DE102016200156A1 - Cooling element for at least one equipped with electronic and / or electrical components carrier - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement für mindestens einen mit elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen bestückten Träger, der insbesondere in der Leistungselektronik einsetzbar ist. Dabei ist ein zur Kühlung geeignetes Fluid durch mindestens einen Hohlraum im Kühlelement hindurch führbar. Am Kühlelement ist zumindest ein Wandbereich vorhanden, der in Richtung des bestückten Trägers weist und der infolge wirkender Druckkräfte, die mit mindestens einem Fluid von innen auf den Wandbereich wirken, elastisch und/oder plastisch verformbar oder verformt ist, so dass die Oberfläche des elastisch und/oder plastisch verformten Wandbereichs der Oberflächenkontur, der Oberfläche des Trägers angepasst ist oder Höhenunterschiede zwischen mehreren Trägern ausglichen sind.The invention relates to a cooling element for at least one equipped with electronic and / or electrical components carrier, which is used in particular in power electronics. In this case, a fluid suitable for cooling can be guided through at least one cavity in the cooling element. At least one wall region is present on the cooling element, which faces in the direction of the assembled carrier and which is elastically and / or plastically deformable or deformed as a result of acting compressive forces acting on the wall region with at least one fluid, so that the surface of the elastic and / or plastically deformed wall portion of the surface contour, the surface of the carrier is adjusted or height differences between several carriers are balanced.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement für mindestens einen mit elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen bestückten Träger, der insbesondere in der Leistungselektronik einsetzbar ist. Üblicherweise werden Träger, die mit Leistungshalbleitermodulen als aktive Bauelemente und mit Transformatoren, induktiven Elementen, Kondensatoren oder auch Sensoren und Messwiderständen als passive Bauelemente bestückt sind, wegen der Erwärmung während des Betriebs gekühlt, um die gewünschten Eigenschaften, Beschädigungen oder gar den Totalausfall zu vermeiden oder zur Erfassung der vorherrschenden Temperatur oder Erwärmung. Das als Träger bezeichnete Element kann auch das elektrische oder elektronische Bauelement selbst bezeichnen.The invention relates to a cooling element for at least one equipped with electronic and / or electrical components carrier, which is used in particular in power electronics. Usually, carriers which are equipped with power semiconductor modules as active components and with transformers, inductive elements, capacitors or sensors and measuring resistors as passive components, cooled because of the heating during operation to avoid the desired properties, damage or even total failure or for detecting the prevailing temperature or heating. The element referred to as a carrier may also designate the electrical or electronic component itself.

Dazu werden Kühlelemente mit einem so bestückten Träger, der in Form einer Leiterplatte ausgebildet sein kann, entsprechend gekühlt. Damit ist ein oder es sind mehrere Kühlelemente mit dem bestückten Träger fest verbunden. Durch eine solche mechanische oder stoffschlüssige Fixierung tritt eine mechanische Überbestimmung auf, wodurch mechanische Spannungen, die zu Verformungen des Gesamtsystems führen können, auftreten können. Ebenso kommt es vor, dass die Oberflächen der zu kühlenden Träger oder Bauelemente oder die Oberfläche der Kühlelemente eine herstellungsbedingte ein- oder mehrachsige konvexe oder konkave Verwölbung oder Durchbiegung aufweisen. Thermischer Verzug der Einzelteile oder des Gesamtaufbaus kann ebenso zu Verwölbungen führen. Aufgrund von fertigungsbedingten Toleranzen sowie unterschiedlichen Temperaturen im Betrieb ist die Verwölbung von Bauteil zu Bauteil geringfügig unterschiedlich und schwer planbar.For this purpose, cooling elements are cooled accordingly with a carrier equipped in this way, which can be in the form of a printed circuit board. This is one or more cooling elements are firmly connected to the assembled carrier. By such a mechanical or cohesive fixation occurs a mechanical overdetermination, whereby mechanical stresses that can lead to deformation of the overall system can occur. It also happens that the surfaces of the carriers or components to be cooled or the surface of the cooling elements have a production-dependent single or multi-axial convex or concave warping or deflection. Thermal distortion of the parts or the entire structure can also lead to warping. Due to production-related tolerances and different temperatures during operation, the warpage from component to component is slightly different and difficult to plan.

Dabei kann keine optimale Ausrichtung von Kühlkörper und bestücktem Träger zueinander eingehalten werden. Dies kann auch mit einer üblicherweise für die Fixierung und ggf. elektrische Isolierung genutzten Zwischenschicht nicht ausreichend ausgeglichen werden. Dabei kommt es zu unterschiedlichen Abständen der Oberfläche des Kühlelements und der dieser zugewandten Oberfläche des Trägers über die Fläche, was wiederum zu lokalen Temperaturunterschieden führt, da lokal unterschiedliche thermische Leitfähigkeiten auftreten. Dies führt zu den bereits erwähnten mechanischen Spannungen und zu einer nicht optimalen Kühlung, da die zur Verfügung stehenden Oberflächen nicht optimal zur Wärmeabführung genutzt werden können.In this case, no optimal alignment of the heat sink and stocked carrier can be maintained. This can not be sufficiently compensated even with an intermediate layer which is usually used for fixing and optionally electrical insulation. This results in different distances between the surface of the cooling element and the surface of the carrier facing it over the surface, which in turn leads to local temperature differences, since locally different thermal conductivities occur. This leads to the already mentioned mechanical stresses and to a non-optimal cooling, since the available surfaces can not be used optimally for heat dissipation.

Außerdem kann es dazu kommen, dass sich während der Lebensdauer der Verbund zwischen Kühlelement und Träger mittels der Zwischenschicht teilweise oder vollständig löst, also quasi eine Delamination auftritt, die die thermische Leitfähigkeit ebenfalls nachteilig beeinflusst und bis zur vollständigen Funktionsunfähigkeit führen kann.In addition, it may happen that partially or completely dissolves during the lifetime of the composite between the cooling element and the carrier by means of the intermediate layer, so quasi delamination occurs, which also adversely affects the thermal conductivity and can lead to complete malfunction.

Ein solches herkömmliches Beispiel ist in 1 gezeigt. Dabei sind drei bestückte Träger 2.1, 2.2 und 2.3 jeweils über Zwischenschichten 3 an einem Kühlelement mit integriertem Kühlkanal 1 fixiert. Da eine nichtparallele Ausrichtung von Oberflächen der drei Träger 2.1, 2.2, 2.3 und zusätzlich beispielhaft der Träger 2.2 eine konvexe und der Träger 2.3 eine konkave Verwölbung zu der Oberfläche des Kühlelements 1 aufgetreten ist, weist die Zwischenschicht 3 eine nichtkonstante Schichtdicke auf, wodurch die thermische Leitfähigkeit über die Verbindungsfläche natürlich ebenfalls nicht konstant ist und es zu Temperaturdifferenzen und einer nichtoptimalen Kühlung kommt.Such a conventional example is in 1 shown. There are three loaded carriers 2.1 . 2.2 and 2.3 each over intermediate layers 3 on a cooling element with integrated cooling channel 1 fixed. Because a nonparallel alignment of surfaces of the three carriers 2.1 . 2.2 . 2.3 and additionally by way of example the carrier 2.2 a convex and the carrier 2.3 a concave curvature to the surface of the cooling element 1 occurred, the intermediate layer has 3 a non-constant layer thickness, whereby the thermal conductivity across the bonding surface is of course also not constant and there are temperature differences and a non-optimal cooling.

