DE1960768B2 - Mit Kühlrippen versehener Kühlkörper, insbesondere für Halbleiterelemente und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Kühlkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen luftgekühlten, « mit Kühlrippen versehenen, aus einem stranggepreßten Profil bestehenden Kühlkörper, insbesondere für Halbleiterelemente.

Ferner betrifft die Erfindung im Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kühlkörpers. so

Solche Kühlkörper sind bereits beschrieben worden. Mit Hilfe des Strangpreßverfahrens, bei dem ein Profil aus einer Düse gepreßt wird, lassen sich relativ komplizierte Querschnitte auf einfache Weise herstellen. Dieses Verfahren hat allerdings den Nachteil, daß die Querschnittsfläche des Profils über die gesamte Länge gleich bleibt. Es ist nun aber oft erwünscht, zur Erhöhung des Wirkungsgrades eines solchen Kühlkörpers an den Kühlrippen sogenannte Wirbelkanten vorzusehen. Unter Wirbelkanten werden dabei quer zur wt Strömungsrichtung der Luft liegende Unstetigkeitsstellen in den Kühlrippen verstanden, hinter denen in Strömungsrichtung gesehen eine laminare Luftströmung turbulent wird. Bei gegossenen Kühlkörpern läßt sich die Forderung nach Wirbelkanten z. B. schon bei f> der Herstellung der Gußform berücksichtigen. Die Wirbelkanten werden dann mitgegossen. Es ist nun aber nicht möglich, solche Wirbelkanten etwa bei strangge preßten Kühlkörpern gleich bei der Herstellung des Kühlkörpers mit herzustellen, da die Wirbelkanten js senkrecht zur Preßrichtung liegen müssen. Es ist zwar denkbar, die Wirbelkanten bei stranggepreßten Kühlkörpern etwa durch Unterteilen und Verschränken der Rippen nach Art eines Sägeblattes herzustellen. Der Wirkungsgrad solcher Kühlkörper wird dadurch aber nicht wesentlich erhöht, da die Verschränkung gegen den Fuß der Rippen immer kleiner und damit die Turbulenz immer geringer wird. Außerdem muß jede Rippe für sich verschränkt werden, was einen erheblichen Herstellungsaufwand bedeutet

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den Wirkungsgrad eines Kühlkörpers der eingangs genannten Art zu verbessern, wobei von der bekannten Tatsache, Wirbelkanten vorzusehen, Gebrauch gemacht wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen quer zur Preßrichtung des Profils angestauchte Wirbelkanten mit gegenüber dem Querschnitt der Kühlrippen vergrößertem Querschnitt aufweisen. Die Wirbelkanten sitzen dabei zweckmäßigerweise — in Strömlingsrichtung gesehen — am Anfang einer Kühlrippe. Vorteilhafterweise sind die Kühlrippen durch mindestens einen quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Schlitz unterteilt und weisen mindestens eine Wirbelkante auf.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Wirbelkanten eine ausgeprägte Abreißkante aufweisen. Wird ein Kühlkörper in Längsrichtung der Kühlrippen angeströmt, so ergibt sich wegen der guten Verwirbelung ein hoher Wirkungsgrad des Kühlkörpers. Dieser ist bei einer Anströmung in entgegengesetzter Richtung nicht so hoch, aber da die Richtung des Kühlmittelstromes im allgemeinen festliegt, hat man es in der Hand, die günstigste Lage des Kühlkörpers festzulegen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen solcher Wirbelkanten durch Stauchen anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 6 vorteilhafterweise mit Hilfe eines Werkzeuges gelöst, das auf das eine Ende der Kühlrippen durch eine große Auflagefläche eine relativ geringe Flächenpressung und auf einen begrenzten Bereich des anderen Endes derselben Kühlrippe bzw. des benachbarten Endes einer angrenzenden Kühlrippe über ein nasenförmiges Teil gleichzeitig eine so hohe Flächenpressung ausübt, daß dieser Bereich plastisch verformt wird; das Werkzeug wird dabei über mindestens einen Teil der Höhe der Kühlrippe in Richtung auf ihre Wurzel abgesenkt.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung lassen sich vorteilhafterweise sämtliche an einen Schlitz angrenzenden Enden aller parallel liegenden Kühlrippen gleichzeitig anstauchen, wenn ein Werkzeug verwendet wird, dessen Länge — quer zum Verlauf der Rippen — mindestens so groß wie die Länge des Schlitzes ist.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen in den F i g. 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht auf einen bekannten gegossenen Kühlkörper,

