DE4339786A1 - Anordnung zur Wärmeableitung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 angegebenen Art sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung.

Elektronische Bauteile oder Baugruppen, bei deren Betrieb in erheblichem Umfang Verlustwärme entsteht, werden übli­ cherweise mit Kühlelementen bzw. -körpern versehen, die eine Abführung der entstehenden Menge an Verlustwärme - vorrangig durch Konvektion und/oder Wärmeleitung - in die Umgebung ermöglichen. Als Mittel zur Wärmeableitung dienen dabei insbesondere gut wärmeleitfähige - speziell metalli­ sche - Träger bzw. Gehäuse(teile), deren Oberfläche bei Bauelementen mit hohem Verlustleistungsanfall möglichst groß gewählt wird. Vielfach sind die entsprechenden Träger bzw. Gehäuse(teile) zu diesem Zweck verrippt, und/oder ih­ re Oberfläche wird mit einem von einem Lüfter erzeugten Luftstrom hoher Geschwindigkeit beaufschlagt.

In aller Regel müssen die Bauteile bzw. Baugruppen mit dem Träger bzw. Gehäuse elektrisch isolierend verbunden wer­ den. Um dies zu erreichen, aber auch unabhängig davon, um eine gute Wärmeübertragung auch bei nicht ganz ebenen Oberflächen zu sichern, werden die Bauteile bzw. -gruppen auf dem Träger oder Gehäuse unter Vorsehen einer gut wär­ meleitenden und - falls elektrische Isolierung vom Träger im Falle eines metallischen Gehäuses erforderlich ist - elektrisch isolierenden Schicht befestigt.

Bekannt ist die Anwendung von Glimmerplättchen oder von Wärmeleitpasten - etwa Silikonpaste mit Aluminumoxid- Beimengung - zu diesem Zweck.

Diese bekannten Zwischenschichten haben den Nachteil einer aufwendigen und umständlichen, dem heutigen technologi­ schen Stand der Elektronikindustrie nicht mehr entspre­ chenden Handhabung und/oder von unbefriedigenden Ge­ brauchseigenschaften im Betrieb der elektronischen Bautei­ le bzw. -gruppen (unbefriedigende Wärmeübertragungseigen­ schaften, Verschmieren auf dem Träger, insbesondere bei starker Erwärmung, etc.).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Gattung, die sich durch verbesserte technologische Handhabbarkeit und Gebrauchsei­ genschaften von bekannten Anordnungen abhebt, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 sowie durch ein Ver­ fahren nach Anspruch 14 gelöst.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, eine Anordnung zur Wärmeableitung unter Einschluß des zu kühlenden Bau­ teils bzw. der Baugruppe anzugeben, bei der die die Wär­ meübertragung an die Umgebung fördernden Mittel auf tech­ nologisch fortschrittliche Weise unmittelbar auf dem zu kühlenden Bauteil bzw. der Baugruppe oder aber einem sepa­ raten Kühlkörper erzeugt sind oder ggf. sogar so ausgebil­ det sein können, daß sie die Funktion des Kühlkörpers mit übernehmen, so daß ein solcher ganz entfallen kann.

Eine Möglichkeit hierfür besteht im Vorsehen eines direkt auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils bzw. der Baugruppe gebildeten wärmeleitenden Kunststofformkörpers, der selbst die zur Wärmeabfuhr an die Umgebung benötigte Oberfläche aufweist oder eine wärmeleitende Verbindung mit einem separaten Wärmediffusor herstellt, der nachträglich an der Bauteil-Kunststofformkörper-Einheit befestigt wird.

Eine zweite Möglichkeit besteht im Vorsehen eines von dem Bauteil bzw. der Baugruppe separat gebildeten Wärmediffu­ sors (Kühlkörpers) - als der auch ein ohnehin benötigter Träger oder ein ein oder mehrere Bauelemente oder Baugrup­ pen umschließender Außen-Gehäuse(teil) dienen kann - mit einem direkt auf dessen Oberfläche gebildeten wärmeleiten­ den Kunststofformkörper, der mindestens im Betrieb des Bauelements bzw. der Baugruppe in Kontakt mit dessen bzw. deren Oberfläche steht. Der Wärmediffusor kann insbesonde­ re durch Verschrauben oder Verpressen fest mit dem Bauteil bzw. der Baugruppe verbunden sein oder an diese(s) lösbar angepreßt werden - etwa durch entsprechendes Bewegen und Arretieren eines beweglichen Gehäuseteils.

