DE19723590A1 - Kühlkörper - Google Patents

Kühlkörper

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DE19723590A1 DE19723590A DE19723590A DE19723590A1 DE 19723590 A1 DE19723590 A1 DE 19723590A1 DE 19723590 A DE19723590 A DE 19723590A DE 19723590 A DE19723590 A DE 19723590A DE 19723590 A1 DE19723590 A1 DE 19723590A1
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Naoki Kimura
Jun Niekawa
Osamu Kodachi
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Description

Hintergrund der Erfindung Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlkörper mit ausgezeichneter Wärmeabstrahlung durch Konvektion, der für wärmeerzeugende Teile verwendet wird, die bei Motoren für elektrische Fahrzeuge, Steuerschaltungen hierfür, Verbrennungsmotoren, allgemeine Leistungsregler, verschiedene Motorenarten, verschiedene Halbleiterarten (CPUs, Zentralrechner, Triebwerke, etc.), optische Halbleiter und andere verschiedene elektrische und elektronische Komponenten etc. benutzt werden.
Beschreibung verwandter Techniken
Die wirksame Kühlung von wärmeerzeugenden Teilen der oben erwähnten elektrischen und elektronischen Komponenten etc. ist ein wichtiges Problem, das unter Verwendung von technischer Ausstattung zu lösen ist. Es ist ebenfalls ein Kühlsystem für wärmeerzeugende Teile erforderlich, das von kleiner Größe ist.
Konventionell wurden die wärmeerzeugenden Teile der elektrischen und elektronischen Komponenten durch thermischen Anschluß eines Kühlkörpers aus Aluminium oder Aluminiumlegierung an das wärmeerzeugende Teil gekühlt. Jedoch da Aluminium oder Aluminiumlegierung (im Folgenden beide als Aluminiumlegierung bezeichnet) eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, ist die Wärmeableitung unzureichend, so daß kein ausreichender Kühleffekt erzielt werden kann. Dieses Problem wurde bisher durch die Herstellung groß dimensionierter Kühlkörper gelöst.
Das U.S.-Patent Nr. 3,566,959 offenbart z. B. einen Kühlkörper aus einem extrudierten Bereich, der mit vielen Kühlrippen für einen Halbleitergleichrichterkomplex ausgestattet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Jedoch wurden die wärmeerzeugenden Teile verkleinert und der Heizwert wurde erhöht, so daß ein großer Bedarf an einem Kühlkörper mit höherer Leistung und von kleinerer Größe bestand.
Dementsprechend ist es der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen Kühlkörper mit ausgezeichneten Wärmeabstrahlungseigenschaften und mechanischer Zuverlässigkeit zu liefern.
Die vorliegende Erfindung liefert einen Kühlkörper mit einer Basis, die aus einem metallplattenförmigen Körper, der einen höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als denjenigen von Aluminium hat, und aus einer Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, die auf zumindest einer Seite oder auf beiden Seiten des metallplattenförmigen Körpers metallisch verbunden ist, und aus Kühlrippen zur Wärmeabstrahlung durch Konvektion, die mit der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung metallisch verbunden sind, zusammengesetzt ist.
Die metallische Verbindung zwischen dem metallplattenförmigen Körper und der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung kann durch eines der Verfahren Hartlöten, Weichlöten, diffundiertes Bonding, Schweißen oder Walzplattieren hergestellt werden.
Die metallische Verbindung zwischen der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung und den Rippen zur Wärmeabstrahlung kann, wenn keine Einstückigkeit vorliegt, durch eines der Verfahren Hartlöten, Weichlöten, diffundiertes Bonding oder Schweißen hergestellt werden. Somit kann die metallische Verbindung eine hohe und stabile Wärmeabstrahlung zwischen dem metallplattenförmigen Körper und der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, und zwischen der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung und den Rippen zur Wärmeabstrahlung aufrechterhalten.
