DE112017005093T5

DE112017005093T5 - Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit

Info

Publication number: DE112017005093T5
Application number: DE112017005093.6T
Authority: DE
Inventors: Shinobu Tamura; Takayuki Matsuzawa
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2019-08-01
Also published as: JP2018060963A; JP6775374B2; US20190221501A1; WO2018066311A1; CN109729740A; CN109729740B; US11335623B2

Abstract

[Zweck] Es ist ein Verfahren bereitzustellen, dass in der Lage ist, eine wärmeableitende Einheit einfach und mit geringen Kosten herzustellen.[Lösung] Das Verfahren zum Herstellen der wärmeableitenden Einheit 12 beinhaltet: ein Einführen von Stiften 17, die aus einem zweiten Plattenelement 22 für Stifte ausgestanzt werden, in mehrere Durchgangslöcher 16, die in einem ersten Plattenelement 20 für ein Substrat ausgebildet sind. Im ersten Plattenelement 20 sind mehrere Substratausbildungsabschnitte 25 Seite-an-Seite in der Längsrichtung des ersten Plattanbauteils 20 vorgesehen. Im zweiten Plattenelement 22 sind mehrere Stiftausstanzabschnitte 26 Seite-an-Seite in der Längsrichtung des zweiten Plattenelements 22 vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet: einen Schritt A des Ausbildens der Durchgangslöcher 16 im Substratausbildungsabschnitt 25 des ersten Plattenelements 20; einen Schritt B des Unterziehens des Stiftausstanzabschnitts 26 des zweiten Plattenelements 22 einem Halbausstanzprozess, um halbausgestanzte Stiftausbildungsabschnitte 27 auszubilden, die von einer Oberflächenseite des zweiten Plattenelements 22 vorstehen; einen Schritt C des Ausbildens der Stifte 17 durch ein Ausstanzen des Stiftausbildungsabschnittes 27 vom zweiten Plattenelement 22 und gleichzeitig ein Einführen der Stifte 17 in die Durchgangslöcher 16 im ersten Plattenelement 20; und einen Schritt D des Ausbildens eines Substrats durch ein Schneiden des Substratausbildungsabschnitts 25, wobei die Stifte 17 vom ersten Plattenelement 20 in die Durchgangslöcher 16 eingeführt sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, die in einer Kühlvorrichtung zum Kühlen eines sich erwärmenden Elements, das aus elektronischen Komponenten besteht, wie beispielsweise einem Halbleiterelement, benutzt wird.
Beachte, dass in dieser Beschreibung und den Ansprüchen eine obere und eine untere Seite von 6 und 7 als eine „obere“ und eine „untere“ Seite bezeichnet werden.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Beispielsweise hat der vorliegende Anmelder als eine Kühlvorrichtung von einem Flüssigkeitskühltyp zum Kühlen eines Leistungsbauelements (Halbleiterelement), wie beispielsweise einem IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) zur Benutzung in einem Leistungsumwandlungsbauelement, das an einem elektrischen Fahrzeug, einem Hybridfahrzeug, einem Zug usw. angebracht ist, die folgende Kühlvorrichtung vorgeschlagen (siehe Patentdokument 1). Die Kühlvorrichtung ist mit einem Gehäuse versehen, das eine Oberwand und eine Unterwand und darin einen Kühlfluiddurchgang aufweist, und einen Wärmestrahler aufweist, der im Kühlfluiddurchgang im Gehäuse angeordnet ist. Der Wärmestrahler ist durch eine einzelne wärmeableitende Einheit ausgestaltet. Die wärmeableitende Einheit besteht aus einem Substrat, in dem mehrere Durchgangslöcher ausgebildet sind und das Stifte aufweist, die in einem Zustand am Substrat befestigt sind, in dem die Stifte in die Durchgangslöcher des Substrats so eingeführt sind, dass beide Endabschnitte in einer Längsrichtung des Stifts vom Durchgangsloch um eine bestimmte Länge vorstehen, und der Abschnitt des Stifts, der vom Durchgangsloch vorsteht, dient als eine Rippe.
Die wärmeableitende Einheit der in Patentdokument 1 beschriebenen Kühlvorrichtung wird wie folgt hergestellt. Es werden nämlich ein Substrat, in dem mehrere Rippeneinführungs-Durchgangslöcher ausgebildet sind und Stifte, die integral mit mehreren Vorsprüngen versehen sind, die am Mittelteil der äußeren Umfangsoberfläche in der Längsrichtung von der äußeren Umfangsoberfläche vorstehen, vorbereitet. Die Größe der virtuellen Form, die durch ein Verbinden von vorstehenden Enden der mehreren Vorsprünge der Stifte erzeugt wird, wird größer ausgestaltet als das Durchgangsloch des Substrats. Der Stift wird in das Durchgangsloch des Substrats eingepresst, um dadurch, von dem Vorsprung des Stifts und dem Umfangsabschnitt des Durchgangslochs des Substrats, mindestens den Vorsprung des Stifts plastisch zu verformen, um den Stift am Substrat zu befestigen.
Die wärmeableitende Einheit der in Patentdokument 1 beschriebenen Kühlvorrichtung wird wie folgt hergestellt. Es wird nämlich ein Substrat, in dem mehrere Rippeneinführungs-Durchgangslöcher ausgebidlet sind und Stifte integral mit mehreren Vorsprüngen, die am Mittelteil der äußeren Umfangsoberfläche in der Längsrichtung von der äußeren Umfangsoberfläche vorstehen, vorbereitet. Die Größe der virtuellen Form, die durch ein Verbinden von vorstehenden Enden der mehreren Vorsprüngen der Stifte erzeugt wird, wird größer ausgestaltet als das Durchgangsloch des Substrats. Der Stift wird in das Durchgangsloch des Substrats eingepresst, um dadurch, von dem Vorsprung des Stifts und dem Umfangsabschnitt des Durchgangslochs des Substrats, mindestens den Vorsprung des Stifts plastisch zu verformen, um den Stift am Substrat zu befestigen.
Allerdings ist im oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit die Arbeit zum Herstellen des Stifts aufwendig und die Kosten steigen an. Darüber hinaus ist aufwendig, die integral an der äußeren Oberfläche mit mehreren Vorsprüngen versehenen Stifte in die Durchgangslöcher des Substrats einzupressen. Somit kann die wärmeableitende Einheit nicht einfach und mit geringen Kosten hergestellt werden.
DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2013-123038
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen und ein Verfahren bereitzustellen, das in der Lage ist, eine wärmeableitende Einheit einfach und mit geringen Kosten herzustellen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN
Die vorliegende Erfindung weist die folgenden Aspekte auf, um das oben beschriebene Ziel zu erreichen.

1) Ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wobei die wärmeableitende Einheit ein Substrat, in dem mehrere Durchgangslöcher ausgebildet sind, und mehrere Stifte aufweist, die am Substrat in einem Zustand befestigt sind, in dem die Stifte in die Durchgangslöcher des Substrats eingeführt sind, wobei beide Endabschnitte in Längsrichtung des Stifts um eine gewisse Länge vom Durchgangsloch vorstehen, und wobei Abschnitte der Stifte, die von den Durchgangslöchern vorstehen, als Rippen dienen, wobei das Verfahren umfasst:
- ein Einführen der mehreren Stifte in die mehreren in einem ersten Plattenelement für das Substrat ausgebildeten Durchgangslöcher,
- wobei die mehreren Stifte gleichzeitig aus einem zweiten Plattenelement für den Stift ausgestanzt werden.
2) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 1) beschrieben, ferner umfassend:
- ein Vorbereiten eines Substrats, das eine erforderliche Anzahl von Durchgangslöchern aufweist, unter Benutzung des ersten Plattenelements; und
- ein Einführen der Stifte in die Durchgangslöcher des Substrats.
3) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 1) beschrieben, ferner umfassend:
- ein Ausbilden einer bestimmten Anzahl der für ein einzelnes Substrat erforderlichen Durchgangslöcher in einem Substratausbildungsabschnitt, der an einem Endabschnitt des ersten Plattenelements angeordnet ist, in dem mehrere Substratausbildungsabschnitte in einer Längsrichtung des ersten Plattenelements Seite-an-Seite vorgesehen sind, die jeweils eine Größe zum Ausbilden eines Substrats aufweisen;
- danach ein Einführen der Stifte in die Durchgangslöcher des Substratausbildungsabschnitts; und
- darauf folgend ein Schneiden des Substratausbildungsabschnittes, in dem die Stifte in die Durchgangslöcher vom ersten Plattenelement eingeführt sind, um ein Substrat zu produzieren.
4) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 3) beschrieben, ferner umfassend:
- ein Ausbilden von mehreren halbausgestanzten Stiftausbildungsabschnitten, die an einer Oberflächenseite des zweiten Plattenelements in einem an einem Endabschnitt des zweiten Plattenelements angeordneten Stiftausstanzabschnitt vorstehen, in dem die mehreren Stiftausstanzabschnitte, aus denen jeweils eine bestimmte Anzahl an Stiften, die für ein Substrat erforderlich ist, ausgestanzt wird, Seite-an-Seite in einer Längsrichtung des zweiten Plattenelements vorgesehen sind; und
- ein Ausstanzen der mehreren halbausgestanzten Stiftausbildungsabschnitte des Stiftausstanzabschnitts aus dem zweiten Plattenelement, um die mehreren Stifte herzustellen, und gleichzeitig ein Einführen der mehreren Stifte in die Durchgangslöcher des Substratausbildungsabschnitts, der an einem Endabschnitt des ersten Plattenelements angeordnet ist.
5) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 4) beschrieben, ferner umfassend:
- ein Durchführen eines Schritts A des Ausbildens der Durchgangslöcher im Substratausbildungsabschnitt des ersten Plattenelements, einen Schritt B des Unterziehens des Stiftausstanzabschnitts des zweiten Plattenelements einem Halbausstanzprozess, um einen halbausgestanzten Stiftausbildungsabschnitt auszubilden, der an einer Oberflächenseite des zweiten Plattenelements vorsteht; einen Schritt C des Ausstanzens des Stiftausbildungsabschnitts aus dem zweiten Plattenelement, um die Stifte auszubilden, und gleichzeitig eines Einführens der Stifte in die Durchgangslöcher des Substratausbildungsabschnitts des einen Endabschnitts des ersten Plattenelements; und einen Schritt D des Schneidens des Substratausbildungsabschnitts, in dem die Stifte in die Durchgangslöcher eingeführt sind, vom ersten Plattenelement, um das Substrat durch ein einzelnes Werkzeug zu produzieren.
6) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 5) beschrieben, ferner umfassend:
- ein Durchführen eines Schritts E des Schneidens des Stiftausstanzabschnitts vom zweiten Plattenelement nach einem Ausbilden der mehreren Stifte aus dem an einem Endabschnitt des zweiten Plattenelements angeordneten Stiftausstanzabschnitt,
- wobei der Schritt E vom Werkzeug zum Durchführen der Schritte A bis D durchgeführt wird.
7) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 6) beschrieben, ferner umfassend:
- ein Anordnen einer ersten Spule, auf der das erste Plattenelement aufgewickelt ist, und einer zweiten Spule, auf der das zweite Plattenelement aufgewickelt ist, sodass Zufuhrrichtungen beider Plattenelemente von beiden Spulen in einer Draufsicht orthogonal sind; und
- ein Durchführen der Schritte A bis E, während das erste Plattenelement intermittierend von der ersten Spule zugeführt wird und während das zweite Plattenelement intermittierend von der zweiten Spule zugeführt wird.
8) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 1) beschrieben, wobei das zweite Plattenelement ein Aluminium der Serie nach JIS A1000 ist.
9) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 1) beschrieben, wobei das zweite Plattenelement aus Aluminium der Serie nach JIS A6000 hergestellt ist.
10) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 1) beschrieben, wobei, wenn die Stifte in die Durchgangslöcher des ersten Plattenelements eingeführt werden, die Stifte darin eingepresst werden.
11) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 1), wobei eine Lötmaterialschicht an mindestens einer Oberfläche des ersten Plattenelements vorgesehen ist.
12) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 1) beschrieben, wobei eine Lötmaterialschicht an mindestens einer Oberfläche des zweiten Plattenelements vorgesehen ist.
13) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 1) beschrieben, wobei eine Querschnittsform des zu stanzenden Stifts kreisförmig ist, und ein Verhältnis L/D einer Länge L des Stifts zu einem Durchmesser D 1,7 oder weniger beträgt.
14) Das Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wie im oben erwähnten Gegenstand 1) beschrieben, wobei eine Form des Durchgangslochs des ersten Plattenelements eine Stromlinienform ist und eine Querschnittsform des Stifts eine Stromlinienform ist, die eine Bogenecke und eine spitze Kante aufweist, welche in die gleiche Richtung wie eine Bogenecke beziehungsweise eine spitze Kante des Durchgangsloch ausgerichtet sind.

Effekte der Erfindung
Gemäß den in den oben erwähnten Gegenständen 1 bis 14 beschriebenen Verfahren beinhalten die Verfahren: ein Einführen der mehreren Stifte in die mehreren im ersten Plattenelement für ein Substrat ausgebildeten Durchgangslöcher, wobei die mehreren Stifte gleichzeitig aus dem zweiten Plattenelement für Stifte ausgestanzt werden. Daher können die mehreren Stifte gleichzeitig hergestellt werden, was es vereinfacht, die mehreren Stifte herzustellen, was es wiederum ermöglicht, die wärmeableitende Einheit einfach und mit geringen Kosten herzustellen.