Vor allem bei dieser Variante der erfindungsgemäßen Anord­ nung ist es für die Gebrauchseigenschaften von Vorteil, wenn der Kunststofformkörper mindestens abschnittsweise elastisch verformbar bzw. kompressibel ist, so daß durch Vermittlung eines innigen Oberflächenkontakts von Bauteil bzw. -gruppe und Wärmediffusor unter angemessenem Anpreß­ druck ein sehr geringer Wärmeübergangswiderstand erreicht und ggf. zugleich eine Abdichtung (etwa eines Außenge­ häuse-Innenraumes nach außen) bewirkt werden kann. Durch die elastische oder kompressible Ausgestaltung des Form­ körpers werden insbesondere Toleranzen zwischen Außenge­ häuse und Bauelementengehäuse ausgeglichen, so daß eine Gehäusehälfte, in der die zu kühlenden Bauelemente oder Baugruppen vormontiert sind, durch einfaches Verschließen mit der anderen Gehäusehälfte ohne besondere zusätzliche Maßnahmen thermisch kontaktiert werden können. Diese Hand­ habung ist insbesondere bei den Baugruppen der Mikroelek­ tronik und miniaturisierten Gehäusen - wie beispielsweise Hand-Funktelefonen von besonderer Bedeutung.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich größte Bauelemente-Packungsdichten erzeugen, wobei sich für die einzelenden - auch unterschiedlichst geformten - Bauele­ mente auch auf engstem Raum die notwendigen Kühlmaßnahmen erzeugen lassen, wenn die Kühlkörper durch "Dispensern" aus dem pastösen Zustand heraus aufgebracht werden. Sämt­ liche Bauelemente werden durch das Verschließen des Gehäu­ ses unabhängig von deren Bauform und eventuell zu über­ brückenden Toleranzen gleichmäßig kontaktiert. Für den Servicefall läßt sich ein derartiges Gehäuse auch jeder­ zeit öffnen. Die Serviceintervalle werden hingegen durch die erfinderischen Maßnahmen vergrößert, da die Lebensdau­ er elektronischer Halbleiterbauelement mit abnehmender Be­ triebstemperatur wesentlich zunimmt. Das kompressible wär­ meleitende Kunststoffmaterial wird insbesondere in der Weise aufgetragen, daß im wesentlichen in Richtung der Wärmeübertragung gerichtete Zwischenräume vorgesehen sind, welche bis zu einer maximalen Kompression - im vorgesehe­ nen Toleranzbereich - Material aufnehmen können, wenn das Gehäuse montiert wird. Die Erfindung schließt dabei die Erkenntnis ein, daß die Verbesserung des Wärmekontakts durch die sich anschmiegenden Bereiche des elastischen Kühlkörpers verbesserte Wärmeleitfähigkeit größer ist als die Vergrößerung des Wärmewiderstands durch die Ausnehmun­ gen verringerten leitenden Querschnitt.

Für eine optimale Wärmeübertragung ist auch eine Abwand­ lung geeignet, bei der das Bauteil bzw. die Baugruppe und der Wärmediffusor je einen Kunststofformkörper mit minde­ stens je einer freien Oberfläche aufweisen und die freien Oberflächen dieser Kunststofformkörper einander zugewandt sind und mindestens im Betriebszustand des Bauteils oder der Baugruppe in Kontakt miteinander stehen. Durch das In­ einandergreifen von einander versetzt gegenüberliegenden Erhebungen und Vertiefungen der beiden - vorzugsweise ela­ stischen - Kunststofformkörper wird die effektive Kon­ taktfläche maximiert.

Besonders, wenn sehr große Spalte zwischen Bauelementege­ häuse und Außengehäuse zu überbrücken sind, kann es gün­ stig sein, an beiden bei Montage des Bauelements einander kontaktierenden Flächen Kühlkörper gemäß der Erfindung vorzusehen, welche sich im endmontierten Zustand gegensei­ tig flächig berühren und somit für eine gute Wärmeabfuhr sorgen.