F i g. 2 eine Aufsicht auf diesen bekannten Kühlkörper,

F i g. 3 die Aufsicht auf einen Kühlkörper gemäß der Erfindung,

F i g. 4 die Seitenansicht des Kühlkörpers nach F i g. 3 von rechts, und

F i g. 5 die Vorderansicht des Kühlkörpers, dessen

Kühlrippen durch einen Schlitz unterteilt sind, nach dem Stauchen der Wirbelkanten und das dazugehörige Werkzeug zum Stauchen der Wirbelkanten,

Fig.6 die Vorderansicht auf einen Kühlkörper mit einem Werkzeug, das von dem in Fig.5 gezeigten abweicht

In den F i g. 1 und 2 ist der Boden des Kühlkörpers mit 1 bezeichnet An diesem Boden sind Kühlrippen 2 angegossen, zwischen denen das Kühlmittel, z. B. ein Luftstrom hindurchgeleitet wird. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades dieses Kühlkörpers sind die Kühlrippen 2 mit Wirbelkanten 3 versehen. Diese Wirbelkanten sind angegossen, d.h. Wirbelkanten und Kühlkörper entstehen in einem einzigen Arbeitsgang. Durch die Wirbelkanten wird ein laminarer Luftstrom weitgehend turbulent, so daß sich der Wirkungsgrad des Kühlkörpers erhöht

In F i g. 3 ist die Aufsicht auf einen stranggepreßten Kühlkörper gemäß der Erfindung gezeigt Der Boden des Kühlkörpers ist mit 4 bezeichnet Auf uiesem Boden sind Kühlrippen 6, 7 angeordnet, die durch einen quer zur durch einen Pfeil A angedeuteten Strömungsrichtung verlaufenden Schlitz S unterteilt sind. Dieser Schlitz ermöglicht den Zutritt eines Werkzeuges, mit dem die Wirbelkanten, die hier mit 11 bezeichnet sind, angestaucht werden. Die Wirbelkanten befinden sich im Ausführungsbeispiel in Strömungsrichtung gesehen am Ende der Kühlrippe 6. Natürlich kann auch am Anfang der Kühlrippe eine Wirbelkante vorgesehen sein. Diese kehrt dann ihr breites Ende dem Luftstrom zu. Es kann aber auch am Anfang und am Ende jeder der Kühlrippen 6 und 7 eine Wirbelkante vorgesehen sein. Im allgemeinen läßt sich sagen, daß die Wirbelkanten — in Strömungsrichtung gesehen — möglichst weit vorne an den Kühlrippen sitzen müssen, weil dann ein möglichst großer Teil derselben von einem turbulenten Luftstrom bestrichen wird.

Es ist auch möglich, die Kühlrippen durch mehr als einen Schlitz zu unterteilen. Damit kann die Anzahl der im Luftstrom hintereinanderliegenden Wirbelkanten erhöht werden.

In F i g. 4 ist die Seitenansicht des Kühlkörpers nach F i g. 3 gezeigt. Gleiche Teile sind in dieser Figur mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 3 versehen.

Die bei dem Kühlkörper gemäß der Fig.3 und 4 vorgesehenen Wirbelkanten lassen sich vorteilhaft auf die nachfolgend beschriebene Weise herstellen. Dies soll anhand der F i g. 5 und 6 näher erläutert werden. Jn F i g. 5 ist die Seitenansicht eines Kühlkörpers gezeigt, der wiederum aus einem Boden 4 und Kühlrippen 6, 7 besteht, die durch einen Schlitz 5 getrennt sind. Zum Herstellen der Wirbelkanten wird ein Werkzeug 8 in den Schlitz 5 gesteckt und dann mindestens über einen Teil der Höhe der Kühlrippe abgesenkt Dieses Werkzeug weist auf seiner einen unteren Seite eine breite Auflagefläche 9 und auf der anderen Seite ein

