referred to here as turbulence mat receiving depressions, which serve to form a cooling channel between the coolant guide housing and the cooling channel cover that is restricted to the cooling position and to accommodate the turbulence mat. The turbulence mats inserted into the receiving recesses are each soldered to the bottom of the turbulence mat receiving recesses on their underside facing away from the cooling channel cover.

Über eine Kühlmitteleinlassöffnung, die mit dem Zulaufkanal strömungsverbunden ist, kann Kühlmittel aus dem Inneren des Kühlmittelleitgehäuses in den Kühlkanal gelangen. Über eine mit dem Ablaufkanal strömungsverbundene Kühlmittelauslassöffnung wiederum gelangt das Kühlmittel aus dem Kühlkanal zurück in das Innere des Kühlmittelleitgehäuses.Coolant can enter the cooling duct from the interior of the coolant conducting housing via a coolant inlet opening, which is flow-connected to the inflow duct. In turn, the coolant returns from the cooling channel to the interior of the coolant-conducting housing via a coolant outlet opening which is flow-connected to the outflow channel.

Für die Herstellung dieser bekannten Vorrichtung wird zunächst die elektronische Komponente auf die Kühlkanalabdeckung aufgelötet oder aufgesintert, bevor letztere dann mit der Turbulenzmatte und der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses - wie weiter oben beschrieben - verlötet werden. Erst danach werden die übrigen Teile des Kühlmittelleitgehäuses an seiner Deckelplatte fixiert.For the production of this known device, the electronic component is first soldered or sintered onto the cooling channel cover, before the latter is then soldered to the turbulence mat and the cover plate of the coolant conducting housing—as described above. Only then are the remaining parts of the coolant conducting housing fixed to its cover plate.

Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist, dass die Lötverbindungen zwischen der Turbulenzmatte und der Kühlkanalabdeckung, die Lötverbindungen zwischen der Turbulenzmatte und der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses sowie die außerhalb der Kühlposition bestehende, vollflächige Lötverbindung zwischen der Kühlkanalabdeckung und der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses - zumindest beim Schmelzlöten - eine zusätzliche Schicht Lot erfordern. Dies ist nicht nur kosten- und fertigungstechnisch ungünstig. Die zusätzliche Schicht vergrößert auch die Dicke der Kühlkanalabdeckung im Bereich der Kühlpositionen, sodass die Kühlung der elektronischen Komponenten erschwert wird. Zudem ist eine Lotverbindung generell wenig robust gegenüber mechanischen Einwirkungen und höheren Temperaturen, sodass hier vergleichsweise große Flächen stoffschlüssig miteinander verbunden werden müssen, um eine hinreichende mechanische Stabilität der Kühlanordnung zu erreichen, was die Herstellung der Kühlanordnung besonders aufwendig macht.A disadvantage of this known device is that the soldered connections between the turbulence mat and the cooling channel cover, the soldered connections between the turbulence mat and the cover plate of the coolant conducting housing and the full-surface soldered connection between the cooling duct cover and the cover plate of the coolant conducting housing outside the cooling position - at least in the case of reflow soldering - require additional layer of solder. This is not only unfavorable in terms of costs and production technology. The additional layer also increases the thickness of the cooling duct cover in the area of the cooling positions, making it difficult to cool the electronic components. In addition, a soldered connection is generally not very robust with regard to mechanical influences and higher temperatures, so that comparatively large areas have to be connected to one another in a materially bonded manner in order to achieve sufficient mechanical stability of the cooling arrangement, which makes the production of the cooling arrangement particularly complex.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige, leicht herzustellende Kühlanordnung, die eine besonders effiziente Kühlung der elektronischen Komponenten ermöglicht, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.It is the object of the present invention to specify a cost-effective, easy-to-manufacture cooling arrangement that enables particularly efficient cooling of the electronic components, and a method for its production.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Turbulenzmatte einseitig mit der Kühlkanalabdeckung laserverschweißt ist, während sie ohne Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung in diese hineinragt, wobei die Kühlkanalabdeckung am Umfang ihrer zweiten Seite mit der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses laserverschweißt ist.This object is achieved in connection with the features of the preamble of claim 1 in that the turbulence mat is laser-welded to the cooling channel cover on one side, while it protrudes into the turbulence mat receiving recess without forming a material connection with the bottom of the latter, with the cooling channel cover on the periphery of its second side is laser welded to the cover plate of the coolant guide housing.

