EP3311407A1 - Heat sink for an electronic component and method for producing said heat sink - Google Patents

Heat sink for an electronic component and method for producing said heat sink

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EP3311407A1
EP3311407A1 EP16741270.9A EP16741270A EP3311407A1 EP 3311407 A1 EP3311407 A1 EP 3311407A1 EP 16741270 A EP16741270 A EP 16741270A EP 3311407 A1 EP3311407 A1 EP 3311407A1
Authority
EP
European Patent Office
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heat sink
cooling
chimney
mounting side
produced
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16741270.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Franke
Peter Frühauf
Rüdiger Knofe
Bernd Müller
Stefan Nerreter
Michael Niedermayer
Ulrich Wittreich
Manfred ZÄSKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3311407A1 publication Critical patent/EP3311407A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
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    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components

Definitions

  • the invention relates to a heatsink for an electronic component and a method for producing a heat sink having a mounting surface for an electronic component ⁇ Comp.
  • heatsink are for example made of aluminum are used, which provide a mounting ⁇ page is available, with which they can be placed on a boundary surface of the electronic component.
  • the used heat sinks often have fins to increase the surface area for heat dissipation and can be produced economically as an extruded profile at ⁇ play in aluminum.
  • the possible heat output of such passive cooler is however bound by physical limits so that encounter limits ⁇ conventional cooling elements in heat dissipation to their performance.
  • a better heat Conductive metal such as copper can be selected.
  • heatsinks are uneconomical due to higher material and manufacturing costs.
  • Another possibility is an active cooling by a forced convection of a coolant, in ⁇ example of air, which is moved by means of a fan or a liquid that can be used for example in so-called heat pipes. Also such
  • Cooling solutions are more expensive than passive cooling and also less reliable, so there is a desire to dispense with an active cooling solution.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for producing a heat sink or a heat sink, with which a comparatively high heat dissipation performance can be implemented comparatively easily and reliably.
  • the heat sink given above in that in this heat sink at least one cooling chimney extends, which extends away from the mounting side and leads to an outlet opening in a surface of the heat sink. Since the heatsink is ⁇ ner mounting side down is mounted the electronic component on the top of the ⁇ cooling means off an extension of the cooling chimney of this mounting side that the cooling chimney to the surface of the heat sink extends upwardly.
  • This property of the cooling stack forms a pre ⁇ requisite for its technical function, namely that a chimney effect is used, so that the befindli ⁇ che in the cooling chimney warm air rises and creates a vacuum on the base of the cooling chimney.
  • the heat sink also has a plurality of cooling channels with compared to the cooling chimney smaller cross-section, leading from inlet openings in the surface of the heat sink to the cooling chimney.
  • the negative pressure in the lower region of the cooling chimney causes air to pass through the cooling channels. is sucked, which flows via the inlet openings in the cooling channels.
  • This air cools the cooling channels surrounding structure of the heat sink so that the beneficialméef ⁇ fect in the heat sink not only by conduction but also by convection of air in the heat sink is supported.
  • the cooling capacity or heat dissipation performance of the passive heat sink is advantageously increased. Due to the passive operation of the heat sink this is advantageous also reliable in operation.
  • the heat sink can be used to cool any electronic components.
  • electronic components within the meaning of this application, electronic components, but also entire electronic assemblies can be understood, in particular components of power electronics whose function is associated with a strong heat development.
  • the mounting side of the heat sink will normally be flat out ⁇ forms. However, it is also conceivable that the geometry of the mounting side is adapted to the topology of an electronic Kompo ⁇ component. This is especially true when cooling an electronic package that is not mounted on a planar circuit carrier but on a circuit carrier of more complex geometry, such as a package.
  • a cooling chimney or alternatively a plurality of cooling chimneys, can be used. If several cooling stacks are provided, these may according to an advantageous embodiment of the invention ⁇ parallel to each other in the Heatsink run. This has the advantage that the material between the cooling chambers, in which the cooling channels extend, forms a constant wall thickness between the cooling chambers and the cooling channels can be evenly distributed in this material. It is particularly advantageous if the at least ei ⁇ ne cooling chimney is perpendicular to the orientation of the mounting side. This orientation maximizes the chimney effect, as the heated air can rise unhindered vertically upwards.
  • a further embodiment of the invention provides that the cooling channels are formed by an open-pore material.
  • the open porosity of the material ensures that the cooling air can pass through the pores from the surface of the heat sink into the cooling chimneys.
  • a comparatively large surface in the open pores is available, via which a heat transfer from the material of the heat sink into the cooling air can take place.
  • one of the Monta ⁇ geseite further layer has a higher thermal conductivity than a more distant from the mounting side.
  • the open-pore material may be formed in two layers, so that the lower layer which forms the assembly side closer proximity to and immediately adjacent the upper layer than the more distant from the Monta ⁇ geseite position.
  • the advantage of this design is that the situation with the higher thermal conductivity is well suited to guide the fed through the electronic ⁇ specific component in the radiator heat quickly to the cooling channels. As a result, the cooling air in the cooling channels is heated comparatively strong. By contrast, the air rising in the chimneys should cool down as little as possible, so that the chimney effect can be optimally utilized. Therefore, in the region of the heat sink farther from the mounting side, a lower thermal conductivity of the material is advantageous.
  • the open-pore material may be formed of a metal ⁇ foam.
  • This has a sufficient thermal stability and mechanical stability and has in particular as material in the vicinity of the mounting surface a ge ⁇ nügende thermal conductivity to transport the heat from the mounting side to the cooling channels.
  • the mounting side is formed by a solid bottom plate of the radiator.
  • the bottom plate can be formed, for example, from copper, wherein the heat can advantageously be dissipated by this material comparatively quickly and passed on to the cooling channels (effect of heat spreading).
  • the remainder of the heat sink can be formed from another less expensive material, such as aluminum.
  • the at least one cooling chimney is extended by a pipe socket which is fixed on the outlet opening.
  • a pipe socket which is fixed on the outlet opening.
  • the tubular extension bay of the chimney cooling stack extended by being mounted on the off ⁇ outlet opening.
  • the tubular extension may be beneficial to a standardized component or as example ⁇ action, a cut to length piece of pipe. This can be welded to the heat sink, glued, soldered or pressed. These joining methods are advantageous with a simp ⁇ chen assembly step to be performed.
  • the specified object is achieved by the initially be passed ⁇ method characterized in that the cooling body having a hollow internal structure by an additive manufacturing process is made.
  • Minim ⁇ As the internal structure Minim ⁇ least a cooling chimney is generated, which extends from the mounting side away and leads to an outlet opening in the surface of the heat sink.
  • a plurality of cooling ⁇ channels is generated with compared to the cooling chimney smaller cross section, which lead from inlet openings in the surface of the heat sink to the cooling chimney.
  • the tree-like structure of the cooling channels can also be configured the other way round.
  • the cooling body is produced on a base plate, which forms a part of the heat sink after the termination of the additive herstel ⁇ averaging method.
  • the cooling body comprises a solid base plate that can be used to effect a heat spreading. This means that the heat emanating from the electronic component to be cooled in the bottom plate by the effect of heat conduction is quickly distributed (heat spreading), wherein advantageously ei ⁇ ne larger surface of the cooling channels can be used for heat transfer.
  • the production of the heat sink directly on the bottom plate also has the advantage that the massive bottom plate does not have to be produced additively, in which case a relatively high manufacturing outlay can be saved.
  • the cooling channels are produced as an open-pore structure.
  • An open-pore structure is open-pore, ie, that the cooling air can flow through the interconnected pores, which form a channel system.
  • the pores advantageously provide a comparatively large surface area for a heat transfer.
  • a selective laser sintering for the production of the open-pore structure.
  • the powdered material is only heated to such an extent by the laser that the powder particles sinter together with a channel system being formed between the particles, which constitutes the open-pored structure.
  • the selective laser sintering ⁇ can also be combined with a selective laser melting, which can be carried out with a larger laser power, so that the powder particles melt.
  • a selective laser melting which can be carried out with a larger laser power, so that the powder particles melt.
  • the cooling channels are produced as a three-dimensional grid.
  • the three-dimensional grid advantageously has a comparatively ⁇ as low flow resistance for the grid umströ ⁇ -inhibiting cooling air.
  • the cooling channels are formed by the MITEI ⁇ Nander interconnected interstitial spaces between the grating structures ren.
  • the gratings may be formed of bars that converge into nodes.
  • the grid itself is adapted to conduct the heat in the cooling bars in the bars, which are discharged via the surface of the bars to the cooling air.
  • FIGS 4 and 5 are plan views of various arrangements of
  • FIG. 1 shows an electronic subassembly 11 which has two electronic components 12 in the form of components which are mounted on a circuit carrier 13.
  • the circuit carrier 13 according to FIG. 1 is a printed circuit board.
  • MID means Molded Interconnect Device
  • the Mon ⁇ daily page 15 is formed by a bottom plate 16, the ei ⁇ nen part of the heat sink 14 occupies.
  • a lower layer 17 and on this an upper layer 18 is formed on the bottom plate 16. Both layers are made of an open-cell material such.
  • B. a metal foam produced, wherein of ⁇ fene pores 19 are indicated in Figure 1.
  • the pores 19 form cooling channels 20, one of which is shown by way of example in FIG.
  • This cooling channel 20 ver ⁇ runs from an inlet opening 21 in the surface 22 of the heat sink 14 toward a cooling chimney 23.
  • the other cooling chimneys 23 open in addition to the illustrated cooling channel 20 many more cooling channels, which are formed by the open-pore material (not shown in Figure 1).
  • the cooling chimneys 23 extend away from the mounting side 15. Since the mounting side 15 is horizontally oriented and facing down to the electronic components 12, the cooling chimneys 23 are aligned vertically upwards. They Kunststoff the so that the rising due to the chimney effect ⁇ cooling air can escape from the heat sink in exhaust ports 24, in which the top of the heat sink forming surface 22nd The flow of the cooling air is indicated by arrows in FIG. 1 (as well as in FIGS. 2 and 3).
