DE60016703T2

DE60016703T2 - Verfahren zur Herstellung von Kühlkörper

Info

Publication number: DE60016703T2
Application number: DE60016703T
Authority: DE
Inventors: Keiichiro Oyama-shi Ohta
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 2000-10-28
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2020-10-29
Also published as: CN1181539C; CA2325799A1; CN1298205A; EP1104015A3; US6341651B1; KR100729584B1; EP1104015B1; DE60016703D1; JP2001156224A; JP4355412B2; TW473963B; ATE285120T1; EP1104015A2; CA2325799C; KR20010070226A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kühlkörpern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kühlkörper werden im allgemeinen seit einigen Jahren als Vorrichtungen eingesetzt, um die Wärme, die von Wärme erzeugenden elektronischen Komponenten wie Halbleitern, welche in elektronischen Vorrichtungen eingebaut sind, freigesetzt wird, in die Umgebung außerhalb der Vorrichtung abzugeben.
Solche bereits bekannten Kühlkörper umfassen eine Grundplatte und eine Vielzahl von Rippen, die an mindestens einer Oberfläche der Grundplatte ausgebildet werden, indem sie in eine aufgerichtete Form geschnitten werden (siehe JP-A-62203630). Um den Kühlkörper aus einem Rohling herzustellen, welcher einen Grundplattenbereich und einen Rippen-Ausbildungsbereich umfaßt, um an mindestens einer Seite des Grundplattenbereichs geschnitten und ausgebildet zu werden, wird der Rippen-Ausbildungsbereich des Rohlings in eine aufgerichtete Form geschnitten, um Rippen auszubilden. Bolzenbohrungen oder Gewindebohrungen werden ebenfalls in dem Grundplattenbereich ausgebildet, um sie zur Befestigung des Kühlkörpers an einer elektronischen Vorrichtung oder ähnlichem zu nutzen.
Das mit diesem vorhergehenden Verfahren verbundene Problem besteht darin, daß es schwierig ist, den Schneidvorgang derart durchzuführen, daß die Rippen eine einheitliche Höhe aufweisen.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkörpers der oben genannten Art bereitzustellen, in welchem die Wahrscheinlichkeit, daß Unterschiede bezüglich der Höhe der sich ergebenden Rippen auftreten, vermindert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser Aufgabe durch die charakterisierenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die 4 zeigt das Verhältnis der Härte (Vickershärte) des Kühlkörperrohlings zu der Bearbeitbarkeit des Rohlings (Leichtigkeit des Schneidens des Rippen-Ausbildungsbereichs) und zu den Eigenschaften der erzeugten Grate. Die 4 zeigt die Bearbeitbarkeit durch eine Strichlinie (A), die Eigenschaften der Grate durch die Strichpunktlinie (B) und die Summe der zwei Positionen durch eine durchgezogene Linie (A) + (B) an. Die 4 offenbart, daß beides, die Bearbeitbarkeit und die Eigenschaften der erzeugten Grate, sich in einem geeigneten Bereich befinden, wenn die Härte Hv des Kühlkörperrohlings im Bereich von 40 bis 65 liegt. Bei dem Kühlkörper der vorliegenden Erfindung kann der Rohling einfach geschnitten werden, um die aufgerichteten Rippen auszubilden, und gebohrt werden, ohne Grate mit solchen Eigenschaften herzustellen, daß sie Nacharbeiten benötigen oder schwierig zu entfernen sind, wobei eine Erhöhung der Herstellungskosten verhindert werden kann.
Das zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kühlkörpers eingesetzte Extrudat weist vorzugsweise eine Aluminiumlegierungszusammensetzung mit 0,2 bis 0,6 Gew.-% Si, 0,45 bis 0,9 Gew.-% Mg und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen auf.
Wenn der Si-Gehalt weniger als 0,2 Gew.-% und der Mg-Gehalt weniger als 0,45 Gew.-% beträgt, weist das Extrudat als Material eine unzureichende Festigkeit auf, wobei ein Si-Gehalt über 0,6 Gew.-% bei einem Mg-Gehalt oberhalb von 0,9 Gew.-% zu einer verringerten Produktivität aufgrund einer gesteigerten Last, die bei der Extrusion damit einhergeht, führt. Bei einer Menge von mehr als 0,9 Gew.-% bildet Mg ferner eine feste Lösung in Aluminium, was zu einer Verzerrung der Gitterstruktur des Aluminium führt und den freien Elektronenfluß hemmt, was zu einer geringeren thermischen Leitfähigkeit führt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers;
2 zeigt einen Schritt, welcher in dem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kühlkörpers enthalten ist, und ist eine perspektivische Darstellung, welche den einzusetzenden Kühlkörperrohling zeigt;
3 ist eine Seitenansicht, die einen anderen Schritt zeigt, der in dem Verfahren zur Herstellung enthalten ist, d.h. den Schritt des Schneidens eines Rippen-Ausbildungsbereichs des Kühlkörperrohrlings in eine aufgerichtete Form; und