Problematisch ist die thermische Leitung mit den herkömmlichen Mitteln auch dann, wenn Träger und/oder Kühlelemente mit nicht planaren ebenen Oberflächen zueinander ausgerichtet miteinander fixiert werden müssen.The thermal line with the conventional means is problematic even if carriers and / or cooling elements with non-planar planar surfaces aligned with each other must be fixed together.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für eine verbesserte Kühlung von mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen bestückten Trägern zu erreichen, die insbesondere eine gleichmäßigere Wärmeabführung über die zur thermischen Leitung nutzbaren Oberflächen ermöglichen sollen.It is therefore an object of the invention to achieve possibilities for improved cooling of equipped with electrical and / or electronic components carriers, which should in particular allow a more uniform heat dissipation through the usable surfaces for thermal conduction.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Kühlelement, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved with a cooling element having the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be realized with features described in the subordinate claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Kühlelement für mindestens einen mit elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen bestückten Träger ist ein zur Kühlung geeignetes Fluid durch mindestens einen Hohlraum im Kühlelement hindurch führbar. Am Kühlelement ist zumindest ein Wandbereich vorhanden, der in Richtung des bestückten Trägers weist und der infolge wirkender Druckkräfte, die mit mindestens einem Fluid von innen auf den Wandbereich wirken, elastisch und/oder plastisch verformbar oder verformt ist.In a cooling element according to the invention for at least one carrier equipped with electronic and / or electrical components, a fluid suitable for cooling can be passed through at least one cavity in the cooling element. At least one wall region is present on the cooling element, which points in the direction of the assembled carrier and which is elastically and / or plastically deformable or deformed as a result of acting compressive forces which act on the wall region from the inside with at least one fluid.

Dadurch kann die Oberfläche des elastisch und/oder plastisch verformten Wandbereichs der Oberflächenkontur, der Oberfläche des Trägers angepasst werden. Diese Oberflächen kommen infolge der Verformung des Wandbereichs des Kühlelements in berührenden Kontakt. Es kann eine Anpassung an die Oberflächenkontur und die Ausrichtung der Oberfläche des Trägers, die zur Kühlung genutzt werden soll, erreicht werden. Ein solches Umformverfahren ist im allgemeinen Maschinenbau als Innenhochdruckformen bekannt.As a result, the surface of the elastically and / or plastically deformed wall region of the surface contour, the surface of the carrier can be adjusted. These surfaces come into touching contact due to the deformation of the wall portion of the cooling element. An adaptation to the surface contour and the orientation of the surface of the support to be used for cooling can be achieved. Such Forming process is known in general engineering as hydroforming.

Die elastische und/oder plastische Verformung des Wandbereichs kann mit dem zur Kühlung geeigneten Fluid oder
mittels mindestens eines temporär in das Innere des Kühlelements unter erhöhtem Druck einführbaren Fluids oder
mindestens eines dauerhaft im Inneren des Kühlelements unter erhöhtem Druck stehenden Fluids, das bevorzugt in gasförmiger und flüssiger Phase enthalten ist, erreicht werden.The elastic and / or plastic deformation of the wall region can be combined with the fluid suitable for cooling or
by means of at least one temporarily introduced into the interior of the cooling element under elevated pressure fluid or
at least one permanently in the interior of the cooling element under increased pressure fluid, which is preferably contained in gaseous and liquid phase can be achieved.

Die Verformung kann also allein durch einmalige Druckkraftbeaufschlagung mit einem Fluid, dass lediglich temporär genutzt wird, erreicht werden. Sie wird bei einer rein plastischen Verformung dann beibehalten, ohne dass weiter Druckkräfte des temporär genutzten Fluids wirken. Ein solches Fügeverfahren ist im allgemeinen Maschinenbau als Innenhochdruckfügen bekannt.The deformation can thus be achieved only by a single pressurization with a fluid that is only used temporarily. It is then maintained at a purely plastic deformation, without further pressure forces of the temporary fluid act. Such a joining method is known in general engineering as hydroforming.

Zur verbesserten Beeinflussung der elastischen und oder plastischen Verformung kann im Bereich der Verformung eine Sicke eingebracht werden. Die Geometrie der Sicke ist so ausgestaltet dass die zur Verformung erforderliche Kraft oder der nötige Innendruck reduziert werden können.To improve the influence of the elastic and / or plastic deformation, a bead can be introduced in the region of the deformation. The geometry of the bead is designed so that the force required for deformation or the required internal pressure can be reduced.

Verbesserte Verhältnisse für eine Kühlung lassen sich erreichen, wenn permanent Druckkräfte auf den/die verformbaren Wandbereich(e) und somit auch auf die entsprechende Trägeroberfläche wirken. Dazu kann ein unter erhöhtem Druck stehendes Fluid permanent im Inneren des Kühlelements vorhanden sein und die Druckkräfte damit auch den/die verformbaren Wandbereich(e) wirken. In dieser und der nachfolgend noch zu beschreibenden Ausführungsmöglichkeit, ist es günstig, wenn ein oder mehrere verformbare Wandbereich(e) zumindest überwiegend elastisch und wenn überhaupt nur geringfügig plastisch verformbar sind. Dadurch kann eine dauerhafte Anpassung der sich berührenden Oberflächen erreicht werden. Es können so auch Lufteinschlüsse, die eine thermische Barriere/Isolation bilden könnten, vermieden werden.Improved conditions for cooling can be achieved if permanent compressive forces act on the deformable wall region (s) and thus also on the corresponding carrier surface. For this purpose, a fluid under elevated pressure can be permanently present in the interior of the cooling element and the pressure forces thereby also act on the deformable wall region (s). In this and the embodiment to be described below, it is favorable if one or more deformable wall regions are at least predominantly elastic and if at all only slightly plastically deformable. As a result, a permanent adaptation of the contacting surfaces can be achieved. It can also air pockets, which could form a thermal barrier / insulation can be avoided.

Solche zumindest überwiegend elastisch verformbare Wandbereiche wirken sich auch vorteilhaft aus, wenn ein Fluid in flüssiger und gasförmiger Phase, das unter erhöhtem Druck im Inneren des Kühlelements vorhanden ist, und die entsprechenden Druckkräfte auch gegen den/die verformbaren Wandbereich(e) dauerhaft wirken. So können über längere Zeiträume nahezu konstante Innendruckverhältnisse eingehalten werden, da sich flüssige in gasförmige Phase umwandeln kann, wenn der Innendruck sinkt.Such at least predominantly elastically deformable wall regions also have an advantageous effect if a fluid in the liquid and gaseous phase, which is present under elevated pressure in the interior of the cooling element, and the corresponding pressure forces also act permanently against the deformable wall region (s). Thus, over long periods of time almost constant internal pressure conditions can be maintained, since liquid can convert into gaseous phase when the internal pressure decreases.

Zwischen der Oberfläche des Trägers und dem jeweiligen verformten Wandbereich des Kühlelements kann eine Anpassungsschicht, die bevorzugt haftende Eigenschaften aufweist, zumindest teilweise elektrisch isolierend, zumindest teilweise thermisch gut leitend und/oder plastisch und/oder elastisch verformbar und insbesondere mehrlagig ausgebildet ist, vorhanden sein.Between the surface of the carrier and the respective deformed wall region of the cooling element, an adaptation layer, which preferably has adhesive properties, at least partially electrically insulating, at least partially thermally well conductive and / or plastic and / or elastically deformable and in particular multi-layered, may be present.