Gemäß dem Verfahren wie im oben erwähnten Gegenstand 4 beschrieben, beinhaltet ein Verfahren, das im oben erwähnten Gegenstand 3 beschrieben wird, das beinhaltet:

ein Ausbilden einer bestimmten Anzahl an für ein einzelnes Substrat erforderlichen Durchgangslöchern in einem Substratausbildungsabschnitt, der an einem Endabschnitt des ersten Plattenelements angeordnet ist, in dem mehrere Substratausbildungsabschnitte in der Längsrichtung des ersten Plattenelements Seite-an-Seite vorgesehen sind, die jeweils eine Größe zum Ausbilden eines Substrats aufweisen;
ein Einführen der Stifte in die Durchgangslöcher des Substratausbildungsabschnitts und dann ein Schneiden des Substratausbildungsabschnittes, in dem die Stifte in die Durchgangslöcher eingeführt sind, vom ersten Plattenelement, um ein Substrat zu produzieren, ferner:
- ein Ausbilden von mehreren halbausgestanzten Stiftausbildungsabschnitten, die an einer Oberflächenseite des zweiten Plattenelements in einem an einem Endabschnitt des zweiten Plattenelements angeordneten Stiftausstanzabschnitt vorstehen, in dem die mehreren Stiftausstanzabschnitte, aus denen jeweils eine bestimmte Anzahl an Stiften, die für ein Substrat erforderlich ist, ausgestanzt wird, Seite-an-Seite in einer Längsrichtung des zweiten Plattenelements vorgesehen sind; und
- ein Ausstanzen der mehreren halbausgestanzten Stiftausbildungsabschnitte des Stiftausstanzabschnitts aus dem zweiten Plattenelement, um die mehreren Stifte herzustellen, und gleichzeitig ein Einführen der mehreren Stifte in die Durchgangslöcher des Substratausbildungsabschnitts, der an einem Endabschnitt des ersten Plattenelements angeordnet ist.

Gemäß den Verfahren, wie sie in den oben erwähnten Gegenständen 5) und 6) beschrieben werden, ist es möglich, die Zeit, die für ein Herstellen der wärmeableitenden Einheit erforderlich ist, zu reduzieren.
Gemäß dem Verfahren, wie es im oben erwähnten Gegenstand 7) beschrieben ist, kann die wärmeableitende Einheit kontinuierlich und effizient produziert werden.
Gemäß der durch das im oben erwähnten Gegenstand 8) beschriebenen Verfahren hergestellten wärmeableitenden Einheit wird die Wärmeleitfähigkeit der Rippe exzellent.
Gemäß der durch das im oben erwähnten Gegenstand 9) beschriebene Verfahren hergestellten wärmeableitenden Einheit wird die Wärmeleitfähigkeit der Rippe exzellent. Ferner wird der Lastwiderstand des Stifts in seiner Längsrichtung verbessert.
Gemäß dem Verfahren wie im oben erwähnten Gegenstand 10) beschrieben, wird die Wärmeübertragungsleistung zwischen dem Substrat und der Rippe in der hergestellten wärmeableitenden Einheit verbessert.
In Fällen, in denen die durch das Verfahren, wie im oben erwähnten Gegenstand 11 beschrieben, hergestellte wärmeableitende Einheit zum Ausgestalten eines Wärmestrahlers in einer Kühlvorrichtung, die mit einer Hülle ausgestattet ist, benutzt wird, die eine obere Wand und eine untere Wand aufweist, und mit einem Kühlfluiddurchgang im Inneren und einem Wärmestrahler versehen ist, der mindestens eine wärmeableitende Einheit aufweist, die im Kühlfluiddurchgang im Gehäuse angeordnet ist, können die folgenden Effekte erreicht werden. Es wird nämlich ein Gehäuse im Wesentlichen durch ein Löten von zwei oder mehreren Bestandteilen hergestellt, aber gleichzeitig mit dem Löten der Bestandteile werden das Substrat, das aus dem ersten Plattenelement besteht und der Stift, der die Rippe ausbildet, zusammengelötet, was die Wärmeübertragungsleistung zwischen dem Substrat und der Rippe verbessert.
In Fällen, in denen die durch das wie im oben erwähnten Gegenstand 12) beschriebene Verfahren hergestellte wärmeableitende Einheit zum Ausgestalten eines Wärmestrahlers in einer Kühlvorrichtung, die mit einer Hülle ausgestattet ist, benutzt wird, die eine obere Wand und eine untere Wand aufweist und mit einem Kühlfluiddurchgang im Inneren und einem Wärmestrahler versehen ist, der mindestens eine wärmeableitende Einheit aufweist, die im Kühlfluiddurchgang im Gehäuse angeordnet ist, können die folgenden Effekte erreicht werden. Es wird nämlich ein Gehäuse normalerweise durch ein Löten von zwei oder mehreren Bestandteilen hergestellt. Allerdings kann in Fällen, in denen der Wärmestrahler aus einer wärmeableitenden Einheit besteht, gleichzeitig mit dem Löten der Bestandteile mindestens ein Endabschnitt des Stifts der wärmeableitenden Einheit an die obere Wand oder die untere Wand des Gehäuses gelötet werden. Ferner kann in Fällen, in denen der Wärmestrahler mit mehreren wärmeableitenden Einheiten, die in einer in der vertikalen Richtung gestapelten Weise angeordnet sind, und einer Zwischenplatte versehen ist, die zwischen benachbarten wärmeableitenden Einheiten angeordnet ist, mindestens ein Endabschnitt des Stifts der wärmeableitenden Einheit an die obere Wand oder die untere Wand des Gehäuses oder der Zwischenplatte gelötet werden. Deswegen wird es unnötig, zum Löten ein weiteres Element zu benutzen, das ein Lötmaterial aufweist. Zusätzlich verbessert sich der Widerstand gegenüber Druck der Kühlvorrichtung durch ein Durchführen des oben erwähnten Lötens.
Gemäß dem Verfahren, wie es im oben erwähnten Gegenstand 13) beschrieben ist, können die Stifte mit einer hohen Präzision aus dem zweiten Plattenelement ausgestanzt werden, sodass die Anzahl an einem Substrat zu befestigenden Stiften relativ erhöht werden kann, was die Wärmeübertragungsleistung zwischen den Rippen und dem Substrat verbessert.