Die zuvor erwähnte metallische Verbindung trägt zu einer stabilen und hohen Wärmeabstrahlung zwischen dem metallplattenförmigen Körper und der Schicht aus Aluminiumlegierung und zwischen der Schicht aus Aluminiumlegierung und den Rippen bei.
Es wird auch bevorzugt, daß die Dicke der Aluminiumlegierungsschicht zwischen 2 und 50% der Dicke des wärmeleitenden plattenförmigen Körpers beträgt. Außerdem können zur Förderung der Wärmeabstrahlung Rillen in der Aluminiumlegierungsschicht, die die Oberfläche des metallplattenförmigen Körpers bedeckt, gebildet sein.
Tragelemente zum Tragen der Rippen können zwischen den Rippen, die auf der Aluminiumlegierungsschicht gebildet sind, angeordnet sein. Ebenso kann eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Teilen mit diesem Kühlkörper verbunden sein.
Ein nach außen liegender Querschnitt der Basis, die aus dem zuvor erwähnten metalplattenförmigen Körper und der Aluminiumlegierungsschicht, die dessen Oberfläche bedeckt, besteht, ist vorzugsweise mit einem Isolierharz beschichtet. Dieses Isolierharz verhindert, daß eine elektrolytische Korrosionreaktion zwischen dem metallplattenförmigen Körper und der Aluminiumlegierungsschicht stattfindet, so daß die Korrosion des Kühlkörpers verhindert wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die das erste Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht, die das zweite Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 4 (a) ist eine Teilplanansicht, die ein viertes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 4 (b) ist eine Längsschnittansicht desselben.
Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht, die ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist eine Längsschnittansicht, die einen konventionellen Kühlkörper zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Ein Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet einen metallplattenförmigen Körper mit einem höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als demjenigen von Aluminium, da er eine hohe Wärmeleitzahl erfordert. Der Kühlkörper weist eine Basis, die mit einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungs- (hiernach werden beide als Aluminiumlegierung beschrieben) Schicht ausgestattet ist, die auf zumindest einer Seite oder auf beiden Seiten des metallplattenförmigen Körpers gebildet ist, und Rippen mit einer ausgezeichneten Wärmeabstrahlung durch Konvektion, die auf dieser Basis gebildet sind, auf. In solch einer Bauweise können hohe Wärmeabstrahlungs- und Wärmediffusionseigenschaften durch den metallplattenförmigen Körper, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, erzielt werden, und eine ausreichende Wärmeabstrahlung durch Konvektion an die Luft kann durch die Rippen erzielt werden. Es wird ebenfalls eine hohe Wärmeübertragung zwischen dem metallplattenförmigen Körper und den Rippen über einen langen Zeitraum ausreichend aufrechterhalten. Daher hat dieser Kühlkörper eine hohe Zuverlässigkeit als Kühlkörper.
In der vorliegenden Erfindung werden für den metallplattenförmigen Körper metallische Materialien wie Kupfer, Silber, Gold, deren Legierungen etc. verwendet, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit haben als der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von Aluminiumlegierung (ca. 240 W/m deg).
Je dünner die Aluminiumlegierungsschicht ist, desto besser ist es, da die Wärmeübertragung des gesamten Kühlkörpers mit Zunahme der Dicke der Aluminiumlegierungsschicht aufgrund ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit sinkt.
Wenn jedoch die Schicht zu dünn ist, werden beim Verbinden der Aluminiumrippen Komponenten des metallplattenförmigen Körpers, die nicht aus Aluminiumlegierung bestehen, auf der Oberfläche verteilt, so daß der Korrosionswiderstand in einigen Fällen kleiner wird. Daher wird bevorzugt, daß die Dicke der Aluminiumlegierungsschicht nicht weniger als 2% derjenigen des metallplattenfömigen Körpers beträgt.