Mit einer solchen Anpassungsschicht kann eine elektrische Isolierung zwischen Kühlelement und dem Träger sowie daran ausgebildeten elektrischen Leiterbahnen und dort vorhandenen elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen erreicht werden. Damit ist auch eine Fixierung des Kühlelements am Träger möglich.With such an adaptation layer, an electrical insulation between the cooling element and the carrier as well as electrical conductor tracks formed there and electrical and / or electronic components present there can be achieved. This also a fixation of the cooling element on the carrier is possible.

Bei mehrschichtigem Aufbau einer Anpassungsschicht können die einzelnen Schichten unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Die Schichten können abwechselnd leitfähig und elektrisch isolierend ausgebildet sein.With a multilayer structure of an adaptation layer, the individual layers can fulfill different tasks. The layers may be formed alternately conductive and electrically insulating.

Bei der Erfindung eingesetzte Anpassungsschichten sollten ebenfalls plastisch und/oder elastisch verformbar und aus dafür geeigneten Werkstoffen oder Materialien gebildet sein.Adjustment layers used in the invention should also be plastically and / or elastically deformable and formed from suitable materials or materials.

Anpassungsschichten können beispielsweise mit folgenden Werkstoffen und Materialien gebildet werden: Thermisch leitfähige Klebstoffe, die dauerhaft gut an den Oberflächen haften, Schäume sowie Wärmeleitpasten.Adaptation layers can be formed, for example, with the following materials and materials: Thermally conductive adhesives which permanently adhere well to the surfaces, foams and thermal compounds.

Diese Materialien können mit thermisch leitfähigen Partikeln zur Verbesserung des thermischen Widerstands gefüllt sein. Sofern an den im Kontakt stehenden Flächen keine elektrische Isolation erforderlich ist, können die Materialien elektrisch isolierend oder elektrisch leitfähig sein. Ist eine elektrische Isolation erforderlich, können dem isolierenden Matrix-Material Abstandshalter beigemischt werden. Abstandhalter können aus Partikeln, idealerweise sphärische Körper mit definiertem Durchmesser, gebildet und zur Erreichung der gewünschten elektrischen Spannungsfestigkeit eingesetzt sein. Matten aus Gewebe, z. B. aus Glasfasern definierter Dicke sind ebenso vorstellbar. Füllstoffe in Form von Partikeln, Fasern oder Matten können auch zur Einstellung eines definierten thermischen Ausdehnungskoeffizienten und/oder weiterer mechanischer Eigenschaften, z. B. der Zugfestigkeit, verwendet werden. Es ist auch vorstellbar Lot- oder Sinterwerkstoffe zu verwenden. Die Dicken der Anpassungsschichten werden bevorzugt dünn ausgeführt und sollten im Bereich von wenigen μm bis zu einigen 100 μm liegen.These materials may be filled with thermally conductive particles to improve the thermal resistance. If no electrical insulation is required on the surfaces in contact, the materials may be electrically insulating or electrically conductive. If electrical isolation is required, spacers may be added to the insulating matrix material. Spacers may be formed of particles, ideally spherical bodies of defined diameter, and used to achieve the desired dielectric strength. Mats made of tissue, z. B. of glass fibers of defined thickness are also conceivable. Fillers in the form of particles, fibers or mats can also be used to set a defined thermal expansion coefficient and / or other mechanical properties, eg. As the tensile strength can be used. It is also conceivable to use solder or sintered materials. The thicknesses of the matching layers are preferably made thin and should be in the range of a few microns to several 100 microns.

Die Anpassungsschichten können vor der Montage entweder auf einer Oberfläche eines Trägers oder eines Kühlelements aufgebracht werden. Bevorzugt können Materialien eingesetzt werden, die auf den Oberflächen haften und eine Mindestfestigkeit besitzen, wie dies z. B. mit vorgetrockneten Lacken oder klebende Folien möglich ist. Während der Montage kann durch den wirkenden Innendruck und der vorherrschenden Temperatur die Anpassungsschicht mit allen in Kontakt stehenden Oberflächen dauerhaft verbunden werden.The matching layers may be applied to either a surface of a carrier or a cooling element prior to assembly. Preferably, materials can be used which adhere to the surfaces and have a minimum strength, as z. B. with pre-dried paints or adhesive films is possible. During assembly, due to the internal pressure and the prevailing temperature, the matching layer can be permanently connected to all the surfaces in contact.

An einem Kühlelement können Wandbereiche vorhanden sein, die eine unterschiedliche Wanddicke aufweisen. Wandbereiche mit größerer Wanddicke, als die Wanddicke des plastisch und/oder elastisch verformten oder verformbaren Wandbereichs können eine Abstützung für ein Widerlager, Anschlussstutzen für eine Zu- und/oder Abführung von Fluid oder für einen Angriff von Befestigungs- oder Verbindungselementen (z. B. Schrauben oder Klemmen) bilden.On a cooling element wall regions may be present, which have a different wall thickness. Wall regions with a wall thickness greater than the wall thickness of the plastically and / or elastically deformed or deformable wall region can support a abutment, connecting pieces for the supply and / or discharge of fluid or for an attack of fastening or connecting elements (eg. Screws or clamps).

Zumindest der verformbare Wandbereich kann aus Metall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung, Stahl oder einer Stahllegierung, einem Polymer, in dem bevorzugt thermisch gut leitende Partikel oder Fasern enthalten sind, oder einem Verbundwerkstoff gebildet sein.At least the deformable wall region may be formed from metal, in particular aluminum or an aluminum alloy, copper or a copper alloy, steel or a steel alloy, a polymer in which preferably thermally highly conductive particles or fibers are contained, or a composite material.

Neben der Auswahl des Werkstoffs oder Materials sollte auch die Wandstärke entsprechend dimensioniert sein, um die plastische und/oder elastische Verformbarkeit zu gewährleisten oder das Material entsprechend ausgewählt werden, um die plastische und/oder elastische Verformung für die Erreichung guter und über die zu nutzende Oberfläche zumindest nahezu konstante thermische Leitfähigkeit bei der Herstellung und während der Produktlebensdauer zu gewährleisten.In addition to the choice of material or material and the wall thickness should be dimensioned accordingly to ensure the plastic and / or elastic deformability or the material are selected according to the plastic and / or elastic deformation to achieve good and on the surface to be used at least to ensure almost constant thermal conductivity during manufacture and during the product life.

