EP0956587A2 - Verfahren zur herstellung von kühlkörpern zum anbau an halbleiterbauelemente - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kühlkörpern zum anbau an halbleiterbauelemente

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EP0956587A2
EP0956587A2 EP97907016A EP97907016A EP0956587A2 EP 0956587 A2 EP0956587 A2 EP 0956587A2 EP 97907016 A EP97907016 A EP 97907016A EP 97907016 A EP97907016 A EP 97907016A EP 0956587 A2 EP0956587 A2 EP 0956587A2
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EP
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partial
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profiles
groove
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EP97907016A
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Manfred Diels
Joachim Bayer
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Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y10T29/49924—Joining by deforming of parallel side-by-side elongated members

Definitions

  • the invention relates to a method for producing heat sinks consisting of several partial profiles made of metal, in which grooves and web strips formed on the partial profiles are each inserted into one another and connected in the transverse direction by pressurization.
  • cooling fins which consist of two extruded, approximately U-shaped partial profiles made of aluminum, the outer profile walls of which engage in the manner of tongue and groove.
  • a groove is formed on each of these profile walls of such a partial profile and a web strip is formed on the wall of the other partial profile.
  • the actual connection of the two preferably identical partial profiles takes place via web-like, hollow chambers having cooling fins which, with their correspondingly shaped, approximately U-shaped ends, are inserted into corresponding grooves on the inner sides of the partial profiles and are pressed in by clamping them in these grooves by means of corresponding pressing pressure are.
  • Both from DE-PS 25 02 472 and from DE-PS 35 18 310 are known manufacturing processes for half-open heat sinks, in which the cooling fins are pressed into a corresponding mounting groove on a base plate. Roller-type pressing tools act between the individual cooling fins on the intermediate webs on the base plate and press material into adjacent fin spaces on the cooling fins. In this way, however, only half-open heat sinks can be produced.
  • the cooling fin distances can be because of Installation type must not be set as tight as desired.
  • the object of the invention is to propose a method for producing heat sinks, preferably in a hollow profile construction, but also in a semi-open construction, by means of which heat sinks can be produced with good thermal conductivity, sufficient torsional rigidity and strength and low costs. It is also an object of the invention to propose suitable partial profiles and heat sinks produced therefrom.
  • Claims 2 and 3 propose suitable pressing methods which also enable plastic deformation of the outwardly projecting or protruding groove walls. Different heights of heat sinks can be realized with a small number of different, but system-identical sub-profiles.
  • heat sinks or heat sink strands of very great length can be produced with relatively little manufacturing outlay, which if need be shorter Sections can be split.
  • the necessary partial profiles are at least partially fixed against each other, so that additional holding devices can be omitted.
  • a compression or deformation of the outwardly projecting groove walls takes place on the connecting sides of the heat sinks or the heat sink strands, which leads to a very intimate, mechanically strong and heat-promoting connection with the adjacent web strips of the corresponding partial profiles.
  • This connection technology which can be used both for closed and for half-open heat sinks, does not influence the type and arrangement of the inner cooling fins, the design of which, at least from this point of view, can be freely selected.
  • partial profiles with the features of claims 4 to 6 are suitable in a particularly favorable manner.
  • a particularly intimate interlocking wedging of two web strips at one connection point takes place in the area of their connection points after assembly and pressing.
  • Both the partial profiles according to claims 4 to 6 and 10 and profiles according to claim 11 can be produced in a simple manner as extruded profiles made of aluminum alloys.
  • hollow cooling bodies can be produced in which the partial profile walls used for the connection form the contact surface for the installation of a semiconductor component after smoothing machining. This favors the heat conduction in such a heat sink, since the heat flows run through the outer profile wall sections perpendicular to the contact surface and the partial profile wall sections parallel thereto.