Bevorzugt ist der Kunststofformkörper speziell durch Auf­ dispensern von Kunststoffmaterial im plastifizierten Zu­ stand auf eine Oberfläche des Bauteils bzw. der Baugruppe und Vor-Ort-Aushärten bzw. -Abbinden des Materials gebil­ det.

Technologisch besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kunststofformkörper aus einem bei Raumtemperatur vernet­ zenden bzw. abbindenden Kunststoff mit wärmeleitender Bei­ mengung besteht, so daß er ohne aufwendige Erwärmung der Anordnung gebildet werden kann. Als wärmeleitende Beimen­ gungen werden beispielsweise elektrisch nichtleitende Me­ tallverbindungen (Bornitrid, Aluminiumoxid) in Pulverform eingesetzt. Weist das Bauteil bzw. die Baugruppe eine elektrisch isolierende Ummantelung auf, kommen auch elek­ trisch leitende Beimengungen, etwa Metallpulver, in Frage.

Eine einfache und mechanisch stabile Anordnung mit ab­ schnittsweise relativ dickem Kunststofformkörper - wie er etwa bei Nutzung eines beweglichen, mit einer Abdichtung zu versehenden Gehäuseteils als Wärmediffusor erforderlich werden kann - ergibt sich, wenn der Kunststofformkörper mindestens bereichsweise mehrschichtig aufgebaut ist, wo­ bei jede Schicht auf der darunterliegenden an Ort und Stelle und mit dieser festhaftend verbunden gebildet ist.

Eine solche Ausbildung ist auch von Vorteil in Verbindung mit einer weiteren Ausbildung, bei der der Kunststofform­ körper noppen- oder rippenartige Erhebungen aufweist, die seine Oberfläche und/oder seine Elastizität vergrößern und damit die Wärmeleitungseigenschaften verbessern. Sie er­ möglicht nämlich die Bildung relativ hoher Noppen bzw. Rippen mit hinreichend präzise vorgebbarer Gestalt und ausreichender mechanischer Stabilität.

Wird diese Ausbildung zur Verbesserung der Wärmeableitung bei einem Kunststofformkörper vorgenommen, der selbst als Kühlkörper dient, sind die noppen- oder rippenartigen Er­ hebungen des Kunststofformkörpers zweckmäßigerweise der mit ihm verbundenen Oberfläche des Bauteils bzw. der Bau­ gruppe abgewandt angeordnet.

Dient die spezielle Ausbildung der Oberfläche des Kunst­ stofformkörpers hingegen der Erzielung einer möglichst großen effektiven Kontaktfläche des Bauteils bzw. der Bau­ gruppe mit dem Kühlkörper (Wärmediffusor), so sind die noppen- oder rippenartigen Erhebungen des Kunststofform­ körpers der mit ihm verbundenen Oberfläche des Wärmediffu­ sors ab- und dem Bauteil bzw. der Baugruppe zugewandt.

Die Eigenschaften der Anordnung insbesondere unter wech­ selnden Anpreßdrücken lassen sich dadurch noch verbessern, daß den noppen- oder rippenartigen Erhebungen des Kunst­ stofformkörpers benachbart Ausnehmungen im Kunststofform­ körper vorgesehen sind, in die hinein sich bei einer Ver­ formung des Kunststofformkörpers mindestens Teile der Er­ hebungen erstrecken.

Wenn die Noppen oder Rippen speziell zur angrenzenden Oberfläche (des Kunststofformkörpers oder auch - bei di­ rekter Bildung von einzelnen Noppen bzw. Rippen auf dem Bauteil, der Baugruppe oder dem Kühlkörper - auf dessen bzw. deren Oberfläche) geneigt gebildet sind, legen sie sich beim Andrücken des jeweils anderen Teils zur Seite in die benachbarte Ausnehmung und bilden so eine weitgehend kompakte und in gutem Kontakt zu beiden benachbarten Ober­ flächen stehende Wärmeübertragungsschicht.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Anordnung und des Verfahrens zu deren Her­ stellung,

Fig. 2a bis k schematische Teil-Querschnittsdarstel­ lungen von Kunststofformkörpern, die Bestandteil von Aus­ führungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung sind,

Fig. 3 eine Skizze eines elektronischen Bauelements mit unmittelbar auf die Oberfläche auf dispensertem Kunststoff- Kühlkörper als weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Anordnung,

Fig. 5a und 5b Skizzen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung vor der Montage und im mon­ tierten Zustand und

Fig. 6a und 6b Skizzen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der ein Baugruppenträger und ein zugehöriger Kühlkörper unter Verformung eines da­ zwischenliegenden Kunststofformkörpers über ein Scharnier miteinander verbunden werden.

