WO2008022712A1 - Kühlkörper für halbleiterbauelemente od. dgl. geräte sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Kühlkörper für halbleiterbauelemente od. dgl. geräte sowie verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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WO2008022712A1
WO2008022712A1 PCT/EP2007/007032 EP2007007032W WO2008022712A1 WO 2008022712 A1 WO2008022712 A1 WO 2008022712A1 EP 2007007032 W EP2007007032 W EP 2007007032W WO 2008022712 A1 WO2008022712 A1 WO 2008022712A1
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WO
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base plate
rib
cooling
integrally formed
heat sink
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PCT/EP2007/007032
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Stephan Bock
Uwe Bock
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Alcan Technology & Management Ag
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    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
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Definitions

  • Heatsink for semiconductor devices od. Like. Apparatus and method for its production
  • the invention relates to a heat sink for semiconductor devices od.
  • Devices in particular a Hochlei- ststühle unit of extruded aluminum or other light metal - with spaced from one another connected to a base plate and thereof - preferably parallel to each other - towering cooling fins, each as a hollow profile are formed with two mutually parallel rib walls and these connecting transverse webs; the cooling fins are od in use grooves.
  • Recesses of the base plate firmly.
  • the insert grooves are each bounded by ledge projections of the base plate.
  • the invention covers a method for producing this heat sink.
  • Such a heat sink the document to DE 296 02 367 Ul.
  • the cooling fin rests firmly in a retaining or insertion groove of the base plate, and in addition to each cooling groove containing insert groove of the heat sink is arranged in the base plate a cross-sectionally funnel-shaped insertion groove other shape and dimension, which receives an opposite cooling fin of a second heat sink.
  • the cooling fins of the first heat sink engage.
  • the free end of the cooling fin is formed by a pair on both sides of a gap extending end webs. This rib shape is possible only at a small leg distance.
  • the resulting small rib spacing limits the use of such heat sinks to forced convection; for the field of free Convection requires a larger rib spacing.
  • a relatively high dimensional deviation of the base spacing which would lead to considerable problems during insertion into the retaining grooves of the base plate, would be unavoidable in terms of pressing technique.
  • hollow fin heatsinks have increased air inlet and outlet flow resistance.
  • each rib wall of the cooling rib in each case has a free plug-in end which is to be introduced into an insertion groove of the base plate and held there; the insertion grooves limiting lateral ledge projections project advantageously from the surface of the base plate and are of different heights.
  • the two mating ends of the cooling fin are connected by a molded crosspiece whose distance from the foot edge of the mating end is shorter than the distance of the head surface associated with it Leistenanformung the base plate from the deepest of the insert groove.
  • a molded crosspiece whose distance from the foot edge of the mating end is shorter than the distance of the head surface associated with it Leistenanformung the base plate from the deepest of the insert groove.
  • the distance of the transverse web to the foot edge of the mating end is shorter than the height of this mating end, so that by axial pressure allows separation of the crosspiece of the mating ends becomes;
  • the crosspiece is provided on both sides at the transition to the mating end of the cooling fin with a predetermined breaking point, which is preferably formed by at least one of the cross section of the crosspiece narrowing notch.
  • a puck-flat of the socket strip should be connected to the solder breaker.
  • the rib walls of the cooling rib are inserted with their respective free plug ends in each one of the insertion grooves of the base plate until the integrally formed transverse web sits two lateral grooved moldings of the base plate, after which the transverse web is crushed by pressure on the cooling rib at both ends on the support area ,
  • the cooling fins are pressed after removing that crosspiece to the stop at the lowest of the insert groove in this.
  • the plug longitudinal notches are formed, which define a tooth profile forming longitudinal strips, so that the side walls of the insert groove are able to intervene in this holding in a molding process.
  • the invention thus consists, inter alia, in that the transverse web formed in the cooling rib in the immediate base region is provided on the upper side and lower side, preferably with generally triangular notches.
  • the crosspiece - as described - is supported on the mutually adjacent ingot formations. Combined with the joining process, the crosspiece is broken out by pressure on the cooling ribs.
  • the two rib or flank walls of the individual cooling rib are provided with an inclined front edge at least at one end.
  • the two rib or flank walls in each case at both ends with an inclined front edge.
  • the front edge should enclose an angle of preferably about 60 ° with the surface of the base plate.
  • the inclined front edge emanating from a surface perpendicular to the base plate head portion, which is associated with the head portion of the cooling fin.
  • Fig. 1 the front view of a
  • High performance cooling unit according to the prior art of two heat sinks with cooling fins in a housing
  • Fig. 2 a single fin of the
  • Fig. 3, 6 respectively the front view of a portion of a heat sink according to the invention.