ίο nasenförmiges Teil 10 auf. Dies bewirkt, daß das Werkzeug auf die Teilkühlrippe 7 eine relativ geringe und auf die Teilkühlfläche 6 durch das nasenförmige Teil 10 eine relativ hohe Flächenpressung ausübt Auf diese Weise wird das dem Schlitz 5 benachbarte Ende der Teilkühlrippe 6 gestaucht und erhält eine Form, die aus Fig.3 ersichtlich ist. Um eine sichere Führung des Werkzeuges und eine geringe, definierte Flächenpressung des Werkzeuges auf der dem nasenförmigen Teil 10 abgewandten Seite zu gewährleisten, sitzt das

nasenförmige Teil 10 nicht ganz unten am Werkzeug, sondern etwas darüber. Die Breite des Schlitzes entspricht der Breite des Werkzeuges und ist mit b bezeichnet. Will man bis zur Wurzel der Kühlrippen gehende Wirbelkanten herstellen, wird sich der Schlitz bis in den Boden 4 des Kühlkörpers erstrecken.

In Fig.6 ist veranschaulicht, daß die Wirbelkanten auch mit einem anderen Werkzeug hergestellt werden können. Der Boden des Kühlkörpers ist mit 14 bezeichnet Die vorderste Kühlrippe des Kühlkörpers

trägt das Bezugszeichen 15. Das mit 18 bezeichnete Werkzeug ist gabelförmig ausgebildet und weist an seinem rechten Schenkel ein nasenförmiges Teil 19 auf. Die Auflagefläche des linken Schenkels des Werkzeuges 18 ist analog zur Auflagefläche 9 nach F i g. 5 wesentlich

größer als die Auflagefläche des nasenförmigen Teiles 19. Das Werkzeug ist hier soweit abgesenkt, daß die Kühlrippe 15 gerade an ihrem hinteren Ende oben gestaucht wird. Beim weiteren Absenken des Werkzeuges wird dann entsprechend das hintere Ende der Kühlrippe 15 weiter gestaucht. Dieses Verfahren gemäß Fig.6 läßt sich vorteilhafterweise bei kurzen Kühlrippen anwenden. Würde man bei solchen das anhand der Fig.5 erläuterte Verfahren anwenden, so bestünde die Gefahr, daß diese beim Einführen des Werkzeuges

einfach ausweichen und eine Wirbelkante nicht zustande käme. Auch das Stauchen eines Rippenanfanges ist mit einem solchen Werkzeug möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 Patentansprüche:

1. Luftgekühlter, mit Kühlrippen versehener, aus einem stranggepreßten Profil bestehender Kühlkörper, insbesondere für Halbleiterbauelemente, da- durch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (6,7) quer zur Preßrichtung des Profils angestauchte Wirbelkanten (U) mit gegenüber dem Querschnitt der Kühlrippen vergrößertem Querschnitt aufweisen.

2. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkanten (11) in Strömungsrichtung gesehen am Anfang der Kühlrippen (6, 7) sitzen.

3. Kühlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (6, 7) durch mindestens einen quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Schlitz (5) unterteilt sind und mindestens eine Wirbelkante (11) aufweisen.

4. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Aluminium besteht.

5. Verfahren zum Herstellen eines mit Kühlrippen versehenen Kühlkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Werkzeuges (8, 18) auf das eine Ende einer Kühlrippe durch eine große Auflagefläche eine relativ geringe Flächenpressung und auf einen begrenzten Bereich des anderen Endes derselben Kühlrippe bzw. des benachbarten Endes einer angrenzenden Kühlrippe über ein nasenförmiges Teil des Werkzeuges gleichzeitig eine so hohe Flächenpressung ausgeübt wird, daß dieser Bereich plastisch verformt wird, und daß das Werkzeug (8,18) über mindestens einen Teil der Höhe der Kühlrippe (6, 7) in Richtung auf ihre Wurzel zu abgesenkt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkanten (11) sämtlicher Kühlrippen (6,7) mittels eines einzigen Werkzeuges (18) gleichzeitig angestaucht werden.