DE3500976A1

DE3500976A1 - Kuehlkoerper fuer elektronische bauelemente

Info

Publication number: DE3500976A1
Application number: DE19853500976
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 8500 Nürnberg Horn
Original assignee: HORN HANS JOACHIM
Current assignee: HORN HANS JOACHIM
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-01-14
Publication date: 1986-07-17

Description

Kühlkörper für elektronische Bauelemente
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für elektronische Bauelemente, bestehend aus einem zur Aufnahme der Bauelemente bestimmten metallischen Grundkörper mit mindestens einem daran vorgesehenen ebenfalls metallischen Kühlansatz.
Kühlkörper der vorstehend beschriebenen Art sind bekannt. Sie bestehen in der Regel aus Aluminium-Strangpreßfolien. Hierbei sind Grundkörper und Kühlansätze bildende Rippen einstückig stranggepreßt. Nach dem Strangpreßverfahren hergestellte Kühlkörper sind in ihren Gestaltungsmöglichkeiten jedoch beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, die Vielfalt der Gestaltungsmöglichkeiten für Kühlkörper der eingangs beschriebenen Art in Anpassung an die speziellen Verwendungszwecke zu erhöhen.
Ausgehend von einem Kühlkörper der eingangs beschriebenen Art besteht eine erste Lösungsmöglichkeit der Aufgabe darin, daß der Kühlansatz mit einem Flansch versehen ist, mittels welchem er mit dem Grundkörper wärmeleitend verbunden, insbesondere verschweißt ist.
Gemäß einer praktischen Ausgestaltung dieses grundsätzlichen Lösungsgedankens kann der Kühlansatz von einer Blechplatte gebildet sein, deren einer Randbereich zwecks Formung des Flansches umgebördelt ist.
Wenn mehrere Blechplatten verwendet werden, so können diese so nebeneinander angeordnet werden, daß sich ihre umgebördelten Randbereiche berühren. Zur Erhöhung der Kühlwirkung wird weiterhin vorgeschlagen, daß bei Verwendung mehrerer derart nebeneinander angeordneter Blechplatten zumindest zwei von ihnen - ausgehend vom Grundkörper- divergierend auseinandergehen.
Am besten ist es, wenn alle Blechplatten - soweit es der Platz zuläßt - voneinander weggespreizt sind.
Durch die Verwendung von sehr dünnen Blechplatten sind Material-Einsparungen möglich. Auch wird dadurch eine Gewichtsreduzierung erreicht. Schließlich können die Blechplatten durch dichtes Setzen zu einer beachtlichen Volumen-Reduzierung beitragen.
Eine andere praktische Ausgestaltung der oben bezeichneten ersten Lösungsmöglichkeit kann darin bestehen, daß der Kühlansatz von einem Rohrstück gebildet ist, dessen einer Endbereich zwecks Formung des Flansches umgebördelt ist. Rohrstücke haben den Vorteil, daß sie sich vorfertigen lassen, eine große Kühl-Oberfläche haben und auch bei geringer Wandstärke eine große Eigenstabilität besitzen.
Die umgebördelten Randbereiche an den Rohrstücken bzw.
Blechplatten erlauben insbesondere die Anwendung der Ultraschallschweißtechnik, mittels welcher fertigungstechnisch besonders einfach gut wärmeleitende Verbindungen zwischen den Blechplatten bzw. den Rohrstücken und dem Grundkörper hergestellt werden können.
Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die Rohrstücke mit einem umgebördelten Endbereich versehen sind. Sie können auch stumpf auf den Grundkörper aufgesetzt oder in ein im Grundkörper vorgesehenes Loch eingesetzt werden, das sie dann durchgreifen. Im letzteren Falle sollte der Durchmesser des Loches und der Außendurchmesser des Rohrstückes zwecks intensiver Kontaktierung etwa gleich groß sein.
Die Verbindung kann hier durch Stumpfschweißen, Preßsitz oder durch Verkleben erfolgen, wobei hierzu wärmeleitender Klebstoff verwendet werden sollte.
Der Grundkörper kann auch winkelförmig gestaltet sein.
In diesem Fall ist es möglich, jeden Winkelschenkel mit Rohrstücken zu besetzen, wobei sich dann die Achse der Rohrstücke ebenfalls winkelig zueinander erstrecken.
Es können auch Rohrstücke unterschiedlichen Durchmessers verwendet werden. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, die Rohrstücke konzentrisch ineinander anzuordnen. Dabei kann für das Rohrstück mit dem geringeren Durchmesser ein Loch in dem Grundkörper vorgesehen sein, der dem Außendurchmesser des Rohrstückes mit dem geringeren Durchmesser entspricht. Durch dieses Loch kann dann das Rohrstück hindurchgeführt und darin befestigt werden. Das Rohrstück mit dem größeren Durchmesser müßte dann auf den Grundkörper aufgesetzt werden. Wenn beide Rohrstücke umgebördelte Endbereiche aufweisen, so müßte die dem anderen Ende abgewandte Seite des umgebördelten Randbereiches des Rohrstückes größeren Durchmessers auf die eine Seite des Grundkörpers aufgesetzt werden, während die dem anderen Ende zugewandte Seite des umgebördelten Randbereiches des Rohrstückes kleineren Durchmessers in Kontakt mit der anderen Seite des Grundkörpers zu bringen ist.
