DE102021215070A1 - Anordnung mit optimierter Wärmeleitfähigkeit - Google Patents

Anordnung mit optimierter Wärmeleitfähigkeit Download PDF

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    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
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Abstract

Offenbart ist ein Anordnung zum Ausbilden einer Wärmebrücke, aufweisend mindestens ein erstes Element mit einer ersten Kontaktfläche, mindestens ein zweites Element mit einer zweiten Kontaktfläche und aufweisend ein Wärmeleitmaterial, wobei das erste Element an dem zweiten Element entlang einer Fügerichtung verbunden ist, wobei die erste Kontaktfläche zumindest bereichsweise durch das Wärmeleitmaterial thermisch mit der zweiten Kontaktfläche gekoppelt ist, wobei die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche gegenüber der Fügerichtung um einen Neigungswinkel geneigt sind, wobei ein Neigungswinkel der ersten Kontaktfläche des ersten Elements von einem Neigungswinkel der zweiten Kontaktfläche des zweiten Elements abweicht. Des Weiteren ist ein Bauteil offenbart.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ausbilden einer Wärmebrücke, aufweisend mindestens ein erstes Element mit einer ersten Kontaktfläche, mindestens ein zweites Element mit einer zweiten Kontaktfläche und aufweisend ein Wärmeleitmaterial, wobei das erste Element an dem zweiten Element entlang einer Fügerichtung verbunden ist, wobei die erste Kontaktfläche zumindest bereichsweise durch das Wärmeleitmaterial thermisch mit der zweiten Kontaktfläche gekoppelt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Bauteil mit einer derartigen Anordnung.
  • Stand der Technik
  • In verschiedenen technischen Bereichen werden elektrische Bauteile verwendet, die aufgrund einer gesteigerten Leistungsfähigkeit auch erhöhte Leistungsverluste aufweisen. Derartige Bauteile können beispielsweise Leistungshalbleiter sein. Neben der resultierenden Verlustwärme kann auch ein schmaler thermischer Betriebsbereich eine effiziente Kühlung erfordern. Üblicherweise ist der Bauraum derartiger Bauteile, bedingt durch die Montage bzw. eine Fügerichtung der jeweiligen Komponenten der Bauteile, limitiert. Somit kann der Fügerichtung bzw. Montagemöglichkeit eine notwendige Kühlung entgegenstehen. Derartige Probleme werden oftmals derart gelöst, dass die Fügerichtung identisch mit der Richtung des Wärmepfades ist. Aufgrund der hohen Leistungsdichte muss jedoch eine schlechtere Kühlleistung oder eine komplexe und aufwändige Montage akzeptiert werden.
  • Durch die Verwendung von Wärmeleitmaterialien kann die Wärmeleitfähigkeit und damit die Kühlleistung erhöht werden. Problematisch bei dem Einsatz von Wärmeleitmaterialien ist jedoch die oftmals zu hohe Schichtdicke des Wärmeleitmaterials, die die Wärmeleitfähigkeit auch beeinträchtigen kann.
  • In US 3,699,394 ist ein modulares Gehäuse für Leiterplatten beschrieben, welches eine gezackte Kontaktoberfläche zum Herstellen eines thermisch leitfähigen Übergangs aufweist. Der Übergang wird dabei über zwei korrespondierende gezackte Oberflächen hergestellt, die aufeinander gepresst werden. Die US 2017/0273218 A1 beschreibt eine ähnliche Anordnung, bei der ein thermisch leitfähiger Übergang durch zwei aneinander angepasste Kühlrippen ausgebildet wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine Anordnung zum Ausbilden einer Wärmebrücke mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung zum Ausbilden einer Wärmebrücke bereitgestellt. Die Anordnung weist mindestens ein erstes Element mit einer ersten Kontaktfläche, mindestens ein zweites Element mit einer zweiten Kontaktfläche und ein Wärmeleitmaterial auf.
  • Das erste Element ist an dem zweiten Element entlang einer Fügerichtung verbunden. Dabei ist die erste Kontaktfläche zumindest bereichsweise durch das Wärmeleitmaterial thermisch mit der zweiten Kontaktfläche gekoppelt.
  • Darüber hinaus kann das erste Element direkt oder indirekt mit dem zweiten Element verbunden sein. Dies kann beispielsweise durch Schraubverbindungen, Klebeverbindungen, Klemmverbindungen, Nietverbindungen, Schweißverbindungen, Lötverbindungen und dergleichen erfolgen.
  • Die Fügerichtung entspricht vorzugsweise einer Richtung, entlang welcher zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element eine Verbindungskraft wirkt, die beispielsweise das erste Element gegen das zweite Element drückt.
  • Die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche sind gegenüber der Fügerichtung um einen Neigungswinkel geneigt, wobei ein Neigungswinkel der ersten Kontaktfläche des ersten Elements von einem Neigungswinkel der zweiten Kontaktfläche des zweiten Elements zumindest bereichsweise abweicht.
  • Durch die Anordnung kann die Fügerichtung von dem thermischen Pfad bzw. der Wärmeleitrichtung entkoppelt werden. Insbesondere erzielt eine geneigte seitliche Anordnung der Kontaktflächen einen seitlich gerichteten Wärmetransport, wobei eine Fügerichtung bzw. Montagerichtung quer zu dem Wärmetransport bzw. senkrecht erfolgen kann. Eine derartige Entkopplung kann durch ein Neigen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche um wenige Grad, beispielsweise 15° relativ zur Fügerichtung, erfolgen.
  • Vor der Montage bzw. dem Verbinden der beiden Elemente kann auf eine Kontaktfläche oder auf beide Kontaktflächen da Wärmeleitmaterial bzw. ein Kontaktmedium aufgebracht werden. Somit kann beispielsweise das erste als Kühlkörper ausgestaltete Element auf ein mit dem Wärmeleitmaterial beschichtetes oder benetztes zweites Element montiert werden.
  • Durch den Winkelunterschied zwischen dem Neigungswinkel der ersten Kontaktfläche und dem Neigungswinkel der zweiten Kontaktfläche wird das Wärmeleitmaterial beim Fügen nicht verpresst sondern zwischen den Kontaktflächen der beiden Elemente geschert bzw. verdrängt, sodass der Spalt homogen gefüllt wird.
  • Ein homogen gefüllter Spalt zwischen den Kontaktflächen weist ausschließlich das Wärmeleitmaterial ohne Lufteinschlüsse auf.
  • Die Fügerichtung und der thermische Pfad bzw. der Wärmeleitpfad können je nach Bedarf und Design der Elemente aufeinander angepasst werden und um bis zu 90° voneinander abweichen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Neigungswinkel der ersten Kontaktfläche gegenüber dem Neigungswinkel der zweiten Kontaktfläche zumindest bereichsweise kleiner oder größer ausgestaltet. Bevorzugterweise können die beiden Kontaktflächen sich an mindestens einer Position berühren können und von dieser Position ausgehend sich stetig oder unstetig entfernen.
  • Die Position bzw. Berührungsposition kann punktförmig, linienförmig, flächig und dergleichen ausgestaltet sein. Somit kann das Wärmeleitmaterial ausgehend von der Berührungsposition der beiden Kontaktflächen verdrängt werden, wodurch Lufteinschlüsse und Spannungsspitzen auf die Kontaktflächen während des Fügevorgangs unterbunden werden.
  • Der Spalt zwischen den Kontaktflächen kann ausgehend von einer oder von mehreren Richtungen hin zu der mindestens einen Berührungsposition kleiner werden. Eine derartige Einwirkung auf das Wärmeleitmaterial kann beispielsweise durch eine keilförmige, eine pyramidenförmige, bergförmige und dergleichen konturierte erste und/oder zweite Kontaktfläche realisiert werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist das erste Element als ein Kühlkörper und das zweite Element als eine zu kühlende Komponente ausgestaltet. Hierdurch kann das zweite Element über die thermische Verbindung zwischen der zweiten Kontaktfläche und der ersten Kontaktfläche die überschüssige Verlustleistung der zu kühlenden Komponente aufnehmen und aktive oder passiv an eine Umgebung abführen.