In Fig. 1 ist ein Aluminium-Abschirmgehäuse 1 für eine elektronische Schaltungsbaugruppe 2 dargestellt. Die elek­ trisch isoliert auf einem gleichzeitig als Deckel des Ge­ häuses dienenden Träger 4 befestigt ist. Das Gehäuse 1 soll gleichzeitig zur Kühlung des Schaltungsbaugruppe 2 dienen. Es weist einen Gehäuseausschnitt 3 zum Einsetzen der Schaltungsbaugruppe auf, der mit dem Deckel 4 ver­ schlossen wird.

Weiter ist in Fig. 1 ersichtlich, wie an den Kanten des Gehäuseausschnitts 3 über eine luftdicht mit einer Kolben- Zylinder-Vorrichtung 5 verbundene Auftragsnadel 6, die zu­ sammen mit der Kolben-Zylinder-Vorrichtung 5 durch einen rechnergesteuerten Roboterarm 7 unter Ausübung von Druck p auf den Kolben 5a der Vorrichtung 5 mit geringem und sehr genau eingehaltenem Abstand zum Gehäuse 1 mit der Ge­ schwindigkeit v längs der umlaufenden Kante 3a geführt wird, ein wärme- und elektrisch leitendes Profil 8 aufge­ bracht wird. Der Roboterarm ist in den drei Raumrichtungen x, y und z führbar.

Der Zylinder 5b der Vorrichtung 5 ist mit einem schnell luft- und raumtemperaturtrocknenden, Umgebungstemperatur aufweisenden Silikonpolymeren 8′ mit eingelagerten Me­ tallpartikeln gefüllt, das unter dem auf den Kolben 5a ausgeübten Druck durch die Kanüle 6a der Nadel 6 auf die Gehäuseoberfläche aufgedrückt ("dispensiert") wird, dort anhaftet und unter Luftzutritt zum elastischen Kunststoff­ profil 8 aushärtet.

Die (Querschnitts-)Abmessungen und Gestalt des Kunststoff­ profils 8 werden primär durch die physikochemischen Eigen­ schaften der - verwendeten wärmeleitfähigen Kunststoffmasse - insbesondere deren Aushärtungsgeschwindigkeit, Viskosi­ tät, Oberflächenspannung bezüglich des Gehäusematerials und Thixotropie -, durch den Querschnitt der Kanüle, den auf den Kolben ausgeübten Druck, die Geschwindigkeit der Nadelbewegung sowie durch Umgebungseinflüsse wie Tempera­ tur und Luftfeuchtigkeit am Herstellungsort bestimmt und sind daher durch geeignete Wahl dieser Parameter vorgeb­ bar.

Beim in Fig. 1 gezeigten Gehäuse 1 mit einem einseitig an einem Scharnier angebrachten Klappdeckel 4 kann es etwa vorteilhaft sein, die Auftragsnadel 6 längs einem Kantenab­ schnitt der Öffnung 3 mit höherer Geschwindigkeit als in den anderen Abschnitten zu führen, womit dort in das Schließen des Deckels begünstigender Weise ein Profil mit geringerem Querschnitt als in den übrigen Kantenabschnit­ ten gebildet würde.

Die Einstellung der Eigenschaften der Kunststoffmasse kann dabei insbesondere durch Hinzufügung von Füllstoffen (Ruß o. ä.), Metallbindemitteln, Tensiden und Aushärtungsbe­ schleunigern bzw. Vernetzungswirkstoffen erfolgen.