  • Fig. 5 a partial side view of the
  • Fig. 7 the side view of another
  • FIG. 8 shows a detail enlarged relative to FIGS. 3, 6 during the assembly of the heat sink; 9 shows a section through an enlarged region of FIG. 8 along the arrow IX thereof; FIG.
  • Fig. 10 the detail of Figure 9 at the end of the installation process.
  • FIG. 11 shows a detail of FIG. 8 after the assembly of the heat sink.
  • the latter form with the base plate 14 a - extruded - rectangular gutter.
  • the height h of this housing 12 measures 47.5 mm in the example chosen.
  • the base plate 14 are open to the housing interior 18 open - by bottom ribs 20 separate from each other - insert grooves 22, 24 formed; the latter are alternately of rectangular and funnel-like groove cross-section, wherein the deepest 23 of the rectangular insertion groove 22 extends at a distance e from here 2 mm above the lowest 25 of the funnel-like insertion groove 24.
  • each a hollow or cooling fin 30 of length z of about 76.5 mm is used with a groove cross-section filling the coupling base 32 of the width k of here 5.5 mm; from the side surfaces of the better fit ' half longitudinal strips 34 are formed out sawtooth-like cross-section.
  • From the coupling base 32 are two parallel to the central axis M of the cooling fin 30 rib walls 36, which are connected at clear intervals q by six transverse webs 38; these limit profile or flow channels 40.
  • the opposite parallel strips 42 are each arranged offset, as exemplified Fig. 2 reproduces.
  • the hollow or cooling rib 30 ends with a pair of parallel end webs 44, which in turn offer a plurality of parallel longitudinal strips 34 on the outer surfaces.
  • the end webs 44 define an end widening gap 46 and their outer surfaces define at the rounded tips 45 a transverse distance s of slightly more than 4 mm.
  • the base plate 14 and the cooling fins 30 are manufactured separately, in each case by way of extrusion as light metal profiles. Then the - here five - cooling fins 30 in the insertion grooves 32 of the base plate 14 are fixed to each other in a form-fitting manner.
  • a one-piece heat sink 10 is created, which still contains those insert grooves 24 funnel-shaped cross section between the individual pressed-in cooling fins 30.
  • a head groove 49 is provided at the head end 48 a of the other flank wall 16, a spring 50 with a serrated side surface.
  • Two similar embodied heat sink 10 of the type described are interleaved by turning the one heat sink 10 into each other to the high-performance cooling unit.
  • the pairs of end webs 44 engage at the free end of the cooling fins 30 in the funnel-shaped insertion grooves 24 of the respective other heat sink 10 a.
  • both parts are braced due to the spring action of the end webs 44 during assembly by means of a - applied to the base plates 14 of both heat sink 10 - compressive force.
  • the springs 50 of the flank walls 16 engage in the head grooves 49 of the associated other flank walls 16.
  • molded from light metal heat sink 60 protrude from a base plate 62 of thickness ID 1 at transverse intervals S 1 fins 70 a height h x , each of which is designed as a U-profile of an inner width c.
  • the height Ji 1 is approximately six times longer than the measure of the width c, which in turn corresponds approximately to the transverse distance S 1 .
  • First strip 72 parallel rib or profile walls 74 of the thickness of n spans about half the height h x a on both sides integrally formed transverse strip 73, which the inner space of the cooling fin 70 into two interior portions 71, 71 a shares.
  • an integrally formed on the inner surface base strip 77 goes out, and the width k x of the foot edge 76 corresponds to about twice the wall thickness n of the profile wall 74th
  • the outer last molding 64 is of smaller cross-section than the inner ingot molding 66, in addition to a channel indentation 65 of part-circular cross-section is introduced into it at the corner of the transition to the groove deepest here forming the plate surface 63.
  • a is cross-sectional Lich upwardly widening indentation 69, whose deepest intended here as well from the plate surface 63 as the deepest an outer between two adjacent Leistenanformungen extends between the two inner Leistenanformept 66 for a cooling rib 70 64 extending Rinneneinformung 69 a whose cross-section thus extends between two cooling fins 70.
  • the profile or flank walls 74 are provided at one end with vertical edges 78 rising at right angles from the base plate 62; on the front - ie the left end, the Fig. 5 - the front edge 79 is inclined to the base plate 62 at an angle t of about 60 ° inwardly, wherein a head portion 79 a small height h 2 is designed as a vertical edge.
  • the heat sink 60 a of FIGS. 6, 7 differs from the heat sink 60 discussed above in that the former is equipped at both ends with an inclined at that angle t front edge 79 , which merges just below the ridge strip 72 in the designed as a vertical edge head portion 79 a ,
  • the total length g of the base plate 62 becomes clear.