Das Kühlelement kann auch so ausgebildet sein, dass ein oder mehrere bestückte(r) Träger jeweils von zwei gegenüberliegenden Seiten mit plastisch und/oder elastisch verformten Wandbereichen eingefasst ist/sind, wobei das Kühlelement bevorzugt dazu eine gewellte oder mäanderförmige Außenwand aufweist. Dadurch kann jeweils mindestens ein Kühlelement in eine Vertiefung eines wellenförmig oder mäanderförmig ausgebildeten Kühlelements eingeführt und so klemmend von den Wandbereichen des Kühlelements gehalten werden, und dabei ein berührender Kontakt zwischen den verformbaren Wandbereichen des Kühlelements und den nach außen weisenden Oberflächen des bestückten Trägers bei im Kühlelement wirkendem erhöhten Innendruck erreicht werden kann. Ein Träger kann so zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten verformbaren Wandbereichen des Kühlelements klemmend gehalten werden.The cooling element can also be designed so that one or more stocked carrier (s) is enclosed in each case by two opposite sides with plastically and / or elastically deformed wall regions, wherein the cooling element preferably has a corrugated or meandering outer wall. As a result, in each case at least one cooling element can be introduced into a depression of a corrugated or meandering cooling element and thus clamped by the wall regions of the cooling element, while touching contact between the deformable wall regions of the cooling element and the outwardly facing surfaces of the assembled carrier in the cooling element acting increased internal pressure can be achieved. A carrier can thus be clamped between two oppositely arranged deformable wall portions of the cooling element.

Da an einem Kühlelement mehrere solcher Vertiefungen zwischen verformbaren Wandbereichen vorhanden sein können, kann auch eine entsprechend große Anzahl an bestückten Trägern so mit einem Kühlelement gemeinsam gekühlt werden. Sie können am Kühlelement in mindestens einer Reihenanordnung angeordnet und kraft- und formschlüssig daran fixiert sein.Since a plurality of such recesses can be present between deformable wall regions on a cooling element, a correspondingly large number of assembled carriers can also be cooled together with a cooling element. They can be arranged on the cooling element in at least one row arrangement and fixed in a force and form fit thereto.

Dabei kann ein oder es können mehrere Träger wieder entfernt werden, wenn der Innendruck im Kühlelement ausreichend reduziert oder gar Unterdruck eingehalten wird, und so die wirkenden Druckkräfte nicht mehr ausreichen, um den jeweiligen Träger fest mit dem Kühlelement verbunden zu halten. Dies kann bei einem erforderlichen Austausch eines Trägers vorteilhaft sein.In this case, one or more carriers can be removed again if the internal pressure in the cooling element is sufficiently reduced or even reduced pressure is maintained, and thus the acting pressure forces are no longer sufficient to hold the respective carrier firmly connected to the cooling element. This may be advantageous in a required replacement of a carrier.

Im Inneren des Kühlelements können vorteilhaft vom zur Kühlung geeigneten Fluid umströmbare und im Fluid nicht lösliche Partikel, Strömungsumleitungselemente und/oder mindestens ein Element, das eine Heat Pipe-Funktion erfüllt, vorhanden oder dort angeordnet sein. Mit Partikeln und/oder Strömungsumleitungselementen kann eine turbulente Strömung des zur Kühlung geeigneten Fluids erreicht werden, die besser zur Abführung von Wärme geeignet ist, als eine reine oder überwiegend laminare Strömung. Strömungsumleitungselemente können im Inneren angeordnete und/oder an der inneren Wand des Kühlelements angebrachte Leitelemente oder Leitbleche sein, die eine geradförmige Bewegung des zur Kühlung geeigneten Fluids be- und/oder verhindern.In the interior of the cooling element can advantageously by the fluid suitable for cooling fluid and not soluble in the fluid particles, Strömungsumleitungselemente and / or at least one element that meets a heat pipe function, be present or arranged there. With particles and / or Strömungsumleitungselementen a turbulent flow of the fluid suitable for cooling can be achieved, which is better suited for the dissipation of heat, as a pure or predominantly laminar flow. Strömungsumleitungselemente may be arranged inside and / or attached to the inner wall of the cooling element guide elements or baffles, which prevent and / or prevent a linear movement of the fluid suitable for cooling.

Im Inneren des Kühlelements können vorteilhaft vom zur Kühlung geeigneten Fluid umströmbare Volumenkörper eingebracht werden, um den durchflossenen Querschnitt sowie das Volumen zu verkleinern, wodurch das Fluid bevorzugt an die zu kühlenden Oberflächen strömt und dadurch ein ineffektiver Kühlmittelfluß vermieden werden kann.In the interior of the cooling element can advantageously be introduced from the fluid suitable for cooling fluid umströmbare volume to reduce the flow cross-section and the volume, whereby the fluid flows preferably to the surfaces to be cooled and thereby an ineffective coolant flow can be avoided.

Leitbleche und Einlegeteile können vor der gezielten Beeinflussung des Innendrucks und vor der elastischen/plastischen Verformung der Wände des Kühlelements mit den Innenwänden geeignet verbunden sein. Durch die Wirkung des Innendrucks verformen sich die Leitbleche und Einlegeteile entsprechend und behalten den direkten Kontakt zur Innenwand des Kühlelements bei und bilden dabei eine anströmungsgünstige Geometrie. Durch den Kontakt der Leitbleche und Einlegeteile mit der Wand des Kühlelements kann ein Wärmetransport durch Wärmeleitung in diese stattfinden wodurch die Teile und deren mit Kühlmedium umspülten Oberflächen ebenfalls zur Kühlung beitragen und so den effektiven Wärmewiderstands des Trägers zum Kühlmittel verbessern.Guide plates and inserts can be suitably connected to the inner walls before the targeted influencing of the internal pressure and before the elastic / plastic deformation of the walls of the cooling element. Due to the effect of the internal pressure, the baffles and inserts deform accordingly and maintain the direct contact with the inner wall of the cooling element and thereby form a flow-favorable geometry. By the contact of the baffles and inserts with the wall of the cooling element, a heat transfer can take place by heat conduction in this, whereby the parts and their surfaces flushed with cooling medium also contribute to cooling, thus improving the effective thermal resistance of the carrier to the coolant.

Mit einem oder mehreren Elementen, die ein Heat Pipe-Funktion erfüllen können, kann eine verbesserte Kühlwirkung und Wärmeabführung erreicht werden. With one or more elements that can fulfill a heat pipe function, improved cooling and heat dissipation can be achieved.

In einer Ausführungsform der Erfindung können im Inneren des Kühlelements mindestens zwei fluiddicht voneinander getrennte Hohlräume vorhanden sein. Dabei kann in einem Hohlraum ein Fluid mit einem Druck enthalten sein, mit dem eine Verformung des Wandbereichs, der in Richtung der jeweiligen Trägeroberfläche weist, erreichbar oder einhaltbar ist und durch einen weiteren Hohlraum kann ein zur Kühlung geeignetes Fluid strömen. So kann der Aufbau des Kühlelements in Bezug zu den zu erfüllenden Funktionen, nämlich eine verbesserte mechanische Kontaktierung von Kühlelement und Träger sowie eine sehr gute Wärmeabfuhr, weiter verbessert werden.In one embodiment of the invention, at least two fluid-tightly isolated cavities may be present in the interior of the cooling element. In this case, a fluid can be contained in a cavity with a pressure with which a deformation of the wall region facing in the direction of the respective carrier surface can be reached or maintained, and a fluid suitable for cooling can flow through a further cavity. Thus, the structure of the cooling element in relation to the functions to be fulfilled, namely an improved mechanical contacting of the cooling element and the carrier and a very good heat dissipation, can be further improved.