In Fällen, in denen die durch das im oben erwähnten Gegenstand 14 beschriebene Verfahren hergestellte wärmeableitende Einheit zum Ausgestalten eines Wärmestrahlers in einer Kühlvorrichtung, die mit einer Hülle ausgestattet ist, benutzt wird, die eine obere Wand und eine untere Wand aufweist und mit einem Kühlfluiddurchgang innerhalb und einem Wärmestrahler versehen ist, der mindestens eine wärmeableitende Einheit aufweist, die im Kühlfluiddurchgang im Gehäuse angeordnet ist, ist es möglich, den Widerstand gegenüber dem Kühlfluid, das durch die Kühlfluiddurchgang im Gehäuse strömt, zu reduzieren.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht, welche die allgemeine Ausgestaltung einer mit einem aus einer wärmeableitenden Einheit, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, bestehenden Wärmestrahler versehenen Kühlvorrichtung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1.
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 2.
4 ist eine Perspektivansicht, welche die allgemeine Ausgestaltung des Wärmestrahlers zur Benutzung in der in 1 gezeigten Kühlvorrichtung zeigt.
5 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Ansicht entlang der Linie B-B in 5.
7 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung in der Reihenfolge der Schritte zeigt, wobei (a) einer vergrößerten Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 5 entspricht (b) der vergrößerten Querschnittsansicht entlang der Linie D-D in 5 entspricht und (c) der vergrößerten Querschnittsansicht entlang der Linie E-E in 5 entspricht.
8 ist eine Perspektivansicht, die schematisch ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine Ansicht, die 7 (c) entspricht, die eine erste vom Verfahren der vorliegenden Erfindung herzustellende modifizierte Ausführungsform der wärmeableitenden Einheit zeigt.
10 ist eine 7 (c) entsprechende Ansicht, die eine vom Verfahren der vorliegenden Erfindung herzustellende zweite modifizierte Ausführungsform der wärmeableitenden Einheit zeigt.
11 ist eine 7 (c) entsprechende, die eine vom Verfahren der vorliegenden Erfindung herzustellende dritte modifizierte Ausführungsform der wärmeableitenden Einheit zeigt.
12 ist eine Draufsicht, die eine vom Verfahren der vorliegenden Erfindung herzustellende vierte modifizierte Ausführungsform der wärmeableitenden Einheit zeigt.

Bezugszeichenliste

12, 30, 35, 40, 45:: wärmeableitende Einheit
14:: Substrat
15:: Rippe
16:: Durchgangsloch
17:: Stift
20:: erstes Plattenelement
21:: erste Spule
22:: zweites Plattenelement
23:: zweite Spule
24:: Werkzeug
25:: Substratausbildungsabschnitt
26:: Stiftausstanzabschnitt
27:: Stiftausbildungsabschnitt
31, 36:: Lötmaterialschicht des Substrats
41:: Lötmaterialschicht des Stifts
46:: Durchgangsloch
47:: Stift

AUSFÜHRUNGSFORM ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Diese Ausführungsform ist auf eine wärmeableitende Einheit gerichtet, die in einer Kühlvorrichtung eines Flüssigkeitskühlungstyps durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung benutzt wird.
Beachte, dass in dieser Spezifikation der Begriff „Aluminium“ benutzt wird, um die Bedeutung einer Aluminiumlegierung zusätzlich zu reinem Aluminium zu beinhalten.
Beachte, dass in der folgenden Beschreibung die obere, untere, linke und rechte Seite an der Kühlvorrichtung in 2 als die obere, untere, linke beziehungsweise rechte Seite bezeichnet werden wird.
Beachte ferner, dass über die Zeichnungen hinweg die gleichen Symbole zu den gleichen Gegenständen und den gleichen Abschnitten zugeordnet sind.
1 und 2 zeigen eine Gesamtstruktur einer Kühlvorrichtung, die eine durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte wärmeableitende Einheit aufweist, und 3 zeigt die Struktur ihres Hauptteils. 4 zeigt einen Wärmestrahler, der in der Kühlvorrichtung von 1 benutzt wird. Ferner zeigen 5 bis 8 ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 1 und 2 ist die Flüssigkeitskühltyp-Kühlvorrichtung 1 mit einem hohlen Gehäuse 2, das eine obere Wand 2a, eine untere Wand 2b und eine Umfangswand 2c aufweist und mit einem Kühlfluiddurchgang 3 darin versehen ist, und einem Wärmestrahler 4 versehen, der im Kühlfluiddurchgang 3 im Gehäuse 2 angeordnet ist.
An einem Endabschnitt in einer Längsrichtung im Gehäuse 2 (in dieser Ausführungsform am rechten Endabschnitt) ist ein Einlasskopfteil 5 vorgesehen, in das ein Kühlfluid von außerhalb strömt, während an dem anderen Endabschnitt in Längsrichtung des Gehäuses 2 (in dieser Ausführungsform am linken Endabschnitt) ein Auslasskopfteil 6 angeordnet ist, aus dem das Kühlfluid nach außen strömt. Somit ist der Kühlfluiddurchgang 3 so ausgestaltet, dass er das in das Einlasskopfteil 5 strömende Kühlfluid zum Auslasskopfteil 6 führt. Ein Aluminium-Einlassrohr 7 zum Zuführen eines Kühlfluids zum Einlasskopfteil 5 im Gehäuse 2 und ein Aluminium-Auslassrohr 8 zum Abgeben des Kühlfluids aus dem Auslasskopfteil 6 im Gehäuse 2 sind mit der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 verbunden. Ferner ist es so ausgestaltet, dass an der äußeren Oberfläche der oberen Wand 2a und/oder der äußeren Oberfläche der unteren Wand 2b des Gehäuses 2 (in dieser Ausführungsform die äußere Oberfläche der oberen Wand 2a) ein sich erwärmendes Element (nicht gezeigt) wie beispielsweise eine Leistungsvorrichtung wie beispielsweise ein Leistungsbauelement wie ein IGBT, ein mit einem Steuerungsschaltkreis verbundenes und in der gleichen Packung untergebrachtes IGBT-Modul, ein intelligentes Strommodul, in dem ein Schutzschaltkreis ferner mit dem IGBT-Modul integriert und in der gleichen Packung untergebracht ist, angebracht ist.
Das Gehäuse 2 besteht aus einer plattenförmigen oberen Aluminiumkomponente 9, welche die obere Wand 2a ausbildet, und einer nach oben geöffneten kastenförmigen unteren Aluminiumkomponente 11, die eine untere Wand 2b und eine äußere Wand 2c ausbildet. Der untere Oberflächenumfangskantenabschnitt der oberen Komponente 9 ist mit einem Lötmaterial mit dem oberen Endabschnitt des Abschnitts, der die Umfangswand 2c der unteren Komponente 11 ausbildet, verbunden (im Folgenden als „gelötet“ bezeichnet).