  • FIG 2 another variant of the heat sink 14 is Darge ⁇ represents. This was done by means of additive manufacturing processes (laser melting and laser sintering, see also explanation of Figures 6 and 7). Therefore, the entire cooling ⁇ body 25 is made in one piece. It consists of different zones, namely the bottom plate 16, an area above it with pores 19 and a tubular extension 26, which extends the cooling chamber 23 like a chimney. Comparing this embodiment with Figure 1, it is clear that in the region of the cooling chimney 23, which is formed by the upper layer 18, material can be saved. This area is replaced by the pipe extensions 26.
  • the cooling body 25 is adjusted in its size exactly to the electro ⁇ African component 12 and placed on it. Since the spatial dimensions of a single electronic component are comparatively low, the heat sink 14 comes out with a cooling chimney 23.
  • the number of cooling chimneys that have to be provided in a heat sink 14 depends essentially on the requirement that the cooling channels (formed by the pores 19 according to FIG. 2) must not exceed a certain length.
  • FIG. 3 a variant of the heat sink 14 can be seen, in which several pipe approaches 26 and thus severaldeka ⁇ mine 23 are used.
  • the heat sink 14 according to FIG. 3 has been produced by laser melting. It has as soil denplatte 16 has a solid region, wherein a cover ⁇ plate 27 is formed on the opposite upper side of the heat sink fourteenth Bottom plate 16 and cover plate 27 are integrally formed, and these structures are joined together in the perception ⁇ ren of heatsink by a three-dimensional grid 28 (in Figure 3 hatching indicated by a cross). This three-dimensional grid simultaneously provides a channel structure, as the
  • Cooling air can flow between the individual struts of the grid and cools the bars during this process.
  • the cooling stacks out forms ⁇ when selecting an additive manufacturing process with different cross-sections can be.
  • the middle cooling chimney have a bottle-like extension ⁇ tion 29, to influence the length of the surrounding cooling channels.
  • an efficient cooling ⁇ treatment of the top of the bottom plate 16 is advantageously possible.
  • the cover plate 27 is used in addition to a stabilization of the grid 28 and for receiving the tube approaches 26. These are used via a press fit in the heat sink 14 and reach with their front ends directly to the grid 28 zoom.
  • FIGS. 4 and 5 various possibilities for a uniform arrangement of the cross sections of the cooling chimneys are indicated, wherein the arrangements shown would be recognizable from above when viewed from above the heat sink.
  • the cooling chimneys have a round cross section, wherein these cross sections are arranged in a square grid 30 (indicated by dot-dash lines).
  • a triangular grid 30 has been chosen to locate the cooling channels. These have a cross-section that corresponds to a regular hexagon.
  • the wall thicknesses a between adjacent cooling chambers are always the same size, so that the lying between these cooling channels have comparatively constant lengths.
  • FIGS. 6 and 7 show two selected steps of an additive manufacturing method for producing the heat sink 14.
  • the powder bed forms a structural layer on the heat sink 14 to be produced, which, according to FIG. 6, is heated with a laser beam 34 to such an extent that sintering of the powder particles occurs.
  • the layer 17 according to FIG. 1 is produced successively from a multiplicity of structural layers, of which only the first already completed and the second one in development can be seen in FIG.
  • the construction platform 32 is not used directly for the production of the heat sink, but is used only as a support for the bottom plate 16 on which the Pulverma ⁇ material is melted. After completion of the component this can therefore be removed without the otherwise necessary separation step of the building board 32.
  • FIG. 7 Another possibility is to produce the lower layer 17 porous, as described for Figure 6.
  • the production step shown in FIG. 7 can then be replaced by an exchange.
  • Procedures are to be understood as additive manufacturing method according to this application in which the material from which a component is to be prepared, the origin is added to the component currency ⁇ rend.
  • the construction part is already produced in its final form, or at least ⁇ approaching in this form.
  • the building material may be beispielswei ⁇ se powder or liquid form, wherein the material for producing the component is solidified chemically or physically by the additive manufacturing process.
  • the component be ⁇ writing data (CAD model) prepared for the selected additive Fer ⁇ treatment method.
  • the data is converted into instructions for the production plant so that the appropriate process steps for the successive production of the component can take place in it.
  • additive manufacturing examples include selective laser sintering (also known as SLS for selective laser sintering), selective laser melting (also SLM for Slective Laser
  • Electrone Beam Melting laser welding (also called LMD for Laser Metal Deposition), called cold gas spraying (also known as GDCS for Gas Dynamic Cold Spray).
  • LMD Laser Metal Deposition
  • GDCS Gas Dynamic Cold Spray
  • the components are produced in layers in a powder bed. These processes are therefore also referred to as powder bed-based additive manufacturing processes.
  • a position of the powder in the powder bed is generated by the energy source (laser or electron beam). beam) is then melted locally in those regions or sintered, in which the component is to entste ⁇ hen.
  • the component is successively produced in layers and can be removed after completion of the powder bed.
  • the powder particles are fed directly to the surface on which a material application is to take place.
  • the powder particles are melted by a laser directly in the point of impact on the surface and thereby form a layer of the component to be produced.
  • GDCS the powder particles are accelerated so that they have primary liability due to their kinetic energy at gleichzeiti ⁇ ger deformation on the surface of the component lead ⁇ ben.
  • GDCS SLS and have the feature in common that the powder particles are ⁇ in these methods not completely togetherschmol ⁇ zen.
  • melting takes place at most in the edge region of the powder particles, which can melt on their surface due to the strong deformation.
  • the SLS is taken in selecting the sintering temperature that this un ⁇ terrenz the melting temperature of the powder particles is.

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Abstract

The invention relates to a heat sink (14) for an electronic component (12). The invention further relates to a method for producing such a heat sink. According to the invention, cooling chimneys (23) that open at the top are provided in the heat sink (14). Said cooling chimneys (23) are supplied with cooling air by cooling channels (21) (formed, for example, by an open-pore material having pores (19)), wherein said cooling air advantageously contributes to effective cooling of the electronic component (12). According to the invention, the air movement is produced by the stack effect in the cooling chimneys (23), and therefore no active components must be installed in the heat sink. The heat sink (14) can be produced, for example, by additive manufacturing methods, such as laser melting or laser sintering.

Description

Beschreibung description
Kühlkörper für eine elektronische Komponente und Verfahren zu deren Herstellung Heat sink for an electronic component and method for its production
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für eine elektronische Komponente sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Kühlkörpers mit einer Montageseite für eine elektronische Kompo¬ nente . The invention relates to a heatsink for an electronic component and a method for producing a heat sink having a mounting surface for an electronic component ¬ Comp.
Es ist hinlänglich bekannt, dass elektronische Komponenten mit vorzugsweise passiven Kühlelementen versehen werden, um die Verlustwärme, die während des Betriebs der elektronischen Komponente entsteht, abzuführen. Die fortschreitende Erhöhung der durch elektronische Komponenten umgesetztem Leistungen bei gleichzeitigerer Miniaturisierung der zum Einsatz kommenden Bauelemente führt dazu, dass pro zur Verfügung stehender Flächeneinheit der elektronischen Komponente immer größere Wärmemengen transportiert werden müssen. Dabei sind es die immer kleiner werdenden Kontaktflächen zwischen den elektronischen Komponenten als Wärmequelle und den zum Einsatz kommenden Kühlkörpern oder Medien, die eine effektive Entwärmung der elektronischen Komponenten erschweren. Andererseits ist eine zuverlässige Entwärmung Voraussetzung für eine einwand¬ freie Funktion der mit den elektronischen Komponenten realisierten Schaltungen. It is well known that electronic components are preferably provided with passive cooling elements to dissipate the heat lost during operation of the electronic component. The progressive increase in the power converted by electronic components with simultaneous miniaturization of the components used leads to ever greater amounts of heat having to be transported per available unit area of the electronic component. It is the ever-decreasing contact surfaces between the electronic components as a heat source and the heat sinks or media used that make effective cooling of the electronic components difficult. On the other hand, a reliable cooling is a prerequisite for a perfect ¬ free function of realized with the electronic components circuits.
Bei konventionellen Kühlkörpertechnologien kommen Kühlkörper beispielsweise aus Aluminium zum Einsatz, die eine Montage¬ seite zur Verfügung stellen, mit der sie auf eine Grenzfläche der elektronischen Komponente aufgesetzt werden können. Die zum Einsatz kommenden Kühlkörper haben häufig Rippen zur Vergrößerung der Oberfläche zur Wärmeabgabe und lassen sich bei¬ spielsweise in Aluminium kostengünstig als Strangpressprofil herstellen. Die mögliche Wärmeabgabe solcher passiven Kühler ist jedoch an physikalische Grenzen gebunden, so dass konventionelle Kühlelemente bei der Entwärmung an ihre Leistungs¬ grenzen stoßen. Statt Aluminium kann auch ein besser wärme- leitfähiges Metall wie Kupfer ausgewählt werden. Allerdings sind derartige Kühlkörper aufgrund von höheren Material- und Fertigungskosten unwirtschaftlich . In conventional heat sink technology heatsink are for example made of aluminum are used, which provide a mounting ¬ page is available, with which they can be placed on a boundary surface of the electronic component. The used heat sinks often have fins to increase the surface area for heat dissipation and can be produced economically as an extruded profile at ¬ play in aluminum. The possible heat output of such passive cooler is however bound by physical limits so that encounter limits ¬ conventional cooling elements in heat dissipation to their performance. Instead of aluminum, a better heat Conductive metal such as copper can be selected. However, such heatsinks are uneconomical due to higher material and manufacturing costs.
