DE20320095U1

DE20320095U1 - Gehäuse aus Aluminium-Druckguß

Info

Publication number: DE20320095U1
Application number: DE20320095U
Authority: DE
Original assignee: Willy Voit & Co KG GmbH
Current assignee: Willy Voit & Co KG GmbH
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2013-12-24

Abstract

Gehäuse aus Aluminium-Druckguss, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einer Aluminium-Silizium-Gusslegierung besteht, die einen Gehalt an Begleitelementen von 0,2 –0,4% Eisen, max. 0,1 % Magnesium bzw. Mangan, max. 0,01 % Kupfer, Cadmium, Chrom, Titan, Lithium, Niob, Vanadium bzw. Zirkon aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse aus Aluminium-Druckguss.
Als Gehäuse für Elektronikkomponenten bzw. -schaltungen werden oft druckgegossene Aluminium-Gehäuse bzw. Gehäuseteile eingesetzt, da diese in großer Stückzahl wirtschaftlich hergestellt werden können und die durch die im Vergleich zu Kunststoffen gute Wärmeleitfähigkeit die Kühlung der Elektronikbaugruppen unterstützen können. Bei im Druckguss hergestellten Gehäusestrukturen werden üblicherweise Legierungen vom Typ AlSi(Fe) und AlSiCu(Fe) eingesetzt.
Im Vergleich zu Reinaluminium weisen Al-Druckgusslegierungen durch die eingebrachten Legierungselemente und Verunreinigungen (v.a. Eisen, Magnesium, Mangan,Kupfer, Cadmium, Chrom, Titan, Lithium, Niob, Vanadium bzw. Zirkon) eine deutlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit auf. Desweiteren kann die zur Erhöhung des Wärmeaustausches zwischen Kühlflüssigkeit und Gehäuse bewusst erzeugte große Kontaktfläche zwischen Kühlflüssigkeit und der offenporigen Aluminium-Schaumstruktur, vor allem bei wasserbasierten Kühlflüssigkeiten, zu einer unzulässigen Korrosion des Aluminiums führen. Dies trifft vor allem bei den im Druckguss üblichen Legierungen vom Typ AlSi(Fe) und AlSiCu(Fe) zu.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gehäuse aus Aluminium-Druckguß zu schaffen, das bei hoher Wärmeleitfähigkeit keine Korrosionsprobleme mit sich bringt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus einer Aluminium-Silizium-Gusslegierung besteht, die einen Gehalt an Begleitelementen von 0,2 – 0,4% Eisen, max. 0,1 % Magnesium bzw. Mangan, max. 0,01 % Kupfer, Cadmium, Chrom, Titan, Lithium, Niob, Vanadium bzw. Zirkon aufweist.
Diese Aluminium-Silizium-Gusslegierung weist neben einer hohen Wärmeleitfähigkeit eine gute Druckgießbarkeit auf und bei ihr treten die obengenannten Korrosionsprobleme nicht auf.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse eine offenporige Schaumstruktur aufweist, die von Kühlflüssigkeit durchströmbar ist.
Zur Verbesserung der Kühlwirkung werden an den Gehäusen oft zusätzliche Kühlrippen angebracht. Auch sind Anwendungen bekannt, bei denen die Gehäuse mit Bohrungen oder eingelegten Rohrstrukturen versehen sind, die von einer Kühlflüssigkeit durchflossen werden.
Die DE 196 17 457 A1 basiert auf der Idee, in einen Formhohlraum gekapselte Einlegeteile aus offenporigem Metallschaum einzulegen, um so in einem Gussteil die Kanäle für die Kühlflüssigkeit abzubilden, ohne die Kerne nach dem Abgießen entnehmen zu müssen. Als Gießverfahren werden hier Schwerkraftgießverfahren vorgeschlagen.
Zur Herstellung offenporiger Aluminiumschwämme stehen eine Anzahl von Verfahren zur Verfügung, so z.B. durch galvanische Beschichtung offenporiger Kunststoffschäume oder durch Feinguss. Ein ebenfalls seit langem bekanntes Verfahren ist das Umgießen von Füllstoffen mit metallischen Schmelzen. Dabei können anorganische Füllstoffe wie Sandpellets oder Salze oder organische Füllstoffe (Polymere) zur Anwendung kommen. Durch thermische Behandlung der Ausgangsgranulate werden die jeweiligen Vorkörper in bestimmte Formen gefügt. Diese Vorkörper werden in eine Gießform eingelegt, mit Schmelze infiltriert und Anschließend durch Hitzeeinwirkung bzw. wässrige Lösung entfernt [Werkstoffe in der Fertigung, 4/2003, S41f, ISSN-0939-2629B25800].