  • Fig. 1 shows a cross section through one of two of the same
  • Shell profiles manufactured heat sink the left side shows the assembly position before pressing and the right side shows the connection of the profiles after pressing,
  • FIG. 2 shows a cross section with the same mounting situations of a hollow heat sink made of two different shell profiles with cooling fins additionally arranged on one side on a shell profile
  • FIG. 3 shows a cross section in corresponding assembly arrangements through a heat sink made of three shell profiles, with the formation of two hollow chambers,
  • Fig. 4 is a cross-sectional view through a heat sink with three
  • FIG. 5 u. 6 enlarged representations of the two shell profiles used in the previous versions
  • Fig. 8 shows a section through an existing of three hollow chambers
  • Fig. 9 shows a cross section through the mounting arrangement of several
  • Fig. 10 shows a corresponding cross section of the arrangement in Figure 9 after the pressing of the outwardly projecting webs into the corresponding associated grooves.
  • Partial profiles 1 and 2 made of an aluminum alloy according to FIGS. 5 and 6 heat sinks or heat sink strands can be made with one or produce several hollow chambers, as have been shown for example in Figures 1 to 4.
  • Partial profiles 1 according to FIG. 6 have an approximately L-shaped cross section.
  • a respective contact surface for a semiconductor element (not shown) to be cooled forms the first profile wall, designated by the number 11, on which the second profile wall 12 is formed perpendicularly thereto.
  • Cooling fins 13 are formed on the inside of the first profile wall 11 at a distance from one another and are arranged approximately parallel to the second profile wall 12.
  • a heat sink according to FIG. 1 can be produced with two such partial profiles 1 according to FIG. 6, which are mounted offset from one another by 180 degrees.
  • the two partial profiles 1 are set up against one another, the web strips 111 and 121 of the partial profile 1 engaging at least partially in a positive manner in the grooves 112 and 122 of the other shell profile, one already Fixing these two shell profiles 1 against each other.
  • the web strips 123 still engage in the corresponding grooves 122.
  • the web strips 112 and 121 are pressed transversely to the longitudinal direction of the partial profile arrangement in the associated grooves 122 and 112. This results in a very intimate and clinging connection with material deformation.
  • the grooves 112 and 122 can be slightly undercut, so that the web strips 111 and 121, which are likewise widened in their head region, can be fixed in these grooves with little effort.
  • Heat sinks with several hollow chambers and a possible semi-open chamber at the end according to FIGS. 2 to 4 can be produced with the additional use of partial profiles 2 of approximately Z-shaped cross section according to FIG. 5.
  • Such profiles have a profile wall 21, on which the cooling fins 24 and 25 are preferably formed, spaced apart on both sides. At the ends of the profile wall 21 are each closed The sides of the profile walls 22 and 23 are formed vertically on different sides. Both the profile wall 21 and the profile walls 22 and 23 in turn protrude have the web strips 211, 221 and the web 233 necessary for the connection, to which the correspondingly formed grooves 212, 222, 232 and 234 are in turn associated. On this partial profile 2, further web strips 223 and grooves 213 are again provided.
  • Shell profiles 2 of this type can be installed both with one another and with shell profiles 1 and connected to one another by pressing.
  • FIG 8 a heat sink according to the structure in Figure 5 is indicated, the outer partial profiles 1 are connected in the region of their outer walls 11 by one or more rivet bolts 7, the heads 71 and 72 of which are received in counterbores 14 in these profile walls 11. With these rivet bolts 7, the connection is strengthened and it is ensured that there is no deflection of these profile walls 11, which can form contact surfaces.
  • L-shaped partial profiles 3 in cross section and Z-shaped partial profiles 4 in cross section arranged or pre-assembled in the position shown in Figure 9.
  • the two outer L-shaped partial profiles 3 have a web strip 311 on the profile wall 31 at the end and the grooves 312 and 313 immediately adjacent.
  • a groove 322 is formed on the end face, the web 321 forming the groove wall projecting outwards.
  • other partial profiles 4 consist of the central profile wall 41 with the cooling ribs formed vertically on both sides and the profile walls 42 and 43 arranged at the ends.
  • grooves 422 and 432 are again provided on the front of the profile walls 42 and 43 are limited by the outwardly projecting web strips 421 and 433.
  • the web strips 311 and 411 of adjacent partial profiles 3 and 4 respectively engage in these grooves 422 and 432.
