專利名稱：用于半導(dǎo)體器件或類似器件的散熱器及其制造方法和實(shí)施該方法的工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體器件或類似器件的且尤其是用鋁合金擠壓而成的散熱器，它有彼此間隔地突出于一插裝板上的散熱肋片，這些散熱肋片分別通過一個(gè)橫斷面大致成矩形的插接座被與插槽相鄰的縱肋或中間肋夾緊地保持在一個(gè)開設(shè)于插裝板上的插槽內(nèi)。此外，本發(fā)明也涉及用于制造這類散熱器的方法和用于此方法的工具。
從DE 3518310A1中公開了這類散熱器，根據(jù)該文獻(xiàn)的教導(dǎo)，擠壓實(shí)心型材以作為散熱肋片的側(cè)成形部被形狀配合地插入單獨(dú)制成的插裝板的插槽內(nèi)。在散熱肋片裝入后，插槽的槽壁通過一個(gè)可移入散熱肋片之間的楔形工具而變形，該工具為此被插入一個(gè)有V形橫斷面的輔助槽內(nèi)并且部分地將插裝板材料壓入散熱肋片的平行槽內(nèi)。
DE 2502472A在用于可控硅的散熱器上示出了一個(gè)本身朝向槽底面錐形收縮的且用于散熱肋片的基殼插裝板的插槽。它們被過量地壓入在兩側(cè)壁內(nèi)有縱槽的插槽內(nèi)。在這種情況下，需要肋片的最小厚度以便能在接合過程承受所需壓力，但在根據(jù)DE 3518310A1的方法中只能實(shí)現(xiàn)形狀配合連接。在這兩種情況下，一方面是所需的散熱肋片最小厚度且另一方面是所需的中間槽最小寬度限制了可用的肋片數(shù)量并進(jìn)而限制了可獲得的散熱表面。
基于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)識(shí)，本發(fā)明人提出了這樣的任務(wù)，即研究出一種新的散熱器形狀和新的制造方法，因此，在改善在散熱器基體和所用散熱肋片之間的熱傳遞的同時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)更多的散熱肋片和更大的表面。
獨(dú)立權(quán)利要求的教導(dǎo)導(dǎo)致了該任務(wù)的完成，從屬權(quán)利要求給出了有利的改進(jìn)方案。另外，由說明書、附圖和/或權(quán)利要求書公開的至少兩個(gè)特征的所有組合都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，插接座形狀配合地保持在其插槽內(nèi)并且至少部分被冷焊至該插裝板上。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，下側(cè)的中間肋和插槽具有矩形或略成梯形的橫斷面。同樣已被證明是有利的是，在中間肋的上表面上，相互間隔開地制作出成沖壓凸起形式的橫向肋片，它們形狀配合地與插接座相連并改善了連接。
一種用于制造散熱器的方法也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，其中，在散熱肋片插入后，通過對(duì)肋片表面的壓力使插裝板的中間肋變形，在該插接座和與之側(cè)接的槽壁之間產(chǎn)生橫向壓力分量和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于在插入插接座后通過一個(gè)比較寬扁的壓棱從上方對(duì)中間肋施加壓力，因此，該中間肋部分變形，在中間肋上出現(xiàn)所述沖壓凸起，它們形狀配合地貼在插接座上。除了在變形過程中形成的橫向壓力分量外，在槽壁與插接座之間還實(shí)現(xiàn)了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)共同地至少部分導(dǎo)致冷焊。在真正的壓制過程后，因此而產(chǎn)生的橫向肋片可以再次承受壓力并因而被進(jìn)一步擠壓。
這樣的工具已被證明對(duì)該方法是很有利的，即它可以在兩個(gè)散熱肋片之間下降并有在一板狀插入部的底邊上具有多個(gè)齒，這些齒提供了起到壓制面作用的齒前沿。齒前沿的長(zhǎng)度最好等于在中間肋表面上的橫向肋片的間距。向外傾斜一銳角的齒側(cè)面從齒前沿開始。