Eine andere Möglichkeit besteht in einer aktiven Kühlung durch eine erzwungene Konvektion eines Kühlmittels, bei¬ spielsweise von Luft, die mittels eines Lüfters bewegt wird oder einer Flüssigkeit, die beispielsweise in sogenannten Heat-Pipes zum Einsatz kommen kann. Auch derartige Another possibility is an active cooling by a forced convection of a coolant, in ¬ example of air, which is moved by means of a fan or a liquid that can be used for example in so-called heat pipes. Also such
Entwärmungslösungen sind teurer als eine passive Kühlung und zudem auch weniger zuverlässig, so dass ein Bestreben besteht, auf eine aktive Kühlungslösung zu verzichten. Cooling solutions are more expensive than passive cooling and also less reliable, so there is a desire to dispense with an active cooling solution.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zum Erzeugen eines Kühlkörpers bzw. einen Kühlkörper anzugeben, mit dem eine vergleichsweise hohe Entwärmungsleistung vergleichsweise einfach und zuverlässig umgesetzt werden kann . The object of the invention is therefore to provide a method for producing a heat sink or a heat sink, with which a comparatively high heat dissipation performance can be implemented comparatively easily and reliably.
Diese Aufgabe wird durch den eingangs angegebenen Kühlkörper erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in diesem Kühlkörper mindestens ein Kühlkamin verläuft, welcher sich von der Montageseite weg erstreckt und zu einer Auslassöffnung in einer Oberfläche des Kühlkörpers führt. Da der Kühlkörper mit sei¬ ner Montageseite nach unten auf der Oberseite der zu kühlen¬ den elektronischen Komponente montiert wird, bedeutet eine Erstreckung des Kühlkamins von dieser Montageseite weg, dass der Kühlkamin zur Oberfläche des Kühlkörpers nach oben verläuft. Diese Eigenschaft des Kühlkamins bildet eine Voraus¬ setzung für dessen technische Funktion, dass nämlich ein Kamineffekt genutzt wird, damit die in dem Kühlkamin befindli¬ che warme Luft nach oben steigt und am Grund des Kühlkamins einen Unterdruck erzeugt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in dem Kühlkörper außerdem eine Vielzahl von Kühlkanälen mit im Vergleich zum Kühlkamin geringeren Querschnitt verläuft, die von Einlassöffnungen in der Oberfläche des Kühlkörpers zum Kühlkamin führen. Der Unterdruck in dem unteren Bereich des Kühlkamins bewirkt, dass Luft durch die Kühlkanä- le gesogen wird, die über die Einlassöffnungen in die Kühlkanäle strömt. Diese Luft kühlt die die Kühlkanäle umgebende Struktur des Kühlkörpers ab, so dass vorteilhaft der Kühlef¬ fekt im Kühlkörper nicht allein durch Wärmeleitung, sondern auch durch Konvektion der im Kühlkörper befindlichen Luft unterstützt wird. Hierdurch wird vorteilhaft die Kühlleistung bzw. Entwärmungsleistung des passiven Kühlkörpers vergrößert. Durch die passive Funktionsweise des Kühlkörpers ist dieser vorteilhaft auch zuverlässig im Betrieb. This object is achieved by the heat sink given above according to the invention in that in this heat sink at least one cooling chimney extends, which extends away from the mounting side and leads to an outlet opening in a surface of the heat sink. Since the heatsink is ¬ ner mounting side down is mounted the electronic component on the top of the ¬ cooling means off an extension of the cooling chimney of this mounting side that the cooling chimney to the surface of the heat sink extends upwardly. This property of the cooling stack forms a pre ¬ requisite for its technical function, namely that a chimney effect is used, so that the befindli ¬ che in the cooling chimney warm air rises and creates a vacuum on the base of the cooling chimney. According to the invention it is provided that in the heat sink also has a plurality of cooling channels with compared to the cooling chimney smaller cross-section, leading from inlet openings in the surface of the heat sink to the cooling chimney. The negative pressure in the lower region of the cooling chimney causes air to pass through the cooling channels. is sucked, which flows via the inlet openings in the cooling channels. This air cools the cooling channels surrounding structure of the heat sink so that the beneficial Kühlef ¬ fect in the heat sink not only by conduction but also by convection of air in the heat sink is supported. As a result, the cooling capacity or heat dissipation performance of the passive heat sink is advantageously increased. Due to the passive operation of the heat sink this is advantageous also reliable in operation.
Der geringere Querschnitt der Kühlkanäle bewirkt vorteilhaft, dass die Oberfläche, die durch die Kühlkanäle zur Wärmeüber¬ tragung aus dem Material des Kühlkörpers zur Verfügung ge¬ stellt wird, vergrößert wird. Die Luft kann sich daher vor¬ teilhaft vergleichsweise stark erwärmen, wodurch der im Kühlkamin zustande kommende Kamineffekt vergrößert wird. Hier¬ durch ist wiederum ein schnellerer Luftaustausch möglich, was die Kühlleistung optimiert. The lower cross-section of the cooling channels the advantageous effect that the surface is through the cooling channels to the heat ¬ transmission from the material of the heat sink available ge ¬ represents, is increased. Therefore, the air can heat up comparatively strongly before ¬ part, whereby the chimney effect coming about in the cooling chimney is increased. Here ¬ by a faster air exchange is again possible, which optimizes the cooling capacity.
Der Kühlkörper kann zur Kühlung beliebiger elektronischer Komponenten zum Einsatz kommen. Als elektronische Komponente im Sinne dieser Anmeldung können elektronische Bauelemente, aber auch ganze elektronische Baugruppen verstanden werden, insbesondere Komponenten der Leistungselektronik, deren Funktion mit einer starken Wärmeentwicklung verbunden ist. Die Montageseite des Kühlkörpers wird normalerweise eben ausge¬ bildet sein. Jedoch ist es auch denkbar, dass die Geometrie der Montageseite an die Topologie einer elektronischen Kompo¬ nente angepasst wird. Dies gilt insbesondere, wenn eine elektronische Baugruppe zu kühlen ist, welche nicht auf einem ebenen Schaltungsträger, sondern auf einem Schaltungsträger mit komplexerer Geometrie, wie beispielsweise einem Gehäuse, montiert ist. The heat sink can be used to cool any electronic components. As an electronic component within the meaning of this application, electronic components, but also entire electronic assemblies can be understood, in particular components of power electronics whose function is associated with a strong heat development. The mounting side of the heat sink will normally be flat out ¬ forms. However, it is also conceivable that the geometry of the mounting side is adapted to the topology of an electronic Kompo ¬ component. This is especially true when cooling an electronic package that is not mounted on a planar circuit carrier but on a circuit carrier of more complex geometry, such as a package.
In dem Kühlkörper kann ein Kühlkamin, alternativ auch eine Vielzahl von Kühlkaminen, zum Einsatz kommen. Wenn mehrere Kühlkamine vorgesehen sind, können diese gemäß einer vorteil¬ haften Ausgestaltung der Erfindung parallel zueinander in dem Kühlkörper verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass das Material zwischen den Kühlkaminen, in dem die Kühlkanäle verlaufen, eine konstante Wandstärke zwischen den Kühlkaminen bildet und die Kühlkanäle gleichmäßig in diesem Material verteilt werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mindestens ei¬ ne Kühlkamin senkrecht zur Ausrichtung der Montageseite verläuft. Durch diese Ausrichtung kann der Kamineffekt maximiert werden, da die erwärmte Luft ungehindert senkrecht nach oben aufsteigen kann. In the heat sink, a cooling chimney, or alternatively a plurality of cooling chimneys, can be used. If several cooling stacks are provided, these may according to an advantageous embodiment of the invention ¬ parallel to each other in the Heatsink run. This has the advantage that the material between the cooling chambers, in which the cooling channels extend, forms a constant wall thickness between the cooling chambers and the cooling channels can be evenly distributed in this material. It is particularly advantageous if the at least ei ¬ ne cooling chimney is perpendicular to the orientation of the mounting side. This orientation maximizes the chimney effect, as the heated air can rise unhindered vertically upwards.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kühlkanäle durch ein offenporiges Material gebildet werden. Die Offenporigkeit des Materials gewährleistet, dass die Kühlluft durch die Poren von der Oberfläche des Kühlkörpers in die Kühlkamine gelangen kann. Dabei steht vorteilhaft eine vergleichsweise große Oberfläche in den offenen Poren zur Verfügung, über die ein Wärmeübergang von dem Material des Kühlkörpers in die Kühlluft erfolgen kann. Besonders vorteil¬ haft ist es, wenn das offenporige Material mehrlagig aufge- baut ist. In diesem Fall ist vorgesehen, dass eine der Monta¬ geseite nähere Lage eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als eine von der Montageseite weiter entfernte Lage. Insbe¬ sondere kann das offenporige Material zweilagig ausgebildet sein, so dass die untere Lage die der Montageseite nähere La- ge bildet und direkt an die obere Lage als die von der Monta¬ geseite weiter entfernte Lage angrenzt. Der Vorteil dieser Ausbildung liegt darin, dass die Lage mit der höheren Wärmeleitfähigkeit gut dazu geeignet ist, die durch die elektroni¬ sche Komponente in den Kühlkörper eingespeiste Wärme schnell zu den Kühlkanälen zu leiten. Hierdurch wird die Kühlluft in den Kühlkanälen vergleichsweise stark erwärmt. Die in den Kühlkaminen aufsteigende Luft soll sich hingegen möglichst wenig abkühlen, damit der Kamineffekt optimal genutzt werden kann. Daher ist in dem weiter von der Montageseite entfernten Bereich des Kühlkörpers eine geringere Wärmeleitfähigkeit des Materials von Vorteil. Dieses kann sich dann weniger erwärmen, wobei die Kühlkanäle im Bereich des Kühlkörpers zusätz¬ lich für eine gewisse Abkühlung desselben sorgen. Vorteilhaft kann das offenporige Material aus einem Metall¬ schaum gebildet sein. Dieses weist eine genügende thermische Stabilität sowie mechanische Stabilität auf und besitzt ins- besondere als Material in der Nähe der Montagefläche eine ge¬ nügende Wärmeleitfähigkeit, um die Wärme von der Montageseite hin zu den Kühlkanälen zu transportieren. Zusätzlich kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass die Montageseite durch eine massive Bodenplatte des Kühlers gebildet wird. Hierdurch steht eine Wärmesenke zur Verfügung, die aufgrund ihrer Wär¬ mekapazität auch bei Lastspitzen eine genügende Kühlung der elektronischen Komponente gewährleistet. Die Bodenplatte kann beispielsweise aus Kupfer gebildet sein, wobei die Wärme durch dieses Material vorteilhaft vergleichsweise schnell ab- geleitet und an die Kühlkanäle weitergegeben werden kann (Effekt der Wärmespreizung) . Der restliche Kühlkörper kann dabei aus einem anderen kostengünstigeren Material, wie beispielsweise Aluminium, gebildet werden. Alternativ ist es auch möglich, die Bodenplatte einstückig mit dem restlichen Kühlkör- per herzustellen. Hierbei kann beispielsweise ein Verfahren zu additiven Fertigung zum Einsatz kommen (hierzu im Folgenden mehr) . A further embodiment of the invention provides that the cooling channels are formed by an open-pore material. The open porosity of the material ensures that the cooling air can pass through the pores from the surface of the heat sink into the cooling chimneys. In this case, advantageously, a comparatively large surface in the open pores is available, via which a heat transfer from the material of the heat sink into the cooling air can