  • Hollow chamber cooling profile according to Figure 10 forms the flat and smooth after a corresponding machining
  • Illustration shows the webs pressed into the corresponding grooves with the numbers 421 'and 433'.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung von aus mehreren Teilprofilen (1, 2) aus Metall bestehenden Kühlkörpern, bei dem an den Teilprofilen ausgebildete Nuten (112, 122, 212, 232) und Stegleisten (111, 211, 231) jeweils ineinandergesteckt und in Querrichtung durch Druckbeaufschlagung verbunden werden. Dabei werden nach aussen abstehende bzw. vorstehende Nutwandungen bzw. Stege (121, 221, 233) eines Teilprofiles (1, 2) in entsprechende Nuten (122, 212, 232) eines benachbarten Teilprofiles (1, 2) nach innen gebogen und/oder mit plastischer Verformung gedrückt zur formschlüssigen Verklammerung der in die zugehörige Nut jeweils eingreifenden Stegleiste. Vorgeschlagen werden auch entsprechende Teilprofile und nach dem genannten Verfahren aus solchen Teilprofilen hergestellte Kühlkörper.

Description

Verfahren zur Herstellung von aus mehreren Teilprofilen aus Metall bestehenden Kühlkörpern zum Anbau an Halbleiterbauelemente sowie
Profile zur Herstellung solcher Kühlkörper und nach dem Verfahren hergestellte Kühlkörper
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus mehreren Teilprofilen aus Metall bestehenden Kühlkörpern, bei dem an den Teilprofilen ausgebildete Nuten und Stegleisten jeweils ineinandergesteckt und in Querrichtung durch Druckbeaufschlagung verbunden werden.
Bekannt sind zum Anbau an Halbleiterbauelemente Kühlkörper in der Form von in Längsrichtung durchströmbaren Hohlkammern mit eingesetzten Kühlrippen, die aus zwei stranggepreßten etwa U-förmigen Teilprofilen aus Aluminium bestehen, deren außenliegende Profilwände stirnseitig jeweils in der Art von Nut und Feder ineinandergreifen. Dabei ist jeweils an einer dieser Profilwände eines solchen Teilprofiles eine Nut und an der Wand des anderen Teilprofiles eine Stegleiste angeformt. Die eigentliche Verbindung der beiden vorzugsweise identischen Teilprofile erfolgt jedoch über stegartige, Hohlkammern aufweisende Kühlrippen, die mit ihren entsprechend ausgebildeten, etwa U-förmigen Enden in entsprechenden Nuten an den Innenseiten der Teilprofile eingesteckt und durch entsprechenden Preßdruck auf beide Teilprofile in diesen Nuten klemmend eingepreßt gehalten sind. Wegen des dazu notwendigen hohen Preßdruckes ist es in der Praxis jedoch nicht möglich, solche Kühlkörper in ausreichend großen Längen nach dem beschriebenen Verfahren herzustellen. Es können daher nur relativ kurze Kühlkörpereinheiten als Profilabschnitte hergestellt werden, wodurch nach diesem Verfahren hergestellte Kühlkörper relativ kostenaufwendig sind.
Bekannt sind sowohl aus der DE-PS 25 02 472 als auch aus der DE-PS 35 18 310 Herstellungsverfahren für halboffene Kühlkörper, bei denen die Kühlrippen auf einer Grundplatte in entsprechenden Aufnahmenuten eingepreßt gehalten sind. Rollenartige Preßwerkzeuge wirken dabei zwischen den einzelnen Kühlrippen auf die Zwischenstege an der Grundplatte und pressen dabei Material in benachbarte Rippenräume an den Kühlrippen ein. Auf diese Weise lassen sich jedoch nur halboffene Kühlkörper herstellen. Die Kühlrippenabstände können wegen der Montageart nicht beliebig eng gesetzt werden.
