EP3994724A1 - Kühlanordnung - Google Patents

Kühlanordnung

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Publication number
EP3994724A1
EP3994724A1 EP20740517.6A EP20740517A EP3994724A1 EP 3994724 A1 EP3994724 A1 EP 3994724A1 EP 20740517 A EP20740517 A EP 20740517A EP 3994724 A1 EP3994724 A1 EP 3994724A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
capillary
medium
heat sink
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20740517.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Heise
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.)
Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP3994724A1 publication Critical patent/EP3994724A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H01L23/4275—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes by melting or evaporation of solids

Definitions

  • the present invention relates to a cooling arrangement, a method for producing a cooling arrangement according to the invention and the use of paraffin oil, in particular white oil, and / or Vaseline as the basis for a capillary-filling medium for use in a cooling arrangement according to the invention or a method according to the invention.
  • Modern means of transport such as motor vehicles or motorcycles are increasingly being equipped with driver assistance systems that use sensor systems to detect the environment, recognize the traffic situation and support the driver, e.g. B. by braking or steering intervention or by the output of a visual or acoustic warning.
  • Ultrasonic sensors, camera sensors, surround view cameras, radar sensors, lidar sensors or the like are regularly used as sen sorsysteme for detecting the surroundings.
  • the sensor data determined by the sensors can then be used to draw conclusions about the environment, which can be used to implement assistance functions for driver support during parking and / or driving maneuvers.
  • the control of such sensors and the further processing of the sensor data generated is nowadays carried out by means of complex electronic control devices.
  • the dissipated heat of the electronic control unit can be through a thermally highly conductive housing, for. B. metal housing, the control unit can be brought to the outside.
  • a thermally highly conductive housing for. B. metal housing
  • the control unit can be brought to the outside.
  • On the surface or at least on z. B. one side of the housing is now at high loss performance Ver the challenge of dissipating the heat as well as possible so that the components in the Ge housing to protect from overheating.
  • z. B. an air cooler with cooling fins or a closed coolant circuit to the housing of the control unit to be closed.
  • the cooling circuit must be interrupted when installing and removing the device and has shorter maintenance intervals (topping up and refilling of coolant).
  • the production of a flow-through heat sink as a Ge housing part for. B. basic housing of a control unit very complex.
  • a design which consists of a housing area consisting of metal, at least in the area of the main cooling zones, to which a thermal paste (or thermal adhesive) or a thermal pad (or thermal foil or thermal mat) is preferably attached Heat sink is flanged on.
  • thermal pastes and pads can be made on the basis of so-called thermal interface materials (TIM).
  • TIM thermal interface materials
  • the heat conduction pad or the heat conduction paste are inserted between the heat sink and the housing as free of air bubbles as possible in order to achieve a good thermal bond.
  • TIM thermal interface materials
  • thermal pads are often z. B. one to several mm thick and usually have to be compressed to ensure a useful thermal conductivity. Furthermore, the thermal paste must be distributed very precisely over the surface in order not to create any air inclusions.
  • heat-conducting pads and also the heat-conducting pastes thin, as these generally have a much poorer thermal conductivity than metals (such as aluminum or copper).
  • metals such as aluminum or copper
  • thermal pastes or thermal pads are generally acceptable.
  • the heat sinks can also be designed to be elastic so that they “cling to” a housing.
  • thermochromic color components thermochromic color components and a matrix material.
  • the matrix material in which one or more thermally conductive fillers are embedded it can be, for example, oils, resins or fats, or pastes based on them with at least z.
  • thermally conductive filler for. B.
  • Powder with one or more of the following materials can be used: diamond, copper, aluminum, silver, zinc oxide, beryllium oxide, boron nitride, Al nitride, Si nitride, Al oxide.
  • the thermal paste is used to compensate for unavoidable unevenness of the contact surfaces involved in the power semiconductor module and the heat sink and, after a possible failure of the power semiconductor module, to determine whether its prescribed upper temperature limits have been observed. This is determined by the thermochromic color components, the color of which changes with the temperature of the thermal paste, continuously or suddenly at a certain transition temperature.
  • the object of the present invention is now to provide a cooling arrangement and Ver drive, with which a good heat transfer between the heat sink and housing is sufficient and the disadvantages resulting from the prior art are overcome in a simple and inexpensive manner.
  • the cooling arrangement comprises a heat sink with a cooling surface and a component to be cooled (e.g. a control unit, a component, a housing or the like) with a cooling surface, the cooling surface of the cooling body and the cooling surface of the component to be cooled being arranged next to one another .
  • a capillary-filling medium is provided which, in particular, automatically decays the capillary gap (e.g. by “creeping”).
  • Such a capillary-filling medium can particularly easily be processed or attached, applied or introduced during initial assembly and / or repair / maintenance, i.e. H. it is easy to apply.
  • unevenness in the surfaces of the cooling surfaces located between the heat sink and the housing or the gaps between the heat sink and the housing due to foreign particles can be compensated / filled so that a good heat transfer between the heat sink and the housing can be created.
  • such an arrangement requires very little space and is particularly cost-effective to implement and retrofit.
  • the fact that the cooling surfaces can be arranged against one another in a simple manner and without significant mechanical contact pressure, as is required in particular when using heat-conducting pads, reduces the risk of component damage to a particular degree.
  • the corrosion protection in the capillary gap can be significantly improved by the introduced medium and the associated air conclusion, z. This also applies, for example, to particles that cause corrosion due to the electrochemical voltage series (e.g. copper particles in aluminum housings / heat sinks), as the capillary filling makes the penetration of corrosive liquids, moisture, particles, air or substances particularly difficult or impossible.
  • particles that cause corrosion due to the electrochemical voltage series e.g. copper particles in aluminum housings / heat sinks
  • the capillary-filling medium is preferably arranged between the cooling surfaces (ie in the region of the capillary gap that occurs later), within a reservoir of the cooling body and / or within a reservoir of the component to be cooled during installation, installation, maintenance or manufacture.
  • a reservoir production-related cutouts or explicitly made recesses in the housing and / or heat sink can be provided.
  • the housing and / or heat sink can also have edge-side reservoir areas which, for. B. can be easily filled from the outside and such are arranged so that they contact the capillary gap that occurs later or are open to this or are fluidly connected to it.
  • a maintenance-free service life of the thermal connection can be created by providing one or more reservoirs, provided that the control unit and / or the heat sink is not dismantled, e.g. B. a service life that corresponds to or exceeds the vehicle service life.