take place. Particularly advantageous ¬ way it is when the open-pore material built up in multiple layers is. In this case, it is provided that one of the Monta ¬ geseite further layer has a higher thermal conductivity than a more distant from the mounting side. In particular ¬ sondere the open-pore material may be formed in two layers, so that the lower layer which forms the assembly side closer proximity to and immediately adjacent the upper layer than the more distant from the Monta ¬ geseite position. The advantage of this design is that the situation with the higher thermal conductivity is well suited to guide the fed through the electronic ¬ specific component in the radiator heat quickly to the cooling channels. As a result, the cooling air in the cooling channels is heated comparatively strong. By contrast, the air rising in the chimneys should cool down as little as possible, so that the chimney effect can be optimally utilized. Therefore, in the region of the heat sink farther from the mounting side, a lower thermal conductivity of the material is advantageous. This can then heat up less, wherein the cooling channels in the region of the heat sink additional ¬ Lich provide for a certain cooling. Advantageously, the open-pore material may be formed of a metal ¬ foam. This has a sufficient thermal stability and mechanical stability and has in particular as material in the vicinity of the mounting surface a ge ¬ nügende thermal conductivity to transport the heat from the mounting side to the cooling channels. In addition, it can be advantageously provided that the mounting side is formed by a solid bottom plate of the radiator. As a result, a heat sink is available, which ensures sufficient cooling of the electronic component due to their Wär ¬ mekapazität even at peak loads. The bottom plate can be formed, for example, from copper, wherein the heat can advantageously be dissipated by this material comparatively quickly and passed on to the cooling channels (effect of heat spreading). The remainder of the heat sink can be formed from another less expensive material, such as aluminum. Alternatively, it is also possible to produce the base plate in one piece with the remaining heat sink. In this case, for example, a method for additive manufacturing can be used (more on this in the following).
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen werden, dass der mindestens eine Kühlkamin durch einen Rohransatz verlängert ist, der auf der Auslassöffnung befestigt ist. Hierdurch lässt sich bei gleichzeitig ver¬ gleichsweise geringem Materialaufwand ein Kühlkamin mit einer größeren Höhe herstellen, wobei der Rohransatz den Kamin- schacht des Kühlkamins verlängert, indem diese auf der Aus¬ lassöffnung befestigt wird. Bei dem Rohransatz kann es sich vorteilhaft um ein standardisiertes Bauteil oder beispiels¬ weise auch ein abgelängtes Rohrstück handeln. Dieses kann mit dem Kühlkörper verschweißt, verklebt, verlötet oder verpresst werden. Diese Fügeverfahren sind vorteilhaft mit einem einfa¬ chen Montageschritt durchzuführen. Außerdem wird die angegebene Aufgabe durch das eingangs ange¬ gebene Verfahren dadurch gelöst, dass der Kühlkörper mit einer hohlen Innenstruktur durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt wird. Dabei wird als Innenstruktur mindes¬ tens ein Kühlkamin erzeugt, welcher sich von der Montageseite weg erstreckt und zu einer Auslassöffnung in der Oberfläche des Kühlkörpers führt. Außerdem wird eine Vielzahl von Kühl¬ kanälen mit im Vergleich zum Kühlkamin geringerem Querschnitt erzeugt, wobei diese von Einlassöffnungen in der Oberfläche des Kühlkörpers zum Kühlkamin führen. Die Anwendung eines additiven Fertigungsverfahrens hat den wesentlichen Vorteil, dass die Geometrie der Innenstruktur auf den entsprechenden Anwendungsfall angepasst werden kann. Es lassen sich bei gleichbleibendem Fertigungsaufwand beliebig komplexe Kanal¬ strukturen erzeugen, die vorteilhaft auch miteinander vernetzt sein können oder unterschiedliche Querschnitte aufwei¬ sen können. Beispielsweise ist es möglich, die Kühlkanäle so zu gestalten, dass diese baumartig ausgebildet sind. Von der Oberfläche des Kühlkörpersausgehend vereinigen sich die ein¬ zelnen Kühlkanäle dann immer weiter zu einem Hauptkanal, der dann in den Kühlkamin mündet. Um Kühlluft ohne wesentliche Aufheizung in einen Bereich im Inneren des Kühlkörpers zu bringen, kann die baumartige Struktur der Kühlkanäle auch andersherum ausgebildet sein. Ein großer Kühlkanal führt von der Oberfläche des Kühlkörpers in den zu kühlenden Bereich des Kühlkörpers und verzweigt sich im Bereich des zu kühlen¬ den Abschnitts des Kühlkörpers, um anschließend in den Kühl¬ kamin zu münden. According to a particular embodiment of the invention can also be provided that the at least one cooling chimney is extended by a pipe socket which is fixed on the outlet opening. This makes it possible at the same time ver ¬ tively little material a cooling chimney produced with a greater height, wherein the tubular extension bay of the chimney cooling stack extended by being mounted on the off ¬ outlet opening. In the tubular extension may be beneficial to a standardized component or as example ¬ action, a cut to length piece of pipe. This can be welded to the heat sink, glued, soldered or pressed. These joining methods are advantageous with a simp ¬ chen assembly step to be performed. In addition, the specified object is achieved by the initially be passed ¬ method characterized in that the cooling body having a hollow internal structure by an additive manufacturing process is made. In this case, as the internal structure Minim ¬ least a cooling chimney is generated, which extends from the mounting side away and leads to an outlet opening in the surface of the heat sink. In addition, a plurality of cooling ¬ channels is generated with compared to the cooling chimney smaller cross section, which lead from inlet openings in the surface of the heat sink to the cooling chimney. The use of an additive manufacturing method has the significant advantage that the geometry of the internal structure can be adapted to the corresponding application. It can be produced at constant production cost arbitrarily complex channel ¬ structures that can be advantageous also networked with each other or different cross-sections aufwei ¬ sen. For example, it is possible to make the cooling channels so that they are tree-shaped. From the surface of the heat sink Starting the one ¬ individual cooling channels unite then getting on to a main channel, which then flows into the cooling chimney. In order to bring cooling air into a region inside the heat sink without significant heating, the tree-like structure of the cooling channels can also be configured the other way round. A large cooling channel leading from the surface of the heat sink in the area to be cooled of the heat sink and branches of the ¬ to subsequently flow to cool the portion of the heat sink in the cooling ¬ fireplace in the area.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Kühlkörper auf einer Bodenplatte hergestellt wird, die nach dem Beenden des additiven Herstel¬ lungsverfahrens einen Teil des Kühlkörpers bildet. Wie be¬ reits erwähnt, kann es vorteilhaft sein, wenn der Kühlkörper eine massive Bodenplatte aufweist, die für den Effekt einer Wärmespreizung verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass die von der zu kühlenden elektronischen Komponente ausgehende Wärme in der Bodenplatte durch den Effekt der Wärmeleitung schnell verteilt wird (Wärmespreizung) , wobei vorteilhaft ei¬ ne größere Oberfläche der Kühlkanäle für einen Wärmeübergang genutzt werden kann. Die Herstellung des Kühlkörpers direkt auf der Bodenplatte hat außerdem den Vorteil, dass die massi- ve Bodenplatte nicht additiv hergestellt werden muss, wobei hierbei ein relativ hoher Fertigungsaufwand eingespart werden kann. Außerdem kann für die Bodenplatte ein für den Effekt der Wärmespreizung geeignetes Material, wie z. B. Kupfer verwendet werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Bauteil nach der Herstellung nicht von der Bauplattform abgetrennt werden muss, da die Bodenplatte selbst als Basis für den herzustellenden Kühlkörper dient und daher mit dieser verbunden bleiben kann. Gemäß einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass die Kühlkanäle als offenporige Struktur hergestellt werden. Eine offenporige Struktur ist offenporig, d. h., dass die Kühlluft durch die miteinander verbundenen Poren strömen kann, die ein Kanalsystem bilden. Dabei stellen die Poren vorteilhaft eine vergleichsweise große Oberfläche für einen Wärmeübergang zur Verfügung. Für die Herstellung der offenporigen Struktur kann vorteilhaft ein selektives Lasersintern eingesetzt werden. Hierbei wird das pulverförmige Material mittels des Lasers nur soweit erwärmt, dass die Pul- verpartikel miteinander versintern, wobei zwischen den Partikeln ein Kanalsystem ausgebildet wird, welches die offenporige Struktur darstellt. Vorteilhaft kann das selektive Laser¬ sintern auch mit einem selektiven Laserschmelzen kombiniert werden, welches mit einer größeren Laserleistung durchgeführt werden kann, so dass die Pulverpartikel aufschmelzen. Auf diese Weise lässt sich in einer Anlage zum kombinierten Lasersintern und Laserschmelzen ein Kühlkörper herstellen, in dem sowohl massive Bereiche, wie z. B. eine Bodenplatte, als auch offenporige Bereiche zur Ausbildung der Kühlkanäle ent- halten sind. According to one embodiment of the inventive method is provided that the cooling body is produced on a base plate, which forms a part of the heat sink after the termination of the additive herstel ¬ averaging method. As already mentioned be ¬, it may be advantageous if the cooling body comprises a solid base plate that can be used to effect a heat spreading. This means that the heat emanating from the electronic component to be cooled in the bottom plate by the effect of heat conduction is quickly distributed (heat spreading), wherein advantageously ei ¬ ne larger surface of the cooling channels can be used for heat transfer. The production of the heat sink directly on the bottom plate also has the advantage that the massive bottom plate does not have to be produced additively, in which case a relatively high manufacturing outlay can be saved. In addition, for the bottom plate suitable for the effect of heat dissipation material such. As copper can be used. Another advantage is that the component does not have to be separated from the build platform after manufacture, since the bottom plate itself serves as the basis for the heat sink to be produced and therefore can remain connected to it. According to another embodiment of the method can be provided that the cooling channels are produced as an open-pore structure. An open-pore structure is open-pore, ie, that the cooling air can flow through the interconnected pores, which form a channel system. The pores advantageously provide a comparatively large surface area for a heat transfer. For the production of the open-pore structure can be used advantageously a selective laser sintering. In this case, the powdered material is only heated to such an extent by the laser that the powder particles sinter together with a channel system being formed between the particles, which constitutes the open-pored structure. Advantageously, the selective laser sintering ¬ can also be combined with a selective laser melting, which can be carried out with a larger laser power, so that the powder particles melt. In this way, in a system for combined laser sintering and laser melting can produce a heat sink in which both massive areas such. B. a bottom plate, as well as open-pored areas are included for forming the cooling channels.