Auch die Art und Korngröße der die Wärmeleitfähigkeit si­ chernden Beimengung - für elektrisch isolierende Kunst­ stofformkörper etwa Bornitrid- oder Aluminiumoxidparti­ keln, für auch elektrisch leitfähige Kunststofformkörper etwa Kohlenstoff-, Silber, mit Silber oder Gold ummantelte Kupferpartikeln o. ä. - beeinflußt nicht nur die thermi­ schen, sondern auch die mechanischen, elektrischen und Verarbeitungseigenschaften des wärmeleitfähigen elasti­ schen Materials.

In den Fig. 2a bis k sind Beispiele unterschiedlicher Profilquerschnitte gezeigt, die mittels des erfindungsge­ mäßen Verfahrens bei Vorsehen mehrerer Auftrags-Schritte hergestellte Anordnungen aufweisen können, bei denen der Kunststofformkörper sich im wesentlichen in eine Richtung erstreckt, d. h. ein Kunststoffprofil darstellt.

In den Fig. 2a bis 2d sind dabei gut wärmeleitende, weni­ ger elastische Dichtungsteile (schraffiert dargestellt) mit nichtleitenden, aufgrund der fehlenden Beimengung von wärmeleitendem Material elastischeren Dichtungsteilen kom­ biniert, wodurch eine optimale Verbindung von Dicht- und Wärmeübertragungswirkung erreicht wird.

Fig. 2a zeigt insbesondere einen aus in zwei Auftrags­ schritten nebeneinander auf der Oberfläche eines Gehäuse­ teils 11 aufgebrachten Profilen 81a und 81b mit annähernd kreisförmigem Querschnitt gebildeten Wärmeübertragungs- und Dichtungsaufbau. Ein solcher Aufbau ergibt sich, wenn das elastische Material die Oberfläche des Gehäuses schwach benetzt.

Fig. 2b zeigt einen in drei Schritten erzeugten Profilauf­ bau aus einem flach gewölbten, breiten leitfähigen Profil­ teil 82a und einem auf dieses auf "dispensierten" leitfähi­ gen Teil 82c und einem nicht leitfähigen Teil 82b auf ei­ nem Gehäuseabschnitt 12, wobei die Teile 82b und 82c annä­ hernd kreisförmigen Querschnitt haben.

Ein solcher Aufbau ergibt sich, wenn das Material des er­ sten Profilteils 82a die Oberfläche des Gehäuses stark be­ netzt und/oder dessen Auftrag mit einer relativ breiten Düse anstelle der in Fig. 2 gezeigten Nadel 6 erfolgte, während das Material der Teile 82b und 82c geringe Benet­ zungsneigung gegenüber der Oberfläche des Teils 82a zeigt.

Fig. 2c zeigt einen zu Fig. 2b ähnlichen Aufbau, wobei al­ lerdings beidseitig eines auf einem unteren, breiten Pro­ filteil 83a auf einer Gehäuseoberfläche 13 zentral ange­ ordneten hochelastischen, aber nicht leitfähigen, knapp halbkreisförmigen Dichtprofils 83d zwei ebenfalls annä­ hernd halbkreisförmige, hoch wärmeleitfähige Profilteile 83b und 83c angeordnet wurden.

Dieses letztere Profil zeigt große Stabilität gegenüber parallel zur Gehäuseoberfläche wirkenden Kräften, hat je­ doch insgesamt eine vergleichsweise geringe Elastizität. Damit kann es etwa für Schiebeverschlüsse besonders geeig­ net sein.

Das Profil nach Fig. 2d hingegen, das aus einem halbkreis­ förmig auf eine Gehäuseoberfläche 14 aufgedrückten elasti­ schen, schwach wärmeleitenden Profilteil 84a und einem dessen Oberfläche ummantelnden, gut wärmeleitenden Überzug 84b besteht, weist hingegen ausgeprägt gute Elastizitäts­ eigenschaften bei allerdings verringertem Wärmeleitvermö­ gen auf.

Die Fig. 2e bis 2i zeigen Kunststofformkörper, die aus­ schließlich aus wärmeleitfähigem Material bestehen.

Fig. 2e zeigt ein speziell geformtes einteiliges Profil 85 auf einer Gehäuseoberfläche 15, das zwei durch einen fla­ chen Steg verbundene Wülste 85a und 85b aufweist.