  • a particularly definable operating temperature of the component to be cooled is provided, for. B. can be provided as a component to be cooled a control unit (z. B. Electronic Control Unit ECU or Automated Driving Control Unit ADCU of a vehicle) and the operating temperature, the lower, average or maximum permissible operating temperature of the control unit.
  • the capillary-filling medium can be designed in such a way that it fills the capillary gap at the specified operating temperature by having the most favorable properties for the capillary effect at this operating temperature.
  • the capillary-filling medium is liquid at operating temperature, i. H. it can also exist in a different physical state outside of the operating temperature.
  • the capillary-filling medium can be easily attached and removed like the at room temperature. This creates a long-lasting thermal connection, which z. B. can still be solved well even after years.
  • the capillary-filling medium is selected or modified in such a way that it always remains (significantly) below the boiling point of the medium at the maximum operating temperature of the control unit / aggregate and thus also of the heat sink.
  • a capillary-filling medium is understood to mean a medium which fills the capillary gap due to capillarity and / or a capillary effect. This takes place in that the respective medium is liquid at operating temperature and when it comes into contact with a capillary or the capillary gap due to the surface tension of the liquid itself and the interfacial tension between the liquid or medium and the solid surface of the capillary gap (ie the "vessel wall", such as e.g. B. the metal of the housing or the cooling body) fills the capillary gap or has a capillary effect.
  • the respective medium is liquid at operating temperature and when it comes into contact with a capillary or the capillary gap due to the surface tension of the liquid itself and the interfacial tension between the liquid or medium and the solid surface of the capillary gap (ie the "vessel wall", such as e.g. B. the metal of the housing or the cooling body) fills the capillary gap or has a capillary effect.
  • paraffin or paraffin oils such as. B. white oil
  • white oils up to medical quality can be used, the z. B. in the pharmaceutical or cosmetics industry use and can therefore meet very high demands on purity and compatibility.
  • Such medicinal white oils are often colorless, odorless and tasteless and are purified in such a way that they usually contain no further additives such as aromatics or sulfur compounds.
  • Generic white oils are characterized by their harmlessness for humans, so that they can also be used in the food industry.
  • vaseline or vaseline or similar substances can also be provided as the capillary-filling medium.
  • Vaseline is also characterized by very good human and environmental compatibility, so that the use according to the invention makes installation or the medium particularly easy.
  • the capillary-filling medium can expediently comprise corrosion-inhibiting substances (for example finely divided chromates) and / or substances which promote the displacement of liquids or water.
  • corrosion-inhibiting substances for example finely divided chromates
  • the corrosion protection can thereby be improved even further.
  • Paraffins or paraffin oils and Vaseline are already characterized by their water-repellent properties and therefore already offer good corrosion protection.
  • a pressure equalization channel can be provided which preferably has a larger dimension (e.g. larger diameter) than the capillary gap and is connected to this or is connected to a recess / recess connected to the capillary gap in order to undertake pressure equalization.
  • the connection security can be additionally increased and / or an escape of the medium during the filling phase or operation (e.g. at operating temperature) can be prevented / reduced by the pressure equalization channel suppressing / reducing suction processes and acting as a sink for excess medium .
  • the present invention also comprises a method for the manufacture of a cooling arrangement, in which a cooling surface of a cooling body and a cooling surface of a component to be cooled are arranged next to one another, with at least one (usually unavoidable) capillary gap between the cooling surfaces the cooling surfaces is formed.
  • the capillary-filling medium can be arranged between the cooling surfaces, within a reservoir of the cooling body and / or within a reservoir of the component to be cooled in order to reduce the capillary gap e.g. B. to be filled in the operating state (during operation of the component, e.g. at operating temperature).
  • the present invention claims the use of paraffin oil, in particular special white oil, and / or Vaseline as the basis for a capillary-filling medium, which is used in a generic cooling arrangement, in particular a cooling arrangement according to the invention or a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a simplified sectional illustration of a first embodiment of a cooling arrangement according to the invention in the dismantled state
  • FIG. 2 shows a simplified sectional illustration of an embodiment of a coolant cooling body of a cooling arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a simplified sectional illustration of a further embodiment of a cooling arrangement according to the invention.
  • FIG. 4 shows a simplified representation of an embodiment of a housing as (part of a) component to be cooled of a cooling arrangement according to the invention, in plan view (below) and an associated sectional illustration (above) along the section line A-A of the housing.
  • Reference number 1 in Fig. 1 denotes a heat sink for air cooling with a plurality of cooling fins 2 and a flange surface or cooling surface 3 arranged opposite the cooling fins 2.
  • the heat sink 1 serves to cool a control unit 4 or its components by removing the heat sink 1 is arranged with the cooling surface 3 on a cooling surface 5 of a housing 6 of the control device 4, operating heat being given off to the environment.
  • the heat sink 1 can also be attached to the housing 6 (glued, genie tet, screwed, clamped or the like).
  • the control device 4 can include a housing cover 7 in order to get access to the interior of the housing 6 and thus to the electronic components in a simple manner.
  • a circuit carrier or a printed circuit board 8 As electronic components, for example, a circuit carrier or a printed circuit board 8, electronic components 9a, 9b that are thermally connected to the cooled outer surface (e.g., power electronics or the like), or electronic components 10 that are not connected to the cooled outer surface thermal are connected, be provided.
  • the method according to the invention is based on the components (heat sink 1 and housing 6) which are arranged over a large area against each other by introducing a well-creeping, capillary-filling medium (not shown in the figures for the sake of clarity), the medium being water-repellent and is designed in such a way that it fills the (unavoidable) gap, ie completely or largely displaces air in the air gap or capillary gap and thus compensates for unevenness.
  • a further embodiment of a heat sink is shown, wherein the heat sink 11 has a coolant cooling system with a plurality of cooling channels 12 through which a coolant can flow men.
  • the heat sink 11 can cool a control device 4 by arranging it with a flange surface or cooling surface 13 on the cooling surface 5 of the control device 4.
  • the heat sink 1 and the housing 6 are now brought together directly, as shown in Fig. 3, so no thermal pads or thermal paste are attached there between, there can be direct metallic contact at one or mostly more points.
  • the metal surfaces or cooling surfaces 3, 5 are spaced apart by a thousandth or hundredth, possibly a few tenths of a millimeter, as shown in the enlarged view in FIG. This creates a gap (Kapil larspalt 14) or several gaps, which is / are easily filled by the medium due to the capillary.