同樣已被證實(shí)是有利的是，齒的自由端的橫斷面成刻度盤形或梯形或甚至是三角形。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，該工具被制成一刮刀狀工具板，其成鋸齒狀設(shè)置的齒前沿是直線排列的，其中一個(gè)傾斜一角度的側(cè)邊在至少一端上從齒前沿的直線部分起。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，這些齒布置在工具板的一插入部上，其橫斷面的寬度小于散熱肋片彼此之間間距并且與一個(gè)最好能被連接到一個(gè)復(fù)合工具上的夾緊部相接。另外，夾緊部厚度要大于散熱肋片彼此之間的間距，以保證壓制過程的穩(wěn)定性。
在另一實(shí)施形式中，工具板為圓形齒盤，它繞一軸線旋轉(zhuǎn)并且同時(shí)加工沿切向運(yùn)行的散熱器。
根據(jù)本發(fā)明，在運(yùn)動(dòng)的散熱器的進(jìn)給方向上，在包括這些齒的工具板之后設(shè)有帶有直線底邊的工具板。也可以滾動(dòng)地實(shí)現(xiàn)起待連接的異型件是有節(jié)奏地進(jìn)給的借助壓制來表明的加工過程。在這里，裝有散熱肋片的插裝板作為基礎(chǔ)型材經(jīng)過一個(gè)帶有圓形齒盤和后續(xù)的平面圓盤的工位。
然而，也可以把工具設(shè)計(jì)成該工具板的底邊局部有齒并且局部成直線狀。
從以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述中并結(jié)合附圖，得到了本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)，其中

圖1以前視圖表示在插裝板上帶有散熱肋片的散熱器；圖2表示圖1的殼座；圖3表示圖1的一散熱肋片；圖4表示散熱器某個(gè)區(qū)域的與圖1相比放大的截面圖；圖5以俯視圖表示插裝板；圖6表示圖5的放大細(xì)節(jié)；圖7表示按照線VII-VII的圖6的放大縱斷面圖；圖8以側(cè)視圖表示用于制造該散熱器的壓制工具；圖9以局剖端視圖表示壓制工具；圖10、11分別表示圖8或9的按箭頭X或XI的放大局部；圖12以局部側(cè)視圖表示裝有壓制工具和后置游的附加工具的散熱器；圖13以側(cè)視圖表示另一個(gè)壓制工具；圖14是圖13的端視圖；圖15表示圖13的按箭頭XV的放大細(xì)節(jié)；圖16表示沿線XVI-XVI獲得的圖15的截面圖；圖17、19分別表示該壓制工具的其它實(shí)施形式的對(duì)應(yīng)于圖10的細(xì)節(jié)；圖18、20分別表示沿線XVIII-XVIII或XX-XX獲得的圖17或圖19的局剖圖。
半導(dǎo)體器件的散熱器10有一外殼，為清楚起見，該外殼在圖中未進(jìn)一步詳細(xì)示出，該外殼有一個(gè)作為殼座的插裝板12，其寬度約為120mm，厚度約為10mm。
在插裝板12中形成有相互平行延伸的插槽14，插槽的橫截面成矩形并且其寬度c約為4mm、深度e約為3mm，插槽14通過縱肋或中間肋16相互分隔開，這些肋16也有矩形橫截面并且其寬度f略小于插槽14。按照凈間距z相互平行延伸的散熱肋片20被固定在插槽14內(nèi)。在擠壓過程中，由金屬且尤其是鋁合金分頭制造出殼板或者插裝板12和散熱肋片20并隨后接在一起。
散熱肋片20包括一個(gè)在插入位置上自由突出的板狀肋片體22和一個(gè)插接座24，肋片體的高度h約為60mm并且插接座的橫斷面約等于插槽14的橫斷面。在圖3中，底座寬度用c1表示，底座高度用e1表示。由肋片28隔開的縱向槽30如此形成在各散熱肋片20的肋片體22的兩個(gè)自由端面中，即一個(gè)側(cè)面的肋片28與另一個(gè)側(cè)面的縱向槽30對(duì)置(圖4)。
插接座24被插入插裝板12的插槽14內(nèi)，直至它位于該槽的最深處15。為了更好地定位在相鄰中間肋16的槽壁17之間，如圖4所示，插接座24的每個(gè)側(cè)面具有在橫斷面中產(chǎn)生鋸齒形結(jié)構(gòu)的縱向造型26。
在插接座24插入插槽14之后，一個(gè)在圖8的箭頭方向P上承受壓力的工具板40被放置到中間肋16的表面18上，其轉(zhuǎn)向表面18的底邊緣42具有一排城垛狀齒44。另外，決定底邊緣42的齒前沿46的長(zhǎng)度n等于橫向槽或槽32的寬度i，所述槽位于被加工出的縱肋16的表面18內(nèi)，在施加壓力P時(shí)，作為這些齒44的壓印地出現(xiàn)這些橫向槽32。齒側(cè)面47從其齒前沿46起以約為10°的角w延伸向工具板40的中心線M，齒側(cè)面47結(jié)束于邊緣造型的或齒44間齒隙49的、長(zhǎng)為n1的內(nèi)部輪廓18處，該內(nèi)部輪廓以間距k平行于齒前沿46。
圖7表示通過工具板40加工而成的中間肋16的截面，它有彼此間隔q的且寬為I的橫向槽32，橫肋作為沖壓凸棱34延伸在橫向槽之間，其表面由肋表面18的一部分形成。
圖8、12的刮刀狀工具40由寬為g鋼板構(gòu)成，它被分成一個(gè)具有用于固定螺釘(未示出)的連接孔53的且厚為s的上夾持部54和一個(gè)厚度s1較小的下插入部56。工具板40的中心線M穿過在部分54、56之間的縮小部52，工具板40同時(shí)是對(duì)稱直線；底邊緣42的長(zhǎng)度g1約等于鋼板的上寬度g的一半，底邊緣42的兩端過渡為以45°角w1相對(duì)底邊緣傾斜的側(cè)邊58，側(cè)邊58大致在插入部56高度y的一半上與相互平行延伸的工具板40的上側(cè)邊59相接。
在制造散熱器10時(shí)，根據(jù)圖12，散熱器在進(jìn)給方向x上被供給一個(gè)包含相互平行的工具板40的壓制工具38，工具板40到達(dá)散熱器10的散熱肋片20之間；工具板40的底邊緣42位于殼板或插裝板12的縱肋16表面18上并在壓力P下以上述方式使縱肋16變形。
在這個(gè)例子中，一個(gè)后置的附加工具64的壓板60的光滑底邊62二次加工橫向肋片34的在齒隙49區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的變形小的區(qū)域，從而在槽壁17與插接座24的有關(guān)齒側(cè)面之間產(chǎn)生形狀配合連接。
附加工具64的壓板60的輪廓與工具板40一致，如圖12所示；也在其從長(zhǎng)為g2的底邊62起傾斜的側(cè)邊66上，它們過渡到平行的側(cè)邊68。
在圖13的工具板41內(nèi)，在中心線M左側(cè)的插入部57區(qū)域具有與工具板40(圖8)的插入部56一致的結(jié)構(gòu)，中心線M向著該齒的在朝向中心方向上是最后的齒隙49延伸。插入部57的右側(cè)區(qū)域象附加工具64的壓板60一樣配備有一平滑底邊62。底邊62與齒前沿46有一間隔k1。在這里，原先參照?qǐng)D12所述的工具板40、60被整合在一板41內(nèi)。
如圖17、18和圖19、20的例子所示，也被稱為連接鑿的工具板40、41的齒44a、44b可以具有橫斷面成分度圓形的端面46a或一個(gè)梯形端面46b，未示出一個(gè)可行的三角形形狀。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體器件或類似器件的且尤其由鋁合金壓制而成的散熱器(10)，它具有彼此間隔地突出于一插裝板(12)上的散熱肋片(20)，所述散熱肋片分別通過一個(gè)橫斷面約呈矩形的插接座(24)被如此保持在一個(gè)開設(shè)于該插裝板(12)的上表面內(nèi)的插槽(14)中，即這些散熱肋片被限定出插槽(14)的側(cè)邊界的縱肋或中間肋夾緊，其特征在于，這些插接座(24)形狀配合地保持在它們的插槽(14)內(nèi)并且至少在局部被冷焊至該插裝板(12)上。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于，該插接座(24)和/或該插槽(14)具有大致成矩形或略呈梯形的橫斷面，其中所述橫斷面或許有較低的高度(e，e1)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的散熱器，其特征在于，彼此間隔的橫向肋片(34)作為沖壓凸起地在這些中間肋(16)的上表面上延伸，這些橫向肋片(34)形狀配合地與該插接座(24)相接。