Ein solches Profil kann für Gehäuse mit kantenprofilierten Klappverschlüssen zweckmäßig sein.

Fig. 2f zeigt ein aus mehreren kreisförmigen Profilsträngen insgesamt halbkreisförmig aufgebautes Kunststoffprofil 86 auf einer Gehäuseoberfläche 16, das mit dieser einen Luftraum 86a einschließt.

Das Zusammenwirken des Profils mit dieser "Luftkammer" sorgt für gute Elastizität des Gesamtprofils trotz ver­ gleichsweise schlechter Elastizität seiner Bestandteile.

In Fig. 2h ist ein T-förmiges Profil 88 auf einer eine rechteckige Nut 18a aufweisenden Gehäuseoberfläche 18 dar­ gestellt, das mit einem bereiten Mittelteil 88a in die Nut 18a eingreift und insgesamt eine plane, zur Gehäuseoberflä­ che 18 außerhalb der Nut 18a parallele Oberfläche auf­ weist.

Dieses Profil ist mit der Gehäuseoberfläche nicht nur stoff-, sondern auch formschlüssig verbunden, was die Sta­ bilität zusätzlich erhöht.

In Fig. 2i ist ein Profilaufbau aus einem annähernd recht­ eckigen Querschnitt aufweisenden Block 89a aus leitfähi­ gem, elastischem Material und zwei darauf nebeneinander angeordneten, flach gewölbten Profilteilen 89b und 89c ge­ zeigt, der durch seinen großen Querschnitt insbesondere zur Übertragung großer Wärmemengen geeignet ist, aber durch die aufgesetzten Dichtlippen 89b und 89c auch aus­ reichende Elastizität aufweist.

Selbstverständlich sind - je nach Anwendungsfall - auch (nahezu beliebige) andere Querschnitte realisierbar.

Für bestimmte Anwendungen kann sich auch eine Kombination aus vorgefertigten, eingelegten Dichtprofilen mit auf er­ findungsgemäße Weise erzeugten Profilen als günstig erwei­ sen.

In Fig. 2k ist eine weitere Querschnittsdarstellung zu ei­ nem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt. Die Anordnung besteht aus einem Oberteil 4′, wel­ ches mit einer umlaufenden Feder 3c versehen ist, welche in eine entsprechende umlaufende Nut 3b des Gehäuseunter­ teils eingreift. Nut und Feder 3b bzw. 3c verjüngen sich, so daß ein relativ dichter Abschluß des Gehäuses gewähr­ leistet ist, wobei der gegenseitige Abstand der Gehäuse­ teile jedoch aufgrund von Fertigungstoleranzen variieren kann. Das Kunststoff-Profilteil 810 sorgt nun für eine gu­ te Wärmeübertragung im Bereich der Kante, so daß das ge­ samte Gehäuse als Kühlkörper wirken kann. Durch die Nei­ gung seiner maximalen Querschnittserstreckung in Bezug auf die Richtung der Zusammenfügung der beiden Gehäuseteile wird die Elastizität sowohl durch die Kompressibilität als auch durch die Biegeverformbarkeit des wärmeleitenden Kunststoff-Profilteils unterstützt. Auf diese Weise führen geringfügige Oberflächenunebenheiten und das Verbindungs­ spiel nicht zu einer mangelhaften Wärmeübertragung zwi­ schen den Gehäuseteilen, da sie durch die elastische Wär­ meübertragungsschicht ausgeglichen werden.

Selbstverständlich ist aufgrund des Aufbringungsverfahrens eine weitgehend freie Formgebung der Kunststoffprofile nicht nur im Querschnitt, sondern auch in Richtung des Längsverlaufes möglich - etwa in Gestalt von Unterbrechun­ gen, wellenförmigem Verlauf, stetig zunehmender Höhe usw.

Fig. 3 zeigt schematisch eine elektronische Baugruppe 211 mit auf die in Fig. 1 dargestellte Weise andispensertem Kunststoff-Kühlkörper 811, der aus in jeweils mehreren Auftragsschritten schichtweise einzeln auf die Oberfläche der Baugruppe aufgebrachten Kühlrippen besteht. Eine sol­ che Anordnung kann beispielsweise bei elektronischen Gerä­ ten im mobilen Einsatz (Funkgeräte, Mobiltelefon o. ä.) An­ wendung finden.