Die Aufgabe wird weiter in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 6 dadurch gelöst, dass die Turbulenzmatte mittels Laserschweißens an der Kühlkanalabdeckung stoffschlüssig fixiert wird, und die Deckelplatte in einer das Kühlmittelleitgehäuse deckelseitig verschließenden Weise an diesem fixiert wird, bevor die Kühlkanalabdeckung dann so auf die Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses aufgesetzt wird, dass die an der Kühlkanalabdeckung fixierte Turbulenzmatte ohne die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung in diese hineinragt, woraufhin die Kühlkanalabdeckung am Umfang ihrer zweiten Seite mittels Laserschweißens mit der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses fluiddicht verbunden wird.The object is further achieved in connection with the features of the preamble of claim 6 in that the turbulence mat is fixed to the cooling duct cover by means of a material bond by means of laser welding, and the cover plate is fixed to the coolant conducting housing in a manner that closes the cover on the latter before the cooling duct cover is then opened in this way the cover plate of the coolant conducting housing is put on in such a way that the turbulence mat fixed to the cooling duct cover protrudes into the turbulence mat receiving recess without forming a material connection with the base of the turbulence mat receiving recess, whereupon the cooling duct cover is connected to the cover plate of the coolant conducting housing in a fluid-tight manner on the circumference of its second side by means of laser welding.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Bei der erfindungsgemäßen Kühlanordnung bzw. dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren sind bzw. werden sowohl die Turbulenzmatte als auch die Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses mit der Kühlkanalabdeckung laserverschweißt. Die Nutzung der Technik des Laserschweißens ermöglicht den Einsatz filigraner Kühlstrukturen wie der hier bevorzugten Ausführungsform der Turbulenzmatte sowie den Einsatz dünnwandiger Bleche für die Kühlkanalabdeckung und/oder die Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses. Die Verwendung solch dünnwandiger Bleche als Schicht zwischen der Verlustwärme erzeugenden, elektronischen Komponente und dem das Kühlmittel führenden Kühlkanal führt zu einer effizienteren Kühlung der elektronischen Komponente, weil über dünnwandige Schichten mehr Wärme von der elektronischen Komponente zum Kühlmittel gelangt.In the cooling arrangement according to the invention and the manufacturing method according to the invention, both the turbulence mat and the cover plate of the coolant conducting housing are laser-welded to the cooling channel cover. The use of laser welding technology enables the use of filigree cooling structures such as the embodiment of the turbulence mat preferred here as well as the use of thin-walled metal sheets for the cooling channel cover and/or the cover plate of the coolant guide housing. The use of such thin-walled sheet metal as a layer between the electronic component that generates heat loss and the cooling channel carrying the coolant leads to more efficient cooling of the electronic component because more heat passes from the electronic component to the coolant via thin-walled layers.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Turbulenzmatte, die von einer durch die Kühlkanalabdeckung sowie die Seitenwände und den Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung gebildeten Kühlkanalwandung umschlossen ist, lediglich an einer Seite mit dieser verbunden ist. Genauer gesagt, ist die Turbulenzmatte ausschließlich mit der Kühlkanalabdeckung laserverschweißt, während zwischen ihr und dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung keine stoffschlüssige Verbindung besteht. Es hat sich herausgestellt, dass eine einseitige Befestigung der Turbulenzmatte an der die elektronischen Leistungskomponenten tragenden Seite genügt, um hinreichend mechanische Stabilität der Kühlanordnung zu gewährleisten.Furthermore, it is provided according to the invention that the turbulence mat, which is surrounded by a cooling duct wall formed by the cooling duct cover and the side walls and the bottom of the turbulence mat receiving recess, is only connected to this on one side. To put it more precisely, the turbulence mat is laser-welded exclusively to the cooling channel cover, while there is no material connection between it and the bottom of the turbulence mat receiving recess. It has been found that fastening the turbulence mat on one side on the side carrying the electronic power components is sufficient to ensure sufficient mechanical stability of the cooling arrangement.

Der Umstand, dass erfindungsgemäß zunächst einerseits die Turbulenzmatte an der die elektronische Komponente tragenden Kühlkanalabdeckung fixiert wird und andererseits das Kühlmittelleitgehäuse mit seiner Deckelplatte verbunden wird, bevor die beiden Teile zusammengefügt werden, erlaubt ein einfaches Aufsetzen der Kühlkanalabdeckung auf die Deckelplatte und anschließendes Laserverschweißen an deren Umfang zur finalen Verbindung der Bauteile. Das Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäße Kühlanordnung ist also besonders einfach. Darüber hinaus werden dadurch Kosten gespart, dass die Technik des Laserschweißens, wie beschrieben, mehrfach eingesetzt wird, nämlich sowohl zum Befestigen der Turbulenzmatte als auch der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses an die Kühlkanalabdeckung. Dadurch erübrigt sich ein Maschinenwechsel.The fact that, according to the invention, on the one hand the turbulence mat is fixed to the cooling channel cover carrying the electronic component and on the other hand the coolant conducting housing is connected to its cover plate, before the two parts are joined together, the cooling channel cover can be easily placed on the cover plate and then laser welded on its circumference for the final connection of the components. The manufacturing method for the cooling arrangement according to the invention is therefore particularly simple. In addition, costs are saved as a result of the fact that the technique of laser welding, as described, is used several times, namely both for fastening the turbulence mat and the cover plate of the coolant guide housing to the cooling channel cover. This eliminates the need to change machines.

Weiter ist vorteilhaft, dass die bei den Laserschweiß-Schritten bereits an der Kühlkanalabdeckung fixierte, thermisch empfindliche elektronische Komponente durch den Einsatz einer hoch lokal wirkenden, thermischen Fügemethode wie dem Laserschweißen keinen Schaden nimmt.It is also advantageous that the thermally sensitive electronic component, which is already fixed to the cooling channel cover during the laser welding steps, is not damaged by the use of a thermal joining method with a highly local effect, such as laser welding.

