DE19852933A1 - Heat sink device for semiconductor elements or electric motor has extruded lightweight metal base profile provided with projecting spaced cooling ribs - Google Patents
Heat sink device for semiconductor elements or electric motor has extruded lightweight metal base profile provided with projecting spaced cooling ribsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlelement, insbesondere für Halbleiterbauelemente, mit einer Basisplatte, die auf mindestens einer Oberfläche mit einer Anzahl von Nuten versehen ist, und einer Anzahl von Kühlrippen, die jeweils an einem Ende einen Sockel aufweisen, mit dem die Kühlrippen in den Nuten der Basisplatte befestigt sind.The invention relates to a cooling element, in particular for Semiconductor components, with a base plate that on at least one surface with a number of grooves is provided, and a number of cooling fins, each have at one end a base with which the Cooling fins are fastened in the grooves of the base plate.
Derartige Kühlelemente sind aus der DE 35 18 310 C2 bekannt. Die Basisplatte des Kühlelements weist je Kühlrippe eine im Querschnitt rechteckige Hauptnut auf, in die ein Sockel der Kühlrippe eingreift. Neben jeder Hauptnut ist eine im Querschnitt dreieckige Zwischennut vorgesehen. Die Hauptnuten sind dabei derart von den Zwischennuten flankiert, daß zwischen einer Hauptnut und einer benachbarten Zwischennut jeweils ein schmaler Steg gebildet ist. Die Stege werden mit einem entsprechenden Werkzeug derart in die Richtung der Hauptnut verformt, daß eine formschlüssige Verbindung zwischen der Basisplatte und der Kühlrippe hergestellt wird.Such cooling elements are from DE 35 18 310 C2 known. The base plate of the cooling element has each Cooling fin has a main groove with a rectangular cross section, in which engages a base of the cooling fin. Beside everyone The main groove is a triangular intermediate groove intended. The main grooves are of the type Flanked intermediate grooves that between a main groove and an adjacent intermediate groove each has a narrow web is formed. The webs come with a corresponding Tool so deformed in the direction of the main groove that a positive connection between the base plate and the cooling fin is manufactured.
Ein Nachteil des Kühlelements gemäß der DE 35 18 310 C2 besteht darin, daß die Verbindungsfläche zwischen der Basisplatte und der Kühlrippe klein ist, da je Kühlrippe nur eine Hauptnut vorgesehen ist. Die Wärmeleitung von der mit einem zu kühlenden Gegenstand verbundenen Basisplatte auf die Kühlrippen ist proportional zur Fläche, mit der sich die Basisplatte und die Kühlrippen berühren. Da als Verbindungsfläche je Kühlrippe nur die Umfangsfläche der Hauptnut vorhanden ist, ist die Wärmeleitung ebenfalls begrenzt.A disadvantage of the cooling element according to DE 35 18 310 C2 is that the interface between the Base plate and the cooling fin is small because each cooling fin only one main groove is provided. The heat conduction from the base plate connected to an object to be cooled on the cooling fins is proportional to the area with which the base plate and the cooling fins touch. There as Connection surface per cooling fin only the peripheral surface of the Main groove is present, the heat conduction is also limited.
In der Erfindung nach DE 296 01 601 U1 ist der Sockel der Kühlrippe im Querschnitt umgekehrt U-förmig ausgebildet und in der Basisplatte sind je Kühlrippe zwei in bezug auf die Plattenebene der Kühlrippe spiegelsymmetrisch geneigt angeordnete Nuten, in die die Schenkel des umgekehrt U- förmigen Sockels eingepreßt sind.In the invention according to DE 296 01 601 U1 the base is the Cooling fin in reverse U-shaped and there are two in the base plate per cooling fin with respect to the Plate plane of the cooling fin inclined mirror-symmetrically arranged grooves into which the legs of the reverse U- shaped base are pressed.