  • the capillary filling medium fills the capillary gap 14 completely or partially during operation (z. B. at operating temperature).
  • the medium can have much poorer thermal conductivity than conventional thermal pads or thermal pastes, since it is only a fraction of their thickness and can also be partially in direct metal contact between the cooling surfaces 3, 5.
  • cavities or recesses 15 must be provided in a housing part of the actually flat housing bottom to which the heat sink is attached in order to avoid material accumulations (e.g. in the case of aluminum die-cast housings) in an area, in which the inner bottom of the housing has to be partially lifted in order to be guided within the housing 6 close to a component to be cooled (e.g. housing aluminum parts which are to dissipate the heat internally).
  • material accumulations e.g. in the case of aluminum die-cast housings
  • a component to be cooled e.g. housing aluminum parts which are to dissipate the heat internally.
  • Such air inclusions would, if they are in the middle of the entire cooling surface, which is closed by the medium in the gap between the heat sink and housing, develop a blow-out or suction effect when expanding or contracting, ie when heating or cooling.
  • a Pressure equalization channel 16 may be provided, as shown in FIG. 4.
  • the pressure equalization channel 16 has a significantly thicker (capillary) gap than the capillary gap 14 between the housing 6 and the heat sink 1. This means that air or medium can be delivered or released with less resistance (ie pressure equalization is carried out to reduce the suction or discharge To reduce or prevent the blowing effect).
  • the capillary-filling medium can be applied or introduced in liquid or solid form, e.g. B. by spraying (aerosols, spray or the like), vapor deposition, dispensing or the application of liquid or pasty media (for example by means of a brush or a dab).
  • a solid medium at room / processing temperature can also be applied or introduced in order to prevent the control device from heating up (e.g. from the normal state at room temperature to the operating state of the control device at an operating temperature of, for example, 30 ° C, 40 ° C, 50 ° C or the like ) to melt and then to act capillary filling.
  • the medium is such that in the hottest (permissible) state of the control device 4 (use as well as standby or switched off), no or no significant evaporation of the medium takes place.
  • the recesses 15 or the pressure equalization channel 16 could be filled with the medium in normal operation and / or partially serve as a reservoir for the medium. It is provided that the recesses 15 and / or the pressure equalization channel 16 take up the medium from the capillary gap 14 in order to prevent the medium from leaking out or loosening or weakening the connection between the cooling surfaces 3, 5.
  • the capillary-filling medium is applied or introduced in a practical manner onto one or both contact surfaces of housing 6 and heat sink 1, i.e. H. in the area of the cooling surfaces 3, 5 or by introducing the liquid, pasty or solid medium at the processing temperature into a recess 15 on the housing 6 and / or heat sink 1, which preferably has access to the capillary gap 14.
  • a capillary filling medium for. B. paraffin oils or white oils or petroleum jelly can be provided, which can also be used in skin protection agents or medical products and therefore pose no risk to humans.
  • the use z. B. in the motor vehicle interior is not critical, so that even in the case of service, the medium applied is harmless to people and the environment.
  • the medium does not have to be used as a pure substance. Rather, substances can be admixed which are conducive to corrosion protection or, for example, to water displacement. Alternatively, waxes such as. B. candle waxes are used.
  • the medium should be far from the boiling point, so that no or only low evaporation takes place.
  • a change in the aggregate state of the medium from liquid to solid in the operating temperature range of the control device 4 is not critical if the flowability is restored at higher temperatures. Because the medium is or must be liquid at least in the warm or hot operating state of the control device 4 in order to permanently fill the capillary gap 4, additional reservoirs or reservoir areas 17a, 17b can or should be present, including larger ones Can absorb or release quantities of the medium.
  • the Re reservoir areas 17a, 17b can, for. B. be attached at points between the housing 6 and heat sink 1, where less cooling (less good heat transfer) is required and z. B.
  • the reservoir areas 17a, 17b provided at the edge or at the edge can be used to apply or introduce the capillary-filling medium in the region of the cooling surfaces 3, 5 (similar to the introduction by means of the recesses 15), with the medium penetrating into the capillary gap 14 preferably takes place when the control device 4 or the heat sink 1, 11 is heated during the production or test process.
  • the invention also expressly includes temperature-regulating (ie either cooling or warming) arrangements and methods in which instead of a cooling component (heat sink 1, 11) z. B. a heating component such. B. a heater is provided.
  • the invention also includes combinations of individual features and subclaims (secondary or sub-combinations) that are not expressly mentioned.

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Abstract

Kühlanordnung, umfassend einen Kühlkörper (1, 11) mit einer Kühlfläche (3), eine zu kühlende Komponente mit einer Kühlfläche (5), wobei die Kühlfläche (3) des Kühlkörpers (1, 11) und die Kühlfläche (5) der zu kühlenden Komponente aneinander angeordnet werden, durch die Anordnung der Kühlflächen (3, 5) mindestens ein Kapillarspalt (14) zwischen den Kühlflächen (3, 5) ausgebildet ist, und ein kapillarfüllendes Medium vorgesehen ist, das den Kapillarspalt (14) verfüllt.

Description

Kühlanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlanordnung, ein Verfahren zum Herstellen einer er findungsgemäßen Kühlanordnung sowie die Verwendung von Paraffinöl, insbesondere Weißöl, und/oder Vaseline als Basis für ein kapillarfüllendes Medium zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung oder einem erfindungsgemäßen Verfahren.
Technologischer Hintergrund
Moderne Fortbewegungsmittel wie Kraftfahrzeuge oder Motorräder werden zunehmend mit Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, welche mit Hilfe von Sensorsystemen die Umgebung erfassen, Verkehrssituation erkennen und den Fahrer unterstützen, z. B. durch einen Brems oder Lenkeingriff oder durch die Ausgabe einer optischen oder akustischen Warnung. Als Sen sorsysteme zur Umgebungserfassung werden regelmäßig Ultraschallsensoren, Kamera sensoren, Surroundview-Kameras, Radarsensoren, Lidarsensoren oder dergleichen einge setzt. Aus den durch die Sensoren ermittelten Sensordaten können anschließend Rück schlüsse auf die Umgebung gezogen werden, durch die Assistenzfunktionen zur Fahrerunter stützung bei Park- und/oder Fahrmanövern realisiert werden können. Die Steuerung derartiger Sensoren sowie die Weiterverarbeitung der erzeugten Sensordaten wird heutzutage mittels komplexer elektronischer Steuergeräte durchgeführt.