Günstigerweise wird eine Turbulenzmatte eingesetzt, die so dimensioniert ist, dass sie nach dem Aufsetzen der Kühlkanalabdeckung auf die Deckelplatte am Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung anliegt. Bei der fertigen Kühlanordnung liegt die Turbulenzmatte also idealerweise am Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung an. Das heißt, es besteht kein Freiraum zwischen der Unterseite der Turbulenzmatte und dem Boden der Aufnahmevertiefung. Dadurch wird sichergestellt, dass sämtliches Kühlmittel, das den Kühlkanal passiert, durch die Strukturen der Turbulenzmatte hindurchströmt. Auf diese Weise wird die Zeit, die das Kühlmittel vom Eintritt in den Kühlkanal durch die Kühlmitteleinlassöffnung bis zu seinem Wiederaustritt durch die Kühlmittelauslassöffnung benötigt, maximiert, sodass in der Folge mehr Wärme pro Kühlmittelvolumen aufgenommen wird. Die Wärmeaufnahme durch das Kühlmittel ist demnach effizienter, als wenn die Turbulenzmatte vom Boden der Aufnahmevertiefung beabstandet wäre und ein Teil des Kühlmittels am Grund der Aufnahmevertiefung entlang strömen würde, ohne durch die Turbulenzmatte zu fließen, von ihr in Turbulenzen versetzt zu werden und dort Abwärme der elektronischen Komponente aufzunehmen. Ein geringer Spalt zwischen der Turbulenzmatte und dem Boden der Aufnahmevertiefung ist in den meisten Fällen aber unschädlich.A turbulence mat is advantageously used which is dimensioned in such a way that after the cooling channel cover has been placed on the cover plate it rests on the bottom of the turbulence mat receiving recess. In the finished cooling arrangement, the turbulence mat ideally rests against the bottom of the turbulence mat receiving recess. That is, there is no clearance between the bottom of the turbulence mat and the bottom of the well. This ensures that all coolant that passes through the cooling channel flows through the structures of the turbulence mat. In this way, the time that the coolant requires from entering the cooling channel through the coolant inlet opening until it exits again through the coolant outlet opening is maximized, with the result that more heat is absorbed per coolant volume. The heat absorption by the coolant is therefore more efficient than if the turbulence mat were at a distance from the bottom of the receiving recess and part of the coolant would flow along the bottom of the receiving recess without flowing through the turbulence mat, being set into turbulence by it and there waste heat from the include electronic components. In most cases, however, a small gap between the turbulence mat and the bottom of the receiving recess is harmless.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist bzw. wird die Kühlkanalabdeckung an Stoffschluss-Verbindungsstellen, die an der zweiten Seite der Kühlkanalabdeckung beabstandet von ihrem Außenrand und außerhalb der Kühlposition angeordnet sind, zusätzlich punktuell mit der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses stoffschlüssig verbunden. Die Kühlkanalabdeckung ist also nicht nur über den Umfang ihrer zweiten Seite, sondern auch über Stoffschluss-Verbindungsstellen mit der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses stoffschlüssig verbunden. Die Stoffschluss-Verbindungsstellen befinden sich auf der zweiten Seite der Kühlkanalabdeckung, aber nicht an deren Außenrand und nicht an der Kühlposition, an der die Turbulenzmatte fixiert ist. Die zusätzliche stoffschlüssige Verbindung der Kühlkanalabdeckung mit der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses verleiht der gesamten Kühlanordnung eine höhere mechanische Stabilität. Insbesondere können größere Mengen Kühlmittel in einer kürzeren Zeit durch den Kühlkanal geleitet werden, ohne dass der dadurch entstehende höhere Druck im Kühlkanal die Kühlkanalabdeckung und die Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses auseinander pressen und ein Eindringen von Kühlmittel in den dabei entstehenden Freiraum zwischen der Kühlkanalabdeckung und der Deckelplatte erlauben würde. Es hat sich herausgestellt, dass es zum Erreichen der beschriebenen Vorteile genügt, wenn die zusätzliche stoffschlüssige Verbindung punktuell, also an wenigen, einzelnen Verbindungsstellen besteht. Diese Ausführungsform ist also besonders wirtschaftlich, da es keiner vollflächigen stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Kühlkanalabdeckung und der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses bedarf.In a further development of the invention, the cooling channel cover is or will be additionally bonded to the cover plate of the coolant conducting housing at specific points at material connection points which are arranged on the second side of the cooling channel cover at a distance from its outer edge and outside the cooling position. The cooling channel cover is therefore not only connected to the cover plate of the coolant conducting housing in a material-to-material manner over the circumference of its second side, but also via material-to-material connection points. The material connection points are on the second side of the cooling channel cover, but not on its outer edge and not on the cooling position where the turbulence mat is fixed. The additional integral connection of the cooling channel cover with the cover plate of the coolant conducting housing gives the entire cooling arrangement greater mechanical stability. In particular, larger amounts of coolant can be conducted through the cooling duct in a shorter time without the resulting higher pressure in the cooling duct pressing the cooling duct cover and the cover plate of the coolant conducting housing apart and allowing coolant to penetrate into the resulting free space between the cooling duct cover and the cover plate would. It has been found that, in order to achieve the advantages described, it is sufficient if the additional integral connection exists at certain points, ie at a few individual connection points. This embodiment is therefore particularly economical, since there is no need for a full-surface integral connection between the cooling channel cover and the cover plate of the coolant-conducting housing.

Bevorzugt ist bzw. wird die Kühlkanalabdeckung an den Stoffschluss-Verbindungsstellen mit der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses verschweißt, insbesondere laserverschweißt. Eine Schweißverbindung bietet gegenüber anderen stoffschlüssigen Verbindungen wie Klebeverbindungen und Lötverbindungen den Vorteil, dass diese Verbindung besonders robust gegenüber mechanischen Einwirkungen und höheren Temperaturen ist. Die verschweißten Verbindungen halten also auch einem höheren Druck im Kühlkanal, wie oben beschrieben, stand. Ebenso eignen sich die Schweißverbindungen für Kühlanordnungen, die elektronische Komponenten mit einer vergleichsweise hohen Verlustwärme aufweisen. Denn die Schweißverbindungen widerstehen auch einer höheren Verlustwärme, die durch Wärmeleitung über die Kühlkanalabdeckung zu den Stoffschluss-Verbindungsstellen gelangen kann.Preferably, the cooling channel cover is or will be welded, in particular laser welded, to the cover plate of the coolant conducting housing at the material connection points. A welded connection offers the advantage over other material connections such as glued connections and soldered connections that this connection is particularly robust against mechanical influences and higher temperatures. The welded connections also withstand a higher pressure in the cooling channel, as described above. The welded connections are also suitable for cooling arrangements that have electronic components with a comparatively high heat loss. This is because the welded joints also withstand a higher level of heat loss, which can reach the material connection points through heat conduction via the cooling channel cover.