Bei einer Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass mindestens ein Kühlelement oder mindestens ein Kühlelement mit mindestens einem bestückten Träger zumindest bereichsweise von einem Gehäuse umschlossen ist/sind. Das Gehäuse kann so eine Widerlagerfunktion bei der Verformung des Wandbereichs erfüllen. Dies ist besonders günstig, wenn das gesamte Kühlelement oder große Teile davon aus einem verformbaren Werkstoff gebildet sind, wie dies zumindest bei dem verformbaren Wandbereich der Fall sein soll. Mit dem Gehäuse kann eine Abstützung erreicht werden, mit der eine gezielte Verformung lediglich in dem gewünschten Wandbereich, der mit der jeweiligen Oberfläche des Trägers in berührenden Kontakt gebracht werden soll, gezielt auftritt und sich andere Bereiche, die sich an der Gehäusewand abstützen, nicht verformen, wenn sie aus einem entsprechenden Werkstoff oder Material gebildet sind und/oder eine erhöhte Wandstärke aufweisen.In one embodiment, there is the possibility that at least one cooling element or at least one cooling element is at least partially enclosed by a housing with at least one equipped carrier / are. The housing can thus fulfill an abutment function in the deformation of the wall area. This is particularly favorable when the entire cooling element or large parts thereof are formed from a deformable material, as should be the case at least in the deformable wall region. With the housing, a support can be achieved, with the targeted deformation only specifically in the desired wall area, which is to be brought into contact with the respective surface of the carrier, specifically occurs and other areas that are supported on the housing wall, not deform if they are formed from a corresponding material or material and / or have an increased wall thickness.

Bereits in der Ausgangsform, also wenn noch keine Verformung mindestens eines Wandbereichs durch den erhöhten Innendruck und die damit wirkenden Druckkräfte erfolgt ist, kann die äußere Gestalt und/oder Kontur an die Oberfläche ggf. auch der Oberflächenkontur der Oberfläche des Trägers, mit der ein verformbarer Wandbereich in berührenden Kontakt gebracht werden soll, angepasst sein.Already in its original form, that is to say when no deformation of at least one wall region has occurred due to the increased internal pressure and the pressure forces acting thereon, the external shape and / or contour on the surface may possibly also be the surface contour of the surface of the carrier, with which a deformable Wall area to be brought into touching contact, be adapted.

Mit der Erfindung kann die Montage, die Ausrichtung der einzelnen Elemente zueinander und die Kompensation verwölbter Oberflächen erheblich vereinfacht werden. Die mechanische Kontaktierung wird ähnlich, wie eine Selbstzentrierung erreicht und beibehalten. Mechanische Spannungen, wenn sie überhaupt auftreten, können zumindest stark reduziert werden. Verwölbte Oberflächen oder gar bewusst nicht planar gefertigte Oberflächen stellen nicht weiter ein Problem bei der Kühlung dar.With the invention, the assembly, the alignment of the individual elements to each other and the compensation of cambered surfaces can be considerably simplified. The mechanical contacting is similar to achieving and maintaining a self-centering. Mechanical stresses, if they occur at all, can at least be greatly reduced. Warped surfaces or deliberately nonplanar surfaces are not a problem in cooling.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei können technische Merkmale unabhängig davon, ob sie lediglich bei einem der nachfolgenden Beispiele eingesetzt worden sind, auch mit Ausführungsformen anderer Beispiele kombiniert werden.The invention will be explained in more detail by way of example in the following. In this case, technical features, regardless of whether they have been used only in one of the following examples, also be combined with embodiments of other examples.

Dabei zeigen:Showing:

1 drei bestückte Träger, die an einem Kühlelement vorhanden sind, nach dem Stand der Technik in Schnittdarstellungen; 1 three assembled carriers, which are present on a cooling element, according to the prior art in sectional views;

1.1 drei bestückte Träger, die an einem erfindungsgemäßen Kühlelement mit verformbaren Wandbereichen angebracht sind; 1.1 three loaded carriers, which are attached to a cooling element according to the invention with deformable wall areas;

1.2 drei bestückte Träger unterschiedlicher Höhe, die an einem erfindungsgemäßen Kühlelement mit verformbaren Wandbereichen angebracht sind; 1.2 three stocked carriers of different height, which are mounted on a cooling element according to the invention with deformable wall areas;

2 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kühlelements mit gewellter oder mäanderförmiger Oberflächenkontur, bei dem bestückte Träger in Vertiefungen angeordnet und mittels wirkender Druckkräfte die Oberflächen verformbarer Wandbereiche mit Druckkraftbeaufschlagung in berührenden Kontakt mit zwei gegenüberliegend angeordneten Oberflächen eines bestückten Trägers gebracht sind, in einer Teilschnittdarstellung; 2 an example of a cooling element according to the invention with corrugated or meandering surface contour, arranged in the populated carrier in wells and brought by acting pressure forces the surfaces of deformable wall portions with Druckkraftbeaufschlagung in touching contact with two oppositely disposed surfaces of a populated carrier, in a partial sectional view;

3 ein Beispiel zweier erfindungsgemäßer Kühlelemente mit einem bestückten Träger, die in einem Gehäuse fixiert sind. 3 an example of two inventive cooling elements with a populated carrier, which are fixed in a housing.

In 1 sind drei bestückte Träger 2.1, 2.2 und 2.3, die jeweils mit einem herkömmlichen Kühlelement 1' mittels einer thermisch gut leitenden Zwischenschicht 3 verbunden sind, gezeigt. Die Träger 2.1, 2.2 und 2.3 können dabei Leistungsmodule mit oder ohne Bodenplatte nach dem Stand der Technik sein. Es wird deutlich, dass obwohl die Oberfläche des Kühlelements 1' an dem die Träger 2.2, 2.2, 2.3 fixiert sind, planar ist, keine parallele Fixierung der Träger 2.1, 2.2, 2.3 erreicht worden ist, insbesondere da der Träger 2.2 zusätzlich eine konvexe Verwölbung und der Träger 2.3 eine konkave Verwölbung aufweist. Dementsprechend verändert sich die Schichtdicke der Zwischenschicht 3, was zu nicht konstanten Verhältnissen bei der thermischen Leitung über die Fläche, mit der die Träger 2.2, 2.2 und 2.3 und Kühlelement 1' in berührenden Kontakt mittels der Zwischenschicht 3 stehen, führt. Insbesondere zwischen Träger 2.3 und Kühlelement 1 kann es sehr leicht zu Lufteinschlüssen mit sehr schlechter thermischer Leitfähigkeit kommen.In 1 are three loaded carriers 2.1 . 2.2 and 2.3 , each with a conventional cooling element 1' by means of a thermally well-conductive intermediate layer 3 are shown. The carriers 2.1 . 2.2 and 2.3 may be power modules with or without bottom plate according to the prior art. It becomes clear that although the surface of the cooling element 1' where the carrier 2.2 . 2.2 . 2.3 are fixed, planar, no parallel fixation of the carrier 2.1 . 2.2 . 2.3 has been achieved, especially since the carrier 2.2 in addition, a convex curvature and the wearer 2.3 has a concave curvature. Accordingly, the layer thickness of the intermediate layer changes 3 , resulting in non-constant conditions in the thermal conduction over the area with which the carrier 2.2 . 2.2 and 2.3 and cooling element 1' in touching contact by means of the intermediate layer 3 stand leads. In particular, between carriers 2.3 and cooling element 1 It can very easily lead to air inclusions with very poor thermal conductivity.

