WO2020074211A1 - Verfahren zum herstellen einer funktionsbauteilanordnung, funktionsbauteilanordnung und vorrichtung zum durchführen des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer funktionsbauteilanordnung, funktionsbauteilanordnung und vorrichtung zum durchführen des verfahrens Download PDF

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WO2020074211A1
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functional component
interior
tool
component arrangement
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Gerhard Müller
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • H05K7/20254—Cold plates transferring heat from heat source to coolant
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    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a functional component arrangement, a functional component arrangement and an apparatus for performing the method.
  • heat loss is generated due to power loss.
  • the heat loss must be dissipated from the corresponding functional components.
  • the dissipation of the heat loss is often carried out by cooling with the help of cooling devices that must be thermally connected to the functional components in order to dissipate the heat loss from the functional components.
  • Functional component arrangements are more and more frequently of modular design, the functional component arrangements being formed by individual modules.
  • a modular design allows adaptation of the functional component arrangement to the actual needs by replacing individual modules, but the modular design also complicates the thermal connection of the cooling devices to the functional components.
  • the method is designed to produce a functional component arrangement with a first housing half, a second housing half and a functional component, the functional component having a contact surface to be cooled.
  • the method comprises the following steps: providing the first housing half, one thermally conductive limiting element, the second housing half and the func on component. Connecting the first housing half to the delimiting element in such a way that the first housing half and the delimiting element delimit an interior space for receiving coolant.
  • the interior has an inlet and an outlet. The coolant can enter the interior via the inlet and exit from the interior via the outlet.
  • a method for producing a functional component arrangement with a functional component is thus provided.
  • the method enables an optimal thermal connection of the cooling device to the functional component by adapting the limiting element to the concrete dimensions of the functional component by reshaping the position of the outer surfaces by the predetermined extent.
  • the predetermined scope can be adapted to the functional component.
  • the scope can be adapted to whether the contact surface for the system comes to the outer surface or should be arranged at the predetermined distance from it. In the event that the contact surface is arranged at the predetermined distance from the outer surface, a heat-conducting medium can be introduced between the contact surface and the outer surface.
  • the functional component can be a module of the functional component arrangement.
  • the func tional component can be formed by several modules of the functional component arrangement.
  • the functional component can have a sensor and / or a computing unit and / or a control unit.
  • the first housing half is preferably designed as a deep-drawn part.
  • the limiting element is preferably a sheet.
  • the coolant can be water.
  • the coolant can be provided by an external liquid cooling system.
  • the liquid cooling can be communicatively coupled to the inlet and / or the outlet, so that the coolant can enter the interior via the inlet and exit from the interior via the outlet.
  • the coolant can circulate in the interior.
  • heat can be distributed within the coolant without an exchange of the coolant.
  • a circulation pump is provided for this purpose, which is communicatively coupled to the inlet and / or the outlet, so that the coolant can enter the interior via the inlet, exit from the interior via the outlet, and re-enter the interior via the inlet.
  • a cohesive connection can be provided between the first housing half and the limiting element.
  • the integral connection is preferably achieved by welding, in particular laser welding, and / or gluing.
  • a permanent and tight connection can thus be provided.
  • the inlet can be formed by a first connection section and the outlet can be formed by a second connection section.
  • the first connection section and the second connection section are preferably integrally connected to the base body of the first housing half, in particular by welding.
  • the wording that the position of the outer surface facing away from the interior of the section of the delimiting element changes by a predetermined extent is understood in the sense of the invention that the outer surface is reshaped in such a way that it receives a three-dimensional curvature which has the predetermined circumference .
  • the limiting element is reshaped by filling the interior with a fluid via the inlet and / or the outlet and pressurizing the fluid in the interior and changing the position in an outward direction away from the interior. This allows Umfor men of the limiting element in a direction away from the interior direction while the limiting element is verbun with the first housing half.
  • a pressurized fluid a uniform deformation force distribution can be provided from the interior. Reshaping the limiting element using the pressurized fluid can also be referred to as hydraulic stamping.
  • the limiting element is reshaped by a force acting on the first outer surface and the position is changed in a direction pointing inwards toward the interior. This allows the boundary element to be deformed in a direction pointing towards the interior while the boundary element is connected to the first housing half. Due to the force acting on the first outer surface, a fluid loaded with pressure can be dispensed with.
  • the forming is plastic.
  • the limiting element loading can maintain the shape achieved by the deformation for an optimal thermal connection between the outer surface and the contact surface.
  • the reshaping takes place before connecting the first half of the housing to the second half of the housing.
  • the limitation element can first be formed and then the first housing half can be connected to the second housing half.
  • the section of the delimiting element is surrounded by a shaping zone in which the material of the delimiting element has a reduced stiffness compared to the rest of the delimiting element.
  • a shaping of the shaping zone is compared to a shaping of the remaining relieved gene limiting element.
  • the reshaping of the limitation element can be locally different in different areas of the limitation element.
  • the deformation of the boundary element can be set locally differing.
  • the material of the deformation zone compared to the material of the other delimiting element can have such a reduced rigidity that the reshaping of the delimiting element during the connection of the first housing half to the second housing half is achieved by the system of the contact surface against the outer surface.
  • the outer surface of the delimitation element is surrounded by a deformation zone in which the material of the delimitation element is elastically deformable, so that an elastic deformation of the deformation zone leads to the change in the position of the outer surface of the section of the delimitation element.
  • the limiting element can be reshaped while the first housing half is connected to the second housing half. This can be achieved, for example, in that the contact surface comes into contact with the outer surface and the resilient zone in the manufactured functional component arrangement is thereby elastically prestressed.
  • the elastic bias allows the surface and the outer surface to lie against one another, in particular if one of the functional components and / or the limiting element expands or contracts due to temperature fluctuations.
  • the elastic prestress allows the abutment surface and the outer surface to lie next to one another over long periods of time.
  • the functional component arrangement can also have an elastic element or a plurality of elastic elements, in particular two elastic elements.
  • Each the elastic elements can be a spring.
  • each of the elastic elements can be arranged in the interior.
  • each of the elastic elements between the first housing half and the limita- tion element is elastically biased, especially when the first housing half is connected to the second housing half.
  • a defined contact pressure can be provided between each of the contact surfaces and one of the outer surfaces by each of the elastic elements. This is particularly advantageous for a thermal transition that should be stable over the life. This provides an optimized abutting of the contact surface and the outer surface.
  • the freedom of design for the forming zone can be increased by each elastic element, since an additional contact pressure can be provided by each of the elastic elements in addition to the contact pressure provided by the elastically prestressed forming zone between each of the contact surfaces and one of the outer surfaces.
  • the contact surface and the outer surface are preferably integrally connected to one another.
  • the integral connection can be achieved by gluing the contact surface and the outer surface to one another with the aid of adhesive, in particular thermal adhesive. Due to the integral connection, a permanent thermal connection between the contact surface and the outer surface can be provided over the life of the functional component arrangement.
  • the limiting element has a stiffening element.
  • the stiffening element can be arranged on a side of the section facing the interior. Alternatively, the stiffening element can also be arranged on a side of the section facing away from the interior.
  • the first housing half has a first connecting surface
  • a second section of the second housing half or of the functional component or a carrier circuit board of the functional component arrangement has a second connection surface, the first connection surface coming into contact with the second connection surface when the first housing half is connected to the second housing half
  • the method additionally has the following steps: determining a measuring distance that is a measure of the Distance between the two th connecting surface and the contact surface is measured perpendicular to the outer surface, and determining the predetermined extent based on the measuring distance.
  • Another aspect of the present invention is a functional component arrangement produced by a method according to the invention.
  • the functional component arrangement can have a carrier circuit board and a module circuit board.
  • the carrier circuit board can be connected to the second housing half.
  • the module circuit board can be releasably connected to the carrier circuit board via connecting means, in particular via plug connector. However, this is not absolutely necessary.
  • the functional component arrangement can also have only one carrier circuit board or one module circuit board or several carrier circuit boards and / or several module circuit boards. In the event that a module circuit board is seen before, it is advantageous if the module circuit board is connected to the second housing half.
  • Another aspect of the present invention is a device for performing a method according to the invention with a first tool and a second tool.
  • the first tool has a first holding surface.
  • the second tool has a second holding surface.
  • the holding surfaces face each other.
  • the holding surfaces are movable relative to one another.
  • the Holding surfaces are immovably fixed in a holding state relative to each other.
  • the second tool has a shaping element which is movably held in the second tool relative to the second holding surface.
  • the holding surfaces and the first shaping element limit a receptacle for a first housing half and a limiting element.
  • the shaping element has an inner surface facing the receptacle.
  • the forming element can be moved in the second tool such that a predetermined distance between the inner surface and the second holding surface can be set in a forming state.
  • the predetermined distance enables the boundary element to be reshaped, so that the position of the outer surface of the portion of the boundary element facing away from the interior space changes by a predetermined extent.
  • the predetermined amount by which the position changes corresponds to the predetermined distance.
  • the shaping element is held in the second tool along and against a direction of displacement in a straight line.
  • the forming element has a first sliding surface, the surface normal of which forms an angle with the direction of displacement.
  • the second tool has an adjusting element which is displaceable in and against a feed direction which runs transversely to the displacement direction in the second tool.
  • the adjustment element has a second sliding surface, which bears on the first sliding surface and extends at an angle to the feed direction.
  • the shaping element and the adjusting element are mounted such that they can move relative to one another such that when the adjusting element moves along the feed direction, the first sliding surface and the second sliding surface slide against one another such that the shaping element is moved in the direction of the receptacle or away therefrom.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of a functional component arrangement according to the invention
  • Figure 2 is a schematic perspective view of a first housing half of the
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of a first housing half and a limiting element of the embodiment of the functional component arrangement according to the invention in FIG. 2,
  • Figure 4 is a schematic perspective view of the first housing half and the
  • Figure 5 is a schematic sectional view of a first housing half and one
  • Figure 6 is a schematic sectional view of the first housing half and the
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view of a second housing half and a functional component of the embodiment of the functional component arrangement according to the invention in FIG. 1,
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view of a second housing half and a functional component of the embodiment of the functional component arrangement according to the invention in FIG. 1,
  • Figure 9 is a schematic sectional view of a first housing half and one
  • FIG. 10 shows a schematic sectional view of a further embodiment of a functional component arrangement according to the invention.