Eine andere Lösungsmöglichkeit der oben geschilderten Aufgabe kann darin bestehen, daß die Kühlrippen von Blechstreifen gebildet sind, die in einem den Grundkörper bildenden Abschnitt paketartig zusammengefaßt sind und die in einem anderen einen Endabschnitt bildenden Abschnitt sternförmig ausezandergespreizt sind. Die.
Verbindung der Blechstreifen in dem einen Abschnitt, in dem sie paketartig zusammengefaßt sind, kann wiederum vorzugsweise durch Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, durch. Vernieten, Verschrauhen oder durch wärmeleitendes Verkleben erfolgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Kühlkörpers mit auf einem Grundkörper aufgesetzten Blechplatten Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Kühlkörpers mit auf einem Grundkörper aufgestzten Rohrstücken Fig. 3 einen Schnitt durch in Grundkörper und daran befestigten Rohrstücken Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines winkelförmigen Grundkörpers mit daran angesetzten Rohrstücken.
Fig. 5 einen weiteren Schnitt durch einen Grundkörper mit daran befestigten, konzentrisch ineinanderliegenden Rohrstücken Fig. 6 mehrere zusammengefaßte Blechstreifen, die gleichzeitig Grundkörper und Kühlrippen bilden.
Der in Fig.1 gezeigte Kühlkörper besteht aus einem Grundkörper 1, der einelektronisches Bauelement trägt,das Wä erzeugt. Diese Wärme soll durch den Kühlkörper abgeführt werden. Dazu sind auf den Grundkörper 1 Blechplatten 6 aufgesetzt. Diese sind an ihrem einen Randbereich zwecks Formung eines Flansches 7 umgebördelt. Mit dem Flansch 7 sitzen die Blechplatten 6 auf dem Grundkörper 1 auf. Die Verbindung zwischen dem Flansch 7 und dem Grundkörper 1 kann auf verschiedene Weise erfolgen. Entscheidend ist, daß diese Verbindung wärmeleitend ist.
Diese Bedingung wird beispielsweise durch Ultraschallschweißen erfüllt. Das Ultraschall schweißverfahren eignet sich auch herstellungstechnisch besonders gut für die Herstellung derartiger Kühlkörper. Die Blechplatten 6 sind so angeordnet, daß sie - ausgehend von dem Grundkörper 1 - divergierend auseinanderstehen.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform für einen Kühlkörper. Hier ist wiederum auf einem Grundkörper 1 ein elektronisches Bauelement 2 angeordnet. Ferner sind auf dem Grundkörper 1 vier Rohrstücke 3 mit ihren Enden aufgesetzt.
Die Befestigung der Rohrstücke ist genauer in Fig. 3 dargestellt. Das linke Rohrstück 3 ist an seinem unteren Rand umgebördelt. Der umgebördelte Randbereich 4 ist auf den Grundkörper 1 aufgesetzt und durch Ultraschallschweissen mit diesem verbunden. Das mittlere Rohrstück 3 durchgreift ein Loch 5 in dem Grundkörper. Der Durchmesser des Loches 5 ist so bemessen, daß er etwa gleich dem Außendurchmesser des mittleren Rohrstückes entspricht.
Mit der dem oberen Ende zugewandten Seite des umgebördelten Randbereiches 4 liegt das mittlere Rohrstück 3 an der Unterseite des Grundkörpers 1 an. Das rechte Rohrstück 3 ist schließlich nur durch ein Loch 5 mit Preßsitz hindurchgeführt. Der Preßsitz gewährleistet einen intensiven Kontakt. Eine weitere Befestigung kann beispielsweise durch Verkleben mit einem wärmeleitenden Klebstoff erfolgen.
In Fig. 4 ist ein Kühlkörper gezeigt, der von einem winkelförmigen Grundkörper 1 gebildet ist. Jeder Winkelschenkel des Grundkörpers 1 trägt ein elektronisches Bauelement 2. Ferner sind an den beiden Winkelschenkeln Rohrstücke 3 angesetzt, derart, daß die Achsen der Rohr- stücke etwa senkrecht zueinander verlaufen.
In Fig. 5 ist eine andere Befestigungsmöglichkeit für Rohrstücke an dem Grundkörper dargestellt. Hier sind zwei Rohrstücke 3 unterschiedlichen Durchmessers verwendet. Das Rohrstück kleineren Durchmessers 3 durchgreift wiederum ein Loch 5 in dem Grundkörper 1 und liegt mit der Oberseite seines umgebördelten Randbereiches 4 an der Unterseite des Grundkörpers 1 an, um einen intensiven Wärmeübergangskontakt zu gewährleisten. Das Rohrstück größeren Durchmessers 3 umgibt das Rohrstück mit dem kleineren Durchmesser konzentrisch. Es sitzt mit seinem umgebördelten Randbereich 4 auf der Oberseite des Grundkörpers 1 auf. Die beiden umgebördelten Randbereiche 4 der beiden Rohrstücke 3 können beispielsweise wiederum durch Ultraschallschweißen mit dem Grundkörper 1 verbunden werden.
Fig. 6 zeigt eine andere Möglichkeit. Hier sind fünf Blechplatten in einem mittleren Abschnitt 7b paketartig zusammengepreßt und zusätzlich durch Ultraschallschweißen verschweißt. Sie bilden hier den Grundkörper.
An den beiden Endabschnitten 7a und 7c sind die Blechplatten auseinandergespreizt. Der den Grundkörper 1 bildende Abschnitt 7b der Blechplatten trägt ein elektronisches Bauelement 2, dessen Wärme abgeführt werden soll.
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Claims