Da die Aluminiumschicht auf dem metallplattenförmigen Körper angeordnet ist, bestehen die Rippen vorzugsweise aus Aluminiumlegierung. In diesem Fall ist die Anfälligkeit für eine elektrolytische Korrosion zwischen der Aluminiumlegierungsschicht und der Rippe geringer, so daß der Korrosionswiderstand hoch ist. Die Rippen und die Aluminiumlegierungsschicht sind miteinander durch Weichlöten, Hartlöten, diffundiertes Bonding oder Schweißen fest verbunden. Weichlöten oder Hartlöten werden dem Schweißen vorgezogen, da die Verbindung durch Weichlöten oder Hartlöten leichter in einem größeren Bereich hergestellt werden kann. Die Verfahren zur Bildung der Rippen auf der Aluminiumlegierungsschicht beinhalten:
  • (1) ein Verfahren, bei dem eine Aluminiumlegierungsschicht mit einer Dicke von 30 bis 70 mm auf einem metallplattenförmigen Körper gebildet wird, und Rippen durch Schneiden, Heißschmieden etc. dieser Schicht hergestellt werden,
  • (2) ein Verfahren, bei dem Rippen an eine Aluminiumlegierungsplatte hartgelötet werden, und dieser Komplex auf einem metallplattenförmigen Körper angeordnet wird, und
  • (3) ein Verfahren, bei dem stangenförmige Rippen an eine Aluminiumlegierungsschicht eines metallplattenförmigen Körpers hartgelötet werden.
Für die Rippen und die auf dem metallplattenförmigen Körper gebildete Aluminiumlegierungsschicht können verschiedene Arten von Aluminiumlegierungen, Al-Cu-Plattiermaterial und Verbundwerkstoffe, etc. sowie reines Aluminium und Aluminiumlegierungen, die in JIS (Japanese Industrial Standard) oder ASTM (American Society for Testing Material) spezifiziert sind, verwendet werden.
Für das Verfahren zur Bildung der Aluminiumlegierungsschicht auf dem metallplattenförmigen Körper ist ein Plattierungsverfahren, bei dem ein metallplattenförmiger Körper durch Walzen mit einer Aluminiumlegierungsplatte plattiert wird, zu bevorzugen, da dieses Verfahren eine hohe Produktivität und niedrige Kosten aufweist.
Zusätzlich werden ein Verfahren, bei dem eine Aluminiumlegierung an einen metallplattenförmigen Körper diffundiert fest gebunden oder hartgelötet wird, ein Verfahren, bei dem eine Vakuumabscheidung, eine Kathodenzerstäubung oder ein thermisches Spritzen einer Aluminiumlegierung auf einem metallplattenförmigen Körper durchgeführt wird, ein Verfahren, bei dem ein metallplattenförmiger Körper in eine geschmolzene Aluminiumlegierung getaucht wird, ein Verfahren, in dem Explosionsschweißen durchgeführt wird, etc. verwendet. Alle diese Verfahren liefern hohe Bonding-Eigenschaften.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung die Aluminiumlegierungsschicht auf nur einer Seite des metallplattenförmigen Körpers gebildet wird, kann aufgrund des Unterschiedes bei dem Koeffizienten der Wärmeausdehnung zwischen der Aluminiumlegierungsschicht und dem metallplattenförmigen Körper eine Verziehung auftreten. Diese Verziehung tritt um so erheblicher auf als die Fläche des Kühlkörpers größer wird.
Diese Verziehung kann eingedämmt werden, indem die Dicke der Aluminiumlegierungsschicht nicht mehr als 50%, vorzugsweise nicht mehr als 30% derjenigen des metallplattenförmigen Körpers beträgt, oder indem Rillen in der Aluminiumlegierungsschicht gebildet werden.
Das zuvor erwähnte Verfahren der Bildung von Rillen ist besonders wirksam, wenn die Fläche des Kühlkörpers groß ist. Die Wirkung der Rillen wird zufriedenstellend erzielt, wenn die Rillentiefe nicht weniger als 10% der Dicke der Aluminiumlegierungsschicht beträgt. Die Rillentiefe kann eine derartige Tiefe sein, daß der metallplattenförmige Körper freigelegt ist, nämlich 100% der Dicke der Aluminiumlegierungsschicht. Je höher die Anzahl der Rillen ist und je größer die Rillenbreite ist, desto erheblicher ist die erzielte Wirkung.