  • Figure 11 is a schematic sectional view of a first housing half and one
  • FIG. 13 shows a schematic sectional view of the first housing half
  • FIG. 14 shows a schematic sectional view of a further embodiment of a functional component arrangement according to the invention.
  • Figure 14a is a schematic sectional view of a first housing half and one
  • FIG. 15 shows a schematic sectional view of a first housing half and a limiting element of a further embodiment of a functional component arrangement according to the invention
  • FIG. 17 shows a schematic sectional view of the first housing half
  • Figure 17a is a schematic sectional view of a first housing half and one
  • Figure 18 is a schematic sectional view of a first housing half and one
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of a functional component arrangement 1 according to the invention.
  • the functional component arrangement 1 has a first housing half 3 and a second housing half 5, which are connected to one another.
  • the functional component arrangement 1 has two functional components 7 and a thermally conductive limiting element 9.
  • the first housing half 3 is connected to the limiting element 9 in such a way that the first housing half 3 and the limiting element 9 delimit an interior 11 for receiving coolant.
  • the interior 11 has an inlet 13 and an outlet 15, which is similar to that shown in FIGS. 2, 3 and 4.
  • the inlet 13 can be formed by a first connection section 17 of the first housing half 3.
  • the outlet 15 can be formed by a second connection section 19 of the first housing half 3, which is similar to that shown in FIGS. 2, 3 and 4.
  • the coolant can enter the interior 1 1 via the inlet 13 and exit the interior 1 1 via the outlet 15.
  • the functional component arrangement 1 has a carrier circuit board 21 and a module circuit board 23.
  • the carrier circuit board 21 is connected to the second housing half 5.
  • the module circuit board 23 is connected to the carrier circuit board 21 via connecting means 25, in particular detachably via plug connectors.
  • connecting means 25 On one of the connec tion means 25 opposite side of the module circuit board 23, the func on components 7 are arranged.
  • the functional components 7 are so te via the Modulleitplat 23, the connecting means 25 and the carrier circuit board 21 on the second half 5 housed.
  • Each of the functional components 7 has a contact surface 27 to be cooled (see also FIG. 7).
  • the delimiting element 9 has two sections 29, each with an outer surface 31 facing away from the interior 1 1 and similar to that shown in FIGS. 4 and 6. Each of the contact surfaces 27 comes to rest against an outer surface 31.
  • the functional component arrangement 1 has an electrical line 33 and a coupling element 35 for electrically coupling the electrical line 33 to the carrier circuit board 21. This can include a supply of the functional component arrangement 1 with electrical energy can be provided.
  • the first housing half 3 has a first connecting surface 37.
  • a second section 39 of the carrier circuit board 21 has a second connection surface 41.
  • the second section 39 can be formed by the second housing half 5 or by the functional component 7. In each of these alternatives, the second section 39 has the second connection surface 41.
  • the functional component arrangement 1 thus has a modular structure made up of a second housing half 5, carrier circuit board 21, connecting means 25, module circuit board 23, functional components 7, as a result of which high tolerances can occur. Besides, is an optimal thermal connection of the outer surfaces 31 to the contact surfaces 27 is desirable in order to provide efficient cooling of the functional components 7. Such an optimal thermal connection of the outer surfaces 31 to the contact surfaces 27 is provided by the structure of the functional component arrangement 1 shown in FIG.
  • the functional component arrangement 1 shown in FIG. 1 can be produced as follows.
  • the first housing half 3, the thermally conductive limiting element 9, the second housing half 5 and the functional component 7 are provided. This can be done simultaneously or in any order.
  • the first housing half 3 and the delimiting element 9 are preferably provided first and then the second housing half 5 and the functional component 7. However, this is not absolutely necessary.
  • the second housing half 5 and the functional component 7 and then the first housing half 3 and the loading limiting element 9 can also be provided first.
  • the first housing half 3 is connected to the delimiting element 9 in such a way that the first housing half 3 and the delimiting element 9 delimit the interior 11 for receiving coolant.
  • the delimiting element 9 is deformed in such a way that a position of the outer surface 31 of the section 29 of the delimiting element 9 facing away from the interior 1 1 changes by a predetermined extent. This scope is determined in particular by the position of the contact surface 27 relative to the second connecting surface 41.
  • the functional component 7 is attached to the second housing half 5.
  • the first housing half 3 is connected to the second housing half 5, the contact surface 27 coming into contact with the outer surface 31.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a first housing half 3 of a functional component arrangement 1 according to the invention.
  • the inlet 13 is formed by the first connection section 17.
  • the outlet 15 is formed by the two th connection section 19.
  • the first connection section 17 and the second connection section 19 are preferably integrally connected to the base body of the first housing half 3, in particular by welding.
  • the first connection section 17 and the second connection section 19 are connected to the basic body of the first housing half 3 each integrally connected, in particular welded together.
  • the present invention is not limited to an integral connection. Rather, the first section 17 and the second connection section 19 can also be connected to the base body of the first housing half 3 in another way.
  • At least a section of the interior 11 is formed by cutouts in the first housing half 3.
  • the first housing half 3 is preferably produced by deep drawing.
  • the first housing half 3 is preferably designed as a deep-drawn part.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of the first housing half 3 and a delimitation element 9 of the functional component arrangement 1 according to the invention shown in sections in FIG. 2.
  • the delimitation element 9 is preferably a sheet metal.
  • the first housing half 3 is connected to the limiting element 9, so that the first housing half 3 and the limiting element 9 delimit the interior 11 for receiving coolant.
  • the first housing half 3 was therefore connected to the limiting element 9.
  • the limiting element 9 has three sections 29, each having an inner surface 1 1 facing away from the outer surface 31.
  • the first housing half 3 and the limiting element 9 are preferably integrally connected to one another.
  • a cohesive connection can thus be provided between the first housing half 3 and the limiting element 9.
  • the integral connection is preferably achieved by welding, in particular laser welding, and / or gluing. A permanent and tight connection can thus be provided.
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of the first housing half 3 and the limiting element 9 of the functional component arrangement 1 shown in sections in FIG. 2.
  • the limiting element 9 is deformed, in particular plastically, so that a position of each outer surface 31 is in each case changes by a corresponding predetermined amount.
  • the limiting element 9 is here filled by filling the interior 11 with a fluid (see fluid 73 in FIG. 6) via the inlet 13 and / or the outlet 15 and pressurizing the fluid (see fluid 73 in FIG. 6) in the interior 11 reshaped.
  • a reshaping can also be referred to as hydraulic reshaping.
  • Each of the positions is changed in an outward direction away from the interior 1 1.
  • Each section 29 has a formed zone 43, which is formed during the forming.
  • Each of the formed zones 43 surrounds the corresponding outer surface 31.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of the first housing half 3 and the delimitation element 9 of the functional component arrangement 1 in FIG. 1 before the forming of the delimitation element 9 and before the connection of the first housing half 3 with the second housing half 5.
  • FIG. 5 also shows an embodiment of a Device 45 according to the invention for carrying out a method according to the invention.
  • the functional component arrangement 1 shown in FIG. 1 can be produced with the device 45.
  • the device 45 has a first tool 47 and a second tool 49.
  • the first tool 47 has a first holding surface 51
  • the second tool 49 has a second holding surface 53.
  • the holding surfaces 51, 53 are opposite one another.
  • the holding surfaces 51, 53 are movable relative to one another.
  • the holding surfaces 51, 53 can be fixed immovably relative to one another in a holding state shown in FIG.
  • the second tool 49 has two forming elements 55 and two adjusting elements 57.
  • Each of the forming elements 55 is movably supported in the second tool 49 relative to the second holding surface 53.
  • the holding surfaces 51, 53 and the order to form elements 55 limit a receptacle 59 for the housing part half 3 and the delimiting element 9.
  • Each of the forming elements 55 has in each case one of the receptacles 59 facing the inner surface 61.
  • Each of the shaping elements 55 can be moved in the second tool 49 such that in a shaping device shown in FIG. shape state a predetermined distance 63 between the inner surface 61 and the second holding surface 53 is adjustable.
  • the predetermined distance 63 can also be referred to as the embossing depth.
  • the shaping elements 55 shown in FIG. 5 are each held in the second tool 49 along and against a corresponding displacement direction 65 in a straight line.
  • Each forming element 55 has a first sliding surface 67, the surface normal of which forms an angle with the direction of displacement 65.
  • the adjusting elements 57 shown in FIG. 5 can be displaced in and against a feed direction 69, which runs transversely to the displacement direction 65, in the second tool 49.
  • the adjustment elements 57 each have a second sliding surface 71.
  • the second sliding surface 71 rests on the first sliding surface 67 and runs at an angle to the feed direction 69.
  • Each of the shaping elements 55 and an adjusting element 57 assigned to the respective shaping element 55 are movably supported relative to one another such that when the adjusting element 57 moves along the Feed direction 69 slide the first sliding surface 67 and the second sliding surface 71 against one another such that the shaping element 55 is moved in the direction of the receptacle 59 or away therefrom.
  • the predetermined distance 63 can be set in a simple manner.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of the first housing half 3 and the delimitation element 9 of the functional component arrangement 1 in FIG. 1 and the device 45 in FIG. 5 in time after the delimitation element 9 has been deformed.
  • the delimitation element 9 was made by filling the interior 11 with a fluid 73 Formed via the inlet 13 and pressurizing the fluid 73 in the interior 11. Here, the position was changed in an outward direction away from the interior 1 1.
  • the reshaping was carried out plastically and before connecting the first housing half 3 to the second housing half 5.
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view of the second housing half 5 and the two functional components 7 of the embodiment of the functional Component arrangement 1 in Figure 1.
  • the functional components 7 are attached to the second half of the housing 5 via the module circuit board 23, the connecting means 25 and the carrier circuit board 21.
  • the second section 39 and the second connection surface 41, the electrical line 33 and the coupling element 35 are also shown.
  • the functional components 7 are only accessible from above in FIG. 7. Due to high tolerances, there may be difficulties with such a structure in the thermal connection of the functional components 7 for optimal cooling.
  • the functional component arrangement 1 shown in FIG. 1 solves this problem by deliberately reshaping the limiting element 9.
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view of the second housing half 5 and the functional component 7 of the embodiment of the functional component arrangement 1 in FIG. 1.
  • FIG. 8 also shows a measuring sensor 75.
  • a measuring distance is determined with the measuring sensor 75.
  • the measuring distance is a measure of the distance between the two th connecting surface 41 and the contact surface 27 measured perpendicular to the contact surface 27.
  • the predetermined extent is then determined by which the position of the contact surface 27 changes during the forming process.
  • FIG. 9 shows a schematic sectional view of the first housing half 3 and the limiting element 9 of the embodiment of the functional component arrangement 1 in FIG. 1.
  • FIG. 10 shows a schematic sectional view of a further embodiment of a functional component arrangement 1.
  • the limiting element 9 has a deformed deformation zone 77.
  • the reshaped reshaping zone 77 surrounds one of the sections 29 of the delimiting element 9.
  • FIG. 11 shows a schematic sectional view of the first housing half 3 and the delimitation element 9 of the functional component arrangement 1 in FIG. 10 before the delimitation element 9 is shaped.
  • the section 29 of the delimitation element 9 is surrounded by the deformation zone 77.
  • the material of the limiting element 9 compared to the remaining limiting element 9 on a reduced rigidity.
  • the reshaping of the limiting element 9 can essentially be made possible by bending the reshaping zone 77. This reduces the force required for reshaping the limitation element 9.
  • FIGS. 12 and 13 show a schematic sectional view of the first housing half 3 and the limiting element 9 of the functional component arrangement 1 in FIG. 10 and the device 45 in FIG. 5, before (FIG. 12) and after (FIG. 13) the shaping of the limiting element 9.
  • FIG. 14 shows a schematic sectional view of a further embodiment of a functional component arrangement 1.
  • the limiting element 9 has two stiffening elements 79.
  • Each of the stiffening elements 79 is arranged on a side of the corresponding section 29 facing the interior 11.
  • the flatness of the outer surfaces 31 can be increased and thus a particularly efficient thermal connection between an outer surface 31 and a contact surface 27 can be provided.
  • Each of the stiffening elements 79 can also be arranged on a side facing away from the interior 1 1 of the corresponding section 29.
  • the stiffening elements 79 can be integrally connected to the remaining limiting element 9.
  • the integral connection is preferably provided by welding, in particular by laser welding, and / or gluing.
  • Each of the stiffening elements 79 can be formed from a material which has a higher thermal conductivity and / or a higher thermal capacity than the remaining limiting element 9. Here, a heat flow from the functional components 7 and in the direction of the interior 1 1 can be further facilitated.
  • FIG. 14 a shows a schematic sectional view of a first housing half 3 and a limiting element 9 of a further embodiment of a functional component arrangement 1 according to the invention.
  • the outer surfaces 31 of the limiting element 9 are each surrounded by a deformation zone 77.
  • the limitation element 9 has two stiffening elements 79.
  • Each of the stiffening elements 79 has a heat sink structure.
  • Each of the heat sink structures is arranged on a side of the corresponding section 29 facing the interior 11. This provides a larger surface area of each of the stiffening elements 79, so that the heat transfer to the coolant is optimized.
  • FIG. 15 shows a schematic sectional view of a first housing half 3 and a limiting element 9 of a further embodiment of a functional component arrangement 1.
  • the limiting element 9 is deformed by a force acting on one of the outer surfaces 31. The position is changed in an inward direction toward the interior 1 1. This is shown in Figures 16 and 17.
  • the adjusting elements 57 are shifted in opposite directions, so that the corresponding shaping elements 55 move away from the receptacle 59.
  • the first housing half 3 and the limiting element 9 are then inserted into the receptacle 59.
  • the adjusting elements 57 are moved towards one another, so that the corresponding shaping elements 55 move towards the receptacle 59.
  • the material of the delimitation element 9 is elastically deformable in the deformation zone 77, so that an elastic deformation of the deformation zone 77 leads to the change in the position of the outer surface 31 of the section 29 of the delimitation element 9.
  • the reshaping of the delimiting element 9 during the connection of the first housing half 3 to the second housing half 5 can be achieved in that the contact surface 27 comes into contact with the outer surface 31 and thereby the deformation zone 77 in the functional component arrangement 1 produced is elastically pre-tensioned is.
  • holding the functional component arrangement 1 in the device 45 and an independent shaping step for shaping the limiting element 9 in the device 45 can be dispensed with.
  • the elastic prestress enables the contact surface 27 and the outer surface to lie against one another.
  • Outer surface 31 in particular if one of the functional components 7 and / or the limiting element 9 expands or contracts due to temperature fluctuations.
  • the elastic prestress enables the contact surface 27 and the outer surface 31 to lie against one another over long periods of time.
  • the abutment of the contact surface 27 and the outer surface 31 can be further optimized by an elastic element 81 shown in FIG. 17a, in particular a spring, being arranged in the interior 11 and being elastically prestressed between the first housing half 3 and the limiting element 9, when the first housing half 3 is connected to the second housing half 5.
  • an elastic element 81 With such an elastic element 81, a defined contact pressure can be provided between the contact surface 27 and the outer surface 31, which is particularly advantageous for a thermal transition that is intended to be stable over the service life.
  • the freedom of design for the Um forming zone 77 can be increased by the elastic element 81.
  • two elastic elements 81 are shown by way of example, each elastic element 81 being associated with an outer surface 31.
  • Figure 18 shows a schematic sectional view of a first housing half 3 and a delimiting element 9 of a further embodiment of a functional component arrangement 1 before the delimitation of the delimiting element 9.
  • the two sections 29 are arranged in such a way that the two outer surfaces 31 are at differing distances from the first Connection surface 37, viewed in a direction perpendicular to the first connection surface 37, are spaced.
  • differences in height of the functional components 7 can already be taken into account by the design of the limiting element 9 before the limiting element 9 is formed.

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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Verfahren zum Herstellen einer Funktionsbauteilanordnung (1) mit einer ersten Gehäusehälfte (3), einer zweiten Gehäusehälfte (5) und einem Funktionsbauteil (7), wobei das Funktionsbauteil (7) eine zu kühlende Anlagefläche (27) aufweist und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen der ersten Gehäusehälfte (3), eines wärmeleitfähigen Begrenzungselements (9), der zweiten Gehäusehälfte (5) und des Funktionsbauteils (7), Verbinden der ersten Gehäusehälfte (3) mit dem Begrenzungselement (9) derart, dass die erste Gehäusehälfte (3) und das Begrenzungselement (9) einen Innenraum (11) zur Aufnahme von Kühlmittel begrenzen, wobei der Innenraum (11) einen Einlass (13) und einen Auslass (15) aufweist, wobei das Kühlmittel über den Einlass (13) in den Innenraum (11) eintreten und über den Auslass (15) aus dem Innenraum (11) austreten kann, Umformen des Begrenzungselements (9) derart, dass sich eine Position einer dem Innenraum (11) abgewandten Außenfläche (31) eines Abschnitts (29) des Begrenzungselements (9) um einen vorbestimmten Umfang ändert, Anbringen des Funktionsbauteils (7) an der zweiten Gehäusehälfte (5) und Verbinden der ersten Gehäusehälfte (3) mit der zweiten Gehäusehälfte (5), wobei die Anlagefläche (27) zur Anlage an die Außenfläche (31) kommt oder in einem vorgegebenen Abstand dazu angeordnet ist.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Funktionsbauteilanordnunq, Funktionsbauteilanord- nunq und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Funktionsbau teilanordnung, eine Funktionsbauteilanordnung und eine Vorrichtung zum Durchfüh ren des Verfahrens.
Bei dem Betrieb von Funktionsbauteilen wie beispielsweise elektrischen Bauteilen entsteht durch Verlustleistung Verlustwärme. Um eine Zerstörung der Funktionsbau teile zu verhindern, muss die Verlustwärme von den entsprechenden Funktionsbau teilen abgeführt werden. Das Abführen der Verlustwärme erfolgt häufig durch Küh lung mithilfe von Kühlvorrichtungen, die an die Funktionsbauteile thermisch ange bunden sein müssen, um die Verlustwärme von den Funktionsbauteilen abzuführen.