ANSPRÜCHE 1.

2i Kühlkörper für elektronische Bauelemente, bestehend aus einem zur Aufnahme der Bauelemente bestimmten metallischen Grundkörper mit mindestens einem daran vorgesehenen ebenfalls metallischen Kühlansatz, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlansatz (3; 6) mit einem Flansch (4, 7) versehen ist, mittels welchem er mit dem Grundkörper (1) wärmeleitend verbunden, insbesondere verschweißt ist.
2. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlansatz von einer Blechplatte (6) gebildet ist, deren einerRandbereich (7) zwecks Formung des Flansches umgebördelt ist.
3. Kühlkörper nach Anspruch 2, dadurch gkennzeichnet, daß auf dem Grundkörper (1) mehrere Blechplatten (6) nebeneinander angeordnet sind, derart, daß sich ihre umgebördelten Randbereiche berühren oder nahezu berühren.
4. Kühlkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Grundkörper (1) mehrere Blechplatten (6) nebeneinander angeordnet sind und daß zumindest zwei davon - ausgehend von dem Grundkörper (1) - divergierend auseinanderstehen.
5. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlansatz von einem Rohrstück (3) gebildet ist, dessen Endbereich (4) zwecks Formung eines Flansches umgebördelt ist.
6. Kühlkörper für elektronische Bauelemente, bestehend aus einem zur Aufnahme der Bauelemente bestimmten metallischen Grundkörper mit mindestens einem daran vorgesehenen, ebenfalls metallischen Kühlansatz, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlansatz von einem Rohrstück (3) gebildet ist, das zwecks wärmeleitender Verbindung endseitig auf den Grundkörper (1) aufgesetzt ist oder diesen durchgreift.
7. Kühlkörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (3) ein Loch (5) in dem Grundkörper (1) durchgreift, und daß der Durchmesser des Loches (5) und der Außendurchmesser des Rohrstückes (3) zwecks intensiver Kontaktierung etwa gleich groß sind.
8 . Kühlköprer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) winkelförmig gestaltet ist, und daß jeder Winkelschenkel mit mindestens einem Rohrstück (3) versehen ist, derart, daß die Achsen der Rohrstücke ebenfalls winkelig zueinander ausgerichtet sind.
9. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rohrstücke (3) unterschiedlichen Durchmessers derart an dem Grundkörper (1) angebracht sind, daß das Rohrstück (3) geringeren Durchmessers etwa konzentrisch an dem Rohrstück (3) größeren Durchmessers sitzt.
10. Kühlkörper nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der umgebördelte Endbereich (4) des Rohrstückes (3) mit seiner dem anderen Ende des Rohrstückes (3) zugewandten Außenseite an dem Grundkörper (1) anliegt.
11. Kühlkörper nach Anspruch 7, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Loches(5) in dem Grundkörper (1) etwa gleich dem Außendurchmesser desjenigen der beiden Rohrstücke (3) ist, das den größeren Durchmesser hat, und daß der umgebördelte Randbereich (4) des Rohrstückes (3) größeren Durchmessers mit seiner dem anderen Ende dieses Rohrstückes (3) abgewandten Außenseite an dem Grundkörper (1) anliegt.
12. Kühlköprer nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlansatz (3; 6) durch Ultraschallschweißen am Grundkörper befestigt ist.
13. Kühlköprer für elektronische Bauelemente, bestehend aus einem zur Aufnahme der Bauelemente bestimmten metallischen Grundkörper mit daran vorgesehenen ebenfalls metallischen Kühlrippen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen von Blechstreifen gebildet sind, die in einem den Grunkörper (1) bildenden Abschnitt(7b)paketartig zusammengefaßt sind und in einem anderen, einen Endabschnitt bildenden Abschnitt sternförmig auseinandergespreizt sind.
14. Kühlkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen in dem Abschnitt(7c)in dem sie paketartig zusammengefaßt sind, miteinander wärmeleitend verbunden, insbesondere verschweißt sind.
15. Kühlkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen durch Ultraschall schweißen miteinander verbunden sind.