ES2262151T3 - Cuerpo de refrigeracion para componentes de semiconductorres o similares. - Google Patents

Abstract

Cuerpo de refrigeración para componentes de semiconductores o aparatos similares, especialmente una unidad de refrigeración de alta potencia, de aluminio prensado por extrusión o de otro metal ligero, con nervaduras de refrigeración conectadas en una placa de base y que se proyectan desde ella, las cuales están fijadas en cada caso por medio de un zócalo de acoplamiento en una ranura de inserción o escotadura similar de la placa de base, estando dispuesta, además de cada ranura de inserción, que recibe una nervadura de válvula, en la placa de base, una ranura auxiliar para el alojamiento temporal de una herramienta, caracterizado porque en la zona de la esquina de la ranura de inserción (22), determinada por la pared lateral (32) y el fondo de la ranura (34) en la placa de base (14) está formada una ranura adicional (36).

Description

Cuerpo de refrigeración para componentes de semiconductores o similares.

La invención se refiere a un cuerpo de refrigeración para componentes de semiconductores o aparatos similares - especialmente una unidad de refrigeración de alta potencia- de aluminio prensado por extrusión o de otro metal ligero con nervaduras de refrigeración conectadas en una placa de base y que se proyectan desde ella, las cuales están fijadas en cada caso por medio de un zócalo de acoplamiento en una ranura de inserción o escotadura similar de la placa de base, estando dispuesta, además de cada ranura de inserción, que recibe una nervadura de válvula, en la placa de base, una ranura auxiliar para el alojamiento temporal de una herramienta.

El documento DE-PS 35 18 310 describe una unidad de refrigeración de este tipo con ranuras de inserción, de sección transversal rectangular, que están formadas en la superficie de la placa de base, para el alojamiento del zócalo de acoplamiento de una nervadura de refrigeración. El eje medio de la ranura de inserción es su eje de simetría -y del zócalo de acoplamiento-. El zócalo de acoplamiento está provisto con nervaduras longitudinales y con ranuras laterales dirigidas en la dirección longitudinal - delimitadas por aquéllas-, en las que se introduce a presión una matriz de placas de base durante el proceso de fabricación, por medio de una herramienta de formación -en forma de cuña en la sección trasversal-; de esta manera se obtiene una conexión en unión positiva entre la nervadura de refrigeración y la placa de base. En esta última, a través de la formación tanto en la dirección longitudinal como también en la dirección transversal se generan tensiones, que contribuyen en una medida esencial al asiento fijo de las nervaduras de refrigeración; se compensa la recuperación elástica de las secciones de nervaduras estrechas del perfil de base, que permanecen entre la ranura de inserción y la ranura auxiliar. Este efecto de recuperación elástica se incrementa naturalmente a medida que se incrementa la resistencia del material de base. Correspondientemente altas deben ser entonces las tensiones generadas en la placa de base -y, por lo tanto, la fuerza de estampación-, lo que puede conducir de nuevo a desviaciones mayores de la planeidad de la placa
de base.

La componente de la fuerza dirigida sobre la placa de base de acuerdo con el ángulo de cuña de la herramienta de formación conduce a una conformación elástica de recuperación. Apenas se puede conseguir un contacto seguro entre el lado inferior del zócalo de acoplamiento, por una parte, y la placa de base, por otra parte, y un flujo de calor sobre la placa de base y el lado inferior del zócalo de acoplamiento solamente tiene lugar en un orden de magnitud insignificante; el flujo de calor solamente es conducido sobre los flancos de este zócalo de acoplamiento.

Conociendo este estado de la técnica, la invención se ha planteado el cometido de conseguir una tensión mejorada de la nervadura de refrigeración en la placa de base con una fuerza de estampación lo más reducida posible así como mejorar en gran medida de esta manera la potencia de refrigeración por unidad de volumen.

A la solución de este cometido conducen las enseñanzas de la reivindicación independiente; las reivindicaciones dependientes indican desarrollos favorables.

De acuerdo con la invención, en la placa de base, en la zona de esquina de la ranura de inserción -que está determinada por la pared lateral y el fondo de la ranura- está formada una ranura adicional inclinada desde el fondo de la ranura hacia el interior de la placa de base; su ángulo de inclinación con el eje medio de la ranura de inserción -que forma de una manera preferida un eje de simetría- está por debajo de 90º, de una manea más preferida entre 50º y 70º.

De acuerdo con otra característica de la invención, la sección transversal de la ranura adicional está redondeada; su contorno está constituido por un círculo primitivo y por tangentes que parten desde el mismo y que están paralelas entre sí. La longitud máxima de la sección transversal corresponde con preferencia aproximadamente a un tercio de la profundidad de la ranura de inserción.

Gracias a esta pareja de ranuras adicionales a ambos lados de la ranura de inserción 30 se reduce al mínimo la recuperación elástica mencionada. La forma de la ranura de acuerdo con la invención conduce a una conformación de los flancos o de las paredes laterales de la ranura, dirigida sobre la parte inferior de la placa de base y, por lo tanto, a una componente adicional de la tensión. A través de la unión positiva entre la superficie interior del zócalo de acoplamiento y la placa de base se crea una transmisión de calor esencialmente mejorada y, por lo tanto, una mejora clara de la calidad de la unión entre las nervaduras de refrigeración y la carcasa o bien la placa de base.

Otras ventajas, características y detalles de la invención se deducen a partir de la siguiente descripción de un ejemplo de realización preferido así como con la ayuda del dibujo, en el que:

La figura 1 muestra la vista delantera de una unidad de refrigeración de alta potencia, que está constituida por un cuerpo de refrigeración con nervaduras de refrigeración.

La figura 2 muestra un fragmento ampliado de la figura 1 con una nervadura de refrigeración individual durante la fabricación de la unidad de refrigeración de alta potencia.