Funktionsbauteilanordnungen sind immer häufiger modular aufgebaut, wobei die Funktionsbauteilanordnungen von einzelnen Modulen ausgebildet sind. Eine modula re Bauweise ermöglicht zwar eine Anpassung der Funktionsbauteilanordnung an die tatsächlichen Bedürfnisse durch den Austausch einzelner Module, jedoch erschwert die modulare Bauweise auch die thermische Anbindung der Kühlvorrichtungen an die Funktionsbauteile.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Funktionsbauteilanordnung mit einem eingangs beschriebenen Funktionsbauteil be reitzustellen, wobei das Verfahren bei einem modularen Aufbau der Funktionsbau teilanordnung eine optimale thermische Anbindung der Kühlvorrichtung an das Funk tionsbauteil ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Verfahren ist zum Herstellen einer Funktionsbauteilanordnung mit einer ersten Gehäusehälfte, einer zweiten Gehäusehälfte und einem Funktionsbauteil aus gestaltet, wobei das Funktionsbauteil eine zu kühlende Anlagefläche aufweist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen der ersten Gehäusehälfte, eines wärmeleitfähigen Begrenzungselements, der zweiten Gehäusehälfte und des Funkti onsbauteils. Verbinden der ersten Gehäusehälfte mit dem Begrenzungselement der art, dass die erste Gehäusehälfte und das Begrenzungselement einen Innenraum zur Aufnahme von Kühlmittel begrenzen. Der Innenraum weist einen Einlass und einen Auslass auf. Das Kühlmittel kann über den Einlass in den Innenraum eintreten und über den Auslass aus dem Innenraum austreten. Umformen des Begrenzungsele ments derart, dass sich eine Position einer dem Innenraum abgewandten Außenflä che eines Abschnitts des Begrenzungselements um einen vorbestimmten Umfang ändert. Anbringen des Funktionsbauteils an der zweiten Gehäusehälfte. Verbinden der ersten Gehäusehälfte mit der zweiten Gehäusehälfte, wobei die Anlagefläche zur Anlage an die Außenfläche kommt oder in einem vorgegebenen Abstand dazu ange ordnet ist.
Somit wird ein Verfahren zum Herstellen einer Funktionsbauteilanordnung mit einem Funktionsbauteil bereitgestellt. Das Verfahren ermöglicht bei einem modularen Auf bau der Funktionsbauteilanordnung eine optimale thermische Anbindung der Kühl vorrichtung an das Funktionsbauteil, indem das Begrenzungselement durch die Um formung an die konkreten Abmessungen des Funktionsbauteils dadurch angepasst wird, dass die Position der Außenflächen um den vorbestimmten Umfang geändert wird. Der vorbestimmte Umfang kann an das Funktionsbauteil angepasst werden. Außerdem kann der Umfang daran angepasst werden, ob die Anlagefläche zur Anla ge an die Außenfläche kommen oder in dem vorgegebenen Abstand dazu angeord net sein soll. Für den Fall, dass die Anlagefläche zu der Außenfläche in dem vorge gebenen Abstand angeordnet ist, kann ein Wärmeleitmedium zwischen die Anlage fläche und die Außenfläche eingebracht werden.
Das Funktionsbauteil kann ein Modul der Funktionsbauteilanordnung sein. Das Funk tionsbauteil kann dabei von mehreren Modulen der Funktionsbauteilanordnung ge bildet sein. Das Funktionsbauteil kann einen Sensor und/oder eine Recheneinheit und/oder eine Steuereinheit aufweisen. Die erste Gehäusehälfte ist bevorzugt als Tiefziehteil ausgebildet. Das Begrenzungs element ist bevorzugt ein Blech.
Das Kühlmittel kann Wasser sein. Das Kühlmittel kann von einer externen Flüssig keitskühlung bereitgestellt werden. Hierbei kann die Flüssigkeitskühlung an den Ein lass und/oder den Auslass kommunizierend gekoppelt sein, sodass das Kühlmittel über den Einlass in den Innenraum eintreten und über den Auslass aus dem Innen raum austreten kann. Beispielsweise kann das Kühlmittel in dem Innenraum zirkulie ren. Hierdurch kann ohne einen Austausch des Kühlmittels Wärme innerhalb des Kühlmittels verteilt werden. Beispielsweise ist hierfür eine Umwälzpumpe vorgese hen, die an den Einlass und/oder den Auslass kommunizierend gekoppelt ist, sodass das Kühlmittel über den Einlass in den Innenraum eintreten, über den Auslass aus dem Innenraum austreten und über den Einlass wieder in den Innenraum eintreten kann.
Zwischen der ersten Gehäusehälfte und dem Begrenzungselement kann eine stoff schlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Die stoffschlüssige Verbindung wird bevorzugt durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen, und/oder Kleben er reicht. Somit kann eine dauerhafte und dichte Verbindung bereitgestellt werden.
Der Einlass kann von einem ersten Anschlussabschnitt gebildet sein und der Auslass kann von einem zweiten Anschlussabschnitt gebildet sein. Bevorzugt sind der erste Anschlussabschnitt und der zweite Anschlussabschnitt mit dem Grundkörper der ers ten Gehäusehälfte stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen verbunden.
Unter der Formulierung, dass sich die Position der dem Innenraum abgewandten Außenfläche des Abschnitts des Begrenzungselements um einen vorbestimmten Umfang ändert, wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die Außenfläche derart umgeformt wird, dass sie eine dreidimensionale Wölbung erhält, welche den vorbe stimmten Umfang aufweist. In einer Ausführungsform wird das Begrenzungselement durch Füllen des Innen raums mit einem Fluid über den Einlass und/oder den Auslass und Beaufschlagen des Fluids im Innenraum mit Druck umgeformt und die Position in einer nach außen, von dem Innenraum weg weisenden Richtung geändert. Hierdurch wird ein Umfor men des Begrenzungselements in eine von dem Innenraum weg weisende Richtung ermöglicht während das Begrenzungselement mit der ersten Gehäusehälfte verbun den ist. Durch die Verwendung eines mit Druck beaufschlagten Fluids kann von dem Innenraum her eine gleichmäßige Umformkraftverteilung bereitgestellt werden. Ein Umformen des Begrenzungselements mithilfe des mit Druck beaufschlagten Fluids kann auch als hydraulisches Prägen bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform wird das Begrenzungselement durch eine auf die erste Au ßenfläche wirkende Kraft umgeformt und die Position in einer nach innen, zu dem Innenraum hin weisenden Richtung geändert. Hierdurch wird ein Umformen des Be grenzungselements in eine zu dem Innenraum hin weisenden Richtung ermöglicht während das Begrenzungselement mit der ersten Gehäusehälfte verbunden ist. Durch die eine auf die erste Außenfläche wirkende Kraft kann auf ein mit Druck be aufschlagtes Fluid verzichtet werden.
In einer Ausführungsform erfolgt das Umformen plastisch. Hierdurch kann das Be grenzungselement die durch die Umformung erreichte Form für eine optimale thermi sche Anbindung zwischen der Außenfläche und der Anlagefläche beibehalten.
In einer Ausführungsform erfolgt das Umformen vor dem Verbinden der ersten Ge häusehälfte mit der zweiten Gehäusehälfte. Hierdurch kann zuerst das Begren zungselement umgeformt werden und anschließend die erste Gehäusehälfte mit der zweiten Gehäusehälfte verbunden werden.
In einer Ausführungsform ist der Abschnitt des Begrenzungselements von einer Um formungszone umgeben, in der das Material des Begrenzungselements im Vergleich zu dem übrigen Begrenzungselement eine verringerte Steifigkeit aufweist. Hierdurch wird ein Umformen der Umformungszone im Vergleich zu einem Umformen des übri- gen Begrenzungselements erleichtert. Hierdurch kann das Umformen des Begren zungselements lokal in unterschiedlichen Bereichen des Begrenzungselements un terschiedlich stark ausgeprägt sein. Über die Geometrie der Umformungszone und/oder die Steifigkeit der Umformungszone im Vergleich zu dem übrigen Begren zungselement kann das Umformen des Begrenzungselements sich lokal unterschei dend eingestellt werden. Außerdem kann das Material der Umformungszone im Ver gleich zu dem Material des übrigen Begrenzungselements eine derart verringerte Steifigkeit aufweisen, dass das Umformen des Begrenzungselements während des Verbindens der ersten Gehäusehälfte mit der zweiten Gehäusehälfte durch die Anla ge der Anlagefläche an die Außenfläche erreicht wird.
In einer Ausführungsform ist die Außenfläche des Begrenzungselements von einer Umformungszone umgeben, in der das Material des Begrenzungselements elastisch verformbar ist, sodass eine elastische Umformung der Umformungszone zu der Än derung der Position der Außenfläche des Abschnitts des Begrenzungselements führt. Hierdurch kann beispielsweise das Begrenzungselement während des Verbindens der ersten Gehäusehälfte mit der zweiten Gehäusehälfte umgeformt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Anlagefläche zur Anlage an die Außenfläche kommt und hierdurch die Umformungszone in der hergestellten Funktionsbauteilanordnung elastisch vorgespannt ist. In diesem Fall kann auf ein Halten der Funktionsbauteilanordnung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und auf einen eigenständigen Umformschritt zum Umformen des Begrenzungselements in der Vorrichtung verzich tet werden.
Beispielsweise ermöglicht die elastische Vorspannung ein Aneinanderliegen der An lagefläche und der Außenfläche, insbesondere wenn sich eines der Funktionsbautei le und/oder das Begrenzungselement aufgrund von Temperaturschwankungen aus dehnt oder zusammenzieht. Ferner ermöglicht die elastische Vorspannung ein Anei nanderliegen der Anlagefläche und der Außenfläche über lange Zeiträume hinweg. Die Funktionsbauteilanordnung kann außerdem ein elastisches Element oder mehre re elastische Elemente, insbesondere zwei elastische Elemente, aufweisen. Jedes der elastischen Elemente kann eine Feder sein. Außerdem kann jedes der elasti schen Elemente in dem Innenraum angeordnet sein. Ferner ist beispielsweise jedes der elastischen Elemente zwischen der ersten Gehäusehälfte und dem Begren zungselement elastisch vorgespannt, insbesondere wenn die erste Gehäusehälfte mit der zweiten Gehäusehälfte verbunden ist. Durch jedes der elastischen Elemente kann ein definierter Anpressdruck zwischen jeweils einer der Anlageflächen und ei ner der Außenflächen bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere für einen thermi schen Übergang, der über die Lebensdauer stabil sein soll von Vorteil. Somit wird ein optimiertes Aneinanderliegen der Anlagefläche und der Außenfläche bereitgestellt. Außerdem kann durch jedes elastische Element die Gestaltungsfreiheit für die Um formungszone erhöht werden, da von jedem der elastischen Elemente ein zusätzli cher Anpressdruck zusätzlich zu dem von der elastisch vorgespannten Umformungs zone bereitgestellten Anpressdruck zwischen jeweils einer der Anlageflächen und einer der Außenflächen bereitgestellt werden kann.
Bevorzugt werden die Anlagefläche und die Außenfläche miteinander stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung kann durch Kleben der Anlagefläche und der Außenfläche aneinander mithilfe von Kleber, insbesondere Wärmeleitkleber, er reicht werden. Durch die stoffschlüssige Verbindung kann eine dauerhafte thermi sche Anbindung zwischen der Anlagefläche und der Außenfläche über die Lebens dauer der Funktionsbauteilanordnung bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform weist das Begrenzungselement ein Versteifungselement auf. Hierdurch kann die Ebenheit der Außenflächen erhöht werden und somit eine besonders effiziente thermische Anbindung zwischen der Außenfläche und der Anla gefläche bereitgestellt werden. Das Versteifungselement kann auf einer dem Innen raum zugewandten Seite des Abschnitts angeordnet sein. Alternativ kann das Ver steifungselement auch auf einer dem Innenraum abgewandten Seite des Abschnitts angeordnet sein.
In einer Ausführungsform weist die erste Gehäusehälfte eine erste Verbindungsflä che auf, wobei ein zweiter Abschnitt der zweiten Gehäusehälfte oder des Funktions- bauteils oder einer Trägerleiterplatte der Funktionsbauteilanordnung eine zweite Verbindungsfläche aufweist, wobei beim Verbinden der ersten Gehäusehälfte mit der zweiten Gehäusehälfte die erste Verbindungsfläche zur Anlage an die zweite Verbin dungsfläche kommt und wobei das Verfahren zusätzlich folgende Schritte aufweist: Bestimmen eines Messabstandes, der ein Maß für den Abstand zwischen der zwei ten Verbindungsfläche und der Anlagefläche gemessen senkrecht zu der Außenflä che ist, und Bestimmen des vorbestimmten Umfangs anhand des Messabstands. Hierdurch wird das Bestimmen des vorbestimmten Umfangs auf einfache Weise be reitgestellt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Funktionsbauteilanordnung hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die genannten technischen Effekte und Vorteile, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt werden, gelten zumindest in analoger Weise auch für die erfin dungsgemäße Funktionsbauteilanordnung.
Die Funktionsbauteilanordnung kann eine Trägerleiterplatte und eine Modulleiterplat te aufweisen. Die Trägerleiterplatte kann mit der zweiten Gehäusehälfte verbunden sein. Die Modulleiterplatte kann über Verbindungsmittel, insbesondere über Steck verbinder, lösbar mit der Trägerleiterplatte verbunden sein. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Die Funktionsbauteilanordnung kann auch lediglich eine Trä gerleiterplatte oder eine Modulleiterplatte oder mehrere Trägerleiterplatten und/oder mehrere Modulleiterplatten aufweisen. Für den Fall, dass eine Modulleiterplatte vor gesehen ist, ist es von Vorteil, wenn die Modulleiterplatte mit der zweiten Gehäuse hälfte verbunden ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem ersten Werkzeug und einem zweiten Werkzeug. Das erste Werkzeug weist eine erste Haltefläche auf. Das zweite Werk zeug weist eine zweite Haltefläche auf. Die Halteflächen liegen einander gegenüber. Außerdem sind die Halteflächen relativ zueinander bewegbar. Ferner können die Halteflächen in einem Haltezustand relativ zueinander unbewegbar fixiert werden. Das zweite Werkzeug weist ein Umformelement auf, das beweglich relativ zu der zweiten Haltefläche in dem zweiten Werkzeug gehaltert ist. Die Halteflächen und das erste Umformelement begrenzen eine Aufnahme für eine erste Gehäusehälfte und ein Begrenzungselement. Das Umformelement weist eine der Aufnahme zugewandte Innenfläche auf. Das Umformelement ist derart in dem zweiten Werkzeug bewegbar, dass in einem Umformzustand ein vorbestimmter Abstand zwischen der Innenfläche und der zweiten Haltefläche einstellbar ist. Der vorbestimmte Abstand ermöglicht ein Umformen des Begrenzungselements, sodass sich die Position der dem Innenraum abgewandten Außenfläche des Abschnitts des Begrenzungselements um einen vor bestimmten Umfang ändert. Insbesondere entspricht der vorbestimmte Umfang um den sich die Position ändert dem vorbestimmten Abstand.
In einer Ausführungsform ist das Umformelement entlang und entgegen einer Ver schieberichtung geradlinig verschiebbar in dem zweiten Werkzeug gehaltert. Das Umformelement weist eine erste Gleitfläche auf, deren Flächennormale mit der Ver schieberichtung einen Winkel bildet. Das zweite Werkzeug weist ein Verstellelement auf, das in und entgegen einer Vorschubrichtung, die quer zu der Verschieberichtung verläuft, in dem zweiten Werkzeug verschiebbar ist. Das Verstellelement weist eine zweite Gleitfläche auf, die an der ersten Gleitfläche anliegt und unter einem Winkel zu der Vorschubrichtung verläuft. Das Umformelement und das Verstellelement sind derart zueinander bewegbar gelagert, dass bei einer Bewegung des Verstellelements entlang der Vorschubrichtung die erste Gleitfläche und die zweite Gleitfläche derart aneinander abgleiten, sodass das Umformelement in Richtung der Aufnahme oder davon weg bewegt wird. Hierdurch wird eine einfache Konfiguration bereitgestellt mit der das Umformelement in Richtung der Aufnahme oder davon weg bewegt werden kann und somit ein gezieltes Umformen des Begrenzungselements ermöglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Erläuterungen zu den Figuren sowie aus den Figuren selbst. Dabei bilden alle be- schriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kom bination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenset zung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
In den Figuren zeigt
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung,
Figur 2 eine schematische Perspektivansicht einer ersten Gehäusehälfte der
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung,
Figur 3 eine schematische Perspektivansicht einer ersten Gehäusehälfte und eines Begrenzungselements der Ausführungsform der erfindungsge mäßen Funktionsbauteilanordnung in Figur 2,
Figur 4 eine schematische Perspektivansicht der ersten Gehäusehälfte und des
Begrenzungselements der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung in Figur 2 nach einer Umformung des Be grenzungselements,
Figur 5 eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte und eines
Begrenzungselements der Ausführungsform der Funktionsbauteilan ordnung in Figur 1 sowie einer Ausführungsform der erfindungsgemä ßen Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfah rens,
Figur 6 eine schematische Schnittansicht der ersten Gehäusehälfte und des
Begrenzungselements der Ausführungsform der Funktionsbauteilan ordnung in Figur 1 sowie der Ausführungsform der Vorrichtung in Figur 5, Figur 7 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Gehäusehälfte und ei nes Funktionsbauteils der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung in Figur 1 ,
Figur 8 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Gehäusehälfte und ei nes Funktionsbauteils der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung in Figur 1 ,
Figur 9 eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte und eines
Begrenzungselements einer weiteren Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung,
Figur 10 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung,
Figur 11 eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte und eines
Begrenzungselements der Ausführungsform der Funktionsbauteilan ordnung in Figur 10,
Figuren 12
und 13 eine schematische Schnittansicht der ersten Gehäusehälfte und des
Begrenzungselements der Ausführungsform der Funktionsbauteilan ordnung in Figur 10 sowie der Vorrichtung in Figur 5,
Figur 14 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung,
Figur 14a eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte und eines
Begrenzungselements einer weiteren Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung, Figur 15 eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte und eines Begrenzungselements einer weiteren Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung,
Figuren 16
und 17 eine schematische Schnittansicht der ersten Gehäusehälfte und des
Begrenzungselements der Ausführungsform der Funktionsbauteilan ordnung in Figur 15 sowie der Vorrichtung in Figur 5,
Figur 17a eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte und eines
Begrenzungselements einer weiteren Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung und
Figur 18 eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte und eines
Begrenzungselements einer weiteren Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung 1 . Die Funktionsbauteilanordnung 1 weist eine erste Gehäusehälfte 3 und eine zweite Gehäusehälfte 5 auf, die miteinan der verbunden sind. Außerdem weist die Funktionsbauteilanordnung 1 zwei Funkti onsbauteile 7 und ein wärmeleitfähiges Begrenzungselement 9 auf.
Die erste Gehäusehälfte 3 ist derart mit dem Begrenzungselement 9 verbunden, dass die erste Gehäusehälfte 3 und das Begrenzungselement 9 einen Innenraum 1 1 zur Aufnahme von Kühlmittel begrenzen. Der Innenraum 1 1 weist einen Einlass 13 und einen ähnlich wie in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Auslass 15 auf. Der Einlass 13 kann von einem ersten Anschlussabschnitt 17 der ersten Gehäusehälfte 3 gebildet sein. Ebenso kann der Auslass 15 von einem ähnlich wie in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten zweiten Anschlussabschnitt 19 der ersten Gehäusehälfte 3 gebil det sein. Das Kühlmittel kann über den Einlass 13 in den Innenraum 1 1 eintreten und über den Auslass 15 aus dem Innenraum 1 1 austreten. Die Funktionsbauteilanordnung 1 weist eine Trägerleiterplatte 21 und eine Modullei terplatte 23 auf. Die Trägerleiterplatte 21 ist mit der zweiten Gehäusehälfte 5 verbun den. Die Modulleiterplatte 23 ist über Verbindungsmittel 25, insbesondere über Steckverbinder lösbar, mit der Trägerleiterplatte 21 verbunden. Auf einer der Verbin dungsmittel 25 gegenüberliegenden Seite der Modulleiterplatte 23 sind die Funkti onsbauteile 7 angeordnet. Die Funktionsbauteile 7 sind also über die Modulleiterplat te 23, die Verbindungsmittel 25 und die Trägerleiterplatte 21 an der zweiten Gehäu sehälfte 5 angebracht.