4 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis der Härte des Kühlkörperrohlings zu der Bearbeitbarkeit des Rohlings und zu den Eigenschaften der erzeugten Grate zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezugnahme auf die 1, welche einen erfindungsgemäßen Kühlkörper zeigt, umfaßt der Kühlkörper 1 eine Grundplatte 2 und eine Vielzahl von parallelen Rippen 3, welche auf der Oberfläche der Grundplatte 2 außer in dessen Randbereich ausgebildet sind. Jede Rippe 3 ist in der Form einer Kreisbogenplatte, welche seitlich der Grund platte 2 verlängert ist und sich im Querschnitt leicht nach hinten ausbaucht. Die Rippe 3 hat zwei Schlitze 31, die sich vertikal von ihrem oberen Rand erstrecken, als wenn sie die Rippe in drei seitlich von der Grundplatte 2 angeordneten Bereiche aufteilen würde. Eine Bolzenbohrung 4 ist in jedem der vier Eckbereiche der Grundplatte 2 ausgebildet, um einen Bolzen dadurch einzusetzen, um den Kühlkörper 1 an einer elektronischen Komponente anzubringen.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Kühlkörpers 1 mit Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Zunächst wird ein Kühlkörperrohling 11 wie in der 2 gezeigt vorbereitet. Der Rohling 11 umfaßt einen Grundplattenbereich 12 und einen Rippen-Ausbildungsbereich 13, welcher geschnitten werden soll und an der Oberseite des Grundplattenbereichs 12 vorgesehen ist. Der Rippen-Ausbildungsbereich 13 hat eine leicht kleinere Breite als der Grundplattenbereich 12 und zwei Nuten 131, die mit einer vorher festgelegten Distanz voneinander beabstandet sind und sich in Längsrichtung des Grundplattenbereichs 12 erstrecken. Diese Nuten 131 dienen dazu, die Schlitze 31 in den zu erhaltenden Rippen 3 auszubilden. Die Nuten 131 dienen ferner dazu, darin das Schneidöl zu halten, welches zugeführt wird, wenn der Rippen-Ausbildungsbereich 13 in eine aufgerichtete Form geschnitten wird, wie unten beschrieben werden wird, wobei der Bereich 13 sanft geschnitten werden kann. Der Kühlkörperrohling 11 ist aus einem Aluminiumlegierungsextrudat mit einer Vickershärte von 50 hergestellt und umfaßt 0,6 Gew.-% Si, 0,5 Gew.-% Mg und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Härte wurde eingestellt, indem das Extrudat (bei 230°C für fünf Stunden) nach der Extrusion gealtert wurde. Der in der 2 gezeigte Pfeil A zeigt die Richtung der Extrusion an.
Der Rippen-Ausbildungsbereich 13 des Rohlings 11 wird dann in eine aufgerichtete Form geschnitten, indem ein Schneidwerkzeug 5 oder ähnliches wie in der 3 gezeigt eingesetzt wird, wobei die Rippen 3 ausgebildet werden. Der Bereich 13 wird in die gleiche Richtung B wie die Extrusionsrichtung A geschnitten. Die Rippen 3 können durch diesen Schritt sehr sanft mit hoher Genauigkeit ausgebildet werden, weil der Kühlkörperrohling 11 aus einem Aluminiumlegierungsextrudat mit der vorher benannten Härte und Zusammensetzung hergestellt ist und auch weil der Rippen-Ausbildungsbereich 13 in Richtung der gleichen Richtung B wie die Extrusionsrichtung A geschnitten wird.
Schließlich wird der Grundplattenbereich 12 des Rohlings 11 an seinen vier Eckbereichen durch eine Bohr- oder Preßmaschine gebohrt, um die Bolzenlöcher 4 (siehe 1) auszubilden. Die Innenumfänge des Grundplattenbereichs 12, welche die so ausgebildeten Bolzenlöcher 4 definieren, sind frei von Graten, die solche Eigenschaften aufweisen, daß sie Entgratungsarbeiten benötigen oder schwierig zu entfernen sind, da das Aluminiumlegierungs extrudat welches den Rohling 11 ausstattet, an die vorher genannte Härte angepaßt wurde.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkörpers (1) mit einer Grundplatte (2) und einer Vielzahl von parallelen Rippen (3) aus einem Kühlkörperrohling (11), welcher einen Grundplattenbereich (12) und einen Rippen-Ausbildungsbereich (13), der an mindestens einer Seite des Grundlattenbereichs (12) vorgesehen ist, umfaßt, wobei der Kühlkörperrohling (11) aus einem Aluminiummaterial hergestellt ist und der Rippen-Ausbildungsbereich (13) in eine aufgerichtete Form geschnitten wird, um die Rippen (3) auszubilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörperrohling (11) aus einem Aluminium- oder einem Aluminiumlegierungsextrudat mit einer Vickershärte (HV) zwischen 40 und 65 hergestellt ist, und der Rippen-Ausbildungsbereich (13) des Extrudats in gleicher Richtung geschnitten ist wie die Extrusionsrichtung (A) des Extrudats, um die Rippen (3) auszubilden.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat eine Aluminiumlegierungszusammensetzung aufweist, die 0,2 bis 0,6 Gew.% Si, 0,45 bis 0,9 Gew.% Mg und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen umfaßt.