1.1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit dem diesem Nachteil und den weiteren im allgemeinen Teil der Beschreibung erwähnten Nachteilen entgegen gewirkt werden kann. Dabei ist es erfindungswesentlich, dass zumindest ein Wandbereich eines Kühlelements 1 plastisch und/oder elastisch verformbar ist, so dass die entsprechende Oberfläche des Kühlelements 1 sich der Oberfläche eines Trägers 2.1, 2.2, 2.3 anpassen kann, wodurch die sich berührenden Oberflächen von Kühlelement 1 und Träger 2.1, 2.2, 2.3 in optimalen thermischen Kontakt gebracht werden können. 1.1 shows an embodiment with the disadvantage and the other in the general part of the description mentioned disadvantages can be counteracted. It is essential to the invention that at least one wall region of a cooling element 1 plastically and / or elastically deformable, so that the corresponding surface of the cooling element 1 itself the surface of a carrier 2.1 . 2.2 . 2.3 can adapt, eliminating the touching surfaces of cooling element 1 and carriers 2.1 . 2.2 . 2.3 can be brought in optimal thermal contact.

1.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Kühlelement 1 und Trägern 2.1, 2.2, 2.3 unterschiedlicher Höhe, bei dem durch den plastisch und/oder elastisch verformbaren Wandbereich des Kühlelements 1 der Höhenunterschied der Träger 2.1, 2.2, 2.3 ausgeglichen werden kann. Das Widerlager 7 nimmt die Kräfte, die durch den Innendruck innerhalb des Kühlelements 1 hervorgerufen werden, auf. 1.2 shows an embodiment with a cooling element 1 and straps 2.1 . 2.2 . 2.3 different height, in which by the plastically and / or elastically deformable wall portion of the cooling element 1 the height difference of the vehicles 2.1 . 2.2 . 2.3 can be compensated. The abutment 7 absorbs the forces caused by the internal pressure within the cooling element 1 be caused on.

Bei dem in 2 gezeigten Beispiel können mehrere bestückte Träger 2.1, 2.2, 2.3 an einem Kühlelement 1 fixiert und mit diesem gekühlt werden. Bei 2 handelt es sich um einen Ausschnitt in einer Schnittdarstellung.At the in 2 shown example, several populated carrier 2.1 . 2.2 . 2.3 on a cooling element 1 fixed and cooled with this. at 2 it is a section in a sectional view.

Das Kühlelement 1 ist dabei asymmetrisch rohrförmig ausgebildet und durch den inneren Hohlraum ist ein zur Kühlung geeignetes Fluid über die Ein- und Auslassöffnungen 1.1 und 1.2 geführt. Die äußere Wandung des Kühlelements 1 ist partiell gewellt ausgeführt. Durch den erhöhten Innendruck, der mittels des zur Kühlung geeigneten Fluids eingehalten wird, werden die einzelnen Wellen erst auseinander gedrückt. In die zwischen den Wellenbergen ausgebildeten Vertiefungen können bestückte Träger 2.1, 2.2, 2.3 eingesetzt werden.The cooling element 1 is asymmetrically tubular and through the inner cavity is a suitable for cooling fluid through the inlet and outlet ports 1.1 and 1.2 guided. The outer wall of the cooling element 1 is partially wavy. Due to the increased internal pressure, which is maintained by means of the fluid suitable for cooling, the individual waves are first pushed apart. In the formed between the wave crests depressions can equipped carriers 2.1 . 2.2 . 2.3 be used.

Infolge der im Inneren des Kühlelements 1 wirkenden Druckkräfte werden dann die jeweiligen sich berührenden Oberflächen des Kühlelements 1 und der Träger 2.2, 2.3 gegeneinander gedrückt, so dass ein inniger berührender Kontakt dieser Oberflächen erreicht werden kann. Dieser wird infolge des erhöhten Innendrucks auch aufrechterhalten.As a result of the inside of the cooling element 1 acting compressive forces then become the respective contacting surfaces of the cooling element 1 and the carrier 2.2 . 2.3 pressed against each other, so that an intimate touching contact of these surfaces can be achieved. This is also maintained due to the increased internal pressure.

Infolge der im Inneren des Kühlelements 1 wirkenden Druckkräfte werden die jeweiligen sich berührenden Oberflächen des Kühlelements 1, der Verbindungsschicht 3 und des Trägers 2.1 gegeneinander gedrückt, so dass ein inniger berührender Kontakt dieser Oberflächen erreicht werden kann. Dieser wird infolge der haftenden/klebenden Eigenschaft der Verbindungsschicht 3 aufrechterhalten, so dass der hohe Innendruck nur während der Montage und erforderlichen Fügezeit der Verbindungsschicht 3 erforderlich ist.As a result of the inside of the cooling element 1 acting pressure forces become the respective contacting surfaces of the cooling element 1 , the connection layer 3 and the vehicle 2.1 pressed against each other, so that an intimate touching contact of these surfaces can be achieved. This is due to the adhesive / adhesive property of the tie layer 3 maintained so that the high internal pressure only during assembly and required joining time of the bonding layer 3 is required.

Die zu kühlenden Oberflächen der Träger 2.1, 2.2 und 2.3 bzw. die Abmessungen der Träger 2.1, 2.2 und 2.3 können unterschiedliche Größen annehmen. Beispielhaft besitzt Träger 2.3 eine kleinere zur Kühlung genutzte Oberfläche und eine größere Breite im Vergleich zu den Trägern 2.1 und 2.2.The surfaces of the support to be cooled 2.1 . 2.2 and 2.3 or the dimensions of the carrier 2.1 . 2.2 and 2.3 can accept different sizes. Exemplary owns carrier 2.3 a smaller surface used for cooling and a larger width compared to the carriers 2.1 and 2.2 ,

Die Wandung des Kühlelements 1 und damit auch die Bereiche, die mit Oberflächen von Trägern 2.1, 2.2 und 2.3 in berührenden Kontakt gebracht werden, sind dabei wegen der Wanddicke und des Wandwerkstoffs verformbar, so dass eine Anpassung an die Ausrichtung der jeweiligen Trägeroberflächen und möglichst auch eine Anpassung der Oberflächenkontur dieser Oberflächen der Träger 2.1, 2.2 und 2.3 erreichbar ist.The wall of the cooling element 1 and hence the areas that are with surfaces of substrates 2.1 . 2.2 and 2.3 be brought into touching contact, are deformable because of the wall thickness and the wall material, so that an adaptation to the orientation of the respective carrier surfaces and possibly also an adaptation of the surface contour of these surfaces of the carrier 2.1 . 2.2 and 2.3 is reachable.

Die Wandung des Kühlelements 1 ist im Bereich der Verformung bei diesem Beispiel aus Aluminium mit einer Wandstärke von 80 μm gebildet, die übrigen Wandstärken 1.3 an den Kühlelementen 1 sind mit einer Wandstärke von 0,5 mm ausgeführt. Im Kühlelement 1 wird mit dem zur Kühlung geeigneten Fluid ein Innendruck im Bereich 0,01 MPa bis 0,25 MPa eingehalten.The wall of the cooling element 1 is formed in the field of deformation in this example of aluminum with a wall thickness of 80 microns, the remaining wall thicknesses 1.3 on the cooling elements 1 are designed with a wall thickness of 0.5 mm. In the cooling element 1 is maintained with the fluid suitable for cooling an internal pressure in the range 0.01 MPa to 0.25 MPa.