  • Die zu kühlende Komponente kann beispielsweise ein Steuergerät, einer Leiterplatte, ein Sensor, ein Leistungshalbleiter bzw. Halbleiter, eine Batterie, ein Elektromotor und dergleichen sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt der Neigungswinkel der ersten Kontaktfläche und/oder der Neigungswinkel der zweiten Kontaktfläche gegenüber der Fügerichtung in einem Bereich von 15 - 90°, insbesondere in einem Bereich von 15 - 45°. Die Kippung der Kontaktflächen und damit der Richtung des Wärmeleitpfads um bis zu 45°, einschließlich 45°, kann auch ohne einen zusätzlichen Bauraumbedarf umgesetzt werden.
  • Eine stärkere Entkopplung der Fügerichtung und des Wärmeleitpfads um bis zu 90° ist ebenfalls bei entsprechender Auslegung der Elemente möglich und je nach Ausgestaltung der Anordnung oder eines Bauteils mit der Anordnung vorteilhaft.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform besteht zwischen dem Neigungswinkel der ersten Kontaktfläche des ersten Elements und dem Neigungswinkel der zweiten Kontaktfläche des zweiten Elements ein Winkelunterschied von 5° oder weniger als 5°. Durch diese Maßnahme kann das Wärmeleitmaterial, welches zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche angeordnet ist, besonders gleichmäßig verteilt werden. Insbesondere entsteht durch den Winkelunterschied ein keilförmiger Spalt entlang der vollständigen Ausdehnung der beiden Kontaktflächen.
  • Alternativ können mehrere gleich oder unterschiedlich geformte Spalte entlang der Kontaktflächen ausgebildet werden, die eine Scherung des Wärmeleitmaterials in unterschiedliche Richtungen bei einer Montage des ersten Elements mit dem zweiten Element bewirken.
  • Beispielsweise kann das Wärmeleitmaterial während der Montage von einem mittigen Punkt der Kontaktflächen nach außen hin verdrängt werden.
  • Überschüssiges Wärmeleitmaterial kann somit auch ohne auf die Elemente wirkende mechanische Spannungsspitzen aus dem mindestens einen Spalt zwischen den Kontaktflächen entweichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil bereitgestellt. Das Bauteil weist mindestens ein erstes als ein Kühlkörper ausgestaltetes Element und mindestens ein zweites als eine zu kühlende Komponente ausgestaltetes Element auf. Das erste Element und das zweite Element bilden eine erfindungsgemäße Anordnung aus.
  • Bevorzugterweise können der Kühlkörper und die zu kühlende Komponente derart aufeinander abgestimmt sein, dass die Richtung der Montage bzw. die Fügerichtung des Kühlkörpers von der Richtung des Wärmepfads voneinander entkoppelt sind. Dies wird durch ein Einstellen eines Neigungswinkels zwischen entsprechenden Kontaktflächen des Kühlkörpers und korrespondierenden Kontaktflächen des zu kühlenden Bauteils erzielt. Durch den Neigungswinkel erfolgt ein Wärmetransfer quer zu der Fügerichtung des Kühlkörpers, da die entsprechenden Kontaktflächen vorzugsweise seitlich positioniert sind.
  • Durch das Design der Kontaktflächen kann zudem die Richtung der auf die Fügepartner wirkenden Kraft während der Montage entsprechend angepasst werden. Dadurch kann insbesondere ein Scheren des Wärmeleitmaterials gegenüber einem Verpressen begünstigt eingestellt werden, sodass die Belastung der jeweiligen Elemente minimiert wird.