Weiter bevorzugt sind die Stoffschluss-Verbindungsstellen als Durchbrechungen in der Kühlkanalabdeckung ausgebildet, an deren Innenumfang die Kühlkanalabdeckung mit der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses verschweißt, insbesondere laserverschweißt, ist bzw. wird. Bei den Durchbrechungen handelt es sich um durchgängige Öffnungen in der Kühlkanalabdeckung, sodass nach dem Aufsetzen der Kühlkanalabdeckung auf die Deckelplatte die Oberfläche der Deckelplatte an den Stoffschluss-Verbindungsstellen sichtbar und für einen Laserschweißstrahl zugänglich ist. Die Durchbrechungen ermöglichen also ein unkompliziertes, hoch lokales Laserverschweißen der Kühlkanalabdeckung mit der Deckelplatte an den Stoffschluss-Verbindungsstellen, wobei ausschließlich am Innenumfang der Durchbrechungen eine Schweißnaht entsteht. Eine Laserverschweißung ist besonders vorteilhaft, da - im Gegensatz zu anderen Verschweißungen - für die Kühlkanalabdeckung und/oder die Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses sehr dünnwandige Bleche eingesetzt werden können. Dies verbessert, wie weiter oben beschrieben, die Kühlung der elektronischen Komponente. Zudem ist die Laserverschweißung das Ergebnis eines hoch lokalen Wärmeeintrags, weshalb diese Art der Verbindung für die an der Kühlkanalabdeckung fixierte, thermisch empfindliche elektronische Komponente besonders schonend ist. Schließlich sind der Aufwand und die Kosten für das Herstellungsverfahren dadurch reduziert, dass die Technik des Laserschweißens ohnehin bereitsteht, da sie bereits für das stoffschlüssige Fixieren der Turbulenzmatte an der Kühlkanalabdeckung sowie das Fixieren der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses an die Kühlkanalabdeckung über deren Umfang eingesetzt wurde.More preferably, the material connection points are designed as openings in the cooling channel cover, on the inner circumference of which the cooling channel cover is welded, in particular laser welded, to the cover plate of the coolant conducting housing. The openings are continuous openings in the cooling channel cover, so that after the cooling channel cover has been placed on the cover plate, the surface of the cover plate is visible at the material connection points and is accessible for a laser welding beam. The openings thus enable uncomplicated, highly localized laser welding of the cooling channel Coverage with the cover plate at the material connection points, whereby a weld seam is only formed on the inner circumference of the openings. Laser welding is particularly advantageous since—in contrast to other types of welding—very thin-walled sheet metal can be used for the cooling channel cover and/or the cover plate of the coolant-conducting housing. As described above, this improves the cooling of the electronic component. In addition, laser welding is the result of a highly local heat input, which is why this type of connection is particularly gentle on the thermally sensitive electronic components fixed to the cooling channel cover. Finally, the effort and costs for the manufacturing process are reduced because the laser welding technique is available anyway, since it has already been used to materially fix the turbulence mat to the cooling channel cover and to fix the cover plate of the coolant conducting housing to the cooling channel cover over its circumference.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further details and advantages of the invention result from the following specific description and the drawings.

Es zeigen:

  • 1: eine perspektivische Ansicht einer Kühlkanalabdeckung mit daran fixierten elektronischen Komponenten,
  • 2: eine perspektivische Darstellung einer Turbulenzmatte,
  • 3a: eine perspektivische Darstellung eines Kühlmittelleitgehäuses mit einer daran fixierten Deckelplatte,
  • 3b: eine Schnittdarstellung des Kühlmittelleitgehäuses aus 3a,
  • 4: das Laserverschweißen der Turbulenzmatte aus 2 an der zweiten Seite der Kühlkanalabdeckung aus 1,
  • 5: das Aufsetzen der Kühlkanalabdeckung aus 4 auf die Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses aus 3a,
  • 6: das Laserverschweißen der Kühlkanalabdeckung mit der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses aus 5 an ihrem Umfang und
  • 7: das Laserverschweißen der Kühlkanalabdeckung mit der Deckelplatte des Kühlmittelleitgehäuses aus 6 an den als Durchbrechungen ausgebildeten Stoffschluss-Verbindungsstellen.
Show it:
  • 1 : a perspective view of a cooling channel cover with electronic components fixed to it,
  • 2 : a perspective view of a turbulence mat,
  • 3a : a perspective view of a coolant conducting housing with a cover plate fixed thereto,
  • 3b : a sectional view of the coolant guide housing 3a ,
  • 4 : the laser welding of the turbulence mat 2 on the second side of the cooling duct cover 1 ,
  • 5 : putting on the cooling duct cover 4 on the cover plate of the coolant guide housing 3a ,
  • 6 : the laser welding of the cooling duct cover with the cover plate of the coolant guide housing 5 at its perimeter and
  • 7 : the laser welding of the cooling duct cover with the cover plate of the coolant guide housing 6 at the material connection points designed as openings.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.The same reference numbers in the figures indicate the same or analogous elements.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung geeigneten, plattenartigen Kühlkanalabdeckung 14, auf deren ersten Seite 141 bereits voneinander beabstandet drei elektronische Komponenten 12 in thermischem Kontakt fixiert sind. Als Kühlkanalabdeckung 14 fungiert hier ein mit Kupfer beschichtetes Aluminiumblech, auf dem die elektronischen Komponenten 12 mittels Sinterns, insbesondere Silbersinterns mit einer Silbersinterpaste bei 250 °C und 20 MPa, fixiert wurden. Die Positionen, an denen die elektronischen Komponenten 12 fixiert sind, definieren die Kühlpositionen 143 der Kühlanordnung. Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung wird in einem ersten Schritt eine solche Kühlkanalabdeckung 14 bereitgestellt. Dabei spielt die konkret verwendete Fügetechnik für das Anbringen der elektronischen Komponente(n) 12 auf der Kühlkanalabdeckung 14 im Rahmen der vorliegenden Erfindung keine Rolle. In jedem Fall sollte sie aber einen guten thermischen Kontakt zwischen der bzw. den elektronischen Komponenten 12 und der Kühlkanalabdeckung 14 etablieren. 1 shows a perspective view of a plate-like cooling channel cover 14 suitable for the production of a cooling arrangement according to the invention, on the first side 141 of which three electronic components 12 are already fixed in thermal contact at a distance from one another. A copper-coated aluminum sheet acts as the cooling channel cover 14 here, on which the electronic components 12 were fixed by means of sintering, in particular silver sintering with a silver sintering paste at 250° C. and 20 MPa. The positions where the electronic components 12 are fixed define the cooling positions 143 of the cooling assembly. To produce a cooling arrangement according to the invention, such a cooling channel cover 14 is provided in a first step. In this case, the specific joining technique used for attaching the electronic component(s) 12 to the cooling channel cover 14 is irrelevant within the scope of the present invention. In any case, however, it should establish good thermal contact between the electronic component(s) 12 and the cooling channel cover 14 .

In 2 ist eine ebenfalls für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung bereitzustellende Turbulenzmatte 18 dargestellt. Die Turbulenzmatte 18 ist ausgebildet als eine Anordnung von Wellblechstreifen, die bezogen auf die Wellenperiode phasenversetzt miteinander verbunden sind.In 2 a turbulence mat 18 likewise to be provided for the production of a cooling arrangement according to the invention is shown. The turbulence mat 18 is designed as an arrangement of strips of corrugated sheet metal which are connected to one another out of phase with respect to the wave period.

Die 3a und b zeigen ein für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung geeignetes Kühlmittelleitgehäuse 20, auf dem bereits in einer das Kühlmittelleitgehäuse 20 verschließenden Weise eine Deckelplatte 16 fixiert wurde. Zu erkennen sind drei Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefungen 24 in der Deckelplatte 16, die Turbulenzmatten (nicht eingezeichnet) aufnehmen können und Kühlkanäle 22 bilden. Im Zentralbereich des Bodens jeder Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung 24 ist eine Kühlmitteleinlassöffnung 241 eingebracht, durch die Kühlmittel aus einem im Kühlmittelleitgehäuse 20 angeordneten Zulaufkanal 201 in die Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung 24 und somit in den Kühlkanal 22 einströmen kann. Im Betrieb durchströmt solches Kühlmittel sodann die Turbulenzmatte und verlässt die Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung 24 über Kühlmittelauslassöffnungen 242, die hier als offene Seiten der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefungen 24 ausgebildet sind, und gelangt so in einen im Kühlmittelleitgehäuse 20 angeordneten Ablaufkanal 202. Vorzugsweise besteht die Deckelplatte 16 aus einem dünnwandigen Aluminiumblech, das mittels Hartlötens bei 600 °C mit dem vorzugsweise ebenfalls aus Aluminium bestehenden Kühlmittelleitgehäuse 20 verbunden wurde. Das zusammengesetzte Kühlmittelleitgehäuse 20 mit Deckelplatte 16 kann also aus wenigen, kostengünstigen Einzelbauteilen gefertigt sein.the 3a b and b show a coolant-conducting housing 20 that is suitable for producing a cooling arrangement according to the invention, on which a cover plate 16 has already been fixed in a manner that closes the coolant-conducting housing 20 . Three turbulence mat receiving depressions 24 can be seen in the cover plate 16, which can accommodate turbulence mats (not shown) and form cooling channels 22. In the central area of the bottom of each turbulence mat receiving recess 24 is a coolant inlet opening 241 through which coolant can flow from an inflow channel 201 arranged in the coolant conducting housing 20 into the turbulence mat receiving recess 24 and thus into the cooling channel 22 . During operation, such a coolant then flows through the turbulence mat and leaves the turbulence mat receiving recess 24 via coolant outlet openings 242, which are embodied here as open sides of the turbulence mat receiving recesses 24, and thus enters a discharge channel 202 arranged in the coolant conducting housing 20. The cover plate 16 is preferably made of a thin-walled aluminum sheet, which was connected by brazing at 600° C. to the coolant-conducting housing 20, which is preferably also made of aluminum. The assembled coolant conducting housing 20 with the cover plate 16 can therefore be made from a small number of inexpensive individual components.