Eine andere Möglichkeit besteht vorteilhaft darin, dass die Kühlkanäle als dreidimensionales Gitter hergestellt werden. Das dreidimensionale Gitter hat vorteilhaft einen vergleichs¬ weise geringen Strömungswiderstand für die das Gitter umströ¬ mende Kühlluft. Die Kühlkanäle werden dabei durch die mitei¬ nander verbundenen Zwischenräume zwischen den Gitterstruktu- ren gebildet. Die Gitter können aus Gitterstäben gebildet sein, die in Knoten zusammenlaufen. Das Gitter selbst ist dazu geeignet, in den Gitterstäben die Wärme in den Kühlkanal zu leiten, wobei diese über die Oberfläche der Gitterstäbe an die Kühlluft abgegeben wird. Another possibility is advantageous in that the cooling channels are produced as a three-dimensional grid. The three-dimensional grid advantageously has a comparatively ¬ as low flow resistance for the grid umströ ¬-inhibiting cooling air. The cooling channels are formed by the MITEI ¬ Nander interconnected interstitial spaces between the grating structures ren. The gratings may be formed of bars that converge into nodes. The grid itself is adapted to conduct the heat in the cooling bars in the bars, which are discharged via the surface of the bars to the cooling air.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn beim additiven Herstellen des Kühlkörpers Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden, wobei in der Montageseite nähe¬ ren Bereichen des Kühlkörpers das Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit und in den Montageseite ferneren Bereichen des Kühlkörpers das Material mit einer geringeren Wärmeleit¬ fähigkeit verwendet wird. Der Vorteil der so ausgebildeten Struktur ist bereits beschrieben worden, so dass an dieser Stelle darauf verwiesen werden kann. It is particularly advantageous if materials are used having different thermal conductivity in the additive producing the heat sink, wherein in the mounting side near ¬ ren areas of the heat sink, the material having a higher thermal conductivity and in the mounting side regions remote from the heat sink, the material having a lower thermal conductivity ¬ ability is is used. The advantage of the structure formed in this way has already been described, so that reference can be made to this point.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den ein¬ zelnen Figuren ergeben. Es zeigen: Further details of the invention are described below with reference to the drawing. Only to the extent explained identical or corresponding drawing elements are provided in the individual figures in each case with the same reference numerals and will multiply as differences between the individual figures ¬ a result. Show it:
Figur 1 bis 3 verschiedene Ausführungsbeispiele des erfin¬ dungsgemäßen Kühlkörpers schematisch geschnit- ten, 1 to 3 different embodiments of the inventions ¬ to the invention heat sink cut schematically,
Figur 4 und 5 Aufsichten auf verschiedene Anordnungen von Figures 4 and 5 are plan views of various arrangements of
Auslassöffnungen von Kaminen und Figur 6 und 7 ausgewählte Fertigungsschritte eines Ausfüh¬ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens geschnitten. In Figur 1 ist eine elektronische Baugruppe 11 dargestellt, die zwei elektronische Komponenten 12 in Form von Bauelementen aufweist, die auf einem Schaltungsträger 13 montiert sind. Der Schaltungsträger 13 gemäß Figur 1 ist eine Leiter- platte. Vorstellbar sind jedoch auch andere Formen von Schaltungsträgern, die beispielsweise durch ein MID-Gehäuse gebil¬ det sein können (nicht dargestellt, MID bedeutet Moulded Interconnect Device) . Auf den elektronischen Komponenten 12 ist ein Kühlkörper 14 mit seiner Montageseite 15 aufgesetzt und befestigt. Die Mon¬ tageseite 15 wird durch eine Bodenplatte 16 gebildet, die ei¬ nen Teil des Kühlkörpers 14 einnimmt. Außerdem ist auf der Bodenplatte 16 eine untere Lage 17 und auf dieser eine obere Lage 18 ausgebildet. Beide Lagen sind aus einem offenporigen Material wie z. B. einem Metallschaum hergestellt, wobei of¬ fene Poren 19 in Figur 1 angedeutet sind. Outlet openings of chimneys and Figure 6 and 7 selected manufacturing steps of an embodiment of the inventive method ¬ cut. FIG. 1 shows an electronic subassembly 11 which has two electronic components 12 in the form of components which are mounted on a circuit carrier 13. The circuit carrier 13 according to FIG. 1 is a printed circuit board. However, are conceivable, other forms of circuit carriers (not shown, MID means Molded Interconnect Device) for example, by an MID housing be gebil ¬ det. On the electronic components 12, a heat sink 14 is placed and fastened with its mounting side 15. The Mon ¬ daily page 15 is formed by a bottom plate 16, the ei ¬ nen part of the heat sink 14 occupies. In addition, a lower layer 17 and on this an upper layer 18 is formed on the bottom plate 16. Both layers are made of an open-cell material such. B. a metal foam produced, wherein of ¬ fene pores 19 are indicated in Figure 1.
Die Poren 19 bilden Kühlkanäle 20 aus, von denen einer in Fi- gur 1 exemplarisch dargestellt ist. Dieser Kühlkanal 20 ver¬ läuft von einer Einlassöffnung 21 in der Oberfläche 22 des Kühlkörpers 14 hin zu einem Kühlkamin 23. In diesem sowie die weiteren Kühlkamine 23 münden neben dem dargestellten Kühlkanal 20 noch viele weitere Kühlkanäle, die durch das offenpo- rige Material gebildet sind (in Figur 1 nicht dargestellt) . Die Kühlkamine 23 erstrecken sich von der Montageseite 15 weg. Da die Montageseite 15 waagerecht ausgerichtet ist und nach unten zu den elektronischen Komponenten 12 weist, sind die Kühlkamine 23 senkrecht nach oben ausgerichtet. Sie mün- den in Auslassöffnungen 24, in der die Oberseite des Kühlkörpers bildenden Oberfläche 22, so dass die aufgrund des Kamin¬ effekts aufsteigende Kühlluft aus dem Kühlkörper entweichen kann. Die Strömung der Kühlluft ist durch Pfeile in Figur 1 (sowie in Figur 2 und 3) angedeutet. The pores 19 form cooling channels 20, one of which is shown by way of example in FIG. This cooling channel 20 ver ¬ runs from an inlet opening 21 in the surface 22 of the heat sink 14 toward a cooling chimney 23. In this and the other cooling chimneys 23 open in addition to the illustrated cooling channel 20 many more cooling channels, which are formed by the open-pore material (not shown in Figure 1). The cooling chimneys 23 extend away from the mounting side 15. Since the mounting side 15 is horizontally oriented and facing down to the electronic components 12, the cooling chimneys 23 are aligned vertically upwards. They Munich the so that the rising due to the chimney effect ¬ cooling air can escape from the heat sink in exhaust ports 24, in which the top of the heat sink forming surface 22nd The flow of the cooling air is indicated by arrows in FIG. 1 (as well as in FIGS. 2 and 3).