  • Nach einer Ausführungsform ist das Bauteil als ein Leistungshalbleiter, ein Sensor, eine Kamera, ein Elektromotor oder als ein Steuergerät, ausgestaltet. Hierdurch kann die Anordnung bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Bauteilen eingesetzt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die zu kühlende Komponente ein Gehäuse auf, wobei mindestens eine zweite Kontaktfläche auf dem Gehäuse der zu kühlenden Komponente geformt ist. Die überschüssige Verlustwärme kann somit über Gehäuseabschnitte auf den Kühlkörper abgeleitet werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Bauteils bereitgestellt. In einem Schritt wird mindestens ein zweites Element im Bereich von mindestens einer zweiten Kontaktfläche mit einem Wärmeleitmaterial versehen. Anschließend wird mindestens ein erstes Element entlang einer Fügerichtung gegen das zweite Element derart positioniert, dass eine erste Kontaktfläche des ersten Elements mit der zweiten Kontaktfläche des zweiten Elements unter Ausbildung einer Wärmeleitrichtung derart gekoppelt wird, dass die Wärmeleitrichtung und die Fügerichtung voneinander abweichen.
  • Das erste Element wird über mindestens ein Verbindungsmittel mit dem zweiten Element verbunden. Dabei kann eine direkte Verbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element über Rastverbindungen, Schweißverbindungen, Schraubverbindungen, Klebeverbindungen und dergleichen erfolgen.
  • Insbesondere kann Verbindung durch das Verbindungsmittel zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element abseits der Kontaktflächen der beiden Elemente erfolgen. Beispielsweise kann die Verbindung an einem mittigen oder zentrierten Abschnitt der Elemente erfolgen, wobei die entsprechende mindestens eine erste Kontaktfläche und die korrespondierende mindestens eine zweite Kontaktfläche seitlich bzw. außerhalb des zentrierten Abschnitts angeordnet sind.
  • Die Wärmeleitrichtung kann von der Fügerichtung entkoppelt werden, wenn die einander zugewandten Kontaktflächen schräg verlaufen, wobei eine erste Kontaktfläche als eine Steigung und eine zweite Kontaktfläche ein Gefälle aufweisen kann.
  • Eine indirekte Verbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element kann beispielsweise über Halterahmen oder durch Befestigen des ersten Elements und des zweiten Elements an einem dritten Element erfolgen. Hierbei kann das mindestens eine Verbindungsmittel als ein Halterahmen, Spannrahmen, oder als ein Verbindungsmittel entsprechend der direkten Verbindung zur Anbindung des ersten und des zweiten Elements an das dritte Element fungieren.
  • Die Fügerichtung kann hierbei als eine Richtung definiert werden, entlang welcher das Verbindungsmittel eine Kraft zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entfaltet. Somit kann die Fügerichtung parallel bzw. deckungsgleich mit der Kraftrichtung des Verbindungsmittels ausgestaltet sein. Je nach Ausgestaltung kann das erste Element entlang der Fügerichtung gegen das zweite Element gepresst werden, um ein Scheren des Wärmeleitmaterials zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche zu verursachen, sodass eine optimale Schichtdicke des Wärmeleitmaterials eingestellt wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das erste Element entlang der Fügerichtung gegen das zweite Element gedrückt und durch mindestens ein Verbindungsmittel verbunden. Vorzugsweise wird während des Verbindens des ersten Elements mit dem zweiten Element das Wärmeleitmaterial zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche entlang mindestens einer Richtung geschert, entlang welcher die erste Kontaktfläche sich von der zweiten Kontaktfläche zunehmend beabstandet bzw. entfernt. Dabei kann diese Richtung von der Fügerichtung abweichen oder der Fügerichtung entsprechen.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung wird die mindestens eine Richtung, entlang welcher die erste Kontaktfläche sich von der zweiten Kontaktfläche zunehmend beabstandet durch einen Neigungswinkel der ersten Kontaktfläche des ersten Elements eingestellt, welcher von einem Neigungswinkel der zweiten Kontaktfläche des zweiten Elements zumindest bereichsweise abweicht. Durch diese Maßnahme entsteht zumindest bereichsweise ein keilförmiger Abstand, welcher ein Abscheren des flüssigen oder fest-flüssigen Wärmeleitmaterials begünstigt. Da bei diesem Verfahren die Kraft während des Verbindens in Fügerichtung nicht gleichmäßig auf die erste und zweite Kontaktfläche verteilt wird, kann das Wärmeleitmaterial mit einem geringeren Kraftaufwand auf eine optimale Schichtdicke gepresst werden, sodass die beiden miteinander verbundenen Elemente strukturell weniger belastet werden.
  • Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
    • 1 eine perspektivische Darstellung eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform,
    • 2 eine Schnittdarstellung eines weiteren Bauteils mit einer Anordnung gemäß einer Ausführungsform,
    • 3 eine Schnittdarstellung einer Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform und
    • 4 ein schematisches Ablaufdiagramm zum Verdeutlichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
  • In der 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Bauteils 1 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Bauteil 1 weist mindestens ein erstes als ein Kühlkörper ausgestaltetes Element 4 und mindestens ein zweites als eine zu kühlende Komponente ausgestaltetes Element 6 auf. Das erste Element 4 und das zweite Element 6 bilden eine erfindungsgemäße Anordnung 2 aus.
  • Die zu kühlende Komponente 6 kann beispielsweise ein Steuergerät, einer Leiterplatte, ein Sensor, ein Leistungshalbleiter bzw. Halbleiter, eine Batterie, ein Elektromotor und dergleichen sein.
  • Die Details der Anordnung 2 werden in der 2 und der 3 veranschaulicht. Das erste Element 4 ist an dem zweiten Element 6 entlang einer Fügerichtung F verbunden.
  • Das erste Element 4 weist eine erste Kontaktfläche 14 und das zweite Element eine zweite Kontaktfläche 16 auf.
  • Dabei ist die erste Kontaktfläche 14 zumindest bereichsweise durch ein Wärmeleitmaterial 8 thermisch mit der zweiten Kontaktfläche 16 gekoppelt.
  • Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Element 4 indirekt über ein Gehäuse 7 mit dem zweiten Element 6 verbunden. Dabei kann das erste Element 4 bzw. der Kühlkörper mit dem Gehäuse 7 verschraubt sein. Das Gehäuse 7 ist thermisch mit dem zweiten Element 6 bzw. der zu kühlenden Komponente gekoppelt.
  • Die erste Kontaktfläche 14 und die zweite Kontaktfläche 16 sind gegenüber der Fügerichtung F um einen Neigungswinkel N1,N2 geneigt, wobei ein Neigungswinkel N1 der ersten Kontaktfläche 14 des ersten Elements 4 von einem Neigungswinkel N2 der zweiten Kontaktfläche 16 des zweiten Elements 6 abweicht. Die entsprechenden Neigungswinkel N1, N2 sind in der 2 und der 3 veranschaulicht.
  • Dabei ist in der 2 der Neigungswinkel N1 der ersten Kontaktfläche 14 gegenüber dem Neigungswinkel N2 der zweiten Kontaktfläche 16 kleiner ausgestaltet. Somit wird das Wärmeleitmaterial 8 entgegen der Fügerichtung F geschert. In der 1 ist lediglich ein Spalt 10 dargestellt, in welchem das Wärmeleitmaterial 8 angeordnet ist.
  • Durch die Anordnung 2 wird die Fügerichtung F von dem thermischen Pfad bzw. der Wärmeleitrichtung T entkoppelt. Insbesondere erfolgt diese Entkopplung durch die eingestellten Neigungswinkel N1, N2.
  • Durch den Winkelunterschied D zwischen dem Neigungswinkel N1 der ersten Kontaktfläche 14 und dem Neigungswinkel N2 der zweiten Kontaktfläche 16 wird das Wärmeleitmaterial 8 beim Fügen nicht verpresst sondern zwischen den Kontaktflächen 14, 16 der beiden Elemente 4, 6 geschert bzw. verdrängt, sodass der Spalt 10 homogen gefüllt wird.
  • Ein homogen gefüllter Spalt 10 zwischen den Kontaktflächen 14, 16 weist ausschließlich das Wärmeleitmaterial 8 ohne Lufteinschlüsse auf.
  • Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Bauteils 1 mit einer Anordnung 2 gemäß einer Ausführungsform. Dabei wird die direkte Verbindung des ersten Elements 4 über als Schraubverbindungen ausgestaltete Verbindungsmittel 12 mit dem zweiten Element 6 verdeutlicht. Darüber hinaus wird eine Entkopplung der Fügerichtung F und der Wärmeleitrichtung T illustriert, bei der die Wärmeleitrichtung T um einen Winkel von 90° von der Fügerichtung F abweicht. Hierfür ist eine seitliche oder randseitige Anordnung der Kontaktflächen 14, 16 vorgesehen. Die entsprechenden Elemente 4, 6 sind hierfür zumindest bereichsweise L-förmig oder u-förmig ausgestaltet.
  • In der 3 ist eine Schnittdarstellung einer Anordnung 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Im Unterschied zu den bereits dargestellten Ausführungsbeispielen ist in der 3 der Neigungswinkel N1 der ersten Kontaktfläche 14 gegenüber dem Neigungswinkel N2 der zweiten Kontaktfläche 16 bereichsweise kleiner und bereichsweise größer ausgestaltet.
  • Die Kontaktflächen 14, 16 sind pyramidenförmig geformt bzw. weißen einen dreieckigen Querschnitt auf, sodass das Wärmeleitmaterial 8 im Vergleich zur 2 in mehrere Richtungen, insbesondere in zwei oder mehr Richtungen R, bei der Montage geschert wird.
  • Die beiden Kontaktflächen 14, 16 können sich an mindestens einer Berührungsposition 18 berühren und von dieser Berührungsposition 18 ausgehend sich stetig oder unstetig entfernen. Beispielsweise kann die Berührungsposition 18 linienförmig ausgestaltet sein.
  • Alternativ kann die Berührungsposition 18 kann punktförmig, flächig und dergleichen ausgestaltet sein. Somit kann das Wärmeleitmaterial 8 ausgehend von der Berührungsposition 18 der beiden Kontaktflächen 14, 16 verdrängt werden, wodurch Lufteinschlüsse und Spannungsspitzen auf die Kontaktflächen 14, 16 und die beiden Elemente 4, 6 während des Fügevorgangs unterbunden werden.
  • Der Winkelunterschied D zwischen dem Neigungswinkel N1 der ersten Kontaktfläche 14 und dem Neigungswinkel N2 der zweiten Kontaktfläche 16 ist schematisch dargestellt und weist vorzugsweise einen Wert von 5° oder weniger auf.
  • Die 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zum Verdeutlichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens 20 gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 20 ist insbesondere als ein Fügeverfahren oder als ein Herstellungsverfahren ausgestaltet und dient zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Bauteils 1.
  • In einem Schritt 22 wird mindestens ein zweites Element 6 bereitgestellt. Das zweite Element 6 kann beispielsweise eine zu kühlende Komponente, wie eine Leistungselektronik oder ein Steuergerät, sein. Anschließend wird 24 im Bereich von mindestens einer zweiten Kontaktfläche 16 ein Wärmeleitmaterial 8 appliziert.