  • the upper ends of the mutually opposite base strips 77 of the two plug ends 80 of a heat sink 60 or 60 a are firmly connected by a transverse rib 86 integrally formed on both sides.
  • Their cross-section tapers at the transition to plug-in end 80 thanks to notches 87 formed in cross-section to form a predetermined breaking strip 88 as a predetermined breaking point.
  • the distance i 3 of the head surface 67 a of the nose rib 67 from the deepest 63 a of the insert groove 68 - ie the height i 3 of the inner groin 66 - is significantly greater than the axial distance V 1 of the lower surface of the crosspiece 86 of the foot edge 76, so that upon further thrust in the printing direction x and decreasing distance q x between the root edge 76 of the flank wall 74 and the lowest 63 a of the insert groove 68 of the increasing pressure leads to a break of the predetermined breaking strip 88 and two fractured surfaces 90.
  • the crosspiece 86 remains on the nose ribs 67 lie and the foot edge 76 of the male end 80 is shown in FIG. 10 the lowest 63 a of the Eins- groove 68 supplied, so the surface 63 of the base plate 62nd
  • flank pressure P on the two strip moldings 64, 66 a forming connection of the inner side surfaces 58 and the longitudinal strips 84 of the male end 80 take place.

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Abstract

Bei einem Kühlkörper für Halbleiterbauelemente od. dgl. Geräte insbesondere einer Hochleistungskühleinheit aus stranggepresstem Aluminium oder anderem Leichtmetall, mit in Abstand zueinander an eine Grundplatte (62) angeschlossenen und davon aufragenden Kühlrippen (70) die jeweils als Hohlprofil mit zwei zueinander parallelen Rippenwänden (74) und diese verbindenden Querstegen (72, 73) ausgebildet sind sowie in Einsatznuten (68) od. dgl. Ausnehmungen der Grundplatte (62) festliegen, weist jede Rippenwand ein freies Steckende (80) auf, das in eine Einsatznut (68) der Grundplatte (62) einbringbar ist; die die Einsatznut (68) begrenzenden Leistenanformungen (64, 66) ragen von der Oberfläche (63) der Grundplatte (62) auf und sind, von unterschiedlicher Höhe (i3). Die beiden Steckenden (80) jeder Kühlrippe sind durch einen angeformten Quersteg (86) verbunden, dessen Abstand (Vl) zur Fußkante des Steckendes (80) kürzer ist als der Abstand (i3) der Kopffläche einer ihm zugeordneten Leistenanformung (66) der Grundplatte (62) vom Tiefsten (63a) der Einsatznut (68).

Description

Kühlkörper für Halbleiterbauelemente od. dgl . Geräte sowie Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für Halbleiterbauelemente od. dgl. Geräte -- insbesondere eine Hochlei- stungskühleinheit aus stranggepresstem Aluminium oder anderem Leichtmetall -- mit in Abstand zueinander an eine Grundplatte angeschlossenen und davon - bevorzugt parallel zueinander -- aufragenden Kühlrippen, die jeweils als Hohlprofil mit zwei zueinander parallelen Rippenwänden und diese verbindenden Querstegen ausgebildet sind; die Kühlrippen liegen in Einsatznuten od. dgl. Ausnehmungen der Grundplatte fest. Die Einsatznuten sind jeweils von Leistenanformungen der Grundplatte begrenzt . Zudem erfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Kühlkörpers .
Einen solchen Kühlkörper offenbart die Schrift zu DE 296 02 367 Ul. Die Kühlrippe liegt in einer Halte- oder Einsatznut der Grundplatte fest an, und neben jeder eine Kühlrippe enthaltenden Einsatznut des Kühlkörpers ist in der Grundplatte eine querschnittlich trichterförmige Einsatznut anderer Form und Bemaßung angeordnet, die eine gegenläufige Kühlrippe eines zweiten Kühlkörpers aufnimmt. In dessen Grundplatte greifen die Kühlrippen des ersten Kühlkörpers ein. Das freie Ende der Kühlrippe wird dabei von einem Paar beidseits eines Zwischenraums verlaufender Endstege gebildet. Diese Rippenform ist nur bei geringem Schenkelabstand möglich. Der hieraus resultierende geringe Rippenabstand begrenzt den Einsatz solcher Kühlkörper auf erzwungene Konvektion; für den Bereich der freien Konvektion ist ein größerer Rippenabstand notwendig. Presstechnisch unvermeidlich wäre eine relativ hohe Maßabweichung des Sockelabstandes, die zu erheblichen Problemen beim Einführen in die Haltenuten der Grundplatte führen würde. Auch haben Hohlrippen-Kühlkörper einen erhöhten Lufteintritts- und Luftaustritts-Strömungswiderstand.