In Figur 2 ist eine andere Variante des Kühlkörpers 14 darge¬ stellt. Dieser wurde mittels additiver Fertigungsverfahren (Laserschmelzen und Lasersintern, siehe auch Erläuterung der Figuren 6 und 7) hergestellt. Daher ist der komplette Kühl¬ körper 25 einstückig ausgeführt. Er besteht aus verschiedenen Zonen, nämlich der Bodenplatte 16, einem darüber liegenden Bereich mit Poren 19 und einem Rohransatz 26, der den Kühlka- min 23 vergleichbar einem Schornstein verlängert. Vergleicht man diese Ausführung mit Figur 1, so wird deutlich, dass in dem Bereich des Kühlkamins 23, der durch die obere Lage 18 gebildet ist, Material eingespart werden kann. Dieser Bereich wird durch die Rohransätze 26 ersetzt. In Figure 2, another variant of the heat sink 14 is Darge ¬ represents. This was done by means of additive manufacturing processes (laser melting and laser sintering, see also explanation of Figures 6 and 7). Therefore, the entire cooling ¬ body 25 is made in one piece. It consists of different zones, namely the bottom plate 16, an area above it with pores 19 and a tubular extension 26, which extends the cooling chamber 23 like a chimney. Comparing this embodiment with Figure 1, it is clear that in the region of the cooling chimney 23, which is formed by the upper layer 18, material can be saved. This area is replaced by the pipe extensions 26.
Der Kühlkörper 25 ist in seiner Größe genau auf die elektro¬ nische Komponente 12 angepasst und auf diese aufgesetzt. Da die räumlichen Abmessungen einer einzelnen elektronischen Komponente vergleichsweise gering sind, kommt der Kühlkörper 14 mit einem Kühlkamin 23 aus. Die Anzahl der Kühlkamine, die in einem Kühlkörper 14 vorgesehen werden müssen, hängen im Wesentlichen von der Anforderung ab, dass die Kühlkanäle (gemäß Figur 2 durch die Poren 19 gebildet) eine bestimmte Länge nicht überschreiten dürfen. The cooling body 25 is adjusted in its size exactly to the electro ¬ African component 12 and placed on it. Since the spatial dimensions of a single electronic component are comparatively low, the heat sink 14 comes out with a cooling chimney 23. The number of cooling chimneys that have to be provided in a heat sink 14 depends essentially on the requirement that the cooling channels (formed by the pores 19 according to FIG. 2) must not exceed a certain length.
In Figur 3 ist eine Variante des Kühlkörpers 14 zu erkennen, in der mehrere Rohransätze 26 und damit auch mehrere Kühlka¬ mine 23 zum Einsatz kommen. Der Kühlkörper 14 gemäß Figur 3 ist durch Laserschmelzen hergestellt worden. Er weist als Bo- denplatte 16 einen massiven Bereich auf, wobei auch auf der gegenüberliegenden Oberseite des Kühlkörpers 14 eine Deck¬ platte 27 ausgebildet ist. Bodenplatte 16 und Deckplatte 27 sind einstückig hergestellt, wobei diese Strukturen im Inne¬ ren des Kühlkörpers durch ein dreidimensionales Gitter 28 miteinander verbunden sind (in Figur 3 durch eine Kreuz- schraffur angedeutet) . Dieses dreidimensionale Gitter stellt gleichzeitig eine Kanalstruktur zur Verfügung, da die In Figure 3, a variant of the heat sink 14 can be seen, in which several pipe approaches 26 and thus several Kühlka ¬ mine 23 are used. The heat sink 14 according to FIG. 3 has been produced by laser melting. It has as soil denplatte 16 has a solid region, wherein a cover ¬ plate 27 is formed on the opposite upper side of the heat sink fourteenth Bottom plate 16 and cover plate 27 are integrally formed, and these structures are joined together in the perception ¬ ren of heatsink by a three-dimensional grid 28 (in Figure 3 hatching indicated by a cross). This three-dimensional grid simultaneously provides a channel structure, as the
Kühlluft zwischen den einzelnen Streben des Gitters hindurch strömen kann und die Gitterstäbe dabei abkühlt. Cooling air can flow between the individual struts of the grid and cools the bars during this process.
Zu erkennen ist, dass die Kühlkamine bei Wahl eines additiven Herstellungsverfahrens mit verschiedenen Querschnitten ausge¬ bildet sein können. So kann z. B., wie in Figur 3 darge- stellt, der mittlere Kühlkamin eine flaschenartige Erweite¬ rung 29 aufweisen, um die Länge der umgebenden Kühlkanäle zu beeinflussen. Hierdurch ist vorteilhaft eine effiziente Küh¬ lung der Oberseite der Bodenplatte 16 möglich. Die beiden Kühlkamine 23, die neben dem mittleren Kühlkanal 23 angeord¬ net sind, reichen nicht so tief in den Kühlkörper 14 hinein, so dass die Kühlluft von der Oberfläche 22 durch das Gitter 28 auch zum mittleren Kühlkamin 23 vordringen kann. It can be seen that the cooling stacks out forms ¬ when selecting an additive manufacturing process with different cross-sections can be. So z. B., as shown in Figure 3 represents, the middle cooling chimney have a bottle-like extension ¬ tion 29, to influence the length of the surrounding cooling channels. As a result, an efficient cooling ¬ treatment of the top of the bottom plate 16 is advantageously possible. The two cooling chimneys 23, which are angeord ¬ net next to the central cooling channel 23, not so deep reach into the heat sink 14, so that the cooling air from the surface 22 through the grid 28 can also penetrate to the middle cooling chimney 23.
Die Deckplatte 27 dient neben einer Stabilisierung des Gitters 28 auch zur Aufnahme der Rohransätze 26. Diese werden über eine Presspassung in den Kühlkörper 14 eingesetzt und reichen mit ihren stirnseitigen Enden direkt an das Gitter 28 heran . The cover plate 27 is used in addition to a stabilization of the grid 28 and for receiving the tube approaches 26. These are used via a press fit in the heat sink 14 and reach with their front ends directly to the grid 28 zoom.
In den Figuren 4 und 5 sind verschiedene Möglichkeiten einer gleichmäßigen Anordnung der Querschnitte der Kühlkamine angedeutet, wobei die dargestellten Anordnungen bei einer Aufsicht auf den Kühlkörper von oben zu erkennen wären. Gemäß Figur 4 weisen die Kühlkamine einen runden Querschnitt auf, wobei diese Querschnitte in einem quadratischen Raster 30 angeordnet sind (angedeutet durch strichpunktierte Linien) . In Figur 5 ist ein dreieckiges Raster 30 gewählt worden, um die Kühlkanäle anzuordnen. Diese weisen einen Querschnitt auf, der einem regelmäßigen Sechseck entspricht. Damit sind die Wandstärken a zwischen benachbarten Kühlkaminen immer gleichgroß, so dass die zwischen diesen liegenden Kühlkanäle vergleichsweise konstante Längen aufweisen. In den Figuren 6 und 7 sind zwei ausgewählte Schritte eines additiven Fertigungsverfahrens zur Herstellung des Kühlkörpers 14 dargestellt. Im Fertigungsschritt gemäß Figur 6 wird ein Lasersintern durchgeführt, während im Fertigungsschritt gemäß Figur 7 ein Laserschmelzen (dann entsteht ein mit Figur 3 vergleichbares Bauteil) oder ein Lasersintern mit unter¬ schiedlichen Pulvern (dann entsteht ein mit Figur 1 vergleichbares Bauteil) durchgeführt wird. Diese beiden Prozess¬ schritte können in derselben Anlage durchgeführt werden, von der exemplarisch nur eine Haltevorrichtung für ein PulverbettIn FIGS. 4 and 5, various possibilities for a uniform arrangement of the cross sections of the cooling chimneys are indicated, wherein the arrangements shown would be recognizable from above when viewed from above the heat sink. According to FIG. 4, the cooling chimneys have a round cross section, wherein these cross sections are arranged in a square grid 30 (indicated by dot-dash lines). In Figure 5, a triangular grid 30 has been chosen to locate the cooling channels. These have a cross-section that corresponds to a regular hexagon. Thus, the wall thicknesses a between adjacent cooling chambers are always the same size, so that the lying between these cooling channels have comparatively constant lengths. FIGS. 6 and 7 show two selected steps of an additive manufacturing method for producing the heat sink 14. In the production step shown in Figure 6, a laser sintering is performed, while in the manufacturing step according to FIG 7, a laser melting (the result is a similar to Figure 3 component) or a laser sintering with at ¬ different union powders (the result is a similar to Figure 1 component) is performed. These are two process steps can ¬ carried out in the same plant, from the example only a holding device for a powder bed
31 mit einer absenkbaren Bauplattform 32 und einer Seitenbegrenzung 33 zu erkennen ist. Das Pulverbett bildet jeweils eine Baulage auf dem herzustellenden Kühlkörper 14 aus, wel- che gemäß Figur 6 mit einem Laserstrahl 34 soweit erwärmt wird, dass es zu einem Sintern der Pulverpartikel kommt. 31 can be seen with a lowerable building platform 32 and a side boundary 33. In each case, the powder bed forms a structural layer on the heat sink 14 to be produced, which, according to FIG. 6, is heated with a laser beam 34 to such an extent that sintering of the powder particles occurs.
Hierdurch entsteht die Lage 17 gemäß Figur 1 sukzessive aus einer Vielzahl von Baulagen, von denen in Figur 6 nur die erste bereits fertiggestellte und die zweite in Entstehung befindliche zu erkennen sind. As a result, the layer 17 according to FIG. 1 is produced successively from a multiplicity of structural layers, of which only the first already completed and the second one in development can be seen in FIG.
Für die Herstellung des Kühlkörpers 14 wird die BauplattformFor the production of the heat sink 14, the construction platform
32 sukzessive um eine Baulagendicke abgesenkt, wobei gemäß Figur 6 die Bauplattform 32 nicht direkt zur Herstellung des Kühlkörpers verwendet wird, sondern lediglich als Unterlage für die Bodenplatte 16 verwendet wird, auf der das Pulverma¬ terial angeschmolzen wird. Nach Fertigstellung des Bauteils kann dieses daher ohne den sonst notwendigen Trennungsschritt von der Bauplatte 32 entfernt werden. 32 successively lowered by a building thickness, wherein according to Figure 6, the construction platform 32 is not used directly for the production of the heat sink, but is used only as a support for the bottom plate 16 on which the Pulverma ¬ material is melted. After completion of the component this can therefore be removed without the otherwise necessary separation step of the building board 32.