Aus der DE-PS 34 15 554 ist ein Verfahren zur Herstellung von ebenfalls halboffenen Kühlkörpern bekannt, bei dem im Querschnitt etwa T-förmige Teilprofile aus Metall mit am Kopfsteg an- bzw. eingeformten Nuten und Stegen eine Steckverbindung erfolgt, die durch Kaltpreßverschweißen in Querrichtung zu dieser Verbindung jeweils festgesetzt wird. Für eine solche Kaltpreßverschweißung sind jedoch außerordentlich hohe Preßdrücke erforderlich, die sich nur auf relativ kurzen Längen mit herkömmlichen Werkzeugen aufbringen lassen. Beim Kaltpreßschweißen erfolgt eine atomare Annäherung der sich berührenden Oberflächen durch hohen Anpreßdruck. Durch die dabei auftretende Relativbewegung bzw. Oberflächenvergrößerung an den Trennlinien wird in der Regel die Oxidhaut zerstört und eine Schweißverbindung ermöglicht. Die hohen Preßdrücke erfordern bei der Herstellung solcher Kühlkörper jedoch noch zusätzlich eine Innenabstützung, die sich nur bei halboffenen Kühlkörpern überhaupt verwirklichen läßt. Als nachteilig erweisen sich dabei innere Kühlrippen, die die Zugänglichkeit für die Abstützung erschweren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Kühlkörpern vorzugsweise in hohler Profil bauweise, aber auch in halboffener Bauweise vorzuschlagen, mit dem Kühlkörper guter Wärmeleitfähigkeit, ausreichender Verwindungssteifigkeit und Festigkeit und geringen Kosten herstellbar sind. Aufgabe der Erfindung ist es ebenfalls, dafür geeignete Teilprofile und daraus wiederum hergestellte Kühlkörper vorzuschlagen.
Gelöst wird die Erfindungsaufgabe mit einem Verfahren nach Anspruch 1. Mit den Ansprüchen 2 und 3 werden geeignete Verpressungsverfahren vorgeschlagen, die auch eine plastische Verformung der nach außen abstehenden bzw. vorstehenden Nutwandungen ermöglichen. Mit geringer Zahl an unterschiedlichen, jedoch systemgleichen Teilprofilen lassen sich unterschiedliche Bauhöhen von Kühlkörpern verwirklichen.
Mit einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Kühlkörper bzw. Kühlkörperstränge sehr großer Länge mit relativ geringem fertigungstechnischem Aufwand herstellen, die bei Bedarf in kürzere Abschnitte aufgeteilt werden können. Bereits bei der Montage sind die jeweils notwendigen Teilprofile zumindest teilweise gegeneinander fixiert, so daß zusätzliche Haltevorrichtungen entfallen können. Nach der Montage der Teilprofile gegeneinander erfolgt an den Verbindungsseiten der Kühlkörper bzw. der Kühlkörperstränge eine Verpressung bzw. Verformung der nach außen vorstehenden Nutwandungen, die zu einer sehr innigen, mechanisch festen und den Wärmedurchgang begünstigenden Verbindung mit den benachbarten Stegleisten der entsprechenden Teilprofile führt. Diese sowohl für geschlossene als auch für halboffene Kühlkörper anwendbare Verbindungstechnik beeinflußt nicht die Art und die Anordnung der inneren Kühlrippen, deren Gestaltung damit aus dieser Sicht zumindest frei wählbar ist.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich in besonders günstiger Weise Teilprofile mit den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 6. Bei solchen Profilausbildungen erfolgt im Bereich ihrer Verbindungsstellen nach dem Montieren und Verpressen eine besonders innige formschlüssige Verkiammerung von jeweils zwei Stegleisten an einer Verbindungsstelle. Sowohl die Teilprofile nach den Ansprüchen 4 bis 6 und 10 als auch Profile nach Anspruch 11 lassen sich in einfacher Weise als Strangpreßprofile aus Aluminiumlegierungen herstellen.
Bei Kühlkörpern nach den Ansprüchen 7 und 8 wird eine mögliche Durchbiegung ihrer erforderlichen glatten und ebenen Kontaktflächen vermieden.
Mit Teilprofilen nach den Ansprüchen 9 und 10 lassen sich Kühlhohlkörper herstellen, bei denen die der Verbindung dienenden Teilprofilwände nach einer glättenden Bearbeitung die Kontaktfläche für die Anlage eines Halbleiterbauelementes bilden. Dadurch wird die Wärmeleitung in einem solchen Kühlkörper begünstigt, da die Wärmeströme durch die äußeren, senkrecht zur Kontaktfläche stehenden Profilwandabschnitte und die dazu parallelen Teilprofilwandabschnitte verlaufen.