Die DE 35 18 310 C2 sind stranggepresste Vollprofile mit seitlichen Ausformungen als Kühlrippen zu entnehmen, die in Einsatznuten der Grundplatte formschlüssig eingesetzt werden. Zudem erwähnt diese Druckschrift sog. Rippenverhältnisse (Verhältnis der Höhe zum lichten Abstand) von mehr als 12 : 1, womit die Grenze der erreichbaren Oberfläche bestimmt ist. Sowohl technische als auch wirtschaftliche Gesichtspunkte erfordern je nach Rippenhöhe eine Mindestrippendicke . Die Fertigung eines Kühlkörpers mit dünnen Rippen bei hoher Rippenzahl geht wegen des größeren Aufwandes zu Lasten der Wirtschaftlichkeit.
Gegenüber der Lehre jener DE 35 18 310 stellt ein gattungsgemäßer Kühlkörper mit zwischen zwei -- mit der Grundplatte eine Art Rechteckrinne ergebenden - Flankenwänden verlaufenden Kühlrippen nach der EP 0 483 058 Al eine Verbesserung dar. Sowohl die Innenflächen der Flankenwände als auch die Außenflächen der Kühlrippen sind mit Riffelungen ausgestattet, die parallel zur Grundplatte verlaufen. Die beiden Rippenwände jeder Kühlrippe sind an einem Ende durch einen in der Einsatznut der Grundplatte festlegbaren Kupplungssockel und am anderen Ende durch einen Quersteg verbunden; ein weiterer Quersteg teilt den Rippenhohlraum etwa in halber Höhe in zwei Kanäle. Mit diesem Kühlkörper sollten sowohl die Wanddicken von Kühlrippen als auch der Herstellungsaufwand für den Kühlkörper vermindert werden. Es wurde ein Rippenverhältnis von etwa 30 : 1 erreicht.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine neue Kühlkörperform mit entsprechenden Fertigungsverfahren zu entwickeln, mit der eine effektive Kühlung erreicht und das Fertigungsverfahren verbessert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Bei angegebenen Benennungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar sein.
Erfindungsgemäß weist jede Rippenwand der Kühlrippe jeweils ein freies Steckende auf, das in eine Einsatznut der Grundplatte einzubringen und dort gehalten ist; die jene Einsatznut begrenzenden seitlichen Leistenanformungen ragen vorteilhafter weise von der Oberfläche der Grundplatte auf und sind von unterschiedlicher Höhe.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die beiden Steckenden der Kühlrippe durch einen angeformten Quersteg verbunden, dessen Abstand zur Fußkante des Steckendes kürzer ist als der Abstand der Kopffläche einer ihm zugeordneten Leistenanformung der Grundplatte vom Tiefsten der Einsatznut. Dazu hat es sich als günstig erwiesen, die Höhe der beiden zwischen den Steckenden aufragenden inneren Leistenanformungen der Grundplatte durch jeweils eine angeformte Nasenrippe zu verlängern, welche mit an der zur Oberfläche der Grundplatte etwa parallelen Kopffläche endet .
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Abstand des Quersteges zur Fußkante des Steckendes kürzer als die Höhe dieses Steckendes, so dass durch axialen Druck eine Trennung des Quersteges von den Steckenden ermöglicht wird; dazu ist der Quersteg beidseits am Übergang zum Steckende der Kühlrippe mit einer Sollbruchstelle versehen, die bevorzugt durch zumindest eine den Querschnitt des Quersteges einengende Kerbe entsteht. An die SoIl- bruchstelle soll als mögliche Führungshilfe eine PuIt- flache des Sockelstreifens anschließen.
Bei der Herstellung des Kühlkörpers werden die Rippenwände der Kühlrippe mit ihren jeweils freien Steckenden in jeweils eine der Einsatznuten der Grundplatte eingeschoben, bis der angeformte Quersteg zwei seitlichen Leistenanfor- mungen der Grundplatte aufsitzt, wonach der Quersteg durch Druck auf die Kühlrippe beidends am Auflagerbereich gebrochen wird.
Um die Kühlrippen festzulegen, werden sie nach dem Entfernen jenes Quersteges bis zum Anschlag am Tiefsten der Einsatznut in diese eingedrückt. In die Seitenflächen des Steckendes sind Längskerben eingeformt, welche ein Zahnprofil bildende Längsleisten begrenzen, so dass die Seitenwände der Einsatznut in diese bei einem Formvorgang haltend einzugreifen vermögen.