Das Einlegen von porösen Strukturen im Druckguss erweist sich jedoch als nicht realisierbar, da diese Strukturen bei den auftretenden Drücken von bis zu 1.200 bar kollabieren und zusammengepresst werden.
Die vorgeschlagene Weiterbildung der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es zur Vermeidung des Kollabierens eingelegter poröser Strukturen sowie zur Einsparung zusätzlicher Fertigungsschritte erforderlich ist, die offenporige Wärmetauscherstruktur im selben Gießarbeitsgang herzustellen wie das Druckgussteil selbst.
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, daß die poröse Schaumstruktur von einem nach dem Entformen thermisch zersetzten Kunststoff-Aussschmelzkern abgebildet ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die Aluminium-Silizium Gußlegierung einen Siliziumgehalt zwischen 8 und 10 % aufweist.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Aluminium-Silizium Gußlegierung einen Siliziumgehalt zwischen 10 und 12 % aufweist.
In Hinsicht auf die Druckgießbarkeit hat sich ein Siliziumgehalt zwischen 8 % und 12 % als vorteilhaft erwiesen.
Eine bevorzugte Zusammensetzung der Legierung ist:
Neben den vorteilhaften Korrosionseigenschaften weist diese Legierung eine im Vergleich zu den üblichen Druckgusslegierungen vom Typ AlSi(Fe) und AlSiCu(Fe) eine um > 20 % verbesserte Wärmeleitfähigkeit auf.
Schließlich ist es vorteilhaft, daß der Anschluss des Kühlkreislaufes im Bereich der Kernlager des Kunststoff-Ausschmelzkernes angeordnet ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung des Gießvorganges eines erfindungsgemäßen Gehäuses,
2 eine schematische Darstellung des Gehäuses gemäß 1 nach dem Ausformen und dem thermischen Zersetzen des KunststoffAusschmelzkerns.
Ein Druckgussteil mit einer im Inneren liegenden als Wärmetauscher geeigneten offenporigen Struktur (6) lässt sich im Druckguss beispielsweise auf die An wirtschaftlich herstellen, indem ein Kunststoff-Ausschmelzkern (3) aus porös gesintertem Kunststoffgranulat in die Druckgießform (2) eingelegt und während des Druckgießvorganges zur Herstellung des Druckgussteiles mit Schmelze infiltriert wird (1).
Nach dem Ausformen des Gussteiles (2) wird das Kunststoffgranulat thermisch zersetzt, so dass sich im Gussteil (7) eine offenporige Schaumstruktur (6) ergibt, die von der Kühlflüssigkeit durchströmt werden kann.
Die Anschluss (5) der sich im Inneren des Gussteils befindenden offenporigen Schaumstruktur (6) an einen Wasserkühlkreislauf erfolgt bevorzugt im Bereich der Kernmarken (1), an denen der Kunststoff-Ausschmelzkern (3) in der Druckgießform (2) gelagert wurde.

Claims

Gehäuse aus Aluminium-Druckguss, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einer Aluminium-Silizium-Gusslegierung besteht, die einen Gehalt an Begleitelementen von 0,2 –0,4% Eisen, max. 0,1 % Magnesium bzw. Mangan, max. 0,01 % Kupfer, Cadmium, Chrom, Titan, Lithium, Niob, Vanadium bzw. Zirkon aufweist.
Gehäuse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine offenporige Schaumstruktur (6) aufweist, die von Kühlflüssigkeit durchströmbar ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Schaumstruktur (6) von einem nach dem Entformen thermisch zersetzten Kunststoff-Aussschmelzkern (3) abgebildet ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Silizium Gußlegierung einen Siliziumgehalt zwischen 8 und 10 % aufweist.
Gehäuse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Silizium Gußlegierung einen Siliziumgehalt zwischen 10 und 12 % aufweist.
Gehäuse gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluss (5) des Kühlkreislaufes im Bereich der Kernmarken (1) des Kunststoff-Ausschmelzkernes (3) angeordnet ist.