Anpassungsschichten 3 zwischen den aufeinander zu gewandten Oberflächen der verformbaren Wandbereiche des Kühlelements 1 und der Träger 2.1, 2.2 und/oder 2.3 können vorhanden sein. Solche Anpassungsschichten 3 können aus thermisch leitfähigem aber elektrisch isolierendem Klebstoff gebildet sein, so dass sie eine elektrische Isolation zwischen den jeweiligen Oberflächen der Träger 2.1, 2.2 und/oder 2.3 und des Kühlelements 1 bilden können, und trotzdem eine gute thermische Leitfähigkeit eingehalten werden kann. Beispielhaft ist eine Anpassungsschicht 3 gezeigt, die vor der Montage auf das Kühlelement 1 aufgebracht wurde und erst bei Kontakt zum Träger 2.1, 2.2 und/oder 2.3 und unter Druck und Wärmeeinfluss bis beispielhaft 150°C seine haftenden/klebenden Eigenschaften dauerhaft entfaltet.matching layers 3 between the facing surfaces of the deformable wall portions of the cooling element 1 and the carrier 2.1 . 2.2 and or 2.3 can be present. Such adaptation layers 3 may be formed of thermally conductive but electrically insulating adhesive so as to provide electrical insulation between the respective surfaces of the substrates 2.1 . 2.2 and or 2.3 and the cooling element 1 can form, and yet a good thermal conductivity can be maintained. An example is an adaptation layer 3 shown before mounting on the cooling element 1 was applied and only when in contact with the carrier 2.1 . 2.2 and or 2.3 and under pressure and heat influence until exemplarily 150 ° C its adhesive / adhesive properties permanently unfolded.

Bei dem in 3 gezeigten Beispiel sind zwei Kühlelemente 1 in einem Gehäuse 7 aufgenommen, an dem sie sich in mindestens einer Achsrichtung abstützen. Zwischen den zwei Kühlelementen 1 ist ein Träger 2 angeordnet.At the in 3 example shown are two cooling elements 1 in a housing 7 taken on which they are supported in at least one axial direction. Between the two cooling elements 1 is a carrier 2 arranged.

Bei diesem Beispiel weisen die Kühlelemente 1 zwei fluiddicht voneinander getrennte Hohlräume 4 und 5 auf. Durch die in Richtung auf den Träger 2 angeordneten Hohlräume 4 wird ein zur Kühlung geeignetes Fluid geführt und es kann damit Wärme des Trägers 2 abgeführt werden. In den äußeren Hohlräumen 5, die sich an der Wand des Gehäuses 7 abstützen, ist ein unter erhöhtem Druck stehendes Fluid enthalten, so dass Druckkräfte wirken, mit denen die Kühlelemente 1 gegen die zwei gegenüberliegend angeordneten Oberflächen des Trägers 2 gepresst werden.In this example, the cooling elements 1 two fluid-tight separate cavities 4 and 5 on. By in the direction of the carrier 2 arranged cavities 4 a suitable cooling fluid is passed and it can thus heat the wearer 2 be dissipated. In the outer cavities 5 that stick to the wall of the case 7 support, is a fluid under elevated pressure contained, so that pressure forces act, with which the cooling elements 1 against the two opposing surfaces of the carrier 2 be pressed.

Da die Wand der Kühlelemente 1 elastisch verformbar ist, erfolgt eine selbstständige Anpassung der Ausrichtung der Oberflächen der Kühlelemente 1, die mit den entsprechenden Oberflächen des Trägers 2 in berührenden Kontakt gebracht werden. Es kann so auch eine Anpassung an deren Oberflächenkontur erreicht werden. Bei diesem Beispiel sind zwischen den sich berührenden Oberflächen Anpassungsschichten 3 vorhanden, die so ausgebildet sein können, wie dies vorab bereits beschrieben worden ist.As the wall of the cooling elements 1 is elastically deformable, there is an independent adjustment of the orientation of the surfaces of the cooling elements 1 that fit with the corresponding surfaces of the carrier 2 be brought into touching contact. It can also be achieved an adaptation to the surface contour. In this example, matching layers are between the contacting surfaces 3 present, which may be formed as previously described.

Zur Verbesserung der Druckübertragung vom Kühlelement 1 auf den Träger 2 können im Inneren des Hohlraums 4 kühlmitteldruchlässige Aussteifungen 9 angebracht sein. Die Aussteifungen 9 können Durchbrechungen aufweisen oder für das zur Kühlung eingesetzte Medium permeabel sein.To improve the pressure transfer from the cooling element 1 on the carrier 2 can be inside the cavity 4 coolant-impermeable stiffeners 9 to be appropriate. The stiffeners 9 may have openings or be permeable to the medium used for cooling.

Besonders vorteilhaft kann in den äußeren Hohlräumen 5 ein Fluid enthalten sein, das darin sowohl in flüssiger Phase 5.1, wie auch in gasförmiger Phase enthalten sowie mit gegenüber der Umgebung erhöhtem Druck enthalten ist. Der Innendruck soll so hoch sein, dass ausreichend große Druckkräfte aufgebracht werden können, die von den Kühlelementen 1 auf die jeweiligen Trägeroberflächen wirken, um einen innigen berührenden Kontakt der sich berührenden Oberflächen herstellen zu können.Particularly advantageous in the outer cavities 5 a fluid contained therein both in the liquid phase 5.1 , as also contained in gaseous phase and is contained with respect to the environment elevated pressure. The internal pressure should be so high that sufficiently large pressure forces can be applied, that of the cooling elements 1 act on the respective carrier surfaces in order to produce an intimate contacting contact of the contacting surfaces can.

In nicht dargestellter Form, können die Kühlelemente 1 auch nur mit einem einzigen Hohlraum ausgebildet sein, in dem ein zur Kühlung geeignetes Fluid mit ausreichend großem Druck enthalten ist bzw. diesen Hohlraum mit erhöhtem Druck durchströmt.In not shown form, the cooling elements 1 be formed only with a single cavity in which a suitable for cooling fluid is contained with a sufficiently large pressure or flows through this cavity with increased pressure.

Das Beispiel nach 3 kann auch so vereinfacht werden, dass im Gehäuse 7 lediglich ein Kühlelement 1 und ein Träger 2 aufgenommen sind. Dabei stützt sich der Träger 2 an der Wand des Gehäuses 7 ab und das Kühlelement 1 wird gegen die dieser gegenüber liegende Oberfläche des Trägers 2 gepresst. Es können sich aber auch zwei Träger 2 an der Gehäusewand abstützen, zwischen denen ein Kühlelement 1 angeordnet ist.The example after 3 can also be simplified so that in the housing 7 only a cooling element 1 and a carrier 2 are included. In this case, the carrier is supported 2 on the wall of the housing 7 from and the cooling element 1 becomes against the opposite surface of the carrier 2 pressed. But it can also be two carriers 2 supported on the housing wall, between which a cooling element 1 is arranged.

In ebenfalls nicht dargestellter Form, ist auch eine Aufskalierung möglich, indem in einem gemeinsamen Gehäuse 7 mehr als ein Träger 2 und mehr als zwei Kühlelemente 1 aufgenommen sind.In also not shown form, an upscaling is possible by in a common housing 7 more than a carrier 2 and more than two cooling elements 1 are included.