Gattungsgemäße Steuergeräte erzeugen oft erhebliche Abwärme, d. h. Verlustleistung, wobei die Verlustleistung der Steuergeräte je nach Umgebungsbedingungen unterschiedlich abge führt werden kann, z. B. über eine Kühlung. Bekannt sind verschiedene Formen von Kühlme thoden, z. B. durch natürliche Konvektion, bei der erwärmte Luft, welche leichter als kühlere Luft ist, aufsteigt und die nachströmende Luft sich erwärmt und dann ebenfalls aufsteigt. Fer ner kann auch eine erzwungene Konvektion vorgesehen sein, bei der z. B. mittels Ventilatoren ein Luftstrom über die zu kühlenden Bauteile geblasen oder gesogen wird, wodurch die erwär mende Luft abgeführt wird. Weiterhin gibt es Flüssigkeitskühlsysteme, bei denen die zu küh lenden Bauteile durch Kühlflüssigkeiten gekühlt werden (z. B. aktiv indem die Kühlflüssigkeit mittels Pumpe an den zu kühlenden Bauteilen vorbei getrieben wird). Zudem sind zahlreiche Mischformen und Varianten sowie weitere Kühlmöglichkeiten zu den aufgezeigten Systemen, wie z. B. Wärmeleitung hin zu einem kühleren Punkt, bekannt.
Ferner kann die abzuführende Wärme des elektronischen Steuergerätes durch ein thermisch gut leitendes Gehäuse, z. B. Metallgehäuse, des Steuergerätes nach außen gebracht werden. An der Oberfläche oder zumindest an z. B. einer Seite des Gehäuses besteht bei hoher Ver lustleistung nun die Herausforderung, die Wärme möglichst gut abzuleiten damit die im Ge häuse befindlichen Bauteile vor Überhitzung zu schützen. Hierzu kann z. B. ein Luftkühler mit Kühlrippen oder ein geschlossener Kühlmittelkreislauf an das Gehäuse des Steuergerätes an geschlossen werden. Beispielsweise muss dabei der Kühlkreislauf beim Ein- wie auch Ausbau des Gerätes unterbrochen werden und weist kürzere Wartungsintervalle auf (Nach- und Neu füllen von Kühlmittel). Weiterhin ist die Herstellung eines durchströmten Kühlkörpers als Ge häuseteil, z. B. Grundgehäuse eines Steuergerätes sehr aufwändig.
Aus den beschriebenen Szenarien heraus hat sich daher eine Aufbauform etabliert, welche aus einem, zumindest im Bereich der Hauptkühlzonen aus Metall bestehendem Gehäusebe reich besteht, an welchen bevorzugt durch eine Wärmeleitpaste (oder auch Wärmeleitkleber) oder ein Wärmeleitpad (bzw. Wärmeleitfolie oder Wärmeleitmatte) ein Kühlkörper ange flanscht wird. Derartige Wärmeleitpasten und -pads können dabei auf Basis sogenannter Ther mischer Interface Materialien (TIM) gefertigt sein. Das Wärmeleitpad oder die Wärmeleitpaste werden dabei zwischen Kühlkörper und Gehäuse möglichst luftblasenfrei eingebracht, um eine gute Wärmeanbindung zu erreichen. Jedoch kommt es bei herkömmlichen Herstellungspro zessen zu unvermeidbaren Unebenheiten der Kühlkörperoberfläche oder der Gehäuseober fläche. Um diese Unebenheiten bzw. nicht plane Flächen oder z. B. Schmutzpartikel, welche zwischen Gehäuse und Kühlkörper bestehen, auszugleichen, sind Wärmeleitpads oft z. B. ein bis mehrere mm dick und müssen in der Rege komprimiert werden, um eine brauchbare Wär meleitfähigkeit zu gewährleisten. Ferner muss auch die Wärmeleitpaste in der Fläche sehr präzise verteilt werden, um keine Lufteinschlüsse zu erzeugen.
Im Gegensatz dazu wird oftmals versucht die Wärmeleitpads sowie auch die Wärmeleitpasten dünn auszulegen, da diese in der Regel ein vielfach schlechteres Wärmeleitverhalten als Me talle (wie z. B. Aluminium oder Kupfer) aufweisen. Dies wird jedoch durch die beschriebene Ausgleichsfunktion und durch die geforderten Kompressionswerte oder das mäßige Fließver halten der Stoffe beschränkt. Bei kleinen bis einige cm2 großen Kühlanordnungen funktionie ren Wärmeleitpasten oder Wärmeleitpads in der Regel akzeptabel. Bei größeren Flächen, bei spielsweise ab einem oder zwei dm2 oder in Größe eines DIN A5- oder eines DIN A4-Blattes funktionieren diese jedoch zunehmend schlechter. Darüber hinaus können die Kühlkörper auch elastisch ausgeführt sein, so dass sich diese an ein Gehäuse„anschmiegen“. Bedingt durch die Anforderungen an die Materialeigenschaften des Kühlkörpers ist eine derartige Ausgestaltung, wenn überhaupt, nur unter erheblichen An strengungen zu realisieren, da in den Spalt zwischen Gehäuse und Kühlkörper oftmals Schmutzpartikel eindringen oder Korrosionen durch eindringende Flüssigkeiten (Spaltkorro sion) auftreten. Aufgrund dieser Problematik sollten derartige Kühlaufbauten auch Feuchtig- keits- sowie Flüssigkeits- resistent sein, um z. B. Schäden durch Betauung oder Flüssigkeits benetzung bzw. Wasserbenetzung zu verhindern.
Druckschriftlicher Stand der Technik
Aus der DE 10 2011 083 224 A1 ist eine Leistungshalbleiteranordnung bekannt, bei der zwi schen einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlkörpers eine Wärmeleitpaste angeord net ist, die thermochrome Farbbestandteile und ein Matrixmaterial aufweist. Bei dem Matrix material, in das ein oder mehrere wärmeleitende Füllstoffe eingebettet sind, kann es sich bei spielsweise um Öle, Harze oder Fette, oder darauf basierenden Pasten mit zumindest z. B. Epoxidharz, Vaseline, Pasten basierend auf Silikonöl, oder Pasten auf Basis von Polypropy- lenglycol handeln. Als wärmeleitender Füllstoff können z. B. Pulver mit einem oder mehreren der folgenden Materialien verwendet werden: Diamant, Kupfer, Aluminium, Silber, Zinkoxid, Berylliumoxid, Bornitrid, Al-Nitrid, Si-Nitrid Al-Oxid. Die Wärmeleitpaste dient dabei dazu, un vermeidliche Unebenheiten der beteiligten Kontaktflächen des Leistungshalbleitermoduls und des Kühlkörpers auszugleichen und nach einem eventuellen Ausfall des Leistungshalbleiter moduls festzustellen, ob dessen vorgeschriebene Temperaturobergrenzen eingehalten wur den. Diese Feststellung erfolgt durch die thermochromen Farbbestandteile, deren Farbe sich mit der Temperatur der Wärmeleitpaste kontinuierlich oder sprunghaft bei einer bestimmten Umschlagtemperatur ändern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nunmehr darin, eine Kühlanordnung und Ver fahren anzugeben, womit ein guter Wärmeübergang zwischen Kühlkörper und Gehäuse er reicht wird und die aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile in einfacher und kosten günstiger Weise überwunden werden. Lösunq der Aufgabe
Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie der nebenge ordneten Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen beansprucht.
Die erfindungsgemäße Kühlanordnung umfasst einen Kühlkörper mit einer Kühlfläche und eine zu kühlende Komponente (z. B. ein Steuergerät, ein Bauteil, ein Gehäuse oder derglei chen) mit einer Kühlfläche, wobei die Kühlfläche des Kühlkörpers und die Kühlfläche der zu kühlenden Komponente aneinander angeordnet werden. Durch eine derartige Anordnung der Kühlflächen entsteht mindestens ein unvermeidbarer Kapillarspalt zwischen den Kühlflächen, z. B. durch bautechnische Unebenheiten der Kühloberflächen. Erfindungsgemäß ist dabei ein kapillarfüllendes Medium vorgesehen, welches den Kapillarspalt insbesondere selbsttätig (z. B. durch„kriechen“) verfällt. Ein derartiges kapillarfüllendes Medium kann besonders ein fach bei Erstmontage und/oder Reparatur/Wartung verarbeitet bzw. an-, auf- oder eingebracht werden, d. h. es ist leicht applizierbar. Zudem können Unebenheiten der Oberflächen der zwi schen Kühlkörper und Gehäuse befindlichen Kühlflächen oder die durch Fremdpartikel zwi schen Kühlkörper und Gehäuse befindlichen Abstände ausgeglichen/ausgefüllt werden, so- dass ein guter Wärmeübergang zwischen Kühlkörper und Gehäuse geschaffen werden kann. Ferner benötigt eine derartige Anordnung einen sehr geringen Platzbedarf und ist besonders kostengünstig umzusetzen und nachzurüsten. Dadurch, dass die Kühlflächen in einfacher Weise und ohne nennenswerte mechanische Anpressdrücke, wie sie insbesondere bei dem Einsatz von Wärmeleitpads erforderlich sind, aneinander angeordnet werden können, wird das Risiko der Schädigung von Bauteilen in besonderem Maße verringert. Zudem kann der Korro sionsschutz im Kapillarspalt durch das eingebrachte Medium und den damit verbundenen Luft abschluss erheblich verbessert werden, z. B. auch bei durch die elektrochemische Span nungsreihe korrosionsfördernder Partikel (z. B. Kupferpartikel bei Aluminiumgehäuse/Kühlkör per), da durch die Kapillarbefüllung das Eindringen von korrosionsfördernden Flüssigkeiten, Feuchten, Partikeln, Luft oder Stoffen in besonderem Maße erschwert oder verhindert wird.
Vorzugsweise wird das kapillarfüllende Medium zwischen den Kühlflächen (d. h. im Bereich des später entstehenden Kapillarspaltes), innerhalb eines Reservoirs des Kühlkörpers und/o der innerhalb eines Reservoirs der zu kühlenden Komponente bei Einbau, Installation, War tung oder Herstellung angeordnet. Als Reservoir können dabei fertigungsbedingte Aussparun gen oder explizit vorgenommene Ausnehmungen in Gehäuse und/oder Kühlkörper vorgese hen sein. Alternativ oder zusätzlich können Gehäuse und/oder Kühlkörper auch randseitige Reservoirbereiche aufweisen, welche z. B. in einfacher Weise von außen befüllbar und derart angeordnet sind, dass diese den später entstehenden Kapillarspalt kontaktieren bzw. zu die sem hin geöffnet oder mit diesem fluidal verbunden sind. Ferner kann durch das Vorsehen eines oder mehrerer Reservoirs eine wartungsfreie Lebensdauer der thermischen Verbindung geschaffen werden, sofern das Steuergerät und/oder der Kühlkörper nicht demontiert wird, z. B. eine die Fahrzeuglebensdauer entsprechende oder übersteigende Lebensdauer.
Zweckmäßigerweise ist eine insbesondere festlegbare Betriebstemperatur der zu kühlenden Komponente vorgesehen, z. B. kann als zu kühlende Komponente ein Steuergerät (z. B. Electronic Control Unit ECU bzw. Automated Driving Control Unit ADCU eines Fahrzeuges) und Betriebstemperatur die untere, mittlere oder maximal zulässige Betriebstemperatur des Steuergerätes vorgesehen sein. Dabei kann das das kapillarfüllende Medium derart beschaf fen sein, dass es den Kapillarspalt bei der festgelegten Betriebstemperatur verfüllt, indem es bei dieser Betriebstemperatur die für die Kapillarwirkung günstigsten Eigenschaften aufweist.
Vorzugsweise ist das kapillarfüllende Medium bei Betriebstemperatur flüssig, d. h. es kann außerhalb der Betriebstemperatur auch in einem anderen Aggregatzustand vorliegen. Bei spielsweise kann das kapillarfüllende Medium bei Raumtemperatur leicht anbringbar und wie der entfernbar sein. Dadurch wird eine langlebige thermische Verbindung erzeugt, welche z. B. auch noch nach Jahren noch gut lösbar ist. Das kapillarfüllende Medium wird derart gewählt oder modifiziert, dass es bei betriebsmäßiger Maximaltemperatur des Steuergerätes/Aggre gats und somit auch des Kühlkörpers immer (deutlich) unter dem Siedepunkt des Mediums bleibt.