  • In einem weiteren Schritt 26 wird mindestens ein erstes Element 4, wie beispielsweise ein Kühlkörper, ein Wärmeübertrager, eine Heatpipe und dergleichen, entlang einer Fügerichtung F gegen das zweite Element 6 gedrückt. Dabei wird die erste Kontaktfläche 14 des ersten Elements 4 mit der zweiten Kontaktfläche 16 des zweiten Elements 6 unter Ausbildung einer Wärmeleitrichtung T gekoppelt 28. Dabei weichen die Wärmeleitrichtung T und die Fügerichtung F voneinander ab.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 3699394 [0004]
    • US 2017/0273218 A1 [0004]

Claims (11)

  1. Anordnung (2) zum Ausbilden einer Wärmebrücke, aufweisend mindestens ein erstes Element (4) mit einer ersten Kontaktfläche (14), mindestens ein zweites Element (6) mit einer zweiten Kontaktfläche (16) und aufweisend ein Wärmeleitmaterial (8), wobei das erste Element (4) an dem zweiten Element (6) entlang einer Fügerichtung (F) direkt oder indirekt verbunden ist, wobei die erste Kontaktfläche (14) zumindest bereichsweise durch das Wärmeleitmaterial (8) thermisch mit der zweiten Kontaktfläche (16) gekoppelt ist, wobei die erste Kontaktfläche (14) und die zweite Kontaktfläche (16) gegenüber der Fügerichtung (F) um einen Neigungswinkel (N1, N2) geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungswinkel (N1) der ersten Kontaktfläche (14) des ersten Elements (4) von einem Neigungswinkel (N2) der zweiten Kontaktfläche (16) des zweiten Elements (6) zumindest bereichsweise abweicht.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Neigungswinkel (N1) der ersten Kontaktfläche (14) gegenüber dem Neigungswinkel (N2) der zweiten Kontaktfläche (16) zumindest bereichsweise kleiner oder größer ausgestaltet ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Element (4) als ein Kühlkörper und das zweite Element (6) als eine zu kühlende Komponente ausgestaltet ist.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Neigungswinkel (N1) der ersten Kontaktfläche (14) und/oder der Neigungswinkel (N2) der zweiten Kontaktfläche (16) gegenüber der Fügerichtung (F) in einem Bereich von 15 - 90°, insbesondere in einem Bereich von 15 - 45°, liegt.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zwischen dem Neigungswinkel (N1) der ersten Kontaktfläche (14) des ersten Elements (4) und dem Neigungswinkel (N2) der zweiten Kontaktfläche (16) des zweiten Elements (6) ein Winkelunterschied (D) von 5° oder weniger als 5° besteht.
  6. Bauteil (1), aufweisend mindestens ein erstes als ein Kühlkörper ausgestaltetes Element (4) und mindestens ein zweites als eine zu kühlende Komponente ausgestaltetes Element (6), die eine Anordnung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausbilden.
  7. Bauteil nach Anspruch 6, wobei das Bauteil (1) als ein Leistungshalbleiter, ein Sensor, eine Kamera, ein Elektromotor oder als ein Steuergerät, ausgestaltet ist.
  8. Bauteil nach Anspruch 6 oder 7, wobei die zu kühlende Komponente (6) ein Gehäuse (7) aufweist und mindestens eine zweite Kontaktfläche (16) auf dem Gehäuse (7) der zu kühlenden Komponente (6) geformt ist.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei ein zweites Element bereitgestellt und im Bereich von mindestens einer zweiten Kontaktfläche des zweiten Bauteils mit einem Wärmeleitmaterial versehen wird, wobei mindestens ein erstes Element entlang einer Fügerichtung gegen das zweite Element derart positioniert wird, dass eine erste Kontaktfläche des ersten Elements mit der zweiten Kontaktfläche des zweiten Elements unter Ausbildung einer Wärmeleitrichtung derart gekoppelt wird, dass die Wärmeleitrichtung und die Fügerichtung voneinander abweichen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das erste Element entlang der Fügerichtung gegen das zweite Element gedrückt und durch mindestens ein Verbindungsmittel (12) verbunden wird, wobei während des Verbindens des ersten Elements mit dem zweiten Element das Wärmeleitmaterial zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche entlang mindestens einer Richtung geschert wird, entlang welcher die erste Kontaktfläche sich von der zweiten Kontaktfläche zunehmend beabstandet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die mindestens eine Richtung, entlang welcher die erste Kontaktfläche sich von der zweiten Kontaktfläche zunehmend beabstandet durch einen Neigungswinkel (N1) der ersten Kontaktfläche (14) des ersten Elements (4) eingestellt wird, welcher von einem Neigungswinkel (N2) der zweiten Kontaktfläche (16) des zweiten Elements (6) zumindest bereichsweise abweicht.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3699394A (en) 1971-11-01 1972-10-17 Powercube Corp Modular circuit package with enhanced heat dissipation
US20170273218A1 (en) 2016-03-15 2017-09-21 Delphi International Operations Luxembourg S.A.R.L. Electronic device and method of assembling such a device

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