Ein wesentlicher Nachteil der Erfindung nach DE 296 01 601 U1 ist, daß die Kühlrippen formelastisch in Nuten der Basisplatte eingedrückt werden und seine Schenkel je nach Neigungsrichtung der Nuten entweder gespreizt oder zusammengedrückt werden. Die Schenkel drücken somit nur mit der ihnen durch ihre Form bestimmte Federkraft punktuell gegen eine Nutwand.A major disadvantage of the invention according to DE 296 01 601 U1 is that the cooling fins are elastic in the grooves Base plate are pressed in and its legs depending on Direction of inclination of the grooves either spread or be squeezed together. The thighs therefore only press the spring force determined by their shape against a groove wall.
Eine verbesserte Variante von der Erfindung nach DE 296 01 601 U1 ist bekannt, die den obigen Nachteil dadurch reduziert, daß eine dritte zusätzliche und im Querschnitt dreieckige Zwischennut zwischen zwei Kühlrippen vorhanden ist. Die Zwischennut und Schenkelnut einer der beiden benachbarten Kühlrippen bilden einen dünnen Steg aus. Die Stege werden von der Zwischennut in Richtung der benachbarten Kühlrippe derart verformt, daß sie jeweils gegen die rechte Schenkelnut der links stehenden Kühlrippe und gegen die linke Schenkelnut der rechts stehenden Kühlrippe gedrückt werden.An improved variant of the invention according to DE 296 01 601 U1 is known which does the above disadvantage reduced that a third additional and in cross section triangular intermediate groove between two cooling fins is. The intermediate groove and leg groove one of the two neighboring cooling fins form a thin web. The Webs are from the intermediate groove in the direction of adjacent cooling fin deformed so that they each against the right leg groove of the cooling rib on the left and against the left leg groove of the one on the right Cooling fin are pressed.
Nachteil aller obigen Erfindungen ist, daß die Rippensockel durch Verformung der an sie angrenzenden Teilen der Basisplatte eingeklemmt werden und damit nur indirekt verstemmt sind. D. h., Stemmeisen oder dergleichen Werkzeuge üben ihre Kraft nicht direkt auf die Rippensockel aus. Eine plastische Verformung und ein Aufbau des Preßdruckes erfolgt immer zuerst in Teilen der Basisplatte.The disadvantage of all of the above inventions is that the rib bases by deforming the parts of the Base plate are clamped and thus only indirectly are caulked. That is, chisels or the like tools do not exert their force directly on the rib bases. A plastic deformation and a build-up of the pressure always takes place first in parts of the base plate.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlkörper und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu entwickeln, bei welchem diese Nachteile beseitigt sind.The present invention is based on the object a heat sink and a method for its manufacture develop, in which these disadvantages are eliminated.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Rippensockel zwei im wesentlich seitlich abstehende und in die Hauptnuten führende Schenkel aufweist, welche direkt durch Stemmeisen angegriffen und unter plastischer Verformung in die jeweilige Hauptnut der Basisplatte eingestemmt werden.To solve this problem, the rib base leads two essentially protruding laterally and into the main grooves has leading legs, which directly through chisels attacked and with plastic deformation in the respective main groove of the base plate are caulked.
Vorteil ist, daß die Stemmeisen die Kühlrippen in Richtung auf die Basisplatte und in die Hauptnuten hinein drücken. Unter der hoher Flächenreibung an den Nutwänden und der inneren plastischen Verformung der Schenkel gegen die Nutwände und den Nutgrund der Hauptnut erhöht sich die Kontaktfläche zwischen Rippenschenkel und Basisplatte signifikant um den Faktor 2 bis 5 gegenüber den bisherigen Verfahren. Insbesondere bei dünnwandigen Rippenschenkel verbessert sich der Wärmewiderstand zwischen Basisplatte und Rippenschenkel dadurch erheblich.The advantage is that the chisels point the cooling fins in the direction press on the base plate and into the main grooves. Under the high surface friction on the groove walls and the inner plastic deformation of the legs against the The groove walls and the groove base of the main groove increase Contact surface between the rib leg and the base plate significant by a factor of 2 to 5 compared to the previous ones Method. Especially with thin-walled rib legs the thermal resistance between the base plate improves and rib thighs considerably.