Unter einem kapillarfüllenden Medium wird im Sinne der Erfindung ein Medium verstanden, welches aufgrund von Kapillarität und/oder eines Kapillareffekts den Kapillarspalt verfüllt. Dies erfolgt, indem das jeweilige Medium bei Betriebstemperatur flüssig vorliegt und bei Kontakt mit einer Kapillare bzw. dem Kapillarspalt durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit selbst und die Grenzflächenspannung zwischen Flüssigkeit bzw. Medium und der festen Oberfläche des Kapillarspaltes (d. h. der„Gefäßwand“, wie z. B. das Metall des Gehäuses oder des Kühl körpers) den Kapillarspalt verfüllt bzw. eine Kapillarwirkung aufweist.
Als kapillarfüllendes Medium können in überraschender Weise Paraffin bzw. Paraffinöle, wie z. B. Weißöl, vorgesehen sein. Insbesondere können Weißöle bis hin zu medizinischer Qualität (Paraffinum liquidum) eingesetzt werden, die z. B. in der Pharmazeutischen oder Kosmetik- Industrie Verwendung finden und daher sehr hohe Anforderungen an Reinheit und Verträg lichkeit erfüllen können. Derartige medizinische Weißöle sind oftmals farblos, geruchs- und geschmacksfrei und werden derart aufgereinigt, dass diese in der Regel keine weiteren Zu sätze wie Aromaten oder Schwefelverbindungen mehr enthalten. Gattungsgemäße Weißöle zeichnen sich dabei durch ihre Unschädlichkeit für den Menschen aus, so dass diese auch in der Lebensmittelindustrie verwendet werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann als kapillarfüllendes Medium auch Vaseline bzw. Vaselin oder ähnliche Stoffe vorgesehen sein. Als Vaseline wird hierbei ein Gemisch aus einem flüssigen Anteil, z. B. 70 % bis 90 % aus stark verzweigten iso-Paraffinen und Olefinen, und einem festen bzw. kristallinen Anteil, z. B. 10 % bis 30 % aus langkettigen Komponenten (wie n- Paraffine und wenig verzweigte i so- Paraffine) bezeichnet, wobei der flüssige Anteil das (kris talline) Gerüst der festen Anteile durchdringt. Auch Vaseline zeichnet sich durch eine sehr gute Human- und Umweltverträglichkeit aus, sodass durch die erfindungsgemäße Verwendung die Installation bzw. des Mediums in besonderem Maße erleichtert.
Zweckmäßigerweise kann das kapillarfüllende Medium korrosionshemmende (z. B. fein ver teilte Chromate) und/oder die Flüssigkeits- bzw. Wasserverdrängung begünstigende Stoffe umfassen. Der Korrosionsschutz kann dadurch noch zusätzlich verbessert werden. Paraffine bzw. Paraffinöle und Vaseline zeichnen sich bereits durch wasserabweisende Eigenschaften aus und bieten daher bereits einen guten Korrosionsschutz.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann ein Druckausgleichskanal vorgesehen sein, der vorzugsweise eine größere Dimension (z. B. größerer Durchmesser) als der Kapillarspalt aufweist und an diesen angeschlossen oder an einer den Kapillarspalt angeschlossenen Aus sparung/Ausnehmung angeschlossen ist, um einen Druckausgleich vorzunehmen. Dadurch kann die Verbindungssicherheit zusätzlich erhöht und/oder ein Entweichen des Mediums wäh rend der Verfüllphase oder dem Betrieb (z. B. bei Betriebstemperatur) verhindert/vermindert werden, indem der Druckausgleichskanal Sog- oder Ansaugvorgänge unterdrück/vermindert und als Aufnahmesenke für überschüssiges Medium wirkt.
Neben- oder untergeordnet umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Her stellen einer Kühlanordnung, bei dem eine Kühlfläche eines Kühlkörpers und eine Kühlfläche einer zu kühlenden Komponente aneinander angeordnet werden, wobei durch die Anordnung der Kühlflächen mindestens ein (in der Regel unvermeidbarer) Kapillarspalt zwischen den Kühlflächen ausgebildet ist. Das kapillarfüllende Medium kann dabei zwischen den Kühlflä chen, innerhalb eines Reservoirs des Kühlkörpers und/oder innerhalb eines Reservoirs der zu kühlenden Komponente angeordnet werden, um den Kapillarspalt z. B. bei Betriebszustand (während des Betriebes der Komponente, z. B. bei Betriebstemperatur) zu verfüllen. Darüber hinaus beansprucht die vorliegende Erfindung die Verwendung von Paraffinöl, insbe sondere Weißöl, und/oder Vaseline als Basis für ein kapillarfüllendes Medium, welches in einer gattungsgemäßen Kühlanordnung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung o- der einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommt.
Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zweckmäßigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer ersten Ausgestaltung einer erfin dungsgemäßen Kühlanordnung im demontierten Zustand;
Fig. 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Ausgestaltung eines Kühlmittelkühl körpers einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung;
Fig. 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung einer erfin dungsgemäßen Kühlanordnung, sowie
Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung einer Ausgestaltung eines Gehäuses als (Teil ei ner) zu kühlenden Komponente einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung, in Draufsicht (unten) sowie eine dazugehörige Schnittdarstellung (oben) entlang der Schnittlinie A-A des Gehäuses.
Bezugsziffer 1 in Fig. 1 bezeichnet einen Kühlkörper für eine Luftkühlung mit mehreren Kühl rippen 2 und einer den Kühlrippen 2 gegenüberliegend angeordneten Anflanschfläche bzw. Kühlfläche 3. Der Kühlkörper 1 dient dabei dazu, ein Steuergerät 4 oder dessen Bauteile zu kühlen, indem der Kühlkörper 1 mit der Kühlfläche 3 an eine Kühlfläche 5 eines Gehäuses 6 des Steuergerätes 4 angeordnet wird, wobei Betriebswärme an die Umgebung abgegeben wird. Der Kühlkörper 1 kann dabei zusätzlich am Gehäuse 6 befestigt werden (geklebt, genie tet, geschraubt, geklammert oder dergleichen). Ferner kann das Steuergerät 4 einen Gehäu sedeckel 7 umfassen, um in einfacher Weise Zugang zum Inneren des Gehäuses 6 und damit zu den Elektronikkomponenten zu bekommen. Als Elektronikkomponenten können beispiels weise ein Schaltungsträger bzw. eine Leiterplatte 8, elektronische Bauteile 9a, 9b, die an die gekühlte Außenfläche thermisch angebunden sind (z. B. auch Leistungselektronik oder der gleichen), oder elektronische Bauteile 10, welche nicht an die gekühlte Außenfläche thermisch angebunden sind, vorgesehen sein. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht dabei darauf, die Bauteile (Kühlkörper 1 und Gehäuse 6) welche großflächig aneinander angeordnet sind, durch Einbringen eines gut kriechenden, kapillarfüllenden Mediums (in den Fig. der Übersicht lichkeit halber nicht dargestellt) aneinander anzuordnen, wobei das Medium wasserabweisend und derart beschaffen ist, dass es den (unvermeidbaren) Spalt verfüllt, d. h. Luft im Luftspalt bzw. Kapillarspalt ganz oder weitgehend verdrängt und somit Unebenheiten ausgleicht.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung eines Kühlkörpers gezeigt, wobei der Kühlkörper 11 eine Kühlmittelkühlung mit mehreren Kühlkanälen 12 aufweist, durch die ein Kühlmittel strö men kann. In gleicher Weise wie der Kühlkörper 1 kann der Kühlkörper 11 ein Steuergerät 4 kühlen, indem dieser mit einer Anflanschfläche bzw. Kühlfläche 13 an die Kühlfläche 5 des Steuergerätes 4 angeordnet wird.
Dadurch, dass der Kühlkörper 1 und das Gehäuse 6 nun direkt miteinander zusammenge bracht werden, wie in Fig. 3 dargestellt, also keine Wärmeleitpads oder Wärmeleitpaste da zwischen angebracht werden, kann es an ein oder meist mehreren Stellen direkten metalli schen Kontakt geben. An (zahlreichen) anderen Stellen sind die Metallflächen bzw. Kühlflä chen 3, 5 jedoch tausendstel- oder hundertstel- ggf. wenige zehntel Millimeter beabstandet, wie anhand der Vergrößerungsdarstellung in Fig. 3 gezeigt. Dadurch entsteht ein Spalt (Kapil larspalt 14) oder mehrere Spalten, welche(r) durch das Medium kapillarbedingt leicht gefüllt wird/werden. Dementsprechend füllt das kapillarfüllende Medium im Betrieb (z. B. bei Betriebs temperatur) den Kapillarspalt 14 ganz oder teilweise aus. Überraschenderweise kann das Me dium dabei um ein vielfaches schlechtere Wärmeleiteigenschaften als herkömmliche Wärme leitpads bzw. Wärmeleitpasten aufweisen, da es nur einen Bruchteil deren Stärke bzw. Dicke aufweist und zusätzlich partiell auch direkter Metallkontakt zwischen den Kühlflächen 3, 5 be stehen kann.
Konstruktionsbedingt kann es erforderlich sein, dass in einem Gehäuseteil des eigentlich flä chig ausgeführten Gehäusebodens, an welchem der Kühlkörper angebracht wird, Aushöhlun gen bzw. Aussparungen 15 vorgesehen werden müssen, um Materialanhäufungen (z. B. bei Aludruckgussgehäusen) in einem Bereich zu vermeiden, in dem der Gehäuseinnenboden par tiell angehoben werden muss, um innerhalb des Gehäuses 6 nahe an ein zu kühlendes Bauteil (z. B. Gehäusealuminiumteile, welche die Wärme intern ableiten sollen) geführt zu werden. Derartige Lufteinschlüsse würden, wenn sie inmitten der gesamten Kühlfläche liegen, welche durch das Medium im Spalt zwischen Kühlkörper und Gehäuse geschlossen ist, beim Ausdeh nen oder Zusammenziehen, d. h. bei Erwärmung oder Abkühlung, eine Ausblas- oder Saug wirkung entwickeln. Wenn derartige Lufteinschlüsse nicht vermieden werden können, kann ein Druckausgleichskanal 16 vorgesehen sein, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Druckausgleichskanal 16 weist dabei einen nennenswert dickeren (Kapillar-) Spalt auf als der Kapillarspalt 14 zwischen Gehäuse 6 und Kühlkörper 1. Dadurch kann Luft oder Medium mit geringerem Widerstand an- oder abgeben werden (d. h. ein Druckausgleich wird vorgenommen, um die Saug- oder Aus blaswirkung zu mindern oder zu verhindern).
Das kapillarfüllende Medium kann dabei flüssig oder auch fest auf- oder eingebracht werden, z. B. durch Aufsprühen (Aerosole, Spray oder dergleichen), Aufdampfen, Aufdispensen oder das Aufträgen von flüssigen oder pastösen Medien (z. B. mittels eines Pinsels oder eines T up- fers). Ferner kann auch ein festes Medium bei Raum-/Verarbeitungstemperatur aufgebracht oder eingebracht werden, um bei Steuergeräteerwärmung (z. B. vom Normalzustand bei Raumtemperatur zum Betriebszustand des Steuergerätes bei einer Betriebstemperatur von beispielsweise 30° C, 40° C, 50° C oder dergleichen) zu schmelzen und dann kapillarfüllend zu wirken. Das Medium ist dabei derart beschaffen, dass im heißesten (zulässigen) Zustand des Steuergerätes 4 (Nutzung sowie Standby oder ausgeschaltet), keine bzw. keine nennens werte Verdunstung des Mediums stattfindet. In praktischer Weise könnten auch die Ausspa rungen 15 oder der Druckausgleichskanal 16 im Normalbetrieb mit dem Medium gefüllt sein und/oder teilweise als Reservoir für das Medium dienen. Dabei ist vorgesehen, dass die Aus sparungen 15 und/oder der Druckausgleichskanal 16 das Medium aus dem Kapillarspalt 14 aufnehmen, um zu verhindern, dass das Medium ausläuft oder die Verbindung zwischen den Kühlflächen 3, 5 löst bzw. schwächt.
Das Auf- oder Einbringen des kapillarfüllenden Mediums erfolgt in praktischer Weise auf eine oder beide Kontaktflächen von Gehäuse 6 und Kühlkörper 1 , d. h. im Bereich der Kühlflächen 3, 5 oder durch Einbringen des bei Verarbeitungstemperatur flüssigen, pastösen oder festen Mediums in eine Aussparung 15 am Gehäuse 6 und/oder Kühlkörper 1 , die vorzugsweise ei nen Zugang zum Kapillarspalt 14 aufweist.
Als kapillarfüllendes Medium können z. B. Paraffinöle bzw. Weißöle oder Vaseline vorgesehen sein, die auch in Hautschutzmitteln oder Medizinprodukten verwendbar sind und somit kein Risiko für den Menschen darstellen. Insbesondere ist dabei auch der Einsatz z. B. im Kraft fahrzeuginnenraum unkritisch, sodass auch im Servicefall aufgetragenes Medium unschädlich für Mensch und Umgebung ist. Das Medium muss dabei nicht als reiner Stoff verwendet wer den. Vielmehr können Beimischungen von Stoffen erfolgen, welche den Korrosionsschutz o- der beispielsweise der Wasserverdrängung zuträglich sind. Alternativ können auch Wachse, wie z. B. Kerzenwachse, eingesetzt werden. Im üblichen Einsatz-Temperaturbereich des elektronischen Gerätes soll das Medium fern des Siedepunktes sein, so dass keine oder nur geringe Ausdunstungen stattfinden. Ein Wechsel des Aggregatzustandes des Mediums von flüssig nach fest im Betriebstemperaturbereich des Steuergerätes 4 ist unkritisch, wenn sich die Fließfähigkeit wieder bei höheren Temperaturen einstellt. Dadurch, dass das Medium zumindest im warmen oder heißen Betriebszustand des Steuer gerätes 4 flüssig ist bzw. sein muss, um auch dauerhaft den Kapillarspalt 4 zu verfüllen, kön nen oder sollten zusätzliche Reservoire bzw. Reservoirbereiche 17a, 17b vorhanden sein, wel che auch größere Mengen des Mediums aufnehmen oder wieder abgeben können. Die Re servoirbereiche 17a, 17b können z. B. an Stellen zwischen Gehäuse 6 und Kühlkörper 1 an- gebracht werden, an welchen weniger Kühlung (weniger guter Wärmeübergang) benötigt wird und z. B. in Form eines etwas dickeren Kapillarspaltes dargestellt sein, da die Kapillarwirkung bei einem schmalen Spalt größer ist als bei einem breiteren Spalt, d. h. die Flüssigkeit bzw. das Medium wird zum schmaleren Spalt hingezogen. Zudem können die randseitig bzw. rand- teilig vorgesehenen Reservoirbereiche 17a, 17b genutzt werden, das kapillarfüllende Medium im Bereich der Kühlflächen 3, 5 Auf- oder Einzubringen (ähnlich der Einbringung mittels der Aussparungen 15), wobei ein Eindringen des Mediums in den Kapillarspalt 14 vorzugsweise bei einem Erwärmen des Steuergerätes 4 bzw. des Kühlkörpers 1 , 11 während des Ferti- gungs- oder Testprozesses erfolgt. Ausdrücklich umfasst die Erfindung auch temperaturregulierende (d. h. entweder kühlende oder wärmende) Anordnungen und Verfahren, bei denen an Stelle einer kühlenden Kompo nente (Kühlkörper 1 , 11) z. B. eine erwärmende Komponente, wie z. B. eine Heizeinrichtung, vorgesehen ist. Ferner umfasst die Erfindung auch nicht ausdrücklich erwähnte Merkmalskom binationen einzelner Ausgestaltungsbeispiele und Unteransprüche (Neben- oder Unterkombi- nationen).
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Kühlkörper (für Luftkühlung)
2 Kühlrippe
3 Kühlfläche
4 Steuergerät
5 Kühlfläche
6 Gehäuse
7 Gehäusedeckel
8 Leiterplatte
9a elektronisches Bauteil (oder Bauteile)
9b elektronisches Bauteil (oder Bauteile) 10 elektronisches Bauteil (oder Bauteile)
11 Kühlkörper (für Kühlmittelkühlung)
12 Kühlkanälen
13 Kühlfläche
14 Kapillarspalt
15 Aussparung
16 Druckausgleichskanal
17a Reservoirbereiche
17b Reservoirbereiche
A-A Schnittlinie

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kühlanordnung, umfassend
einen Kühlkörper (1 , 11) mit einer Kühlfläche (3),
eine zu kühlende Komponente mit einer Kühlfläche (5), wobei die Kühlfläche (3) des Kühlkörpers (1 , 11) und die Kühlfläche (5) der zu kühlen den Komponente aneinander angeordnet werden,
durch die Anordnung der Kühlflächen (3, 5) mindestens ein Kapillarspalt (14) zwischen den Kühlflächen (3, 5) ausgebildet ist, und
ein kapillarfüllendes Medium vorgesehen ist, das den Kapillarspalt (14) verfüllt.
2. Kühlanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das kapil larfüllende Medium zwischen den Kühlflächen (3, 5), innerhalb eines Reservoirs des Kühlkörpers (1 , 11) und/oder innerhalb eines Reservoirs der zu kühlenden Kompo nente angeordnet wird.
3. Kühlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebstemperatur der Komponente festlegbar ist bei der das kapillarfüllende Medium den Kapillarspalt (14) verfüllt.
4. Kühlanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kapil larfüllende Medium bei Betriebstemperatur flüssig ist.
5. Kühlanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als kapillarfüllendes Medium ein Medium auf Basis von Paraffinöl, insbesondere Weißöl, vorgesehen ist.
6. Kühlanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als kapillarfüllendes Medium ein Medium auf Basis von Vaseline vorgesehen ist.
7. Kühlanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kapillarfüllende Medium korrosionshemmende und/oder Wasserverdrängung begünstigende Stoffe umfasst.
8. Kühlanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckausgleichskanal (16) vorgesehen ist, der eine größere Dimension als der Kapillarspalt (14) aufweist und an diesen angeschlos sen ist, um einen Druckausgleich zu bewirken.
9. Verfahren zum Herstellen einer Kühlanordnung, insbesondere nach mindes tens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
eine Kühlfläche (3) eines Kühlkörpers (1 , 11) und eine Kühlfläche (5) einer zu kühlenden Komponente aneinander angeordnet werden, wobei
durch die Anordnung der Kühlflächen (3, 5) mindestens ein Kapillarspalt (14) zwischen den Kühlflächen (3, 5) ausgebildet ist, und
ein kapillarfüllendes Medium vorgesehen ist, welches den Kapillarspalt (14) ver- füllt.
10. Verwendung von Paraffinöl, insbesondere Weißöl, und/oder Vaseline als Basis für ein kapillarfüllendes Medium zum Einsatz in einer Kühlanordnung oder einem Ver fahren insbesondere nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
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