Claims (9)

Kühlelement für mindestens einen mit elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen bestückten Träger (2, 2.1, 2.2, 2.3), der insbesondere in der Leistungselektronik einsetzbar ist, dabei ist ein zur Kühlung geeignetes Fluid durch mindestens einen Hohlraum im Kühlelement (1) hindurch führbar, dadurch gekennzeichnet, dass am Kühlelement (1) zumindest ein Wandbereich vorhanden ist, der in Richtung des bestückten Trägers (2, 2.1, 2.2, 2.3) weist und der infolge wirkender Druckkräfte, die mit mindestens einem Fluid von innen auf den Wandbereich wirken, elastisch und/oder plastisch verformbar oder verformt ist, so dass die Oberfläche des elastisch und/oder plastisch verformten Wandbereichs der Oberflächenkontur, der Oberfläche des Trägers (2, 2.1, 2.2, 2.3) angepasst ist oder Höhenunterschiede zwischen mehreren Trägern (2, 2.1, 2.2, 2.3) ausgeglichen sind.Cooling element for at least one equipped with electronic and / or electrical components carrier ( 2 . 2.1 . 2.2 . 2.3 ), which is used in particular in power electronics, while a suitable fluid for cooling by at least one cavity in the cooling element ( 1 ), characterized in that on the cooling element ( 1 ) at least one wall area is present, which in the direction of the assembled carrier ( 2 . 2.1 . 2.2 . 2.3 ) and which is elastically and / or plastically deformable or deformed as a result of compressive forces which act on the wall area from the inside with at least one fluid, so that the surface of the elastically and / or plastically deformed wall area of the surface contour, the surface of the carrier ( 2 . 2.1 . 2.2 . 2.3 ) or height differences between multiple carriers ( 2 . 2.1 . 2.2 . 2.3 ) are balanced. Kühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische und/oder plastische Verformung des Wandbereichs mit dem zur Kühlung geeigneten Fluid oder mindestens einem temporär in das Innere des Kühlelements (1) unter erhöhtem Druck einführbaren Fluid oder mindestens einem dauerhaft im Inneren des Kühlelements (1) unter erhöhtem Druck stehenden Fluid, das bevorzugt in gasförmiger und flüssiger Phase enthalten ist, erreichbar ist.Cooling element according to claim 1, characterized in that the elastic and / or plastic deformation of the wall region with the fluid suitable for cooling or at least one temporarily into the interior of the cooling element ( 1 ) under increased pressure insertable fluid or at least one permanently inside the cooling element ( 1 ) under increased pressure fluid, which is preferably contained in the gaseous and liquid phases, is achievable. Kühlelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche des Trägers (2, 2.1, 2.2, 2.3) und dem verformten Wandbereich des Kühlelements (1) eine Anpassungsschicht (3), die bevorzugt haftende Eigenschaften aufweist, zumindest teilweise elektrisch isolierend, zumindest teilweise thermisch gut leitend und/oder elastisch und/oder plastisch verformbar, mit Füllstoffen zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit und/oder Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und/oder Anpassung der mechanischen Zugfestigkeit versehen und insbesondere mehrlagig ausgebildet ist.Cooling element according to claim 1 or 2, characterized in that between the surface of the carrier ( 2 . 2.1 . 2.2 . 2.3 ) and the deformed wall portion of the cooling element ( 1 ) an adaptation layer ( 3 ), which preferably has adhesive properties, at least partially electrically insulating, at least partially thermally highly conductive and / or elastic and / or plastically deformable, provided with fillers to improve the thermal conductivity and / or adjustment of the thermal expansion coefficient and / or adjustment of the mechanical tensile strength and is designed in particular multi-layered. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kühlelement (1) Wandbereiche vorhanden sind, die eine unterschiedliche Wanddicke aufweisen und Wandbereiche mit größerer Wanddicke, als die Wanddicke des plastisch und/oder elastisch verformten oder verformbaren Wandbereichs eine Abstützung für ein Widerlager, Anschlussstutzen für eine Zu- und/oder Abführung von Fluid oder für einen Angriff von Befestigungs- oder Verbindungselementen bilden.Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that on the cooling element ( 1 ) Wall portions are present, which have a different wall thickness and wall portions with a greater wall thickness, as the wall thickness of the plastically and / or elastically deformed or deformable wall portion a support for an abutment, connecting pieces for a supply and / or discharge of fluid or for an attack form of fasteners or fasteners. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der verformbare Wandbereich aus Metall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, einem Polymer, in dem bevorzugt thermisch gut leitende Partikel oder Fasern enthalten sind, oder einem Verbundwerkstoff gebildet ist. Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that at least the deformable wall region made of metal, in particular aluminum or an aluminum alloy, a polymer in which preferably thermally highly conductive particles or fibers are contained, or a composite material is formed. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (1) so ausgebildet ist, dass ein oder mehrere bestückte(r) Träger (2, 2.1, 2.2, 2.3) jeweils von zwei gegenüberliegenden Seiten mit plastisch und/oder elastisch verformten Wandbereichen eingefasst ist/sind, wobei das Kühlelement (1) bevorzugt dazu eine gewellte oder mäanderförmige Außenwand aufweist.Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling element ( 1 ) is designed so that one or more loaded carrier (s) ( 2 . 2.1 . 2.2 . 2.3 ) is bordered in each case by two opposite sides with plastically and / or elastically deformed wall regions, wherein the cooling element ( 1 ) preferably has a corrugated or meandering outer wall. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Kühlelements (1) vom zur Kühlung geeigneten Fluid umströmbare und im Fluid nicht lösliche Partikel, Strömungsumleitungselemente und/oder mindestens ein Element, das eine Heat Pipe-Funktion erfüllt, vorhanden oder dort angeordnet ist/sind.Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that in the interior of the cooling element ( 1 ) are present in the fluid suitable for cooling fluid and not soluble in the fluid particles, Strömungsumleitungselemente and / or at least one element that fulfills a heat pipe function, is present or there is / are. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Kühlelements (1) mindestens zwei fluiddicht voneinander getrennte Hohlräume (4, 5) vorhanden sind, und in einem Hohlraum (5) ein Fluid mit einem Druck enthalten ist, mit dem eine Verformung des Wandbereichs, der in Richtung der jeweiligen Trägeroberfläche weist, erreichbar oder einhaltbar ist und durch einen weiteren Hohlraum (4) ein zur Kühlung geeignetes Fluid strömt.Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that in the interior of the cooling element ( 1 ) at least two fluid-tightly isolated cavities ( 4 . 5 ) and in a cavity ( 5 ) a fluid is contained with a pressure with which a deformation of the wall region which points in the direction of the respective carrier surface can be reached or maintained and through a further cavity ( 4 ) flows a suitable for cooling fluid. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kühlelement (1) oder mindestens ein Kühlelement (1) mit mindestens einem bestückten Träger (2, 2.1, 2.2, 2.3) zumindest bereichsweise von einem Gehäuse (7) umschlossen ist/sind, das eine Widerlagerfunktion bei der Verformung des Wandbereichs erfüllt.Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that at least one cooling element ( 1 ) or at least one cooling element ( 1 ) with at least one equipped carrier ( 2 . 2.1 . 2.2 . 2.3 ) at least partially from a housing ( 7 ) is / are enclosed, which fulfills an abutment function in the deformation of the wall area.
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