Wie in 2 bis 4 gezeigt, ist der Wärmestrahler 4 mit mehreren wärmeableitenden Einheiten 12 (in dieser Ausführungsform zwei wärmeableitende Einheiten 12), die in der vertikalen Richtung in einer gestapelten Weise angeordnet sind, und einer Aluminiumzwischenplatte 13 versehen, die zwischen benachbarten wärmeableitenden Einheiten 12 angeordnet ist. Die wärmeableitende Einheit 12 besteht aus einem horizontalen Aluminiumsubstrat 14 und mehreren Aluminiumrippen 15, die an beiden Oberflächen des Substrats 14 so vorgesehen sind, dass sie vom Substrat 14 vorstehen, wobei ihre Längsrichtung in der vertikalen Richtung ausgerichtet ist. Mehrere kreisförmige Durchgangslöcher 16 sind im Substrat 14 ausgebildet, und stabförmige runde Aluminiumstifte 17 sind in die kreisförmigen Durchgangslöcher 16 eingeführt und am Substrat 14 gesichert, wobei der Mittenabschnitt in einer Längsrichtung im kreisförmigen Durchgangsloch 16 positioniert ist. Die Abschnitte des Stifts 17, die vom kreisförmigen Durchgangsloch 16 nach oben und nach unten vorstehen, dienen sowohl als die oberen, als auch als die unteren Rippen 15. Das Substrat 14 ist beispielsweise aus Aluminium der Serie nach JIS A3000, Aluminium der Serie nach JIS A1000 oder Aluminium der Serie nach JIS A6000 hergestellt, und der Stift 17 ist beispielsweise aus Aluminium der Serie nach JIS A1000 oder Aluminium der Serie nach JIS A6000 hergestellt. Ein Sichern des Stifts 17 am Substrat 14 wird durch ein Einpressen in das kreisförmige Durchgangsloch 16 oder durch Löten durchgeführt.
Die Spitze der oberen Rippe 15 der oberen wärmeableitenden Einheit 12 steht in Wärmekontakt mit der inneren Oberfläche der oberen Wand 2a des Gehäuses 2. Auf die gleiche Weise steht die Spitze der unteren Rippe 15 in Wärmekontakt mit der oberen Oberfläche der Zwischenplatte 13. Ferner steht die Spitze der unteren Rippe 15 der unteren wärmeableitenden Einheit 12 in Wärmekontakt mit der inneren Oberfläche der unteren Wand 2b des Gehäuses 2. Auf die gleiche Weise steht die Spitze der oberen Rippe 15 in Wärmekontakt mit der unteren Oberfläche der Zwischenplatte 13. Auf diese Weise sind die Substrate 14 beider wärmeableitender Einheiten 12 und der Zwischenplatte 13 vertikal voneinander beabstandet. Die Querschnittsformen der oberen und unteren Rippen 15 beider wärmeableitender Einheiten 12, die in der Vertikalrichtung nebeneinander angeordnet sind, weisen beide eine kreisförmige Form gleicher Größe auf und alle oberen und unteren Rippen 15 beider wärmeableitender Einheiten 12, die in der Vertikalrichtung benachbart angeordnet sind, überlappen sich in einer Draufsicht mindestens zum Teil (in dieser Ausführungsform komplett).
Die Kühlvorrichtung 1 wird durch das Verfahren hergestellt, das beinhaltet: ein Anordnen zweier wärmeableitender Einheiten 12 in der unteren Komponente 11 in einem Zustand, in dem sie mittels der Zwischenplatte 13 gestapelt werden; ein Platzieren der oberen Komponente 9 darauf; und ein Verlöten der oberen und unteren Komponenten 9 und 11. In dem Herstellungsverfahren wird in Fällen, in denen die Spitze der oberen Rippe 15 der oberen wärmeableitenden Einheit 12 an die innere Oberfläche der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 gelötet wird und die Spitze der unteren Rippe 15 an die obere Oberfläche der Zwischenplatte 13 gelötet wird, oder in Fällen, in denen die Spitze der unteren Rippe 15 der unteren wärmeableitenden Einheit 12 an die innere Oberfläche der unteren Wand 2b des Gehäuses 2 gelötet wird und die Spitze der oberen Rippe 15 an die untere Oberfläche der Zwischenplatte 13 gelötet wird, ein getrennt vorbereitetes plattenförmiges Lötmaterial benutzt.
In der oben beschriebenen Kühlvorrichtung 1 tritt das Kühlfluid, das durch das Einlassrohr 7 in das Einlasskopfteil 5 des Gehäuses 2 strömt, in den Kühlfluiddurchgang 3 ein, strömt zwischen den Rippen 15 zwischen den Substraten 14 von sowohl der oberen, als auch der unteren wärmeableitenden Einheit 12 und der oberen Wand 2a und der unteren Wand 2b des Gehäuses 2 und zwischen dem Substrat 14 von jeder wärmeableitenden Einheit 12 und der Zwischenplatte 13, tritt in das Auslasskopfteil 6 ein, und wird dann vom Auslasskopfteil 6 durch das Auslassrohr 8 abgegeben. Die vom an der äußeren Oberfläche der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 angebrachten sich erwärmenden Element emittierte Wärme wird zur oberen Wand 2a übertragen und dann auf die Substrate 14 und sowohl die oberen als auch unteren Rippen 15 beider wärmeableitender Einheiten 12 übertragen, und dann von der Zwischenplatte 13 auf das Kühlfluid, das im Kühlflussdurchgang 3 strömt, übertragen. Somit wird das Wärmeelement gekühlt.
Der Wärmeübertragungspfad der vom sich erwärmenden Element emittierten und zur oberen Wand 2a des Gehäuses 2 übertragenen Wärme auf das Kühlmittel, das durch den Kühlfluiddurchgang 3 strömt, ist wie folgt. Der erste Pfad, der die vom an der äußeren Oberfläche der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 angebrachten sich erwärmenden Element emittierte Wärme zum Kühlfluid überträgt, ist ein Pfad, durch den die Wärme direkt von der oberen Wand 2a auf das Kühlfluid übertragen wird. Der zweite Pfad ist ein Pfad, durch den die Wärme von der oberen Wand 2a zu den oberen und unteren Rippen 15 der oberen wärmeableitenden Einheit 12 übertragen wird und dann von den oberen und unteren Rippen 15 auf das Kühlfluid übertragen wird. Der dritte Pfad ist ein Pfad, durch den die Wärme von der oberen Wand 2a über die obere Rippe 15 der oberen wärmeableitenden Einheit 12 zum Substrat 14 übertragen wird und dann vom Substrat 14 auf das Kühlfluid übertragen wird. Der vierte Pfad ist ein Pfad, durch den die Wärme von der oberen Wand 2a über die oberen und unteren Rippen 15 der oberen wärmeableitenden Einheit 12 auf die Zwischenplatte 13 übertragen werden und dann von der Zwischenplatte 13 auf das Kühlfluid übertragen werden. Der fünfte Pfad ist ein Pfad, durch den die Wärme von der oberen Wand 2a über die oberen und unteren Rippen 15 der oberen wärmeableitenden Einheit 12 und die Zwischenplatte 13 zu den oberen und unteren Rippen 15 der unteren wärmeableitenden Einheit 12 übertragen wird und dann von den oberen und unteren Rippen 15 auf das Kühlfluid übertragen wird. Der sechste Pfad ist ein Pfad, durch den die Wärme von der oberen Wand 2a über die oberen und unteren Rippen 15 der oberen wärmeableitenden Einheit 12 und die Zwischenplatte 13 auf die obere Rippe 15 der unteren wärmeableitenden Einheit 12 übertragen wird und weiter über die obere Rippe 15 auf das Substrat 14 übertragen wird und vom Substrat 14 auf das Kühlfluid.