Fig. 4 zeigt schematisch eine elektronische Baugruppe 212 mit angeformtem wärmeleitendem Kunststofformkörper 812a, der eine im Querschnitt wellenförmige Oberfläche aufweist und mit einem verrippten Kühlkörper 912 verbunden wird, an dessen ebene Oberfläche ein zweiter Kunststofformkörper 812b angeformt ist. Dessen Oberfläche weist die gleiche Struktur wie die des ersten Kunststofformkörpers 812a auf, er ist jedoch diesem gegenüber seitlich etwas versetzt aufgebracht, so daß die Erhebungen auf dem einen Körper jeweils in Vertiefungen des anderen eingreifen und vermöge ihrer Elastizität beide Körper beim Zusammenpressen von Baugruppe 212 und Kühlkörper 912 eine nahezu homogene Wä­ rmeübertragungsschicht bilden.

Ein ähnlicher Endzustand wird mit der schematisch in Fig. 5a und 5b gezeigten Anordnung erreicht, bei der eine Bau­ gruppe 213 über ein Array 813 aus einzelnen, hochelasti­ schen Kunststoffnoppen, das auf einen Kühlkörper 913 auf­ gebracht ist, mit diesem verbunden wird. Durch das Zusam­ menpressen von Baugruppe 213 und Kühlkörper 913 werden die Noppen bzw. Inseln des Arrays 813 in der Höhe komprimiert, womit sich ihr Querschnitt vergrößert und sie im wesentli­ chen den Zwischenraum zwischen der Baugruppe und dem Kühl­ körper ausfüllen und für gute Wärmeübertragung sorgen.

Fig. 6a und 6b zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der eine Baugruppe 214 und ein verrippter Kühlkörper 914 über ein Scharnier 914a miteinander verbunden sind, wobei der Kühlkörper auf seiner nicht verrippten Oberfläche ei­ nen Kunststofformkörper 814 mit geneigt angeordneten Rippen trägt. Beim Zusammenklappen von Baugruppe 214 und Kühlkör­ per 914 legen sich - wie Fig. 6a für die erste Rippe von links verdeutlicht und Fig. 6b im Endzustand zeigt - die Rippen des Kunststofformkörpers 814 unidirektional in den jeweils benachbarten Zwischenraum. Auf diese Weise ent­ steht ein weitgehend homogener, mit den angrenzenden Ober­ flächen in engem Kontakt stehender Wärmeübertragungskörper zwischen Baugruppe und Kühlkörper.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Viel­ mehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gear­ teten Ausführungen Gebrauch macht. Dazu zählen insbesonde­ re Anordnungen zur Wärmeübertragung auch außerhalb des Ge­ biets der Elektronik, etwa in der Meß-, Heiz-, Kühl- und Klimatechnik.

Claims (18)

1. Anordnung zur Wärmeableitung, insbesondere zur Ab­ leitung von Verlustwärme von einem elektronischen, insbe­ sondere Halbleiter-, Bauteil bzw. einer entsprechenden Baugruppe (211; 212), gekennzeichnet durch einen unmittelbar auf der Oberfläche des Gehäuses des elektronischen Bauteils bzw. der Baugruppe gebildeten wär­ meleitenden Kunststofformkörper (811; 812a), der dieses Gehäuse flächig kontaktiert.