Die Rillen können durch Bearbeitung unter Verwendung von gewöhnlichen Werkzeugen, Hartmetallwerkzeugen, Diamantwerkzeugen, etc., Laserstrahl­ bearbeitung, Anätzung etc. gebildet werden.
Zusätzlich beinhalten die Verfahren zur Bildung der Rillen ein Verfahren, bei dem kleine Stücke einer Aluminiumlegierungsplatte in Abständen auf einem metallplattenförmigen Körper angeordnet werden, ein Verfahren, bei dem rillenförmige Masken auf einem metallplattenförmigen Körper angeordnet werden und eine Vakuumabscheidung, eine Kathodenzerstäubung oder ein thermisches Spritzen, etc. über den Masken durchgeführt wird, und ein Verfahren, bei dem ein metallplattenförmiger Körper, auf dem die zuvor erwähnten rillenförmigen Masken angeordnet sind, in eine geschmolzene Aluminiumlegierung getaucht wird.
Die Verzeihung des Basis des Kühlkörpers kann auch durch Bildung der Aluminiumlegierungsschicht auf beiden Seiten des metallplattenförmigen Körpers eingedämmt werden.
Da in der vorliegenden Erfindung die Rippe vorzugsweise eine dünne Aluminiumlegierungsplatte ist, können die folgenden Vorteile durch Tragen der Rippen untereinander durch Tragelemente erzielt werden.
  • (1) Die Festigkeit und Stärke der gesamten Rippen werden erhöht.
  • (2) Der wärmeabstrahlende Bereich wird vergrößert, so daß die Wärmeabstrahlung durch Konvektion verbessert wird.
  • (3) Wenn ein wärmeerzeugendes Teil einer elektrischen und elektronischen Komponente vibriert, wird die von der Resonanz der Rippen bewirkte Vibration eingedämmt, so daß die Signalqualität von Audioanlagen etc. verbessert wird.
Als Ergebnis eines Experimentes wurde eine 5,7%-ige Erhöhung der zuvor erwähnten Wärmeabstrahlung durch Konvektion gemessen. Für die Vibration wurde eine Wellenform auf der 1 kHz Bezugswelle auf der Ausgangsseite eines Transistors mit einer schnellen Fouriertransformierten (FFT) gemessen und analysiert. Als Ergebnis wurde herausgefunden, daß die ungerade Zahl der Verzerrung von höheren harmonischen Wellen um 62% verringert werden kann.
Außerdem ist es im Sinne einer Langzeit-Lebensdauer wünschenswert, daß ein nach außen liegender Querschnitt der Basis, die aus dem zuvor erwähnten metallplattenförmigen Körper und der Aluminiumlegierungsschicht, die dessen Oberfläche bedeckt, besteht, mit einem Isolierharz beschichtet ist. Dies ist erforderlich, da dieses Isolierharz eine elektrolytische Korrosionsreaktion zwischen dem metallplattenförmigen Körper und Aluminiumlegierungsschicht verhindert, so daß die Korrosion der Aluminiumlegierung verhindert wird.
Die vorliegende Erfindung wird in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die unten stehenden Ausführungsbeispiele beschrieben werden.
Ausführungsbeispiel 1
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Der Kühlkörper 90 ist von einer Basis, in der beide Flächen einer Kupferplatte 10 mit einer Länge von 100 mm, einer Breite von 100 mm und einer Dicke von 2 mm mit 0,5 mm dicken Aluminiumlegierungsplatten 20 und 30 plattiert sind, und Aluminiumlegierungsrippen 40, die an eine Aluminiumlegierungsplatte 20 hartgelötet sind, gebildet.
Die andere Seite der Aluminiumlegierungsplatte 30 dieses Kühlkörpers 90 ist an ein Ende eines Wärmerohrs 50 weichgelötet, so daß die Aluminiumlegierungsplatte 30 über ein Lötmetall 52 mit dem Wärmerohr 50 verbunden ist. Das andere Ende des Wärmerohrs 50 ist an ein wärmeerzeugendes Teil 60 wie einen Halbleitergleichrichtungskomplex weichgelötet. Somit ist das wärmeerzeugende Teil 60 über das Wärmerohr 50 thermisch mit dem Kühlkörper 90 verbunden.
Ausführungsbeispiel 2
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Der Kühlkörper 90 ist von einer Basis, in der eine Fläche einer Kupferplatte 10 mit einer Länge von 100 mm, einer Breite von 100 mm und einer Dicke von 2 mm mit einer 0,5 mm dicken Aluminiumlegierungsplatte 20 plattiert ist, und Aluminiumlegierungsrippen 40, die an die Aluminiumlegierungsplatte 20 hartgelötet sind, gebildet. Die andere Fläche der Kupferplatte 10 dieses Kühlkörpers 90 ist mit einem Wärmerohr 50, das über ein Lötmetall 52 mit einem wärmeerzeugenden Teil 60 verbunden ist, thermisch verbunden.
Ausführungsbeispiel 3
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Dieser Kühlkörper 90 ist so konfiguriert, daß Tragelemente 70 an die Aluminiumlegierungsrippen 40 des in Fig. 1 gezeigten Kühlkörpers 90 hartgelötet sind. Das Tragelement 70, das ein wellenförmiges Aluminiumlegierungsblech-element ist, erhöht die Wärmekonvektionseigenschaften.
Ausführungsbeispiel 4
Fig. 4(a) ist eine Teilplanansicht, die ein viertes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 4(b) ist eine Längsschnittansicht, die dasselbe zeigt.
Dieser Kühlkörper 90 ist so konfiguriert, daß eine Fläche einer Kupferplatte 11 mit einer Länge von 200 mm, einer Breite von 200 mm und einer Dicke von 2 mm mit einer 0,6 mm dicken Aluminiumlegierungsplatte 21 plattiert ist, und Aluminiumlegierungsrippen 40, die an die Aluminiumlegierungsplatte 21 hartgelötet sind. Auf der Fläche dieser Aluminiumlegierungsplatte 21 sind Rillen 80 in Längs- und Querrichtungen gebildet. Die Tiefe der Rille 80 beträgt 70% der Dicke der Aluminiumlegierungsplatte 21.
Ausführungsbeispiel 5
Dieser Kühlkörper hat dieselbe Konfiguration wie diejenige des in Fig. 4 gezeigten Kühlkörpers, außer daß die Rillen nur in Längsrichtung in der Aluminiumlegierungsplatte 21 des in Fig. 4 gezeigten Kühlkörpers 90 gebildet sind. Eine Figur ist nicht gezeigt.
Ausführungsbeispiel 6
Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht, die ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Dieser Kühlkörper ist so konfiguriert, daß die Tragelemente 70 auf den Rippen 40 des in Fig. 4 gezeigten Kühlkörpers angeordnet sind, und daß die andere Fläche der Kupferplatte 11 mit einer Aluminiumlegierungsplatte 31 plattiert ist.
Ausführungsbeispiel 7
Dieser Kühlkörper hat dieselbe Konfiguration wie diejenige des in Fig. 4 gezeigten Kühlkörpers, außer daß in der Aluminiumlegierungsplatte 21 des in Fig. 4 gezeigten Kühlkörpers 90 keine Rillen gebildet sind. Eine Figur ist nicht gezeigt.
Ausführungsbeispiel 8
Dieser Kühlkörper hat dieselbe Konfiguration wie diejenige des in Fig. 4 gezeigten Kühlkörpers, außer daß die Dicke der Aluminiumlegierungsplatte 21 des in Fig. 4 gezeigten Kühlkörpers 90 1,1 mm beträgt. Eine Figur ist nicht gezeigt.
Jeder der Kühlkörper in den oben erwähnten Ausführungsbeispielen, war mit dem Wärmerohr 50 verbunden, das über das Lötmetall mit dem wärmeerzeugenden Teil 60 verbunden war, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt. In diesem Zustand wurden Heizzyklustests durchgeführt.