In der oben beschriebenen Kühlvorrichtung 1 besteht der Wärmestrahler 4 aus zwei wärmeableitenden Einheiten 12, aber der Wärmestrahler kann aus drei oder mehr wärmeableitenden Einheiten 12 und einer Zwischenplatte 13, die zwischen benachbarten wärmeableitenden Einheiten 12 angeordnet ist, bestehen.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 bis 8 ein Verfahren zum Herstellen der wärmeableitenden Einheit 12, die im Wärmestrahler 4 der Kühlvorrichtung 1 von 1 benutzt wird, beschrieben werden. Das in 5 bis 8 gezeigte Verfahren ist auf ein Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit einer Art, in der die Stifte 17 in die Durchgangslöcher des Substrats 14 eingepresst sind, gerichtet.
In der folgenden Beschreibung werden die linken und rechten Seiten von 5 als linke beziehungsweise rechte Seite bezeichnet und die untere Seite von 5 wird als eine vordere Seite bezeichnet.
Wie in 5 bis 8 gezeigt, werden beispielsweise eine erste Spule 21, in der das erste Plattenelement 20 für das aus Aluminium der Serie nach JIS A3000 hergestellte Substrat 14 gewickelt ist, eine zweite Spule 23, in der das zweite Plattenelement 22 für den aus Aluminium der Serie nach JIS A1000 oder Aluminium der Serie nach JIS A6000 hergestellten Stift 17 gewickelt ist, und ein Werkzeug 24 zum Durchführen von verschiedenen Bearbeitungen am ersten von der ersten Spule 21 zugeführten Plattenelement 20 und am zweiten von der zweiten Spule 23 zugeführten Plattenelement 23 vorbereitet. Die zweite Spule 23 ist an der linken Vorderseite der ersten Spule 21 angeordnet und der Stemple 24 ist an der vorderen Seite der ersten Spule 21 und an der rechten Seite der zweiten Spule 23 angeordnet.
Im auf die erste Spule 21 gewundenen ersten Plattenelement 20 sind mehrere Substratausbildungsabschnitte 25, die jeweils eine Größe zum Ausbilden eines Substrats 14 aufweisen, in der Längsrichtung des ersten Plattenelements 20 Seite-an-Seite nebeneinander vorgesehen. Im auf die zweite Spule 23 gewundenen zweiten Plattenelement 22 sind mehrere Stift-Ausstanz-Abschnitte 26, welche die gleiche Größe haben wie der Substratausbildungsabschnitt 25 des ersten Plattenelements 20, in der Längsrichtung des zweiten Plattenelements 22 Seite-an-Seite nebeneinander zum Ausstanzen einer für ein Substrat 14 benötigten Anzahl an Stiften 17 angeordnet.
Die erste Spule ist so ausgestaltet, dass sie das erste Plattenelement 20 intermittierend um die Länge eines Substratausbildungsabschnitts 25 in Richtung des Werkzeugs 24 zuführt. Die zweite Spule 23 ist so ausgestaltet, dass die das zweite Plattenelement 22 um die Länge eines Stift-Ausstanz-Abschnitts 26 24 zur rechten Seite in Richtung des Werkzeugs zuführt. Die Ausgestaltung ist derart, dass das von der ersten Spule 21 zugeführte erste Plattenelement 20 zur Unterseite des von der zweiten Spule 23 ausgegebenen zweiten Plattenelements 22 kommt, und die Zufuhrrichtungen beider Plattenelemente 20 und 22 sind in einer Draufsicht orthogonal.
Das Werkzeug 24 ist mit einem Stanz-Abschnitt zum Ausbilden der Durchgangslöcher 16 durch ein Stanzen des Substratausbildungsabschnitts 25 des ersten Plattenelements 20, einem Halbstanzabschnitt zum Ausbilden von mehreren Stiftausbildungsabschnitten 27 (siehe 7 (a)), die in Richtung der unteren Oberflächenseite des zweiten Plattenelements 22 vorstehen, durch ein Unterziehen des Stiftausstanzabschnitts 26 des zweiten Plattenelements 22 einer Halbstanzbearbeitung, einem Stifteinführungsabschnitt zum Ausbilden von Stiften 17 durch ein Stanzen des Stiftausbildungsabschnitts 27 aus dem zweiten Plattenelement 22 und zum gleichzeitigen Einführen der Stifte 17 in die Durchgangslöcher 16 des Substratausbildungsabschnitts 25 von einem Endabschnitt des ersten Plattenelements 20, einem Schneidabschnitt zum Schneiden des Substratausbildungsabschnitts 25, in den die Stifte 17 in die Durchgangslöcher 16 eingeführt sind, vom ersten Plattenelement 20, um das Substrat 14 auszubilden, und einem Verschrottungsabschnitt zum Schneiden des Stiftausstanzabschnitts 26 nach einem Ausbilden der mehreren Stifte 17 aus dem Stiftausstanzabschnitt 26, der an einem Ende des zweiten Plattenelements 22 platziert ist, vom zweiten Plattenelement 22, versehen.
Beim Herstellen der wärmeableitenden Einheit 12 wird der Substratausbildungsabschnitt 25 des Spitzenabschnitts zum Stanzabschnitt des Werkzeugs 24 bewegt, während das erste Plattenelement 20 von der ersten Spule 21 um die Länge eines Substratausbildungsabschnitts 25 intermittierend vorwärts zugeführt wird, und am Stanzabschnitt wird die für ein Substrat 14 benötigte Anzahl an Durchgangslöchern 16 gleichzeitig im Substratausbildungsabschnitt 25 des Spitzenabschnitts des ersten Plattenelements 20 ausgebildet (siehe Schritt A und 8). Gleichzeitig dazu wird das zweite Plattenelement 22 zum Halbstanzabschnitt des Werkzeugs 24 bewegt, während das zweite Plattenelement 22 von der zweiten Spule 23 intermittierend um die Länge eines Stiftausstanzabschnitts 26 nach rechts zugeführt wird, und am halbgestanzten Abschnitt wird der Stiftausstanzabschnitt 26 einem Halbstanzen unterzogen, um mehrere halbausgestanzte Stiftausbildungsabschnitte 27, die zur unteren Oberflächenseite des zweiten Plattenelements 22 vorstehen, auszubilden (siehe Schritt B, 7(a) und 8).