In 4 ist der erfindungsgemäße Schritt zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung dargestellt, bei dem die Turbulenzmatte 18 aus 2 an der zweiten Seite 142 der Kühlkanalabdeckung 14 aus 1 mittels Laserschweißens fixiert wird. Dafür wird die Turbulenzmatte 18 auf der zweiten Seite 142 der Kühlkanalabdeckung 14 an einer Kühlposition 143 aufgelegt. Dabei kontaktieren die Unterseiten der Wellentäler der Turbulenzmatte 18 die zweite Seite 142 der Kühlkanalabdeckung 14. Die Turbulenzmatte 18 wird an der Kühlkanalabdeckung 14 fixiert, indem die beschriebenen Kontaktstellen mittels eines Laserstrahls hoch lokal aufgeschmolzen werden, sodass sich nach dem Erkalten eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen ergibt.In 4 the inventive step for producing a cooling arrangement according to the invention is shown, in which the turbulence mat 18 from 2 on the second side 142 of the cooling channel cover 14 1 fixed by laser welding. For this purpose, the turbulence mat 18 is placed on the second side 142 of the cooling channel cover 14 at a cooling position 143 . The undersides of the wave troughs of the turbulence mat 18 make contact with the second side 142 of the cooling duct cover 14. The turbulence mat 18 is fixed to the cooling duct cover 14 by the described contact points being melted locally using a laser beam, so that after cooling down there is a material connection between the two components results.

5 zeigt das Aufsetzen der Kühlkanalabdeckung 14 aus 4 auf die Deckelplatte 16 des Kühlmittelleitgehäuses 20 aus 3a. Dabei wird die Kühlkanalabdeckung 14 mit ihrer zweiten Seite 142 so auf die Deckelplatte 16 des Kühlmittelleitgehäuses 20 aufgesetzt, dass die an der Kühlkanalabdeckung 14 fixierten Turbulenzmatten 18 in die korrespondierenden Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefungen 24 hineinragen. Für eine optimale Kühlwirkung sind die Turbulenzmatten 18 idealerweise so dimensioniert, dass sie im aufgesetzten Zustand der Kühlkanalabdeckung 14 auf der Deckelplatte 16 am Boden ihrer jeweils zugeordneten Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung 24 anliegen. Stoffschlüssige Verbindungen zwischen den Turbulenzmatten 18 und den Böden 243 der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefungen 24 werden nicht ausgebildet, weil auch bei einer einseitigen Fixierung der Turbulenzmatten 18 an der wärmeren Seite eine hinreichende mechanische Stabilität der Kühlanordnung erreicht wird. 5 shows the placement of the cooling channel cover 14 4 onto the cover plate 16 of the coolant conducting housing 20 3a . The cooling channel cover 14 is placed with its second side 142 on the cover plate 16 of the coolant conducting housing 20 such that the turbulence mats 18 fixed to the cooling channel cover 14 protrude into the corresponding turbulence mat receiving recesses 24 . For an optimal cooling effect, the turbulence mats 18 are ideally dimensioned in such a way that when the cooling channel cover 14 is in place on the cover plate 16 , they lie against the bottom of their associated turbulence mat receiving recess 24 . Cohesive connections between the turbulence mats 18 and the bottoms 243 of the turbulence mat receiving recesses 24 are not formed because sufficient mechanical stability of the cooling arrangement is achieved even if the turbulence mats 18 are fixed on one side on the warmer side.

In 6 ist das Laserverschweißen der Kühlkanalabdeckung 14 mit der Deckelplatte 16 des Kühlmittelleitgehäuses 20 aus 5 an ihrem Umfang dargestellt. Dadurch entsteht eine fluiddichte Verbindung zwischen der Kühlkanalabdeckung 14 und der Deckelplatte 16.In 6 is the laser welding of the cooling channel cover 14 to the cover plate 16 of the coolant conducting housing 20 from 5 shown at its perimeter. This creates a fluid-tight connection between the cooling channel cover 14 and the cover plate 16.

7 zeigt schließlich den optionalen, aber bevorzugten Herstellungsschritt, bei dem die Kühlkanalabdeckung 14 zusätzlich zur stoffschlüssigen Verbindung über den Umfang an Stoffschluss-Verbindungsstellen 26 mit der Deckelplatte 16 des Kühlmittelleitgehäuses 20 verschweißt, insbesondere laserverschweißt, wird. Dadurch wird der gesamten Kühlanordnung 10 eine höhere mechanische Stabilität verliehen. Die hier als Durchbrechungen ausgebildeten Stoffschluss-Verbindungsstellen 26 sind vom Außenrand der Kühlkanalabdeckung 14 beabstandet und befinden sich außerhalb der Kühlpositionen 143, an denen die elektronischen Komponenten 12 angebracht sind. Die Durchbrechungen 26 werden an ihrem Innenumfang 261 unter der Ausbildung von feinen Schweißnähten mit der Deckelplatte 16 laserverschweißt. Das Fügen der Bauteile mittels Laserschweißens erlaubt die Verwendung dünnwandiger Bleche für die Kühlkanalabdeckung 14 und die Deckelplatte 16 des Kühlmittelleitgehäuses 20, sodass eine Kühlanordnung 20 mit einer verbesserten Kühlwirkung erhalten wird. 7 Finally, FIG. As a result, the entire cooling arrangement 10 is given greater mechanical stability. The material connection points 26 embodied here as openings are at a distance from the outer edge of the cooling channel cover 14 and are located outside of the cooling positions 143 to which the electronic components 12 are attached. The openings 26 are laser-welded to the cover plate 16 on their inner circumference 261 with the formation of fine weld seams. The joining of the components by means of laser welding allows the use of thin-walled sheet metal for the cooling channel cover 14 and the cover plate 16 of the coolant-conducting housing 20, so that a cooling arrangement 20 with an improved cooling effect is obtained.