Ein Heizzyklustest wurde durchgeführt, indem diskontinuierlich elektrische Energie (Spannung: 80V, Strom: 3,01A) auf ein elektrisches Heizgerät zum Heizen von 2000 Zyklen geladen wurde, um den steigenden Prozentanteil des Wärmewiderstandes (Temperaturunterschied (°C)/Wärmeenergie (W)) eines Kühlkörpers zu messen. Der Temperaturunterschied ist derjenige der Temperatur zwischen dem Heizgerät und einer Spitze einer Kühlrippe. Das diskontinuierliche Aufladen wurde so durchgeführt, daß die Temperatur des wärmeerzeugenden Teiles zwischen Raumtemperatur und 150°C variierte. Der Kühlkörper wurde horizontal angeordnet (in solch einer Weise, daß die Oberfläche des metallplattenförmigen Körpers horizontal ist), und Luft mit 25°C wurde mit einer Geschwindigkeit von 1m/Sek. auf die Kühlrippen geblasen.
Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Tests für den Fall durchgeführt., in dem Aluminiumlegierungskühlkörper 41 mit einem wärmeerzeugenden Teil 60 über ein Wärmerohr 50 verbunden sind, wie in Fig. 6 gezeigt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 51 ein metallisches Schmiermittel.
Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
In Tabelle 1 werden die Flächengrößen des Kühlkörpers beschrieben. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich wird, zeigen die Kühlkörper der vorliegenden Erfindung (Nr. 1 bis 9) einen niedrigen Prozentanstieg des Wärmewiderstandes und eine gute Langzeitwärmeabstrahlung durch Konvektion, selbst nach 2000 Heizzyklen. Bei Kühlkörper Nr. 8 der Kühlkörper der vorliegenden Erfindung, bei dem die Dicke (1,1 mm) der Aluminiumlegierungsplatte so dick wie 55% der Dicke (2 mm) der Kupferplatte ist, war die Verziehung leicht hoch, obwohl deren Grad noch so war, daß tatsächlich keine Probleme auftauchen, und der Prozentanstieg des Wärmewiderstandes war etwas erhöht. Daher sollte die Dicke der Aluminiumlegierungsschicht nicht mehr als 50%, vorzugsweise nicht mehr als 30% der Dicke der Kupferplatte betragen. Bei Kühlkörper Nr. 9, bei dem die Aluminiumlegierungsplatte dünn war, war der Korrosionwiderstand des angelöteten Bereiches etwas vermindert. Jedoch lag dies nicht in einer Größenordnung, die tatsächlich ein Problem darstellen würde.
Bei den Kühlkörpern Nr. 1 bis 3 war, obwohl deren Flächenbereich 1/16 verglichen mit dem des konventionellen Kühlkörpers Nr. 11 betrug, die Kühlkapazität für eine Einheit ungefähr dieselbe wie diejenige des konventionellen Kühlkörpers, was deutlich macht, daß der Kühlkörper gut verkleinert werden kann.
Obwohl der Erhöhungsprozentsatz des Wärmewiderstands bei den konventionellen Kühlkörpern (Nr. 10 und 11) hoch war, verschlechterte sich der Wärmekontakt aufgrund der Verwerfung der Aluminiumplatte des Kühlkörpers, und die Wärmeausbreitung war unzureichend.
Bei den Kühlkörpern der vorliegenden Erfindung wurde kein Schmiermittel zwischen den Kühlkörper und das Wärmerohr gebracht, so daß es dort keine Möglichkeit zur Kontaminierung der Geräte durch das Schmiermittel gibt, selbst wenn sie in hohem Vakuum verwendet werden, und die Wärmeabstrahlung durch Konvektion wird durch die Verdunstung von Schmiermittel nicht verringert, selbst wenn die Geräte in einem offenen System wie dem Weltraum verwendet werden.