Als nächstes wird der Substratausbildungsabschnitt 25 des ersten Plattenelements 20, in dem die Durchgangslöcher 16 ausgebildet sind, zum Stifteinführabschnitt des Werkzeugs 24 bewegt und der Stift-Ausstanz-Abschnitt 26 des zweiten Plattenelements 22, in dem der Stiftausbildungsabschnitt 27 ausgebildet ist, wird zum Stifteinführabschnitt des Werkzeugs 24 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt stimmen die Positionen aller Stiftausbildungsabschnitte 27 mit den Positionen aller Durchgangslöcher 16 überein.
Als nächstes werden im Stifteinführabschnitt des Werkzeugs 24 gleichzeitig zu einem Stanzen des Stiftausbildungsabschnitts 27 vom zweiten Plattenelement 22, um mehrere Stifte 17 auszubilden, die Stifte 17 in die Durchgangslöcher 16 des Substratausbildungsabschnitt 25 des einen Endabschnitts des ersten Plattenelements 20 eingepresst (siehe Schritt C, 7(b) und 8). Hier ist es bevorzugt, dass die Querschnittsform des Stifts 17 kreisförmig ist und das Verhältnis L/D der Länge L des Stifts 17 zu seinem Durchmesser D 1,7 oder weniger beträgt. In diesem Fall kann der Stift 17 mit hoher Präzision ausgestanzt werden und mehrere Stifte 17 können an einem Substrat 14 befestigt werden.
Als nächstes wird der Substratausbildungsabschnitt 25, in dem die Stifte 17 in die Durchganglöchern 16 des ersten Plattenelements 20 eingepresst sind, zum Schneidabschnitt des Werkzeugs 24 bewegt. An der Schneidposition wird der Substratausbildungsabschnitt 25, in dem die Stifte 17 in die Durchgangslöcher 16 eingefügt sind, vom ersten Plattenelement 20 abgeschnitten, um das Substrat 14 auszubilden (siehe Schritt D). Somit dient der Abschnitt des Stifts 17, der vom Durchgangsloch 16 vorsteht, als eine Rippe 15. Somit wird die wärmeableitende Einheit 12 hergestellt (siehe 7(c) und 8). Auf der anderen Seite wird der Stiftausbildungsabschnitt 27 des zweiten Plattenelements 22, aus dem die Stifte 17 gestanzt werden, zum Verschrottungsabschnitt des Werkzeugs 24 bewegt, und im Verschrottungsabschnitt wird der Stiftausbildungsabschnitt 27 vom zweiten Plattenelement 22 in einen Abfall geschnitten (Schritt E).
Die oben beschriebenen Schritte A bis E im Werkzeug 24 werden für verschiedene Substratausbildungsabschnitte 25 und Stiftausstanzabschnitte 26 gleichzeitig durchgeführt.
In der oben beschriebenen Ausführungsform kommt das von der ersten Spule 21 ausgegebene erste Plattenelement 20 zur unteren Seite des von der zweiten Spule 23 ausgegebenen zweiten Plattenelements 22, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Abhängig von der Art des Werkzeugs 24 kann das von der ersten Spule 21 ausgegebene erste Plattenelement 20 oberhalb des von der zweiten Spule 23 ausgegebenen zweiten Plattenelements 22 angeordnet sein.
9 bis 12 zeigen modifizierte Ausführungsformen der wärmeableitenden Einheit, die vom Verfahren der vorliegenden Erfindung produziert wird.
Im Fall der in 9 gezeigten wärmeableitenden Einheit 30 ist eine Oberfläche (obere Oberfläche) des Substrats 14 mit einer Aluminiumlötmaterialschicht 31 bedeckt und das Substrat 14 wird unter Benutzung eines ersten Plattenelements 20 hergestellt, das aus einer Aluminiumlötschicht hergestellt ist, wobei eine Oberfläche mit einer Aluminiumlötmaterialschicht bedeckt ist.
Im Fall der in 10 gezeigten wärmeableitenden Einheit 35 sind beide Oberflächen des Substrats 14 jeweils mit einer Aluminiumlötmaterialschicht 36 bedeckt und das Substrat 14 wird unter Benutzung eines ersten Plattenelements 20 hergestellt, das aus einer Aluminiumlötschicht ausgebildet ist, wobei beide Oberflächen jeweils mit einer Aluminiumlötmaterialschicht bedeckt sind.
Im Fall der in 9 und 10 gezeigten wärmeableitenden Einheiten 30 und 35 werden zum Zeitpunkt des Herstellens der oben beschriebenen Kühlvorrichtung 1 das Substrat 14 und die Stifte 17 gleichzeitig zum Löten der oberen und unteren Komponenten 9 und 11 des Gehäuses 2 gelötet.
Im Fall der in 11 gezeigten wärmeableitenden Einheit 40 sind sowohl die oberen, als auch die unteren Endoberflächen des Stifts 17 mit einer Aluminiumlötmaterialschicht 41 bedeckt und der Stift 17 wird unter Benutzung eines zweiten Plattenelements 22 hergestellt, das aus einer Aluminiumlötschicht ausgebildet ist, deren beide Oberflächen jeweils mit einer Aluminiumlötmaterialschicht bedeckt sind.
Im Fall der in 11 dargestellten wärmeableitenden Einheit 40 wird zum Zeitpunkt des Produzierens der Kühlvorrichtung 1 gleichzeitig zum Löten sowohl der oberen, als auch der unteren Komponenten 9 und 11 des Gehäuses 2 die obere Endoberfläche der oberen Rippe 15 der oberen wärmeableitenden Einheit 40 an die obere Wand 2a des Gehäuses 2 gelötet und die untere Endoberfläche der unteren Rippe 15 wird an die Zwischenplatte 13 gelötet, und die untere Endoberfläche der unteren Rippe 15 der unteren wärmeableitenden Einheit 40 wird an die untere Wand 2b des Gehäuses 2 gelötet und die obere Endoberfläche der oberen Rippe 15 wird an die Zwischenplatte 13 gelötet.
Im Fall der in 12 gezeigten wärmeableitenden Einheit 45 ist die Form des Durchgangslochs 46 des Substrats 14 eine stromlinienförmige Form, in der die Bogenecke und die spitzen Kanten der Durchgangslöcher 46 in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Die Querschnittsform des Stifts ist eine Stromlinienform, in der die Bogenecken und die spitzen Kanten der Stifte in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, wie die Bogenecken beziehungsweise die spitzen Kanten der Durchgangslöcher. Die Form des Stifts 47, der als die oberen und unteren Rippen 15 dient, ist in einer Draufsicht eine Stromlinienform, in der die Bogenecken und die spitzen Kanten der Stifte in die gleiche Richtung ausgerichtet sind wie die Bogenecken beziehungsweise die spitzen Kanten der Durchgangslöcher 46.