In Figur 7 ist zu erkennen, dass die untere Lage 17 (beste¬ hend aus mehreren nicht dargestellten gesinterten Baulagen) fertiggestellt ist. Nun ist, wie in Figur 7 dargestellt, die erste Baulage für die obere Lage 18 (vgl. z. B. Fig 1) des Kühlkörpers in Entstehung. Diese wird, wenn ein Bauteil gemäß Figur 1 gefertigt werden soll, ebenfalls durch Lasersintern hergestellt, wobei sich eine Porosität einstellt und aufgrund der Wahl des Materials eine geringere Wärmeleitfähigkeit für die obere Lage 18 gegeben ist als für die untere Lage 17. Ei- ne nicht dargestellte Modifikation des Verfahrens gemäß Figur 7 sieht vor, dass die untere Lage 17 durch Laserschmelzen als Gitter 28 gemäß Figur 3 hergestellt wird. Die aktuell herzu¬ stellende Lage würde dann ebenfalls durch Laserschmelzen her¬ gestellt, um die Deckplatte 27 zu fertigen. In Figure 7 it can be seen that the lower layer 17 (best ¬ starting from a plurality of non-illustrated mounting positions sintered) is completed. Now, as shown in Figure 7, the first building layer for the upper layer 18 (see, for example, Fig 1) of the heat sink in formation. This is, if a component is to be manufactured according to Figure 1, also produced by laser sintering, which sets a porosity and given the choice of material, a lower thermal conductivity for the top layer 18 is given as for the lower layer 17. One not illustrated modification of the method according to Figure 7 provides that the lower layer 17 is produced by laser melting as a grid 28 according to Figure 3. The currently hither ¬ vice border situation would then also be provided by laser melting ¬ ago to manufacture the cover plate 27th
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die untere Lage 17 porös herzustellen, wie zu Figur 6 beschrieben. Der in Figur 7 dargestellte Fertigungsschritt kann dann durch einen Wech- sei des Verfahrens von Lasersintern zu Laserschmelzen dafür genutzt werden, auf der offenporigen unteren Lage 17 eine Deckplatte 27 (vgl. Figur 3) herzustellen (nicht darge¬ stellt) . Another possibility is to produce the lower layer 17 porous, as described for Figure 6. The production step shown in FIG. 7 can then be replaced by an exchange. should be used for the method of laser sintering, laser melting to produce on the open-pored lower layer 17 a cover plate 27 (see FIG. 3) (not Darge ¬ asserted).
Als additive Fertigungsverfahren im Sinne dieser Anmeldung sollen Verfahren verstanden werden, bei denen das Material, aus dem ein Bauteil hergestellt werden soll, dem Bauteil wäh¬ rend der Entstehung hinzugefügt wird. Dabei entsteht das Bau- teil bereits in seiner endgültigen Gestalt oder zumindest an¬ nähernd in dieser Gestalt. Das Baumaterial kann beispielswei¬ se pulverförmig oder flüssig sein, wobei durch das additive Fertigungsverfahren das Material zur Herstellung des Bauteils chemisch oder physikalisch verfestigt wird. Procedures are to be understood as additive manufacturing method according to this application in which the material from which a component is to be prepared, the origin is added to the component currency ¬ rend. Here, the construction part is already produced in its final form, or at least ¬ approaching in this form. The building material may be beispielswei ¬ se powder or liquid form, wherein the material for producing the component is solidified chemically or physically by the additive manufacturing process.
Um das Bauteil herstellen zu können, werden das Bauteil be¬ schreibende Daten (CAD-Modell) für das gewählte additive Fer¬ tigungsverfahren aufbereitet. Die Daten werden in Anweisungen für die Fertigungsanlage umgewandelt, damit in dieser die ge- eigneten Prozessschritte zur sukzessiven Herstellung des Bauteils ablaufen können. In order to be able to produce the component, the component be ¬ writing data (CAD model) prepared for the selected additive Fer ¬ treatment method. The data is converted into instructions for the production plant so that the appropriate process steps for the successive production of the component can take place in it.
Als Beispiele für das additive Fertigen können das selektive Lasersintern (auch SLS für Selective Laser Sintering) , das Selektive Laserschmelzen (auch SLM für Slective Laser Examples of additive manufacturing include selective laser sintering (also known as SLS for selective laser sintering), selective laser melting (also SLM for Slective Laser
Melting) , das Elektronenstrahlschmelzen (auch EBM für Melting), the electron beam melting (also EBM for
Electrone Beam Melting) , das Laserschweißen (auch LMD für Laser Metal Deposition) , das Kaltgasspritzen (auch GDCS für Gas Dynamic Cold Spray) genannt werden. Diese Verfahren eignen sich insbesondere zur Verarbeitung von metallischen Werkstoffen in Form von Pulvern, mit denen Konstruktionsbauteile hergestellt werden können. Electrone Beam Melting), laser welding (also called LMD for Laser Metal Deposition), called cold gas spraying (also known as GDCS for Gas Dynamic Cold Spray). These methods are particularly suitable for the processing of metallic materials in the form of powders, with which design components can be produced.
Beim SLM, SLS und EBM werden die Bauteile lagenweise in einem Pulverbett hergestellt. Diese Verfahren werden daher auch als pulverbettbasierte additive Fertigungsverfahren bezeichnet. Es wird jeweils eine Lage des Pulvers in dem Pulverbett er¬ zeugt, die durch die Energiequelle (Laser oder Elektronen- strahl) anschließend in denjenigen Bereichen lokal aufgeschmolzen oder gesintert wird, in denen das Bauteil entste¬ hen soll. So wird das Bauteil sukzessive lagenweise erzeugt und kann nach Fertigstellung dem Pulverbett entnommen werden. With the SLM, SLS and EBM, the components are produced in layers in a powder bed. These processes are therefore also referred to as powder bed-based additive manufacturing processes. In each case, a position of the powder in the powder bed is generated by the energy source (laser or electron beam). beam) is then melted locally in those regions or sintered, in which the component is to entste ¬ hen. Thus, the component is successively produced in layers and can be removed after completion of the powder bed.
Beim LMD und GDCS werden die Pulverteilchen direkt der Oberfläche zugeführt, auf der ein Materialauftrag erfolgen soll. Beim LMD werden die Pulverpartikel durch einen Laser direkt in der Auftreffstelle auf der Oberfläche aufgeschmolzen und bilden dabei eine Lage des zu erzeugenden Bauteils. Beim GDCS werden die Pulverpartikel stark beschleunigt, so dass sie vorrangig aufgrund ihrer kinetischen Energie bei gleichzeiti¬ ger Verformung auf der Oberfläche des Bauteils haften blei¬ ben . With the LMD and GDCS, the powder particles are fed directly to the surface on which a material application is to take place. With the LMD, the powder particles are melted by a laser directly in the point of impact on the surface and thereby form a layer of the component to be produced. When GDCS the powder particles are accelerated so that they have primary liability due to their kinetic energy at gleichzeiti ¬ ger deformation on the surface of the component lead ¬ ben.
GDCS und SLS haben das Merkmal gemeinsam, dass die Pulver¬ teilchen bei diesen Verfahren nicht vollständig aufgeschmol¬ zen werden. Beim GDCS erfolgt ein Aufschmelzen höchstens im Randbereich der Pulverpartikel, die aufgrund der starken Ver- formung an ihrer Oberfläche anschmelzen können. Beim SLS wird bei Wahl der Sintertemperatur darauf geachtet, dass diese un¬ terhalb der Schmelztemperatur der Pulverpartikel liegt. Dem¬ gegenüber liegt beim SLM, EBM und LMD der Energieeintrag betragsmäßig bewusst so hoch, dass die Pulverpartikel vollstän- dig aufgeschmolzen werden. GDCS SLS and have the feature in common that the powder particles are ¬ in these methods not completely aufgeschmol ¬ zen. In the case of the GDCS, melting takes place at most in the edge region of the powder particles, which can melt on their surface due to the strong deformation. The SLS is taken in selecting the sintering temperature that this un ¬ terhalb the melting temperature of the powder particles is. The ¬ opposite the SLM, EBM and LMD, the energy input magnitude aware so high that the powder particles are melted in full.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kühlkörper mit einer Montageseite (15) für eine elektronische Komponente und einer der Montageseite (15) gegenüberlie- genden Oberseite, 1. heat sink with a mounting side (15) for an electronic component and an upper side opposite the mounting side (15),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, characterized,
dass that
• in dem Kühlkörper mindestens ein Kühlkamin (23) verläuft, welcher sich von der Montageseite (15) weg er- streckt und zu einer Auslassöffnung (24) in der die In which at least one cooling chimney (23) extends, which extends away from the mounting side (15) and to an outlet opening (24) in which the
Oberseite des Kühlkörpers bildenden Oberfläche 22 des Kühlkörpers führt, Top of the heat sink forming surface 22 of the heat sink leads,
• in dem Kühlkörper eine Vielzahl von Kühlkanälen (20) mit im Vergleich zum Kühlkamin (23) geringerem Querschnitt verläuft, die von Einlassöffnungen (21) in der Oberfläche des Kühlkörpers zum Kühlkamin (23) führen.  • in the heat sink a plurality of cooling channels (20) with compared to the cooling chimney (23) of smaller cross-section, leading from inlet openings (21) in the surface of the heat sink to the cooling chimney (23).
2. Kühlkörper nach Anspruch 1, 2. Heatsink according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, characterized,
dass mehrere Kühlkamine (23) parallel zueinander in dem Kühl¬ körper verlaufen. that a plurality of cooling chimneys (23) run parallel to each other in the cooling ¬ body.
3. Kühlkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 3. Heatsink according to one of the preceding claims, d a d u c h e c e n e c e n e,
dass der mindestens eine Kühlkamin (23) senkrecht zur Aus¬ richtung der Montageseite (15) verläuft. the at least one cooling chimney (23) is perpendicular to the direction from ¬ the mounting side (15).
4. Kühlkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 4. Heatsink according to one of the preceding claims, d a d u c h e c e n e c e n e,
dass die Kühlkanäle (20) durch ein dreidimensionales Gitter gebildet werden. the cooling channels (20) are formed by a three-dimensional grid.
5. Kühlkörper nach Anspruch 4, 5. Heatsink according to claim 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, characterized,
dass die Kühlkanäle (20) durch ein offenporiges Material ge¬ bildet sind, wobei das offenporige Material aus einem Metall¬ schaum besteht. that the cooling channels (20) are ge ¬ formed by an open-pore material, wherein the open-cell material consists of a metal ¬ foam.
6. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 6. Heatsink according to one of claims 4 or 5, d a d u c h e c e n e c e n e,
dass auf der Oberseite des Kühlkörpers (14) eine Deckplatte (27) ausgebildet ist. in that a cover plate (27) is formed on the upper side of the heat sink (14).
7. Kühlkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 7. Heatsink according to one of the preceding claims, d a d u r c h e c e n e c e n e,
dass die Montageseite durch eine massive Bodenplatte (16) ge¬ bildet wird. is that the mounting side ge by a solid base plate (16) ¬.
8. Kühlkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 8. Heatsink according to one of the preceding claims, d a d u r c h e c e n e c e n e,
dass der mindestens eine Kühlkamin (23) durch einen Rohransatz (26) verlängert ist, der auf der Auslassöffnung (24) be- festigt ist. in that the at least one cooling chimney (23) is extended by a tubular extension (26) fastened on the outlet opening (24).
9. Verfahren zum Erzeugen eines Kühlkörpers (14) mit einer Montageseite (15) für eine elektronische Komponente, 9. A method for producing a heat sink (14) with an assembly side (15) for an electronic component,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, characterized,
dass der Kühlkörper (14) mit einer hohlen Innenstruktur durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt wird, wobei als Innenstruktur in that the heat sink (14) having a hollow internal structure is produced by an additive manufacturing method, wherein as interior structure
• mindestens ein Kühlkamin (23) erzeugt wird, welcher sich von der Montageseite (15) weg erstreckt und zu einer Auslassöffnung (24) in einer Oberfläche des Kühlkörpers • at least one cooling chimney (23) is generated, which extends away from the mounting side (15) and to an outlet opening (24) in a surface of the heat sink
(14) führt, (14) leads,
• eine Vielzahl von Kühlkanälen (20) mit im Vergleich zum Kühlkamin (23) geringerem Querschnitt erzeugt werden, wobei diese Einlassöffnungen (21) in der Oberfläche des Kühlkörpers zum Kühlkamin (23) führen.  • a plurality of cooling channels (20) are produced compared to the cooling chimney (23) of smaller cross section, said inlet openings (21) in the surface of the heat sink to the cooling chimney (23) lead.
10. Verfahren nach Anspruch 9, 10. The method according to claim 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, characterized,
dass der Kühlkörper (14) auf einer Bodenplatte (16) herge- stellt wird, die nach dem Beenden des additiven Herstellungs¬ verfahrens einen Teil des Kühlkörpers bildet. , is forming a part of the heat sink after the termination of the additive manufacturing method ¬ that the heat sink (14) on a bottom plate (16) is manufactured.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 11. The method according to any one of claims 9 or 10, characterized,
dass die Kühlkanäle (20) als offenporige Struktur hergestellt werden . the cooling channels (20) are produced as an open-pored structure.
12. Verfahren nach Anspruch 11, 12. The method according to claim 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, characterized,
dass zum Herstellen der offenporigen Struktur ein selektives Lasersintern eingesetzt wird. in that selective laser sintering is used to produce the open-pored structure.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, 13. The method according to any one of claims 9 to 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, characterized,
dass die Kühlkanäle (20) als dreidimensionales Gitter (28) hergestellt werden. the cooling channels (20) are produced as a three-dimensional grid (28).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, 14. The method according to any one of claims 9 to 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, characterized,
dass beim additiven Herstellen des Kühlkörpers (14) Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleifähigkeit eingesetzt wer¬ den, wobei in der Montageseite (15) näheren Bereichen des Kühlkörpers (15) das Material mit einer höheren Wärmeleitfä¬ higkeit und in der Montageseite (15) ferneren Bereichen des Kühlkörpers (15) das Material mit einer geringeren Wärmeleit¬ fähigkeit verwendet wird. that in the additive manufacturing of the heat sink (14) materials with different Wärmeleifähigkeit used who ¬ , wherein in the mounting side (15) closer areas of the heat sink (15) the material with a higher Wärmeleitfä ¬ ability and in the mounting side (15) more remote areas of the Heatsink (15) the material is used with a lower heat conductivity ¬ ability.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015215570A1 (en) 2015-08-14 2017-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Heat sink for an electronic component and method for its production
DE102016222376B3 (en) * 2016-11-15 2018-02-15 Zf Friedrichshafen Ag Electronic module and method for producing the same
EP3367426A1 (en) * 2017-02-27 2018-08-29 Siemens Aktiengesellschaft Semiconductor device with heat sink
DE102017217406A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Component and method for its production
DE102017221778A1 (en) 2017-12-04 2019-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Heat sink for an electronic component, electronic assembly with such a heat sink and method for producing such a heat sink
DE102018200882A1 (en) * 2018-01-19 2019-07-25 Zf Friedrichshafen Ag Housing for a control unit and method for producing a housing for a control unit
JP7048471B2 (en) * 2018-10-17 2022-04-05 株式会社神戸製鋼所 Method of laminating the hardened layer and method of manufacturing the laminated model
EP4426079A1 (en) * 2023-03-03 2024-09-04 Siemens Aktiengesellschaft Converter with improved cooling, converter cabinet and computer program product

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5145001A (en) * 1989-07-24 1992-09-08 Creare Inc. High heat flux compact heat exchanger having a permeable heat transfer element
US5225964A (en) * 1991-10-31 1993-07-06 Rockwell International Corporation Integrated lightweight card rack
US6734363B1 (en) * 1992-07-07 2004-05-11 International Business Machines Corporation Lightweight electronic equipment conductor with coolant permeable support
JP2571180B2 (en) * 1992-12-08 1997-01-16 東洋電機株式会社 Heating device for false twisting
JPH07202085A (en) * 1993-12-27 1995-08-04 Daiyamondo Denki Kk Heat radiator
US5781411A (en) * 1996-09-19 1998-07-14 Gateway 2000, Inc. Heat sink utilizing the chimney effect
US6134783A (en) * 1997-10-29 2000-10-24 Bargman; Ronald D. Heat sink and process of manufacture
DE20010663U1 (en) * 2000-06-15 2000-10-26 Schlomka, Georg, 21640 Neuenkirchen Cooling element and cooling device
DE10055454A1 (en) 2000-11-09 2002-05-23 Fujitsu Siemens Computers Gmbh Cooling body for electronic components or devices having a heat emitting region formed by an open pore metal foam body
DE10292119D2 (en) * 2001-05-14 2004-04-29 Pore M Gmbh heat exchangers
DE10207671B4 (en) * 2002-02-22 2004-01-22 M.Pore Gmbh heat exchangers
DE10123456A1 (en) * 2001-05-14 2002-11-21 Pore M Gmbh Heat exchanger consists of open pored metal foam, whereby at least some cells contained in metal foam are connected together so that fluid medium can flow through metal foam
US6591897B1 (en) * 2002-02-20 2003-07-15 Delphi Technologies, Inc. High performance pin fin heat sink for electronics cooling
DE10244805A1 (en) * 2002-09-26 2004-04-08 Sma Regelsysteme Gmbh Open-pored heat sink cast, sintered or foamed from a heat-conductive material for a heat exchanger maintains contact with an object to be cooled
GB2404009B (en) * 2003-07-17 2005-06-15 Enfis Ltd Cooling method and apparatus
GB2419463A (en) 2004-10-25 2006-04-26 Elan House Ltd Heat sink
US7281573B2 (en) * 2005-12-14 2007-10-16 Hua-Hsin Tsai Cooler
CN101340796B (en) * 2007-07-04 2010-09-29 富准精密工业(深圳)有限公司 Heat radiating device
US20090321045A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Alcatel-Lucent Technologies Inc. Monolithic structurally complex heat sink designs
KR101157422B1 (en) * 2010-10-21 2012-06-22 김범재 A Heat sink and joining methods of the heat sink thereof
DE202011000830U1 (en) * 2011-04-08 2011-08-05 Dieter Girlich convection heat
DE102011101302A1 (en) * 2011-05-12 2012-11-15 Mtu Aero Engines Gmbh Producing a housing, with a tempering line, preferably a housing of a digital electronic regulating and control unit of an aircraft engine, comprises layer-by-layer building of housing with tempering line by generative manufacturing method
DE102011079634A1 (en) * 2011-07-22 2013-01-24 Siemens Aktiengesellschaft Device for cooling and method for its production and use of the device
WO2013153486A1 (en) * 2012-04-10 2013-10-17 Koninklijke Philips N.V. Heat sink
WO2014173419A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-30 Alexiou & Tryde Holding Aps Heat sink having a cooling structure with decreasing structure density
DE102014118177A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Mayser Gmbh & Co. Kg Process for producing metallic moldings, metallic moldings and method for forming a component with a heat exchanger
DE102014219378A1 (en) 2014-09-25 2016-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Process for producing a permanent magnet
DE102015215570A1 (en) 2015-08-14 2017-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Heat sink for an electronic component and method for its production

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