Insgesamt stellt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung 10 eine besonders einfach zu realisierende, kostengünstige Methode dar, bei der die an der Kühlkanalabdeckung 14 fixierten, thermisch empfindlichen elektronischen Komponenten 12 aufgrund der hoch lokalen Wirkung des Laserschweißens keinen Hitzebedingten Schaden nehmen. Zugleich sind die laserverschweißten Fügestellen besonders robust gegenüber hohen Temperaturen und mechanischen Einwirkungen. Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.Overall, the method according to the invention for producing a cooling arrangement 10 according to the invention represents a particularly easy-to-implement, cost-effective method in which the thermally sensitive electronic components 12 fixed to the cooling channel cover 14 do not suffer any heat-related damage due to the highly local effect of the laser welding. At the same time, the laser-welded joints are particularly robust against high temperatures and mechanical influences. Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures only represent illustrative exemplary embodiments of the present invention.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Kühlanordnungcooling arrangement
1212
elektronische Komponenteelectronic component
1414
Kühlkanalabdeckungcooling channel cover
141141
erste Seite von 14first page of 14
142142
zweite Seite von 14second page of 14
143143
Kühlpositioncooling position
1616
Deckelplattecover plate
1818
Turbulenzmatteturbulence mat
2020
Kühlmittelleitgehäusecoolant guide housing
201201
Zulaufkanalinlet channel
202202
Ablaufkanaldrain channel
2222
Kühlkanalcooling channel
2424
Turbulenzmatten-AufnahmevertiefungTurbulence Mat Receptacle
241241
Kühlmitteleinlassöffnungcoolant inlet port
242242
Kühlmittelauslassöffnungcoolant outlet port
243243
Boden von 24bottom of 24
2626
Stoffschluss-VerbindungsstellenBonded Joints
261261
Innenumfang von 26Inner circumference of 26

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102020207966 [0003]DE 102020207966 [0003]

Claims (10)