Allerdings muss die Form des Durchgangslochs 46 des Substrats 14 nicht notwendigerweise eine Bogenecke beziehungsweise eine spitzen Kante aufweisen, die in die gleiche Richtung zeigen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird geeignet zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit einer Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Leistungsbauelements wie beispielsweise einem IGBT, in einem Leistungsmodul, wie beispielsweise ein an einem elektrischen Fahrzeug, einem Hybridfahrzeug oder einem Zug anzubringendes Leistungsumwandlungsbauelement benutzt.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit, wobei die wärmeableitende Einheit ein Substrat, in dem mehrere Durchgangslöcher ausgebildet sind, und mehrere Stifte aufweist, die am Substrat in einem Zustand befestigt sind, in dem die Stifte in die Durchgangslöcher des Substrats eingeführt sind, wobei beide Endabschnitte in Längsrichtung des Stifts um eine gewisse Länge vom Durchgangsloch vorstehen, und wobei Abschnitte der Stifte, die von den Durchgangslöchern vorstehen, als Rippen dienen, wobei das Verfahren umfasst: ein Einführen der mehreren Stifte in die mehreren in einem ersten Plattenelement für das Substrat ausgebildeten Durchgangslöcher, wobei die mehreren Stifte gleichzeitig aus einem zweiten Plattenelement für den Stift ausgestanzt werden.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Vorbereiten eines Substrats, das eine erforderliche Anzahl von Durchgangslöchern aufweist, unter Benutzung des ersten Plattenelements; und ein Einführen der Stifte in die Durchgangslöcher des Substrats.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend: ein Ausbilden einer bestimmten Anzahl an für ein einzelnes Substrat erforderlichen Durchgangslöchern in einem Substratausbildungsabschnitt, der an einem Endabschnitt des ersten Plattenelements angeordnet ist, in dem mehrere Substratausbildungsabschnitte in einer Längsrichtung des ersten Plattenelements Seite-an-Seite vorgesehen sind, die jeweils eine Größe zum Ausbilden eines Substrats aufweisen; danach ein Einführen der Stifte in die Durchgangslöcher des Substratausbildungsabschnitts; und darauf folgend ein Schneiden des Substratausbildungsabschnittes, in dem die Stifte in die Durchgangslöcher vom ersten Plattenelement eingeführt sind, um ein Substrat zu produzieren.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach Anspruch 3, ferner umfassend: ein Ausbilden von mehreren halbausgestanzten Stiftausbildungsabschnitten, die an einer Oberflächenseite des zweiten Plattenelements in einem an einem Endabschnitt des zweiten Plattenelements angeordneten Stiftausstanzabschnitt vorstehen, in dem die mehreren Stiftausstanzabschnitte, aus denen jeweils eine bestimmte Anzahl an Stiften, die für ein Substrat erforderlich ist, ausgestanzt wird, Seite-an-Seite in einer Längsrichtung des zweiten Plattenelements vorgesehen sind; und ein Stanzen der mehreren halbausgestanzten Stiftausbildungsabschnitte des Stiftausstanzabschnitts aus dem zweiten Plattenelement, um die mehreren Stifte herzustellen, und gleichzeitig ein Einführen der mehreren Stifte in die Durchgangslöcher des Substratausbildungsabschnitts, der an einem Endabschnitt des ersten Plattenelements angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach Anspruch 4, ferner umfassend: ein Durchführen eines Schritts A des Ausbildens der Durchgangslöcher im Substratausbildungsabschnitt des ersten Plattenelements, einen Schritt B des Unterziehens des Stiftausstanzabschnitts des zweiten Plattenelements einem Halbausstanzprozess, um einen halbausgestanzten Stiftausbildungsabschnitt auszubilden, der an einer Oberflächenseite des zweiten Plattenelements vorsteht; einen Schritt C des Ausstanzens des Stiftausbildungsabschnitts aus dem zweiten Plattenelement, um die Stifte auszubilden, und gleichzeitig eines Einführens der Stifte in die Durchgangslöcher des Substratausbildungsabschnitts des einen Endabschnitts des ersten Plattenelements; und einen Schritt D des Schneidens des Substratausbildungsabschnitts, in dem die Stifte in die Durchgangslöcher eingeführt sind, vom ersten Plattenelement, um das Substrat durch ein einzelnes Werkzeug zu produzieren.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach Anspruch 5, ferner umfassend: ein Durchführen eines Schritts E des Schneidens des Stiftausstanzabschnitts vom zweiten Plattenelement nach einem Ausbilden der mehreren Stifte aus dem an einem Endabschnitt des zweiten Plattenelements angeordneten Stiftausstanzabschnitt, wobei der Schritt E vom Werkzeug zum Durchführen der Schritte A bis D durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach Anspruch 6, ferner umfassend: ein Anordnen einer ersten Spule, auf der das erste Plattenelement aufgewickelt ist, und einer zweiten Spule, auf der das zweite Plattenelement aufgewickelt ist, sodass Zufuhrrichtungen beider Plattenelemente von beiden Spulen in einer Draufsicht orthogonal sind; und ein Durchführen der Schritte A bis E, während das erste Plattenelement intermittierend von der ersten Spule zugeführt wird und während das zweite Plattenelement intermittierend von der zweiten Spule zugeführt wird.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach Anspruch 1, wobei das zweite Plattenelement ein Aluminium der Serie nach JIS A1000 ist.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das zweite Plattenelement aus Aluminium der Serie nach JIS A6000 hergestellt ist.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei, wenn die Stifte in die Durchgangslöcher des ersten Plattenelements eingeführt werden, die Stifte darin eingepresst werden.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Lötmaterialschicht an mindestens einer Oberfläche des ersten Plattenelements vorgesehen ist.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Lötmaterialschicht an mindestens einer Oberfläche des zweiten Plattenelements vorgesehen ist.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Querschnittsform des zu stanzenden Stifts kreisförmig ist, und ein Verhältnis L/D einer Länge L des Stifts zu einem Durchmesser D 1,7 oder weniger beträgt.
Verfahren zum Herstellen einer wärmeableitenden Einheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Form des Durchgangslochs des ersten Plattenelements eine Stromlinienform ist und eine Querschnittsform des Stifts eine Stromlinienform ist, die eine Bogenecke und eine spitze Kante aufweist, welche in die gleiche Richtung wie eine Bogenecke beziehungsweise eine spitze Kante des Durchgangsloch ausgerichtet sind.