Anhand abgebildeter Ausführungsbeispiele werden das erfindungsgemäße Verfahren und danach hergestellte Kühlkörper näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen aus zwei gleichen
Schalenprofilen hergestellten Kühlkörper, wobei die linke Seite die Montagestellung vor dem Verpressen und die rechte Seite die Verbindung der Profile nach der Verpressung zeigt,
Fig. 2 einen Querschnitt mit gleichen Montagesituationen eines hohlen Kühlkörpers aus zwei unterschiedlichen Schalenprofilen mit zu einer Seite an einem Schalenprofil nach außen zusätzlich angeordneten Kühlrippen,
Fig. 3 einen Querschnitt in entsprechenden Montageanordnungen durch einen Kühlkörper aus drei Schalenprofilen unter Bildung von zwei Hohlkammern,
Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung durch einen Kühlkörper mit drei
Hohlkammern,
Fig. 5 u. 6 vergrößerte Darstellungen der beiden in den vorherigen Ausführungen verwendeten Schalenprofile,
Fig. 7 in einer Schnittdarstellung den vergrößerten Bereich einer
Verbindungsstelle zweier Schalenprofile nach der Verpressung,
Fig. 8 einen Schnitt durch einen aus drei Hohlkammern bestehenden
Kühlkörper mit einer zusätzlichen Spannverbindung,
Fig. 9 einen Querschnitt durch die Montageanordnung mehrerer
Teilprofile vor der Verpressung an den Verbindungsseiten und
Fig. 10 einen entsprechenden Querschnitt der Anordnung in Figur 9 nach der Verpressung der nach außen abstehenden Stege in die entsprechenden zugehörigen Nuten.
Mit Teilprofilen 1 und 2 aus einer Aluminiumlegierung gemäß den Figuren 5 und 6 lassen sich Kühlkörper bzw. Kühlkörperstränge mit einer oder mehreren Hohlkammern herstellen, wie sie beispielsweise in den Figuren 1 bis 4 dargestellt worden sind. Teilprofile 1 gemäß Figur 6 besitzen einen etwa L-förmigen Querschnitt. Eine die jeweilige Kontaktfläche für ein zu kühlendes nicht dargestelltes Halbleiterelement bildet die mit der Ziffer 11 bezeichnete erste Profilwand, an der senkrecht dazu die zweite Profilwand 12 angeformt ist. An der Innenseite der ersten Profilwand 11 sind im Abstand zueinander Kühlrippen 13 angeformt, die etwa parallel zur zweiten Profilwand 12 angeordnet sind. Sowohl an der freien Stirnseite der ersten Profilwand 11 als auch an der Stirnseite der zweiten Profilwand 12 sind nach außen vorstehend Stege 111 und 121 angeformt, die gleichzeitig die Wandfläche für eine benachbart angeordnete entsprechend ausgebildete Nut 112 bzw. 122 bilden.
Mit zwei solcher Teilprofile 1 gemäß Figur 6, die gegeneinander um 180 Grad versetzt montiert werden, läßt sich ein Kühlkörper gemäß Figur 1 herstellen. In dieser Anordnung werden dazu, wie auf der linken Seite der Figur 1 angedeutet, die beiden Teilprofile 1 gegeneinander eingerichtet, wobei die Stegleisten 111 und 121 des Teilprofiles 1 in die Nuten 112 und 122 des anderen Schalenprofiles 1 zumindest teilweise formschlüssig eingreifen, wobei bereits eine Fixierung dieser beiden Schalenprofile 1 gegeneinander erfolgt. Zusätzlich greifen noch die Stegleisten 123 in die entsprechenden Nuten 122 ein. In dieser vorläufig fixierten Montageanordnung erfolgt quer zur Längsrichtung der Teilprofilanordnung eine Verpressung der Stegleisten 112 und 121 in den zugehörigen Nuten 122 und 112. Dadurch erfolgt eine sehr innige und sich verklammernde Verbindung unter Materialverformung. In vorteilhafter Weise können die Nuten 112 und 122 geringfügig hinterschnitten sein, so daß die ebenfalls in ihrem Kopfbereich abgerundet verbreiterten Stegleisten 111 und 121 mit geringer Kraftaufwendung in diesen Nuten fixierbar sind.
Kühlkörper mit mehreren Hohlkammern und einer eventuellen endseitigen halboffenen Kammer gemäß den Figuren 2 bis 4 lassen sich beim zusätzlichen Einsatz von im Querschnitt etwa Z-förmigen Teilprofilen 2 gemäß Figur 5 herstellen. Solche Profile weisen eine Profilwand 21 auf, an der vorzugsweise zu beiden Seiten beabstandet die Kühlrippen 24 und 25 angeformt sind. An den Enden der Profilwand 21 sind jeweils zu verschiedenen Seiten senkrecht die Profilwände 22 und 23 angeformt. Sowohl die Profilwand 21 als auch die Profilwände 22 und 23 weisen wiederum abstehend die zur Verbindung notwendigen Stegleisten 211 , 221 und den Steg 233 auf, denen benachbart jeweils wiederum die entsprechend ausgebildeten Nuten 212, 222, 232 und 234 zugeordnet sind. Auch an diesem Teilprofil 2 sind wiederum weitere Stegleisten 223 und Nuten 213 vorgesehen. Solche Schalenprofile 2 lassen sich sowohl untereinander als auch mit Schalenprofilen 1 montieren und durch Verpressen miteinander verbinden.
In Figur 8 ist ein Kühlkörper gemäß dem Aufbau in Figur 5 angedeutet, dessen außenliegende Teilprofile 1 im Bereich ihrer Außenwandungen 11 durch einen oder mehrere Nietbolzen 7 verbunden sind, deren Köpfe 71 und 72 in Senkbohrungen 14 in diesen Profilwänden 11 aufgenommen sind. Mit diesen Nietbolzen 7 wird die Verbindung verstärkt und sichergestellt, daß keine Durchbiegung dieser Profilwände 11 , die Kontaktflächen bilden können, erfolgt.
Insbesondere bei Kühlkörpern gemäß Figur 8 ist es möglich, planparallele Kontaktflächen dadurch zu schaffen, daß Teilprofile 1 und 2 eingesetzt werden, bei denen zumindest mittig jeweils eine oder mehrere Kühlrippen 13' bzw. 25' geringfügig länger sind als die benachbarten Kühlrippen 13 und 25, so daß sichergestellt ist, daß aufgrund der Spannverbindung über die Bolzen 7 jeweils die benachbarten Profilwände 11 bzw. 21 der Teilprofile 1 und 2 an diesen vorstehenden Rippen anliegen. Die Teilprofile können bei einer solchen Konstruktion außen an den Kontaktflächen feinst gefräst werden, so daß planparallele Flächen entstehen, die zumindest mittig gesichert abgestützt sind.
Im Prinzip ist eine solche innere Abstützung der Kühlkörper auch ohne die zusätzlichen Spannverbindungen möglich, da die äußeren Preßverbindungen in Zugrichtung so belastbar sind, daß sie aufgrund der inneren Abstützung im Randbereich auftretende Zugkräfte aufnehmen können.
Zur Herstellung eines Hohlkammerprofilkörpers gemäß Figur 10 werden im Querschnitt L-förmige Teilprofile 3 und im Querschnitt Z-förmige Teilprofile 4 in der in Figur 9 gezeigten Stellung angeordnet bzw. vormontiert. Die beiden außenliegenden L-förmigen Teilprofile 3 weisen an der Profilwand 31 am Ende eine Stegleiste 311 und unmittelbar benachbart die Nuten 312 und 313 auf. An der anderen Profilwand 32 ist stimseitig eine Nut 322 ausgebildet, deren die Nutwand bildender Steg 321 nach außen absteht. Die mit einem solchen Teilprofil 3 verbindbaren anderen Teilprofile 4 bestehen aus der mittleren Profilwand 41 mit den senkrecht an beiden Seiten angeformten Kühlrippen und den endseitig angeordneten Profilwänden 42 und 43. Dabei sind stirnseitig an den Profilwänden 42 und 43 wiederum Nuten 422 und 432 vorgesehen, die von den nach außen abstehenden Stegleisten 421 bzw. 433 begrenzt werden. In diese Nuten 422 und 432 greifen jeweils die Stegleisten 311 und 411 benachbarter Teilprofile 3 bzw. 4 ein.
Durch Verbiegen bzw. Verpressen der nach außen abstehenden Stege 321 und 421 in die jeweiligen Nuten 431 und 312 der benachbarten Teilprofile, beispielsweise durch Rollen oder Prägevorgänge, erfolgt eine endgültige und innige Verklammerung der Teilprofile 3 und 4 miteinander. Eine
Verbindungsseite eines auf diese Weise hergestellten
Hohlkammerkühlprofiles entsprechend Figur 10 bildet nach einer entsprechenden spanabhebenden Bearbeitung die ebene und glatte
Kontaktfläche für ein mit der Ziffer 5 angedeutetes Halbleiterbauelement, welches beispielsweise mit Schrauben 6 befestigt sein kann. In dieser
Darstellung sind die in die entsprechenden Nuten verpreßten Stege jeweils mit den Ziffern 421' und 433' angedeutet.
Zusammenstellung der Bezugszeichen
1 Teilprofil
11 Profilwand
111 Stegleiste
112 Nut
113 Nut
12 Profilwand
121 Steg
121' verformter Steg
122 Nut
123 Stegleiste
13, 13' Kühlrippen
14 Senkbohrung
2 Teilprofil
21 Profilwand
211 Stegleiste
212 Nut
213 Nut
22 Profilwand
221 Steg
222 Nut
223 Stegleiste
23 Profilwand
231 Steg leiste
232 Nut
233 Steg
234 Nut
235 Nut
24 Kühlrippe
25, 25' Kühlrippe 3 Teilprofil
31 Profilwand
311 Stegleiste
312 Nut
313 Nut
32 Profilwand
321 Steg
322 Nut
4 Teilprofil
41 Profilwand
411 Stegleiste
412 Nut
42 Profilwand
421 , 421 ' Stegleiste
422 Nut
43 Profilwand
431 Stegleiste
432 Nut
433, 433' Steg
434 Nut
5 Halbleiterb
6 Schraubbe
7 Nietbolzen
71 Kopf
72 Kopf

Claims

Patentanansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von aus mehreren Teilprofilen aus Metali bestehenden Kühlkörpern, bei dem an den Teilprofilen (1 , 2, 3, 4) ausgebildete Nuten (112,122, 212, 232) und Stegleisten (111 , 211 , 231 , 311 ) jeweils ineinandergesteckt und in Querrichtung durch Druckbeaufschlagung verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach außen abstehende bzw. vorstehende Nutwandungen bzw. Stege (121 , 221 , 233, 321 , 421 ) eines Teilprofiles (1 , 2, 3, 4)) in entsprechende Nuten (122, 212, 232, 312, 412, 432) eines benachbarten Teilprofiles (1 , 2, 3, 4) nach innen gebogen und/oder mit plastischer Verformung gedrückt werden zur formschlüssigen Verklammerung der in die zugehörige Nut eingreifenden Stegleiste.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung durch Rollen erfolgt, die parallel zur Längsrichtung der Stegleisten bzw. der Nuten geführt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung absatzweise in Abständen, vorzugsweise durch Prägung, erfolgt.
4. Teilprofil mit angeformten zueinander parallelen Kühlrippen zur Herstellung von Kühlkörpern mit einem Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen L-förmigen Querschnitt, wobei an der Innenseite einer ersten
Profilwand (11 ) senkrecht zu dieser Profilwand die zueinander etwa parallelen Kühlrippen (13) angeformt sind und an der freien Stirnseite dieser ersten Profilwand eine parallel zur zweiten Profilwand (12) gerichtete Stegleiste (111 ) nach außen abstehend angeformt ist, die gleichzeitig eine Wand einer sich in Längsrichtung der ersten
Profilwand (11) öffnenden Nut (12) bildet und an der freien Stirnseite der zur ersten Profilwand senkrechten zweiten Profilwand (12) neben einer sich in Längsrichtung öffnenden Nut (122) ein ebenfalls eine
Nutwand bildender Steg (122) parallel angeformt ist, derart, daß, wenn zwei dieser Teilprofile (1 ) jeweils um 180 Grad gegeneinander versetzt ineinandergelegt sind, die Stegleisten des einen Teilprofiles in die Nuten des anderen Teilprofiles eingreifen.