Jedes der Funktionsbauteile 7 weist eine zu kühlende Anlagefläche 27 auf (siehe auch Figur 7). Das Begrenzungselement 9 weist zwei Abschnitte 29 auf, jeweils mit einer dem Innenraum 1 1 abgewandten und ähnlich wie in den Figuren 4 und 6 dar gestellten Außenfläche 31 . Jede der Anlageflächen 27 kommt zur Anlage an jeweils eine Außenfläche 31 .
Des Weiteren weist die Funktionsbauteilanordnung 1 eine elektrische Leitung 33 und ein Koppelelement 35 zum elektrischen Koppeln der elektrischen Leitung 33 an die Trägerleiterplatte 21 . Hierdurch kann u.a. eine Versorgung der Funktionsbauteilan ordnung 1 mit elektrischer Energie bereitgestellt werden.
Die erste Gehäusehälfte 3 weist eine erste Verbindungsfläche 37 auf. Ein zweiter Abschnitt 39 der Trägerleiterplatte 21 weist eine zweite Verbindungsfläche 41 auf. Alternativ kann der zweite Abschnitt 39 von der zweiten Gehäusehälfte 5 oder von dem Funktionsbauteil 7 gebildet sein. In jeder dieser Alternativen weist der zweite Abschnitt 39 die zweite Verbindungsfläche 41 auf. Durch die Verbindung der ersten Gehäusehälfte 3 mit der zweiten Gehäusehälfte 5 kommt die erste Verbindungsflä che 37 zur Anlage an die zweite Verbindungsfläche 41 .
Die Funktionsbauteilanordnung 1 weist somit einen modularen Aufbau aus zweiter Gehäusehälfte 5, Trägerleiterplatte 21 , Verbindungsmittel 25, Modulleiterplatte 23, Funktionsbauteilen 7 auf, wodurch hohe Toleranzen auftreten können. Außerdem ist eine optimale thermische Anbindung der Außenflächen 31 an die Anlageflächen 27 wünschenswert, um eine effiziente Kühlung der Funktionsbauteile 7 bereitzustellen. Eine derart optimale thermische Anbindung der Außenflächen 31 an die Anlageflä chen 27 wird durch den Aufbau der in Figur 1 dargestellten Funktionsbauteilanord nung 1 bereitgestellt.
Die in Figur 1 dargestellte Funktionsbauteilanordnung 1 kann wie folgt hergestellt werden. Die erste Gehäusehälfte 3, das wärmeleitfähige Begrenzungselements 9, die zweite Gehäusehälfte 5 und das Funktionsbauteil 7 werden bereitgestellt. Dies kann gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Bevorzugt wird zunächst die erste Gehäusehälfte 3 und das Begrenzungselement 9 und anschließend die zweite Gehäusehälfte 5 und das Funktionsbauteil 7 bereitgestellt. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Alternativ kann auch zunächst die zweite Gehäusehälfte 5 und das Funktionsbauteil 7 und anschließend die erste Gehäusehälfte 3 und das Be grenzungselement 9 bereitgestellt werden. Die erste Gehäusehälfte 3 wird mit dem Begrenzungselement 9 derart verbunden, dass die erste Gehäusehälfte 3 und das Begrenzungselement 9 den Innenraum 1 1 zur Aufnahme von Kühlmittel begrenzen. Das Begrenzungselements 9 wird derart umgeformt, dass sich eine Position der dem Innenraum 1 1 abgewandten Außenfläche 31 des Abschnitts 29 des Begrenzungs elements 9 um einen vorbestimmten Umfang ändert. Dieser Umfang ist insbesondere durch die Position der Anlagefläche 27 relativ zu der zweiten Verbindungsfläche 41 bestimmt. Das Funktionsbauteil 7 wird an der zweiten Gehäusehälfte 5 angebracht. Die erste Gehäusehälfte 3 wird mit der zweiten Gehäusehälfte 5 verbunden, wobei die Anlagefläche 27 zur Anlage an die Außenfläche 31 kommt.
Figur 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer ersten Gehäusehälfte 3 ei ner erfindungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung 1 . Der Einlass 13 wird von dem ersten Anschlussabschnitt 17 gebildet. Außerdem wird der Auslass 15 von dem zwei ten Anschlussabschnitt 19 gebildet. Bevorzugt sind der erste Anschlussabschnitt 17 und der zweite Anschlussabschnitt 19 mit dem Grundkörper der ersten Gehäusehälf te 3 stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen verbunden. Hierfür werden der erste Anschlussabschnitt 17 und der zweite Anschlussabschnitt 19 mit dem Grund- körper der ersten Gehäusehälfte 3 jeweils stoffschlüssig verbunden, insbesondere jeweils miteinander verschweißt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine stoffschlüssige Verbindung beschränkt. Vielmehr können der erste Anschlussab schnitt 17 und der zweite Anschlussabschnitt 19 mit dem Grundkörper der ersten Gehäusehälfte 3 auch auf andere Weise verbunden sein bzw. werden. Zumindest ein Abschnitt des Innenraums 11 ist durch Aussparungen in der ersten Gehäusehälfte 3 gebildet. Bevorzugt wird die erste Gehäusehälfte 3 durch Tiefziehen hergestellt. So mit ist die erste Gehäusehälfte 3 bevorzugt als Tiefziehteil ausgebildet.
Figur 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht der ersten Gehäusehälfte 3 und eines Begrenzungselements 9 der in Figur 2 abschnittweise dargestellten erfin dungsgemäßen Funktionsbauteilanordnung 1. Bevorzugt ist das Begrenzungsele ment 9 ein Blech. In Figur 2 ist die erste Gehäusehälfte 3 mit dem Begrenzungsele ment 9 verbunden, sodass die erste Gehäusehälfte 3 und das Begrenzungselement 9 den Innenraum 11 zur Aufnahme von Kühlmittel begrenzen. Ausgehend von Figur 2 wurde also die erste Gehäusehälfte 3 mit dem Begrenzungselement 9 verbunden. Das Begrenzungselement 9 weist drei Abschnitte 29 auf, die jeweils eine dem Innen raum 1 1 abgewandte Außenfläche 31 aufweisen. Bevorzugt wird die erste Gehäuse hälfte 3 und das Begrenzungselement 9 stoffschlüssig miteinander verbunden. Somit kann zwischen der ersten Gehäusehälfte 3 und dem Begrenzungselement 9 eine stoffschlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Die stoffschlüssige Verbindung wird bevorzugt durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen, und/oder Kleben erreicht. Somit kann eine dauerhafte und dichte Verbindung bereitgestellt werden.
Figur 4 zeigt eine schematische Perspektivansicht der ersten Gehäusehälfte 3 und des Begrenzungselements 9 der in Figur 2 abschnittsweise dargestellten Funktions bauteilanordnung 1. Zeitlich nach der in Figur 3 dargestellten Konfiguration wird das Begrenzungselement 9, insbesondere plastisch, umgeformt, sodass sich jeweils eine Position jeder Außenfläche 31 um einen entsprechenden vorbestimmten Umfang ändert. Das Begrenzungselement 9 wird hierbei durch Füllen des Innenraums 11 mit einem Fluid (siehe Fluid 73 in Figur 6) über den Einlass 13 und/oder den Auslass 15 und Beaufschlagen des Fluids (siehe Fluid 73 in Figur 6) im Innenraum 1 1 mit Druck umgeformt. Eine derartige Umformung kann auch als hydraulische Umformung be zeichnet werden. Jede der Positionen wird in einer nach außen, von dem Innenraum 1 1 weg weisenden Richtung geändert wird. Jeder Abschnitt 29 weist eine umgeform te Zone 43 auf, die bei der Umformung umgeformt wird. Jede der umgeformten Zo nen 43 umgibt die entsprechende Außenfläche 31 .
Bei der in den Figuren 2, 3 und 4 abschnittsweise dargestellten Funktionsbauteilan ordnungen 1 erfolgt das Umformen vor dem Verbinden der ersten Gehäusehälfte 3 mit der zweiten Gehäusehälfte 5.
Figur 5 zeigt eine schematische Schnittansicht der ersten Gehäusehälfte 3 und des Begrenzungselements 9 der Funktionsbauteilanordnung 1 in Figur 1 zeitlich vor dem Umformen des Begrenzungselements 9 und zeitlich vor dem Verbinden der ersten Gehäusehälfte 3 mit der zweiten Gehäusehälfte 5. Figur 5 zeigt außerdem eine Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 45 zum Durchführen eines erfin dungsgemäßen Verfahrens. Mit der Vorrichtung 45 kann die in Figur 1 dargestellte Funktionsbauteilanordnung 1 hergestellt werden.
Die Vorrichtung 45 weist ein erstes Werkzeug 47 und ein zweites Werkzeug 49 auf. Das erste Werkzeug 47 weist eine erste Haltefläche 51 auf, und das zweite Werk zeug 49 weist eine zweite Haltefläche 53 auf. Die Halteflächen 51 , 53 liegen einan der gegenüber. Außerdem sind die Halteflächen 51 , 53 relativ zueinander bewegbar. Ferner können die Halteflächen 51 , 53 in einem in Figur 5 dargestellten Haltezustand relativ zueinander unbewegbar fixiert werden.
Das zweite Werkzeug 49 weist zwei Umformelemente 55 und zwei Verstellelemente 57 auf. Jedes der Umformelemente 55 ist beweglich relativ zu der zweiten Halteflä che 53 in dem zweiten Werkzeug 49 gehaltert. Die Halteflächen 51 , 53 und die Um formelemente 55 begrenzen eine Aufnahme 59 für die Gehäuseteilhälfte 3 und das Begrenzungselement 9. Jedes der Umformelemente 55 weist jeweils eine der Auf nahme 59 zugewandte Innenfläche 61 auf. Jedes der Umformelemente 55 ist derart in dem zweiten Werkzeug 49 bewegbar, dass in einem in Figur 5 dargestellten Um- formzustand ein vorbestimmter Abstand 63 zwischen der Innenfläche 61 und der zweiten Haltefläche 53 einstellbar ist. Der vorbestimmte Abstand 63 kann auch als Prägetiefe bezeichnet werden.
Die in Figur 5 dargestellten Umformelemente 55 sind jeweils entlang und entgegen einer entsprechenden Verschieberichtung 65 geradlinig verschiebbar in dem zweiten Werkzeug 49 gehaltert. Jedes Umformelement 55 weist eine erste Gleitfläche 67 auf, deren Flächennormale mit der Verschieberichtung 65 einen Winkel bildet.
Die in Figur 5 dargestellten Verstellelemente 57 sind jeweils in und entgegen einer Vorschubrichtung 69, die quer zu der Verschieberichtung 65 verläuft, in dem zweiten Werkzeug 49 verschiebbar. Die Verstellelemente 57 weisen jeweils eine zweite Gleit fläche 71 auf. Die zweite Gleitfläche 71 liegt an der ersten Gleitfläche 67 an und ver läuft unter einem Winkel zu der Vorschubrichtung 69. Jedes der Umformelemente 55 und ein dem jeweiligen Umformelement 55 zugeordnetes Verstellelement 57 sind derart zueinander bewegbar gelagert, dass bei einer Bewegung des Verstellelements 57 entlang der Vorschubrichtung 69 die erste Gleitfläche 67 und die zweite Gleitflä che 71 derart aneinander abgleiten, sodass das Umformelement 55 in Richtung der Aufnahme 59 oder davon weg bewegt wird. Hierdurch kann auf einfache Weise der vorbestimmte Abstand 63 eingestellt werden.
Figur 6 zeigt eine schematische Schnittansicht der ersten Gehäusehälfte 3 und des Begrenzungselements 9 der Funktionsbauteilanordnung 1 in Figur 1 sowie der Vor richtung 45 in Figur 5 zeitlich nach dem Umformen des Begrenzungselements 9. Das Begrenzungselement 9 wurde durch Füllen des Innenraums 1 1 mit einem Fluid 73 über den Einlass 13 und Beaufschlagen des Fluids 73 im Innenraum 1 1 mit Druck umgeformt. Hierbei wurde die Position in einer nach außen, von dem Innenraum 1 1 weg weisenden Richtung geändert. Außerdem erfolgte das Umformen plastisch und vor dem Verbinden der ersten Gehäusehälfte 3 mit der zweiten Gehäusehälfte 5.
Figur 7 zeigt eine schematische Schnittansicht der zweiten Gehäusehälfte 5 und der zwei Funktionsbauteile 7 der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funktions- bauteilanordnung 1 in Figur 1. Die Funktionsbauteile 7 sind an der zweiten Gehäu sehälfte 5 über die Modulleiterplatte 23, die Verbindungsmittel 25 und die Träger leiterplatte 21 angebracht. Der zweite Abschnitt 39 und die zweite Verbindungsfläche 41 , die elektrische Leitung 33 und das Koppelelement 35 sind ebenfalls dargestellt. Bei dem hier dargestellten modularen Aufbau sind die Funktionsbauteile 7 lediglich von oben gesehen in Figur 7 zugänglich. Aufgrund hoher Toleranzen können bei ei nem derartigen Aufbau Schwierigkeiten bestehen bei der thermischen Anbindung der Funktionsbauteile 7 für eine optimale Kühlung. Die in Figur 1 dargestellte Funktions bauteilanordnung 1 löst dieses Problem durch das gezielte Umformen des Begren zungselements 9.
Figur 8 zeigt eine schematische Schnittansicht der zweiten Gehäusehälfte 5 und der Funktionsbauteil 7 der Ausführungsform der Funktionsbauteilanordnung 1 in Figur 1 . Außerdem zeigt Figur 8 einen Messfühler 75. Mit dem Messfühler 75 wird ein Mess abstand bestimmt. Der Messabstand ist ein Maß für den Abstand zwischen der zwei ten Verbindungsfläche 41 und der Anlagefläche 27 gemessen senkrecht zu der An lagefläche 27. Anhand des Messabstands wird dann der vorbestimmte Umfang be stimmt, um den sich die Position der Anlagefläche 27 beim Umformprozess ändert.
Figur 9 zeigt eine schematische Schnittansicht der ersten Gehäusehälfte 3 und des Begrenzungselements 9 der Ausführungsform der Funktionsbauteilanordnung 1 in Figur 1.
Figur 10 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform ei ner Funktionsbauteilanordnung 1. Das Begrenzungselement 9 weist eine umgeform te Umformungszone 77 auf. Die umgeformte Umformungszone 77 umgibt einen der Abschnitte 29 des Begrenzungselements 9.
Figur 11 zeigt eine schematische Schnittansicht der ersten Gehäusehälfte 3 und des Begrenzungselements 9 der Funktionsbauteilanordnung 1 in Figur 10 vor dem Um formen des Begrenzungselements 9. Der Abschnitt 29 des Begrenzungselements 9 ist von der Umformungszone 77 umgeben. In der Umformungszone 77 weist das Ma- terial des Begrenzungselements 9 im Vergleich zu dem übrigen Begrenzungselement 9 eine verringerte Steifigkeit auf. Hierdurch kann das Umformen des Begrenzungs elements 9 im Wesentlichen durch ein Biegen der Umformungszone 77 ermöglicht werden. Dies reduziert die benötigte Kraft für das Umformen des Begrenzungsele ments 9.
Figuren 12 und 13 zeigen eine schematische Schnittansicht der ersten Gehäusehälf te 3 und des Begrenzungselements 9 der Funktionsbauteilanordnung 1 in Figur 10 sowie der Vorrichtung 45 in Figur 5, vor (Figur 12) und nach (Figur 13) dem Umfor men des Begrenzungselements 9.
Figur 14 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform ei ner Funktionsbauteilanordnung 1. Das Begrenzungselement 9 weist zwei Verstei fungselemente 79 auf. Jedes der Versteifungselemente 79 ist jeweils auf einer dem Innenraum 11 zugewandten Seite des entsprechenden Abschnitts 29 angeordnet. Hierdurch kann die Ebenheit der Außenflächen 31 erhöht werden und somit eine be sonders effiziente thermische Anbindung zwischen jeweils einer Außenflächen 31 und einer Anlagefläche 27 bereitgestellt werden. Jedes der Versteifungselemente 79 kann jeweils auch auf einer dem Innenraum 1 1 abgewandten Seite des entspre chenden Abschnitts 29 angeordnet sein. Die Versteifungselemente 79 können mit dem restlichen Begrenzungselement 9 stoffschlüssig verbunden sein. Die stoff schlüssige Verbindung wird bevorzugt durch Schweißen, insbesondere durch Laser schweißen, und/oder Kleben bereitgestellt. Jedes der Versteifungselemente 79 kann aus einem Material gebildet sein, welches eine höhere Wärmeleitfähigkeit und/oder eine höhere Wärmekapazität als das restliche Begrenzungselement 9 aufweist. Hier durch kann ein Wärmestrom von den Funktionsbauteilen 7 weg und in Richtung des Innenraums 1 1 weiter erleichtert werden.
Figur 14a zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte 3 und eines Begrenzungselements 9 einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsge mäßen Funktionsbauteilanordnung 1 . Die Außenflächen 31 des Begrenzungsele ments 9 sind jeweils von einer Umformungszone 77 umgeben. Das Begrenzungs- element 9 weist zwei Versteifungselemente 79 auf. Jedes der Versteifungselemente 79 weist eine Kühlkörperstruktur auf. Jede der Kühlkörperstrukturen ist jeweils auf einer dem Innenraum 1 1 zugewandten Seite des entsprechenden Abschnitts 29 an geordnet. Hierdurch wird eine größere Oberfläche von jedem der Versteifungsele mente 79 bereitgestellt, sodass der Wärmeübergang zum Kühlmittel optimiert ist.
Figur 15 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte 3 und eines Begrenzungselements 9 einer weiteren Ausführungsform einer Funktionsbau teilanordnung 1 . Das Begrenzungselement 9 wird durch jeweils eine auf eine der Außenflächen 31 wirkende Kraft umgeformt. Die Position wird hierbei in einer nach innen, zu dem Innenraum 1 1 hin weisenden Richtung geändert. Dies ist in den Figu ren 16 und 17 dargestellt. Zuerst werden die Verstellelemente 57 in entgegensetzte Richtungen verschoben, sodass sich die entsprechenden Umformelemente 55 von der Aufnahme 59 weg bewegen. Anschließend wird die erste Gehäusehälfte 3 und das Begrenzungselement 9 in die Aufnahme 59 eingelegt. Anschließend werden wie in Figur 17 dargestellt, die Verstellelemente 57 aufeinander zu verschoben, sodass sich die entsprechenden Umformelemente 55 zu der Aufnahme 59 hin bewegen.
Dies ist in Figur 17 mit zwei senkrechten Pfeilen angedeutet. Hierdurch wird das Be grenzungselement 9 umgeformt.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in der Umformungszone 77 das Material des Begrenzungselements 9 elastisch verformbar ist, sodass eine elastische Umfor mung der Umformungszone 77 zu der Änderung der Position der Außenfläche 31 des Abschnitts 29 des Begrenzungselements 9 führt. Hierbei kann beispielsweise das Umformen des Begrenzungselements 9 während des Verbindens der ersten Ge häusehälfte 3 mit der zweiten Gehäusehälfte 5 dadurch erreicht werden, dass die Anlagefläche 27 zur Anlage an die Außenfläche 31 kommt und hierdurch die Umfor mungszone 77 in der hergestellten Funktionsbauteilanordnung 1 elastisch vorge spannt ist. In diesem Fall kann auf ein Halten der Funktionsbauteilanordnung 1 in der Vorrichtung 45 und auf einen eigenständigen Umformschritt zum Umformen des Be grenzungselements 9 in der Vorrichtung 45 verzichtet werden. Außerdem ermöglicht die elastische Vorspannung ein Aneinanderliegen der Anlagefläche 27 und der Au- ßenfläche 31 , insbesondere wenn sich eines der Funktionsbauteile 7 und/oder das Begrenzungselement 9 aufgrund von Temperaturschwankungen ausdehnt oder zu sammenzieht. Ferner ermöglicht die elastische Vorspannung ein Aneinanderliegen der Anlagefläche 27 und der Außenfläche 31 über lange Zeiträume hinweg.
Das Aneinanderliegen der Anlagefläche 27 und der Außenfläche 31 kann weiter op timiert werden, indem ein in Figur 17a dargestelltes elastisches Element 81 , insbe sondere eine Feder, in dem Innenraum 11 angeordnet ist und zwischen der ersten Gehäusehälfte 3 und dem Begrenzungselement 9 elastisch vorgespannt ist, wenn die erste Gehäusehälfte 3 mit der zweiten Gehäusehälfte 5 verbunden ist. Durch ein derartiges elastisches Element 81 kann ein definierter Anpressdruck zwischen der Anlagefläche 27 und der Außenfläche 31 bereitgestellt werden, was insbesondere für einen thermischen Übergang der über die Lebensdauer stabil sein soll von Vorteil ist. Außerdem kann durch das elastische Element 81 die Gestaltungsfreiheit für die Um formungszone 77 erhöht werden. In Figur 17a sind beispielhaft zwei elastische Ele mente 81 dargestellt, wobei jedes elastische Element 81 einer Außenfläche 31 zuge ordnet ist.
Figur 18 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Gehäusehälfte 3 und eines Begrenzungselements 9 einer weiteren Ausführungsform einer Funktionsbau teilanordnung 1 vor dem Umformen des Begrenzungselements 9. Die beiden Ab schnitte 29 sind derart angeordnet, dass die beiden Außenflächen 31 in sich unter scheidenden Abständen von der ersten Verbindungsfläche 37, in eine Richtung senkrecht zu der ersten Verbindungsfläche 37 gesehen, beabstandet sind. Hierdurch können Höhenunterschiede der Funktionsbauteile 7 bereits durch die Ausbildung des Begrenzungselements 9 vor dem Umformen des Begrenzungselements 9 berück sichtigt werden. Bezuqszeichen
Funktionsbauteilanordnung erste Gehäusehälfte
zweite Gehäusehälfte
Funktionsbauteil
Begrenzungselement
Innenraum
Einlass
Auslass
erster Anschlussabschnitt zweiter Anschlussabschnitt
T rägerleiterplatte
Modulleiterplatte
Verbindungsmittel
Anlagefläche
Abschnitt
Außenfläche
elektrische Leitung
Koppelelement
erste Verbindungsfläche
zweiter Abschnitt
zweite Verbindungsfläche
umgeformte Zone
Vorrichtung
erstes Werkzeug
zweites Werkzeug
erste Haltefläche
zweite Haltefläche
Umformelement
Verstellelement Aufnahme
Innenfläche
vorbestimmter Abstand Verschieberichtung erste Gleitfläche Vorschubrichtung zweite Gleitfläche Fluid
Messfühler
Umformungszone Versteifungselement elastisches Element

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Funktionsbauteilanordnung (1 ) mit einer ers ten Gehäusehälfte (3), einer zweiten Gehäusehälfte (5) und einem Funktions bauteil (7),
wobei das Funktionsbauteil (7) eine zu kühlende Anlagefläche (27) aufweist und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen der ersten Gehäusehälfte (3), eines wärmeleitfähigen Begren zungselements (9), der zweiten Gehäusehälfte (5) und des Funktionsbauteils (7),
Verbinden der ersten Gehäusehälfte (3) mit dem Begrenzungselement (9) derart, dass die erste Gehäusehälfte (3) und das Begrenzungselement (9) einen Innenraum (1 1 ) zur Aufnahme von Kühlmittel begrenzen, wobei der In nenraum (11 ) einen Einlass (13) und einen Auslass (15) aufweist, wobei das Kühlmittel über den Einlass (13) in den Innenraum (1 1 ) eintreten und über den Auslass (15) aus dem Innenraum (11 ) austreten kann,
Umformen des Begrenzungselements (9) derart, dass sich eine Position ei ner dem Innenraum (1 1 ) abgewandten Außenfläche (31 ) eines Abschnitts (29) des Begrenzungselements (9) um einen vorbestimmten Umfang ändert, Anbringen des Funktionsbauteils (7) an der zweiten Gehäusehälfte (5) und Verbinden der ersten Gehäusehälfte (3) mit der zweiten Gehäusehälfte (5), wobei die Anlagefläche (27) zur Anlage an die Außenfläche (31 ) kommt oder in einem vorgegebenen Abstand dazu angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei das Begrenzungselement (9) durch Füllen des Innenraums (11 ) mit ei nem Fluid (73) über den Einlass (13) und/oder den Auslass (15) und Beauf schlagen des Fluids (73) im Innenraum (11 ) mit Druck umgeformt wird und wobei die Position in einer nach außen, von dem Innenraum (11 ) weg wei senden Richtung geändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei das Begrenzungselement (9) durch eine auf die erste Außenfläche (31 ) wirkende Kraft umgeformt wird und
wobei die Position in einer nach innen, zu dem Innenraum (1 1 ) hin weisen den Richtung geändert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Umformen plastisch erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Umformen vor dem Verbinden der ers ten Gehäusehälfte (3) mit der zweiten Gehäusehälfte (5) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschnitt (29) des Begrenzungselements (9) von einer Umformungszone (77) umgeben ist, in der das Material des Begrenzungselements (9) im Vergleich zu dem üb rigen Begrenzungselement (9) eine verringerte Steifigkeit aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Außenfläche (31 ) des Begrenzungselements (9) von einer Umformungszone (77) umgeben ist, in der das Material des Begrenzungselements (9) elastisch verformbar ist, so- dass eine elastische Umformung der Umformungszone (77) zu der Änderung der Position der Außenfläche (31 ) des Abschnitts (29) des Begrenzungsele ments (9) führt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Begren zungselement (9) ein Versteifungselement (79) aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Gehäusehälfte (3) eine erste Verbindungsfläche (37) auf weist,
wobei ein zweiter Abschnitt (39) der zweiten Gehäusehälfte (5) oder des Funktionsbauteils (7) oder einer Trägerleiterplatte (21 ) der Funktionsbauteil- anordnung (1 ) eine zweite Verbindungsfläche (41 ) aufweist,
wobei beim Verbinden der ersten Gehäusehälfte (3) mit der zweiten Gehäu sehälfte (5) die erste Verbindungsfläche (37) zur Anlage an die zweite Ver bindungsfläche (41 ) kommt und
wobei das Verfahren zusätzlich folgende Schritte aufweist:
Bestimmen eines Messabstandes, der ein Maß für den Abstand zwischen der zweiten Verbindungsfläche (41 ) und der Anlagefläche (27) gemessen senkrecht zu der Anlagefläche (27) ist, und
Bestimmen des vorbestimmten Umfangs anhand des Messabstands.
10. Funktionsbauteilanordnung (1 ) hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9.
1 1. Vorrichtung (45) zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9
mit einem ersten Werkzeug (47) und einem zweiten Werkzeug (49),
wobei das erste Werkzeug (47) eine erste Haltefläche (51 ) und das zweite Werkzeug (49) eine zweite Haltefläche (53) aufweist, wobei die Halteflächen (51 , 53) einander gegenüberliegen, relativ zueinander bewegbar sind und in einem Haltezustand relativ zueinander unbewegbar fixiert werden können, wobei das zweite Werkzeug (49) ein Umformelement (55) aufweist, das be weglich relativ zu der zweiten Haltefläche (53) in dem zweiten Werkzeug (49) gehaltert ist,
wobei die Halteflächen (51 , 53) und das Umformelement (55) eine Aufnahme (59) für eine erste Gehäusehälfte (3) und ein Begrenzungselement (9) be grenzen,
wobei das Umformelement (55) eine der Aufnahme (59) zugewandte Innenflä che (61 ) aufweist,
wobei das Umformelement (55) derart in dem zweiten Werkzeug (49) beweg bar ist, dass in einem Umformzustand ein vorbestimmter Abstand (63) zwi schen der Innenfläche (61 ) und der zweiten Haltefläche (53) einstellbar ist.
12. Vorrichtung (45) nach Anspruch 1 1 ,
wobei das Umformelement (55) entlang und entgegen einer Verschieberich tung (65) geradlinig verschiebbar in dem zweiten Werkzeug (49) gehaltert ist, wobei das Umformelement (55) eine erste Gleitfläche (67) aufweist, deren Flächennormale mit der Verschieberichtung (65) einen Winkel bildet, wobei das zweite Werkzeug (49) ein Verstellelement (57) aufweist, das in und entgegen einer Vorschubrichtung (69), die quer zu der Verschieberichtung (65) verläuft, in dem zweiten Werkzeug (49) verschiebbar ist,
wobei das Verstellelement (57) eine zweite Gleitfläche (71 ) aufweist, die an der ersten Gleitfläche (67) anliegt und unter einem Winkel zu der Vorschub richtung (69) verläuft,
wobei das Umformelement (55) und das Verstellelement (57) derart zueinan der bewegbar gelagert sind, dass bei einer Bewegung des Verstellelements (57) entlang der Vorschubrichtung (69) die erste Gleitfläche (67) und die zwei te Gleitfläche (71 ) derart aneinander abgleiten, sodass das Umformelement (55) in Richtung der Aufnahme (59) oder davon weg bewegt wird.
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