La figura 3 muestra un fragmento ampliado de la figura 2 sin nervadura de refrigeración.

La figura 4 muestra el fragmento -ampliado- de la figura 2 en una etapa de fabricación siguiente.

Una unidad de refrigeración de alta potencia de metal ligero -especialmente de AlMgSi0,5 F 22 - para componentes de semiconductores no representados en detalle para mayor claridad en el dibujo, presenta de acuerdo con la figura 1 un cuerpo de refrigeración 10 con una carcasa 12 que está constituida por una placa de base 14 de la anchura "a" de, por ejemplo, 150 mm y un espesor b aquí de 25 mm así como por paredes de flancos 16 formadas integralmente a ambos lados de la placa de base 14. Estas últimas forman con la placa de base 14 un canal rectangular -prensado por extrusión-.

En la placa de base 14 están formadas ranuras de inserción 22 de sección transversal rectangular abiertas hacia el espacio interior de la carcasa 18 -separadas entre sí por medio de nervaduras del suelo 20- de la profundidad h, por ejemplo de 4 mm; las ranuras de inserción 22 están dispuestas entre sí a una distancia e de sus ejes medios A de 10 mm así como de forma alternativa con ranuras auxiliares 24 de sección transversal aproximadamente en forma de V. Las ranuras auxiliares 24 se extienden en las nervaduras del suelo 20 mencionadas.

En las ranuras de inserción 22 de sección trasversal rectangular de la anchura i de 4 mm se inserta una nervadura de refrigeración 26 -dirigida paralelamente a las paredes de los flancos 16- con un zócalo de acoplamiento 26, que rellena en gran medida la sección transversal de la ranura, de la anchura k; a partir de estas dos superficies laterales están conformados en cada caso cuatro listones longitudinales 30 de sección transversal aproximadamente en forma de diente de sierra.

A partir de las esquinas de las ranuras de inserción 22 -formadas a través de la pared lateral 32 y el fondo de la ranura 34- se inicia en cada caso una ranura adicional 36 redondeada en la sección trasversal. Su línea de simetría o línea media N está inclinada con respecto al eje medio A de la ranura de inserción y forma con esta última un ángulo de inclinación 2 de aproximadamente 60º. Su longitud de la sección transversal n corresponde aproximadamente a un tercio de la profundidad h de la ranura de inserción 22.

Para la fijación de la nervadura de refrigeración 26 en la placa de base 14 se conforman las paredes laterales 32 de la ranura de inserción 22. De acuerdo con la figura 3, se inserta en la ranura auxiliar 24 adyacente, cuyas paredes laterales 25 determinan un ángulo de la sección trasversal t de aproximadamente 35º, una herramienta de aplastamiento 38 en forma de cuña en la sección transversal, cuyo ángulo de la cuña q con más que 55º es mayor que el ángulo de la sección transversal t de la ranura auxiliar 24. La herramienta 38 deforma en primer lugar la zona superior de la sección de las nervaduras 40 delimitada por la ranura de inserción 22 y la ranura auxiliar 24 a través de una fuerza transversal Fq y presiona la matriz de la pared lateral en forma de cordones de material en ranuras longitudinales 31 del zócalo de acoplamiento 28, delimitadas por los listones longitudinales 30. A medida que aumenta la profundidad de penetración "y" de la herramienta 38 en la dirección de la presión z, se forma una fuerza transversal F_{v}, que presiona, reduciendo la sección transversal de las ranuras adicionales 36, el zócalo de acoplamiento 28 sobre el fondo de la ranura 34. De esta manera se consigue una tensión adicional de la nervadura de refrigeración 26.

A través del punto teórico de flexión en el lugar debilitado, conseguido a través de las ranuras adicionales 36r conformadas, en las secciones de nervaduras 40 de la placa de base 14, se reduce en una medida apreciable la fuerza de estampación, sin que esto se realice a costa del asiento fijo de las nervaduras de refrigeración 26.

Claims (7)

1. Cuerpo de refrigeración para componentes de semiconductores o aparatos similares, especialmente una unidad de refrigeración de alta potencia, de aluminio prensado por extrusión o de otro metal ligero, con nervaduras de refrigeración conectadas en una placa de base y que se proyectan desde ella, las cuales están fijadas en cada caso por medio de un zócalo de acoplamiento en una ranura de inserción o escotadura similar de la placa de base, estando dispuesta, además de cada ranura de inserción, que recibe una nervadura de válvula, en la placa de base, una ranura auxiliar para el alojamiento temporal de una herramienta, caracterizado porque en la zona de la esquina de la ranura de inserción (22), determinada por la pared lateral (32) y el fondo de la ranura (34) en la placa de base (14) está formada una ranura adicional
(36).

2. Cuerpo de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la línea media (M) de la ranura adicional (36) forma con el eje medio (A) de la ranura de inserción (22) un ángulo de inclinación (w), dirigido hacia el fondo de la ranura (34), menor que 90º.

3. Cuerpo de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por un ángulo de inclinación, determinado por las dos líneas medias (M) de las ranuras de adicionales (36), entre 100º y 140º.

4. Cuerpo de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por un ángulo de inclinación (w) entre el eje medio (A) y la línea media (M) de aproximadamente 60º.

5. Cuerpo de refrigeración de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la ranura adicional (36) presenta una sección transversal redondeada hacia el extremo.

6. Cuerpo de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por una sección transversal de un círculo primitivo y dos tangentes paralelas entre sí en éste.

7. Cuerpo de refrigeración de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por una relación de la longitud de la sección transversal (n) de la ranura adicional (36) con respecto a la profundidad (h) de la ranura de inserción (22) entre 1 : 4 y 1 : 3.