5. Teilprofil zur Herstellung von Kühlkörpern nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen etwa Z-förmigen Querschnitt, wobei an einer Profilwand (21) an einer oder beiden Seiten parallel zu den beiden äußeren Profilwänden (22, 23) Kühlrippen (24, 25) angeformt und sowohl an den Enden der äußeren Profilwände (22, 23) in ihrer Längsrichtung abstehend Stegleisten (221 , 233) und benachbarte
Nuten (222, 234) und zusätzlich an den Enden der mittleren Profilwand (21 ) ebenfalls in Längsrichtung der äußeren Profilwände (22 bzw. 23) vorstehend Stegleisten (211 , 231 ) ausgebildet sind, neben denen wiederum sich nach außen in Längsrichtung der mittleren Profilwände (21 ) öffnende Nuten (212, 232) ausgebildet sind zur Verbindung mit Teilprofilen nach Anspruch 4.
6. Kühlkörper, bestehend aus mehreren Teilprofilen nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine oder mehrere voneinander in Längsrichtung beabstandete Spannverbindungen (7), die sich jeweils an den die Kühlrippen tragenden Profilwänden der äußeren Teilprofile (1 ) abstützen.
7. Kühlkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannverbindungen jeweils an zwei außenliegenden Teilprofilen (1 ) festgesetzte und durch eventuelle dazwischen angeordnete Teilprofile (1 , 2) hindurchgeführte Nietbolzen (7) sind.
8. Kühlkörper, bestehend aus Schalenprofilen nach den Ansprüchen 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens mittig eine oder mehrere Kühlrippen (13', 25") geringfügig länger als die benachbarten Kühlrippen (13, 25) ausgebildet sind, derart, daß diese Kühlrippen (13", 25') nach der Montage an den jeweiligen Wänden (11 , 21 ) der jeweils benachbarten Teilprofile (1 , 2) anliegen.
9. Teilprofil zur Herstellung von Kühlkörpern nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen etwa L-förmigen Querschnitt, wobei innen an einer ersten Profilwand (31 ) die zueinander etwa parallelen Kühlrippen und im Bereich ihrer freien Stirnkante eine durchlaufende Nut (312) und eine Stegleiste (311) und an der Stirnseite der außen glatten zweiten Profilwand (32) ebenfalls eine durchlaufende Nut (322) mit einem die Nutwand bildenden, nach außen abstehenden Steg ausgebildet sind.
10. Teilprofil zur Herstellung von Kühlkörpern nach Anspruch 1 in Verbindung mit einem Teilprofil nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein im Querschnitt etwa Z-förmiges Teilprofil (4), an dessen mittlerer Profilwand (41) an beiden Seiten zueinander parallele Kühlrippen und an einer Stirnseite eine durchlaufende Nut (412) und eine Stegleiste (411 ) ausgebildet sind, und dessen beide außen glatte, äußeren Profilwände (42, 43) stimseitig durchlaufende Nuten (422, 432) mit nach außen abstehenden, die Nutwandungen bildenden Stege (421 , 433) aufweisen.
11. Kühlkörper für Halbleiterbauelemente, bestehend aus mehreren einzelnen, miteinander verbundenen Teilprofilen nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die äußeren miteinander verbundenen Profilwände (32, 42, 43) der Teilprofile (3, 4) die Kontaktflächen für ein aufzusetzendes Halbleiterbauelement (5) bilden.
12. Kühlkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der äußeren Profilwände (32, 42, 43) größer als die Dicke der anderen, die Kühlrippen tragenden Profilwand (31 , 41) ist.
EP97907016A 1996-01-27 1997-01-17 Verfahren zur herstellung von kühlkörpern zum anbau an halbleiterbauelemente Withdrawn EP0956587A2 (de)

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