Die Erfindung besteht also u.a. darin, dass der in die Kühlrippe eingeformte Quersteg im unmittelbaren Sockelbereich ober- und unterseitig bevorzugt mit guerschnittlich dreieckförmigen Kerben versehen wird. Beim Einlegen der Kühlrippen stützt sich der Quersteg -- wie geschildert -- auf den einander benachbarten Leistenanformungen ab. Kombiniert mit dem Fügevorgang wird durch Druck auf die Kühlrippen der Quersteg herausgebrochen. Um den Gesamtströmungswiderstand der Luft, welcher sich aus Eintritts- und Austrittswiderstand sowie inneren Widerstand zusammensetzt, zu reduzieren -- was zu einer höheren Luftgeschwindigkeit und damit zu besserer Wärmabgabe führt -- ist eine spezielle Gestaltung der Kühlkörperstirnseiten zweckmäßig. Erfindungsgemäß werden die beiden Rippen- oder Flankenwände der einzelnen Kühlrippe zumindest an einem Ende jeweils mit einer geneigten Frontkante versehen. Jedoch liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die beiden Rippen- oder Flankenwände jeweils beidends mit einer geneigten Frontkante auszustatten. Die Frontkante soll mit der Oberfläche der Grundplatte einen Winkel von bevorzugt etwa 60° einschließen. Dabei kann die geneigte Frontkante von einem zur Oberfläche der Grundplatte rechtwinkeligen Kopfabschnitt ausgehen, der dem Kopfbereich der Kühlrippe zugeordnet ist .
Neben reduziertem Strömungswiderstand ergeben sich Vorteile bei laminaren Strömungsverhältnissen. So entstehen über die Kühlkörperhöhe Luftschichten unterschiedlicher Geschwindigkeit in der Form, dass sich nahe der Basis -- also in der heißesten Zone -- die höchste Geschwindigkeit einstellt. Besonders günstig wird sich dieser Effekt bei konischem Rippenquerschnitt mit größter Rippendicke am Fuß auswirken. Die sich im Normalfall durch den kleineren lichten Abstand einstellende geringe Luftmenge in der heißesten Zone -- Produkt aus Luftgeschwindigkeit und lichtem Querschnitt -- wird durch die höhere Geschwindigkeit kompensiert . Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzuter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1: die Frontansicht einer
Hochleistungskühleinheit nach dem Stande der Technik aus zwei Kühlkörpern mit Kühlrippen in einem Gehäuse ;
Fig. 2: eine einzelne Kühlrippe des
Kühlkörpers der Fig. 1 ;
Fig. 3, 6: jeweils die Frontansicht eines Abschnittes eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers;
Fig. 4: einen vergrößerten Ausschnitt aus
Fig. 3 nach deren Feld II;
Fig. 5: eine teilweise Seitenansicht des
Kühlkörpers der Fig . 3 ;
Fig. 7: die Seitenansicht einer anderen
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlkörpers;
Fig. 8: einen gegenüber Fig. 3, 6 vergrößerten Ausschnitt während des Zusammenbauens des Kühlkörpers; Fig. 9: einen Schnitt durch einen vergrößerten Bereich der Fig. 8 nach deren Pfeil IX;
Fig. 10: den Ausschnitt der Fig. 9 am Ende des Einbauvorganges;
Fig. 11: einen Ausschnitt aus Fig. 8 nach dem Zusammenbau des Kühlkörpers.
Eine Hochleistungskühleinheit aus Leichtmetall -- insbesondere aus AlMgSiO.5 F 22 -- für in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellte Halbleiterbauelemente weist gemäß Fig. 1 zwei Kühlkörper 10 mit jeweils einem Gehäuse 12 aus einer Grundplatte 14 der Breite a von hier 84 mm und einer Dicke b von beispielsweise 13 mm sowie beidseits an die Grundplatte 14 angeformten Flankenwänden 16 auf. Letztere bilden mit der Grundplatte 14 eine -- stranggepresste -- Rechteckrinne. Die Höhe h dieses Gehäuses 12 misst im gewählten Beispiel 47,5 mm.
In die Grundplatte 14 sind zum Gehäuseinnenraum 18 hin offene -- durch Bodenrippen 20 voneinander getrennte -- Einsatznuten 22, 24 eingeformt; letztere sind wechselweise von rechteckigem und trichterartigem Nutquerschnitt, wobei das Tiefste 23 der rechteckigen Einsatznut 22 in Abstand e von hier 2 mm oberhalb des Tiefsten 25 der trichterartigen Einsatznut 24 verläuft.
An eine zur Unterfläche 15 der Grundplatte 14 parallele Firstfläche 26 jener Bodenrippe 20 schließt einerseits eine zu dieser Firstfläche 26 rechtwinkelige Seitenfläche 27 der querschnittlich rechteckigen Einsatznut 22 sowie anderseits eine geneigte Pultfläche 28 an, die in eine -- zur nahezu parallelen erwähnten Seitenfläche 27 in einem Winkel von etwa 2° nutwärts geneigte -- andere Seitenwand 29 übergeht. Die Breite f der Einsatznut 24 an diesem Übergang beträgt 25 mm, und die Gesamttiefe i der Einsatznut 24 entspricht jener Breite f.