2. Anordnung zur Wärmeableitung, insbesondere zur Ablei­ tung von Verlustwärme von einem elektronischen Bauteil bzw. einer Baugruppe (2; 211 bis 214), mit einem von dem Bauteil bzw. der Baugruppe separat gebildeten Wärmediffusor (1, 1′; 11 bis 14; 912 bis 914), gekennzeichnet durch einen unmittelbar auf einer Oberfläche des Wärmediffusors gebildeten, diese Oberfläche flächig kontaktierenden wär­ meleitenden Kunststofformkörper (8; 81 bis 810; 812b bis 814), der mindestens im Betrieb des Bauelements bzw. der Baugruppe in Kontakt mit dessen bzw. deren Oberfläche steht.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kunst­ stofformkörper (8; 81 bis 814) mindestens abschnittsweise elastisch verformbar bzw. kompressibel ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kunststofformkörper ei­ ne Ausnehmungen oder eine Profilierung mit Ausnehmungen aufweist, die sich bei Verformung oder Kompression des Kunststofformkörpers in Richtung auf das Gehäuse in ihrem Volumen verringern und somit den Formkörper verdichten.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Bauteil bzw. die Baugruppe (212) und der Wärmediffusor (912) je einen Kunststofformkörper (812a, 812b) mit mindestens je einer freien Oberfläche aufweisen und daß die freien Ober­ flächen dieser Kunststofformkörper (812a, 812b) einander zugewandt sind und mindestens im Betriebszustand des Bau­ teils oder der Baugruppe (212) in Kontakt miteinander ste­ hen bzw. ineinandergreifen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Wärme­ diffusor (1; 11 bis 19; 912 bis 914) gleichzeitig ein meh­ rere Bauelemente und/oder mindestens eine Baugruppe, ins­ besondere in Form einer Leiterplatine, umschließendes Au­ ßengehäuse oder einen Teil eines solchen darstellt.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststofformkörper (8; 81 bis 814) aus einem bei Raumtem­ peratur vernetzenden bzw. abbindenden Kunststoff mit wär­ meleitender Beimengung gebildet ist.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststofformkörper (8; 81 bis 814) mindestens bereichs­ weise mehrschichtig aufgebaut ist, wobei jede Schicht auf der darunterliegenden an Ort und Stelle und mit dieser festhaftend verbunden gebildet ist.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststofformkörper (8; 81 bis 814) noppen- oder rippenar­ tige Erhebungen aufweist.

10. Anordnung nach Anspruch 1 und Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die noppen- oder rippenartigen Erhebungen des Kunststofformkörpers (811; 812a) der mit ihm verbundenen Oberfläche des Bau­ teils bzw. der Baugruppe (211; 212) abgewandt angeordnet sind.

11. Anordnung nach Anspruch 2 und Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die noppen- oder rippenartigen Erhebungen des Kunststofformkörpers (812b bis 814) der mit ihm verbundenen Oberfläche des Wärmediffusors (912 bis 914) ab- und dem Bauteil bzw. der Baugruppe (212 bis 214) zugewandt sind.

12. Anordnung nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß den noppen- oder rippenartigen Erhebungen des Kunststof­ formkörpers (8; 81 bis 814) benachbart Ausnehmungen im Kunststofformkörper vorgesehen sind, in die hinein sich bei einer Verformung des Kunststofformkörpers mindestens Teile der Erhebungen erstrecken.

13. Anordnung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 9 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, daß beide Kunststofformkörper (812a, 812b) noppen- oder rip­ penartige Erhebungen aufweisen, die so angeordnet sind, daß die Erhebungen der beiden Kunststoffköper mindestens im Betriebszustand des Bauteils oder der Baugruppe inein­ andergreifen.

14. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in plastischem Zustand befindliches Kunststoffmaterial (8′) mittels Druck aus einer Nadel (6) bzw. Düse direkt auf den Abschnitt (3a) des Teils (1), auf dem der Kunst­ stofformkörper (8) gebildet werden soll, aufgebracht und nach dem Aufbringen gehärtet bzw. vernetzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nadel (6) bzw. Düse maschinell angetrieben, insbesondere rechnergesteuert, über den Abschnitt (3a) des Teils (1), an dem der Kunst­ stofformkörper (8) erzeugt werden soll, geführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines mehrschichtigen Kunststofformkörpers (8) die Nadel (6) bzw. Düse mehrfach mindestens über vorbestimmte Bereiche des Abschnitts (3a), an dem der Kunststofformkörper er­ zeugt werden soll, derart geführt wird, daß sich aus meh­ reren Strängen des Kunststoffmaterials (8′) eine vorgege­ bene Gestalt des Kunststofformkörpers aufbaut.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beim mehrfachen Führen der Nadel (6) bzw. Düse über die vorbestimmten Bereiche unter­ schiedlich elastisch oder unterschiedlich kompressible Ma­ terialien aufgebracht werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß das Aufbrin­ gen des plastischen Kunststoffmaterials bei Raumtemperatur erfolgt.