4.一種通過將散熱肋片(20)插入帶有中間肋(16)的插裝板(12)內(nèi)來制造如權(quán)利要求1-3之一所述散熱器的方法，其特征在于，在所述散熱肋片(20)插入之后，通過對(duì)肋片表面(18)的壓力(P)使所述插裝板(12)的中間肋(16)變形，并且在所述插接座(24)和與之側(cè)接觸的槽壁(17)之間產(chǎn)生一橫向壓力分量和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述中間肋(16)的上表面(18)上，作為沖壓凸起地產(chǎn)生按照兩個(gè)散熱肋片(20)之間的距離(i)延伸的橫向肋片(34)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，這些橫向肋片(34)承受壓力。
7.一種可在兩個(gè)散熱肋片(20)之間降低的并用來實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求4-6之一所述方法的工具，其特征在于，在該工具(40，41)的一板狀插入部(56)的底邊(42)上，設(shè)有多個(gè)其齒前沿(46)作為壓制面的齒(44)。
8.如權(quán)利要求7所述的工具，其特征在于，該齒前沿(46)的長(zhǎng)度(n)等于在一中間肋(16)的表面上的該橫向肋片(34)的間距。
9.如權(quán)利要求8所述的工具，其特征在于，齒側(cè)面(47)從所述齒前沿(46)起向外傾斜一個(gè)銳角(w1)。
10.如權(quán)利要求7-9之一所述的工具，其特征在于，所述齒(44，44a，44b)的自由端的橫斷面成刻度盤形或梯形或三角形。
11.如權(quán)利要求7-10之一所述的工具，其特征在于，設(shè)有一刮刀狀工具板(40，41)，它具有成鋸齒狀設(shè)置的齒(44)的齒前沿(46)的直線排列結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11所述的工具，其特征在于，一個(gè)傾斜一角度(w1)的側(cè)邊(58)至少在一端從所述齒前沿(46)的直線部分起開始。
13.如權(quán)利要求11或12所述的工具，其特征在于，這些齒(44)布置在工具板(40，41)的一個(gè)插入部(56)上，該插入部(56)的橫斷面寬度(s1)小于該散熱肋片(22)彼此之間間距(z)并且一個(gè)夾緊部(54)與它相接。
14.如權(quán)利要求13所述的工具，其特征在于，該夾緊部(54)的厚度(s)大于該散熱肋片(20)彼此之間間距(z)。
15.如權(quán)利要求7-10之一所述的工具，其特征在于，設(shè)有一個(gè)圓形齒盤。
16.如權(quán)利要求7-15之一所述的工具，其特征在于，在該散熱器(10)的進(jìn)給方向(x)上，在包含這些齒(44)的該工具板(40)之后設(shè)有一個(gè)帶有直線底邊(62)的工具板(64)(圖12)。
17.如權(quán)利要求7-15之一所述的工具，其特征在于，該工具板(41)的底邊局部具有齒(44)并且局部被設(shè)計(jì)成是線性的(圖13)。
全文摘要
在用于半導(dǎo)體器件或類似器件的、尤其是用鋁合金擠壓成的且具有相互間隔開地突出在一插裝板(12)上的散熱肋片(20)的散熱器中，這些散熱肋片如此被保持在開設(shè)于插裝板(12)上表面內(nèi)的插槽內(nèi)，即散熱肋片被構(gòu)成插槽側(cè)邊界的縱肋或中間肋夾緊。插接座(24)形狀配合地固定在其插槽內(nèi)并且至少一些部分被冷焊至插裝板(12)上。成沖壓凸起形式的橫向肋片彼此間隔開地在中間肋上表面上延伸并且，它們形狀配合地與所述插接座(24)相連。
文檔編號(hào)H01L23/367GK1557019SQ02818513
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2002年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月2日
發(fā)明者U·波克, W·格拉夫, S·波克, , U 波克 申請(qǐng)人:艾爾坎技術(shù)及管理有限公司