In die fünf Einsatznuten 22 rechteckigen Querschnittes wird jeweils eine Hohl- oder Kühlrippe 30 der Länge z von etwa 76,5 mm mit einem den Nutenquerschnitt ausfüllenden Kupplungssockel 32 der Breite k von hier 5,5 mm eingesetzt; aus dessen Seitenflächen sind des besseren Sitzes' halber Längsleisten 34 sägezahnartigen Querschnitts herausgeformt. Vom Kupplungssockel 32 gehen zwei zur Mittelachse M der Kühlrippe 30 parallele Rippenwände 36 aus, die in lichten Abständen q durch sechs QuerStege 38 verbunden sind; diese begrenzen Profil- oder Strömungskanäle 40. In deren Querschnitt ragen aus den Rippenwänden 36 herausgeformte Parallelleisten 42 ein; die gegenüberliegenden Parallelleisten 42 sind jeweils versetzt angeordnet, wie beispielhaft Fig. 2 wiedergibt.
An der dem Kupplungssockel 32 fernliegenden Schmalseite endet die Hohl- oder Kühlrippe 30 mit einem Paar von parallelen Endstegen 44, die ihrerseits an den Außenflächen mehrere parallele Längsleisten 34 anbieten. Die Endstege 44 begrenzen einen sich endwärts erweiternden Zwischenraum 46 und ihre Außenflächen bestimmen an den gerundeten Spitzen 45 einen Querabstand s von etwas mehr als 4 mm. Die Grundplatte 14 und die Kühlrippen 30 werden getrennt hergestellt und zwar jeweils auf dem Wege des Strangpressens als Leichtmetallprofile. Dann werden die -- hier fünf -- Kühlrippen 30 in den Einsatznuten 32 der Grundplatte 14 zueinander parallel formschlüssig festgelegt. So wird zunächst ein einteiliger Kühlkörper 10 geschaffen, der zwischen den einzelnen eingepressten Kühlrippen 30 noch jene Einsatznuten 24 trichterförmigen Querschnitts enthält.
In einem querschnittlich breiteren Kopfende 48 der einen Flankenwand 16 des Gehäuses 12 ist eine Kopfnut 49 vorgesehen, am Kopfende 48a der anderen Flankenwand 16 eine Feder 50 mit sägezahnförmig geriffelter Seitenfläche.
Zwei gleichartig ausgeführte Kühlkörper 10 der beschriebenen Art werden durch Wenden des einen Kühlkörpers 10 ineinander zur Hochleistungskühleinheit verschachtelt. Hierbei greifen die Paare der Endstege 44 am freien Ende der Kühlrippen 30 in die trichterförmigen Einsatznuten 24 des jeweils anderen Kühlkörpers 10 ein.
Da der Querabstand s der Endstege 44 größer ist als die Breite f am etwa rechteckigen Teil der trichterförmigen Einsatznut 24, werden beide Teile aufgrund der Federwirkung der Endstege 44 beim Zusammenfügen mittels einer -- auf die Grundplatten 14 beider Kühlkörper 10 aufgebrachten -- Druckkraft verspannt. Auf gleiche Art greifen die Federn 50 der Flankenwände 16 in die Kopfnuten 49 der zugeordneten anderen Flankenwände 16 ein. Bei dem in Fig. 3, 4 skizzierten, aus Leichtmetall geformten Kühlkörper 60 ragen von einer Grundplatte 62 der Dicke ID1 in Querabständen S1 Kühlrippen 70 einer Höhe hx auf, deren jede als U-Profil einer inneren Breite c gestaltet ist. Jene Höhe Ji1 ist etwa sechsfach länger als das Maß der Breite c , die ihrerseits etwa dem Querabstand S1 entspricht. Zwischen den von einem zur Grundplatte 62 parallelen Firststreifen 72 ausgehenden, zueinander parallelen Rippen- oder Profilwänden 74 der Dicke n spannt sich etwa in der Hälfte der Höhe hx ein beidseits angeformter Querstreifen 73, der den Innenraum der Kühlrippe 70 in zwei Innenraumabschnitte 71, 71a teilt. Von der freien Fußkante 76 jeder Profilwand geht ein an deren Innenfläche angeformter Sockelstreifen 77 aus, und die Breite kx der Fußkante 76 entspricht etwa der doppelten Wanddicke n der Profilwand 74.