Obwohl der Fall, wo der Kühlkörper der vorliegenden Erfindung über das Wärmerohr mit dem wärmeerzeugenden Teil verbunden ist, oben beschrieben wurde, kann dieselbe Wirkung durch Zwischensetzen eines anderen Elementes als des Wärmerohrs oder durch eine direkte Verbindung des wärmeerzeugenden Teils mit dem Kühlkörper erzielt werden. Obwohl ebenso oben der Fall, wo ein wärmeerzeugendes Teil angeschlossen ist, beschrieben wurde, kann dieselbe Wirkung in dem Fall erzielt werden, wo eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Teilen angeschlossen ist.
Wie oben beschrieben, ist, da der Kühlkörper der vorliegenden Erfindung so gestaltet ist, daß Kühlrippen auf der auf dem metallplattenförmigen Körper angeordneten Aluminiumlegierungsschicht gebildet sind, der Wärmewiderstand zwischen dem metallplattenförmigen Körper und den Rippen niedrig, und eine ausgezeichnete Wärmeabstrahlung kann stabil für einen langen Zeitraum erzielt werden.
Die ausgezeichnete Wärmeabstrahlung kann auch dazu beitragen, den Kühlkörper klein zu gestalten. Außerdem ist die Gefahr der elektrolytischen Korrosion etc. geringer, wenn die aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Rippen verwendet werden, so daß der Korrosionswiderstand hoch ist. Die Verziehung, die entsteht, wenn die Aluminiumlegierungsschicht auf nur einer Seite gebildet wird, kann durch Bildung einer dünnen Aluminiumlegierungsschicht mit einer Dicke, die nicht höher als ein vorbestimmter Wert ist, oder durch Bildung von Rillen in der Aluminiumlegierungsschicht eingedämmt werden. Die zwischen den Rippen angeordneten Tragelemente können die Stärke- und Wärme­ konvektionseigenschaften der Rippen erhöhen.
Dementsprechend erzielt der Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung beachtliche Wirkungen bei der Kühlung von elektrischen und elektronischen Geräten und Komponenten wie Motoren für elektrische Fahrzeuge, ihre Steuerschaltungen dafür, Verbrennungsmotoren, allgemeine Leistungsregler, allgemeine Motoren und allgemeine Halbleitervorrichtungen.

Claims (8)

1. Kühlkörper mit einer Basis aus einem metallplattenförmigen Körper mit einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten, der höher als derjenige von Aluminium ist, und aus einer Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, die auf einer Seite oder auf beiden Seiten des metallplattenförmigen Körpers metallisch fest verbunden ist, und einer Kühlrippe zur Wärmeabstrahlung, die metallisch mit der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung fest verbunden ist, besteht.
2. Kühlkörper gemäß Anspruch 1, bei dem die metallische Verbindung zwischen dem metallplattenförmigen Körper und der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung durch eines der Verfahren Hartlöten, Weichlöten, diffundiertes Bonding, Schweißen oder Walzplattieren hergestellt ist.
3. Kühlkörper gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die metallische Verbindung zwischen der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung und den Rippen zur Wärmeabstrahlung durch eines der Verfahren Hartlöten, Weichlöten, diffundiertes Bonding oder Schweißen hergestellt ist.
4. Kühlkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Dicke der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung 2 bis 50% der Dicke des metallplattenförmigen Körpers beträgt.
5. Kühlkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Rille auf der Seite der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gebildet ist, die die Kühlrippe zur Wärmeabstrahlung aufweist.
6. Kühlkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem Tragelemente zum Tragen der Rippen zur Wärmeabstrahlung untereinander zwischen den Rippen angeordnet sind.
7. Kühlkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein nach außen liegender Querschnitt der Basis mit dem metallplattenförmigen Körper und der Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, die dessen Oberfläche bedeckt, mit einem Isolierharz beschichtet ist.
8. Kühlkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der metallplattenförmige Körper mit einem höheren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als denjenigen von Aluminium ein plattenförmiger Körper aus Kupfer oder Kupferlegierung ist.
DE19723590A 1996-06-06 1997-06-05 Kühlkörper Withdrawn DE19723590A1 (de)

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