Kühlanordnung (10) zur Kühlung elektronischer Komponenten (12) eines Kraftfahrzeugs, umfassend - eine plattenartige Kühlkanalabdeckung (14), auf deren erster Seite (141) an einer Kühlposition (143) eine zu kühlende elektronische Komponente (12) in thermischem Kontakt fixiert ist, und auf deren der ersten Seite (141) gegenüberliegenden zweiten Seite (142) im Bereich der Kühlposition (143) eine Turbulenzmatte (18) stoffschlüssig fixiert ist, - sowie ein Kühlmittelleitgehäuse (20), in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal (201) und Ablaufkanal (202) angeordnet sind, und dessen mit der zweiten Seite (142) der Kühlkanalabdeckung (14) fluiddicht verbundene Deckelplatte (16) eine einen Kühlkanal (22) bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) aufweist, die über eine Kühlmitteleinlassöffnung (241) mit dem Zulaufkanal (201) und über eine Kühlmittelauslassöffnung (242) mit dem Ablaufkanal (202) strömungsverbunden ist, und in die die Turbulenzmatte (18) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzmatte (18) einseitig mit der Kühlkanalabdeckung (14) laserverschweißt ist, während sie ohne die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) in diese hineinragt, wobei die Kühlkanalabdeckung (14) am Umfang ihrer zweiten Seite (142) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) laserverschweißt ist.Cooling arrangement (10) for cooling electronic components (12) of a motor vehicle, comprising - a plate-like cooling channel cover (14), on the first side (141) of which an electronic component (12) to be cooled is fixed in thermal contact at a cooling position (143), and on the second side (142) opposite the first side (141) in the region of the cooling position (143) a turbulence mat (18) is fixed in a materially bonded manner, - and a coolant conducting housing (20), in which an inlet channel (201) through which a coolant can flow and outlet channel (202) are arranged, and its cover plate (16), which is connected in a fluid-tight manner to the second side (142) of the cooling channel cover (14), has a turbulence mat receiving recess (24) forming a cooling channel (22), which has a coolant inlet opening (241) is flow-connected to the inlet channel (201) and via a coolant outlet opening (242) to the outlet channel (202), and in which the turbulence mat (18) is inserted, since characterized in that the turbulence mat (18) is laser-welded to the cooling channel cover (14) on one side, while it protrudes into the turbulence mat receiving recess (24) without forming a material connection with the base of the latter, the cooling channel cover (14) on the circumference of its second side (142) is laser welded to the cover plate (16) of the coolant conducting housing (20). Kühlanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzmatte (18) am Boden (243) der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) anliegt.Cooling arrangement (10) after claim 1 , characterized in that the turbulence mat (18) rests against the bottom (243) of the turbulence mat receiving recess (24). Kühlanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Kühlkanalabdeckung (14) an ihrer zweiten Seite (142) beabstandet von ihrem Außenrand und außerhalb der Kühlposition (143) Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) aufweist, an denen sie zusätzlich punktuell mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) stoffschlüssig verbunden ist.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling duct cover (14) has material connection points (26) on its second side (142) at a distance from its outer edge and outside the cooling position (143), at which it is additionally selectively connected to the cover plate (16) of the coolant conducting housing (20) is materially connected. Kühlanordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanalabdeckung (14) an den Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, ist.Cooling arrangement (10) after claim 3 , characterized in that the cooling channel cover (14) is welded, in particular laser-welded, to the material connection points (26) with the cover plate (16) of the coolant-conducting housing (20). Kühlanordnung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) als Durchbrechungen in der Kühlkanalabdeckung (14) ausgebildet sind, an deren Innenumfang (261) die Kühlkanalabdeckung (14) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, ist.Cooling arrangement (10) after claim 4 , characterized in that the material connection points (26) are designed as openings in the cooling channel cover (14), on the inner circumference (261) of which the cooling channel cover (14) is welded to the cover plate (16) of the coolant conducting housing (20), in particular laser welded, is. Verfahren zum Herstellen einer Kühlanordnung (10) zur Kühlung elektronischer Komponenten (12) eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen einer plattenartigen Kühlkanalabdeckung (14), auf deren erster Seite (141) an einer Kühlposition (143) eine zu kühlende elektronische Komponente (12) in thermischem Kontakt fixiert ist, - Bereitstellen einer Turbulenzmatte (18), - Bereitstellen eines deckelseitig offenen Kühlmittelleitgehäuses (20), in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal (201) und Ablaufkanal (202) angeordnet sind, - Bereitstellen einer Deckelplatte (16) für das Kühlmittelleitgehäuse (20), die eine einen Kühlkanal (22) bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) mit einer Kühlmitteleinlassöffnung (241) zur Strömungsverbindung mit dem Zulaufkanal (201) und einer Kühlmittelauslassöffnung (242) zur Strömungsverbindung mit dem Ablaufkanal (202) aufweist, - Stoffschlüssiges Fixieren der Turbulenzmatte (18) auf der der ersten Seite (141) gegenüberliegenden zweiten Seite (142) der Kühlkanalabdeckung (14) im Bereich der Kühlposition (143), dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzmatte (18) mittels Laserschweißens an der Kühlkanalabdeckung (14) stoffschlüssig fixiert wird, und die Deckelplatte (16) in einer das Kühlmittelleitgehäuse (20) deckelseitig verschließenden Weise an diesem fixiert wird, bevor die Kühlkanalabdeckung (14) dann so auf die Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) aufgesetzt wird, dass die an der Kühlkanalabdeckung (14) fixierte Turbulenzmatte (18) ohne die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) in diese hineinragt, woraufhin die Kühlkanalabdeckung (14) am Umfang ihrer zweiten Seite (142) mittels Laserschweißens mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) fluiddicht verbunden wird.Method for producing a cooling arrangement (10) for cooling electronic components (12) of a motor vehicle, comprising the following steps: - providing a plate-like cooling channel cover (14), on whose first side (141) at a cooling position (143) an electronic component to be cooled (12) is fixed in thermal contact, - providing a turbulence mat (18), - providing a coolant conducting housing (20) which is open on the cover side and in which an inflow channel (201) and outflow channel (202) through which a coolant can flow are arranged, - providing a cover plate (16) for the coolant guide housing (20), which has a turbulence mat receiving recess (24) forming a cooling channel (22) with a coolant inlet opening (241) for flow connection with the inlet channel (201) and a coolant outlet opening (242) for flow connection with the outlet channel ( 202), - the turbulence mat (18) is firmly fixed to the first side (141 ) opposite second side (142) of the cooling channel cover (14) in the area of the cooling position (143), characterized in that the turbulence mat (18) is fixed in a materially bonded manner on the cooling channel cover (14) by means of laser welding, and the cover plate (16) in a das Coolant conducting housing (20) is fixed to it in a manner that closes the cover, before the cooling duct cover (14) is then placed on the cover plate (16) of the coolant conducting housing (20) in such a way that the turbulence mat (18) fixed to the cooling duct cover (14) without the formation an integral connection with the base of the turbulence mat receiving recess (24), whereupon the cooling channel cover (14) is connected to the cover plate (16) of the coolant conducting housing (20) in a fluid-tight manner on the circumference of its second side (142) by means of laser welding. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Turbulenzmatte (18) eingesetzt wird, die so dimensioniert ist, dass sie nach dem Aufsetzen der Kühlkanalabdeckung (14) auf die Deckelplatte (16) am Boden (243) der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) anliegt.procedure after claim 6 , characterized in that a turbulence mat (18) is used, which is dimensioned such that it rests on the bottom (243) of the turbulence mat receiving recess (24) after the cooling channel cover (14) has been placed on the cover plate (16). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanalabdeckung (14) an Stoffschluss-Verbindungsstellen (26), die an ihrer zweiten Seite (142) beabstandet von ihrem Außenrand und außerhalb der Kühlposition (143) angeordnet sind, zusätzlich punktuell mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) stoffschlüssig verbunden wird.procedure after claim 6 or 7 , characterized in that the cooling channel cover (14) at material connection joints (26) spaced from its outer edge and outside of the cooling position (143) are arranged on its second side (142), additionally selectively with the Cover plate (16) of the coolant conducting housing (20) is firmly bonded. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanalabdeckung (14) an den Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, wird.procedure after claim 8 , characterized in that the cooling channel cover (14) is welded, in particular laser welded, to the material connection points (26) with the cover plate (16) of the coolant conducting housing (20). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanalabdeckung (14) als Durchbrechungen ausgebildete Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) aufweist, an deren Innenumfang (261) die Kühlkanalabdeckung (14) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, wird.procedure after claim 9 , characterized in that the cooling channel cover (14) has material connection points (26) designed as openings, on the inner circumference (261) of which the cooling channel cover (14) is welded, in particular laser welded, to the cover plate (16) of the coolant conducting housing (20).
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