Zur Aufnahme des durch den Sockelstreifen 77 verstärkten freien Wandendes an der Fußkante 76 ragt von der Oberfläche 63 der Grundplatte 62 jeweils ein Paar von Leisten- anformungen 64, 66 auf, die zwischen sich eine Längsnut 68 der Höhe I1 begrenzen; diese Höhe I1 weist auch die äußere -- in Fig. 4 linke -- Leistenanformung 64 auf. In diese Einsatz- oder Längsnut 68 wird jenes Wandende eingesetzt. Die äußere Leistenanformung 64 ist von geringerem Querschnitt als die innere Leistenanformung 66, zudem ist in sie an dem Eck des Überganges zu der hier das Nutentiefste bildenden Plattenoberfläche 63 eine Rinneneinformung 65 teilkreisförmigen Querschnittes eingebracht. Vom First der inneren Leistenanformung 66 ragt eine angeformte Nasenrippe 67 auf, so dass die Gesamthöhe i3 der inneren Lei- stenanformung 66 um die Höhe i2 dieser Nasenanformung 67 länger ist als die Höhe I1 der äußeren Leistenanformung 64.
Im übrigen verläuft zwischen den beiden inneren Leistenan- formungen 66 für eine Kühlrippe 70 eine sich querschnitt- lich nach oben erweiternde Einformung 69, deren Tiefstes hier ebenso von der Plattenoberfläche 63 bestimmt ist wie das Tiefste einer zwischen zwei benachbarten äußeren Leistenanformungen 64 verlaufenden Rinneneinformung 69a, deren Querschnitt sich also zwischen zwei Kühlrippen 70 erstreckt .
Die Seitenansicht der Fig. 5 lässt erkennen, dass in dieser Ausgestaltung die Profil- oder Flankenwände 74 einends mit von der Grundplatte 62 rechtwinkelig aufragenden Vertikalkanten 78 versehen sind; an der Frontseite -- also dem linken Ende, der Fig. 5 -- ist die Frontkante 79 zur Grundplatte 62 in einem Winkel t von etwa 60° einwärts geneigt, wobei ein Kopfbereich 79a geringer Höhe h2 als Vertikalkante gestaltet ist.
Der Kühlkörper 60a der Fig. 6, 7 unterscheidet sich von dem oben erörterten Kühlkörper 60 dadurch, dass ersterer beidends mit einer in jenem Winkel t geneigten Frontkante 79 ausgestattet ist, die kurz unterhalb des Firststreifens 72 in den als Vertikalkante gestalteten Kopfbereich 79a übergeht. Hier wird zudem die Gesamtlänge g der Grundplatte 62 deutlich.
Die Fig. 8 bis 11 verdeutlichen den Anschluss der Kühlrippen 70 an die Grundplatte 62. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Ausgestaltung der an den Fußkanten 76 beginnen- den Steckenden 80 einer -- hier der in Fig. 4 gezeigten Höhe L1 der Einsatznut 68 entsprechenden -- Höhe y der beiden Rippen- oder Flankenwände 74 des Steckendes 80. In dessen beiden Seitenflächen sind -- nach außen hin vier und zur inneren Leistenanformung 66 hin drei -- parallel zur Fußkante 76 verlaufende Längskerben 82 eingeformt, welche eine gleiche Zahl -- sich querschnittlich nach außen zuspitzender -- Längsleisten 84 begrenzen; diese bieten ein querschnittliches Zahnprofil an.
Vor dem Einbau sind die als Pultflächen 75 gestalteten oberen Enden der einander gegenüberliegenden Sockel- streifen 77 der beiden Steckenden 80 eines Kühlkörpers 60 bzw. 60a durch eine beidseits angeformte Querrippe 86 fest verbunden. Deren Querschnitt verjüngt sich am Übergang zum Steckende 80 dank querschnittlich eingeformter Kerben 87 zu einem Sollbruchstreifen 88 als Sollbruchstelle. Beim Einschieben der Flankenwand 74 in Druckrichtung x legt sich der dem Sollbruchstreifen 88 nahe Bereich jener Querrippe bzw. jenes Quersteges 86 der Nasenrippe 67 der inneren Leistenanformung 66 als Auflagerbereich auf. Der Abstand i3 der Kopffläche 67a der Nasenrippe 67 vom Tiefsten 63a der Einsatznut 68 -- also die Höhe i3 der inneren Leistenanformung 66 -- ist erheblich größer als der axiale Abstand V1 der Unterfläche des Quersteges 86 von der Fußkante 76, so dass bei weiterem Schub in Druckrichtung x und abnehmendem Abstand qx zwischen der Fußkante 76 der Flankenwand 74 und dem Tiefsten 63a der Einsatznut 68 der zunehmende Druck zu einem Bruch des Sollbruchstreifens 88 und zu zwei Bruchflächen 90 führt. Der Quersteg 86 bleibt auf den Nasenrippen 67 liegen und die Fußkante 76 des Steckendes 80 wird gemäß Fig. 10 dem Tiefsten 63a der Eins- nut 68 zugeführt, also der Oberfläche 63 der Grundplatte 62.
Nun kann durch Flankendruck P auf die beiden Leistenanfor- mungen 64, 66 eine formende Verbindung von deren inneren Seitenflächen 58 und den Längsleisten 84 des Steckendes 80 erfolgen.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Kühlkörper für Halbleiterbauelemente od. dgl . Geräte, insbesondere Hochleistungskühleinheit aus strangge- presstem Aluminium oder anderem Leichtmetall, mit in Abstand (S1) zueinander an eine Grundplatte (62) angeschlossenen und davon aufragenden Kühlrippen (70) , die jeweils als Hohlprofil mit zwei zueinander parallelen Rippenwänden (74) und diese verbindenden Querstegen (72, 73) ausgebildet sind, wobei die Kühlrippen in Einsatznuten (68) od. dgl. Ausnehmungen der Grundplatte festliegen, die jeweils von Leistenanfor- mungen (64, 66) der Grundplatte begrenzt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede Rippenwand (74) der Kühlrippe (70) ein freies Steckende (80) aufweist, das in eine Einsatznut (68) der Grundplatte (62) einbringbar ist, wobei die die Einsatznut begrenzenden Leistenanformungen (64, 66) von der Oberfläche (63) der Grundplatte aufragen sowie von unterschiedlicher Höhe (i1# i3) sind.
2. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Steckenden (80) der Kühlrippe (70) durch einen angeformten Quersteg (86) verbunden sind, dessen Abstand (V1) zur Fußkante (76) des Steckendes kürzer ist als der Abstand (i3) der Kopffläche (67a) einer ihm zugeordneten Leistenanformung (66) der Grundplatte (62) vom Tiefsten (63a) der Einsatznut (68) .
3. Kühlkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (i3) der beiden zwischen den Steckenden (80) aufragenden inneren Leistenanformungen (66) durch jeweils eine angeformte Nasenrippe (68) verlängert ist, welche mit an der zur Oberfläche (63) der Grundplatte (62) etwa parallelen Kopffläche (67a) endet .
4. Kühlkörper nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (V1) des Quersteges (86) zur Fußkante (76) des Steckendes (80) kürzer ist als die Höhe (y) dieses Steckendes.
5. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Quersteg (86) beidseits am Übergang zum Steckende (80) der Kühlrippe (70) mit einer Sollbruchstelle (88) versehen ist, wobei gegebenenfalls zumindest eine den Querschnitt des Quersteges (86) einengende Kerbe (87) zur Bildung der Sollbruchstelle (88) vorgesehen ist und/oder die Sollbruchstelle (88) an eine Pultfläche (75) des Sockelstreifens (77) anschließt.
6. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Seitenflächen des Steckendes (80) Längskerben (84) eingeformt sind, welche Längsleisten (84) begrenzen, die ein Zahnprofil (82, 84) bilden, wobei gegebenenfalls die Seitenflächen (58) der Einstecknut (68) an das Zahnprofil (82, 84) des Steckendes (80) anformbar ausgebildet sind.
7. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rippen- oder Flankenwände (74) der Kühlrippe (74) zumindest an einem Ende jeweils mit einer geneigten Frontkante (79) versehen sind (Fig. 5) .
8. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rippen- oder Flankenwände (74) jeweils beidends mit einer geneigten Frontkante (79) versehen sind.
9. Kühlkörper nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Frontkante (79) mit der Oberfläche (63) der Grundplatte (62) einen Winkel (t) von bevorzugt etwa 60° einschließt.
10. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigte Frontkante (79) von einem zur Oberfläche (63) der Grundplatte (62) rechtwinkeligen Kopfabschnitt (79a) der Länge (h2) ausgeht.
11. Verfahren zum Herstellen eines eine Grundplatte und Kühlrippen (70) enthaltenden Kühlkörpers (10) nach zumindest einem der voraufgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenwände (74) der Kühlrippe (70) mit ihren jeweils freien Steckenden (80) in eine Einsatznut (68) der Grundplatte (62) eingeschoben werden, bis der angeformte Quersteg (86) zwei seitlichen Leistenanformungen (66) der Grundplatte aufsitzt, wonach der Quersteg durch Druck auf die Kühlrippe beidends am Auflagerbereich (88) gebrochen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckende (80) in die Einsatznut (68) bis zu deren Tiefsten (63a) eingeschoben sowie die Seiten- flächen (58) der Leistenanformungen (64, 66) an Zahnprofile (82, 84) des Steckende (80) angeformt werden.
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