Bezüglich Verformungsgrad, Formschlüssigkeit, Festsitz und erreichbarem Wärmeübergang verhalten sich die Teile bei abweichenden Maßtoleranzen unkritisch. Durch die Querverstemmung der Rippenschenkel gegen die Rippensockel werden Verformungsspannungen und wird insbesondere ein Verzug im Basisprofil weitestgehend verhindert.Regarding the degree of deformation, form fit, tight fit and achievable heat transfer, the parts behave deviating dimensional tolerances are not critical. Through the Cross-bracing of the rib legs against the rib base become deformation stresses and in particular becomes a Distortion in the basic profile largely prevented.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description more preferred Embodiment and with reference to the drawing; this shows in
Fig. 1 eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Kühlkörper; Figure 1 is a side view of a heat sink according to the invention.
Fig. 2 eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Kühlkörper. Fig. 2 is a side view of a heat sink according to the invention.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Kühlkörper. Die Basisplatte 1 weist eine Anzahl von Hauptnuten 2 auf. Kühlrippen 3 weisen an ihrem Sockel 6 zwei Schenkel 4 auf, die in die Hauptnuten 2 der Basisplatte 1 gesteckt werden. Stemmeisen 8 pressen auf die Schenkel 4.1, 4.2 und verstemmen diese in die Hauptnut in Richtung zum Nutgrund hinein und unter plastischer Verformung seitlich gegen die Nutwände. Die Kombination zwischen Reibung und gleichzeitigem Querdruck an den Nutwänden erhöht die Kontaktfläche gegenüber bisherigen Verfahren. Fig. 1 shows a side view of a heat sink according to the invention. The base plate 1 has a number of main grooves 2 . Cooling fins 3 have on their base 6 two legs 4 which are inserted into the main grooves 2 of the base plate 1 . Chisels 8 press onto the legs 4.1 , 4.2 and caulk them into the main groove in the direction of the groove base and laterally against the groove walls with plastic deformation. The combination of friction and simultaneous lateral pressure on the groove walls increases the contact area compared to previous methods.
Bei Kühlkörper mit geringen Rippenabständen nach Fig. 2 liegen zwei Schenkel benachbarter Kühlrippen 3 in einer Hauptnut 2 fest. Das Stemmeisen 8.2 preßt gleichzeitig die beiden Schenkel 5.1, 5.2 zweier benachbarter Kühlrippen 3 in die gemeinsame Hauptnut 2 ein und verstemmt diese in Richtung Nutgrund und seitlich unter plastischer Verformung gegen die Nutwand. In the case of heat sinks with small fin spacings according to FIG. 2, two legs of adjacent cooling fins 3 are fixed in a main groove 2 . The chisel 8.2 simultaneously presses the two legs 5.1 , 5.2 of two adjacent cooling fins 3 into the common main groove 2 and caulked them in the direction of the groove base and laterally with plastic deformation against the groove wall.
11
Basisplatte, Base plate,
Fig.Fig.
1
1
22nd
Hauptnut, Main groove,
Fig.Fig.
1
1
33rd
Kühlrippe, Cooling fin,
Fig.Fig.
1
1
44th
Rippenschenkel, Rib thighs,
Fig.Fig.
1
1
55
Rippenschenkel, Rib thighs,
Fig.Fig.
2
2nd
66
Rippensockel, Rib base,
Fig.Fig.
1
1
88th
Stemmeisen, Chisels,
Fig.Fig.
1
1
1111
Oberfläche der Basisplatte, Surface of the base plate,
Fig.Fig.
1
1
Claims (3)
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Cited By (2)
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DE10226641A1 (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-08 | Rohde & Schwarz Ftk Gmbh | Heat exchanger element has wall with ribs on one side and grooves extending through wall into same and open on side face of wall remote from ribs |
DE10134187B4 (en) * | 2001-07-13 | 2006-09-14 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Cooling device for semiconductor modules |
-
1998
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |