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Patent Searching and Data


Title:
COOLING ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/001001
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooling arrangement comprising a heat sink (1, 11) having a cooling surface (3), a component to be cooled, which has a cooling surface (5), wherein the cooling surface (3) of the heat sink (1, 11) and the cooling surface (5) of the component to be cooled are adjacently arranged; at least one capillary gap (14) is formed between the cooling surfaces (3, 5) by the arrangement of the cooling surfaces (3, 5); and a capillary-filling medium is provided which fills the capillary gap (14).

Inventors:
HEISE ANDREAS - C/O CONTI TEMIC MICROELECTRONIC GMBH (DE)
Application Number:
PCT/DE2020/200045
Publication Date:
January 07, 2021
Filing Date:
June 09, 2020
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
H01L23/42; H01L23/427
Foreign References:
US20060014323A12006-01-19
DE102017207329A12018-11-08
US20080017975A12008-01-24
US20030183909A12003-10-02
DE69702936T22001-04-05
DE102011083224A12013-03-28
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Kühlanordnung, umfassend

einen Kühlkörper (1 , 11) mit einer Kühlfläche (3),

eine zu kühlende Komponente mit einer Kühlfläche (5), wobei die Kühlfläche (3) des Kühlkörpers (1 , 11) und die Kühlfläche (5) der zu kühlen den Komponente aneinander angeordnet werden,

durch die Anordnung der Kühlflächen (3, 5) mindestens ein Kapillarspalt (14) zwischen den Kühlflächen (3, 5) ausgebildet ist, und

ein kapillarfüllendes Medium vorgesehen ist, das den Kapillarspalt (14) verfüllt.

2. Kühlanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das kapil larfüllende Medium zwischen den Kühlflächen (3, 5), innerhalb eines Reservoirs des Kühlkörpers (1 , 11) und/oder innerhalb eines Reservoirs der zu kühlenden Kompo nente angeordnet wird.

3. Kühlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebstemperatur der Komponente festlegbar ist bei der das kapillarfüllende Medium den Kapillarspalt (14) verfüllt.

4. Kühlanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kapil larfüllende Medium bei Betriebstemperatur flüssig ist.

5. Kühlanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als kapillarfüllendes Medium ein Medium auf Basis von Paraffinöl, insbesondere Weißöl, vorgesehen ist.

6. Kühlanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als kapillarfüllendes Medium ein Medium auf Basis von Vaseline vorgesehen ist.

7. Kühlanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kapillarfüllende Medium korrosionshemmende und/oder Wasserverdrängung begünstigende Stoffe umfasst.

8. Kühlanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckausgleichskanal (16) vorgesehen ist, der eine größere Dimension als der Kapillarspalt (14) aufweist und an diesen angeschlos sen ist, um einen Druckausgleich zu bewirken.

9. Verfahren zum Herstellen einer Kühlanordnung, insbesondere nach mindes tens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

eine Kühlfläche (3) eines Kühlkörpers (1 , 11) und eine Kühlfläche (5) einer zu kühlenden Komponente aneinander angeordnet werden, wobei

durch die Anordnung der Kühlflächen (3, 5) mindestens ein Kapillarspalt (14) zwischen den Kühlflächen (3, 5) ausgebildet ist, und

ein kapillarfüllendes Medium vorgesehen ist, welches den Kapillarspalt (14) ver- füllt. 10. Verwendung von Paraffinöl, insbesondere Weißöl, und/oder Vaseline als Basis für ein kapillarfüllendes Medium zum Einsatz in einer Kühlanordnung oder einem Ver fahren insbesondere nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Kühlanordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlanordnung, ein Verfahren zum Herstellen einer er findungsgemäßen Kühlanordnung sowie die Verwendung von Paraffinöl, insbesondere Weißöl, und/oder Vaseline als Basis für ein kapillarfüllendes Medium zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung oder einem erfindungsgemäßen Verfahren.

Technologischer Hintergrund

Moderne Fortbewegungsmittel wie Kraftfahrzeuge oder Motorräder werden zunehmend mit Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, welche mit Hilfe von Sensorsystemen die Umgebung erfassen, Verkehrssituation erkennen und den Fahrer unterstützen, z. B. durch einen Brems oder Lenkeingriff oder durch die Ausgabe einer optischen oder akustischen Warnung. Als Sen sorsysteme zur Umgebungserfassung werden regelmäßig Ultraschallsensoren, Kamera sensoren, Surroundview-Kameras, Radarsensoren, Lidarsensoren oder dergleichen einge setzt. Aus den durch die Sensoren ermittelten Sensordaten können anschließend Rück schlüsse auf die Umgebung gezogen werden, durch die Assistenzfunktionen zur Fahrerunter stützung bei Park- und/oder Fahrmanövern realisiert werden können. Die Steuerung derartiger Sensoren sowie die Weiterverarbeitung der erzeugten Sensordaten wird heutzutage mittels komplexer elektronischer Steuergeräte durchgeführt.

Gattungsgemäße Steuergeräte erzeugen oft erhebliche Abwärme, d. h. Verlustleistung, wobei die Verlustleistung der Steuergeräte je nach Umgebungsbedingungen unterschiedlich abge führt werden kann, z. B. über eine Kühlung. Bekannt sind verschiedene Formen von Kühlme thoden, z. B. durch natürliche Konvektion, bei der erwärmte Luft, welche leichter als kühlere Luft ist, aufsteigt und die nachströmende Luft sich erwärmt und dann ebenfalls aufsteigt. Fer ner kann auch eine erzwungene Konvektion vorgesehen sein, bei der z. B. mittels Ventilatoren ein Luftstrom über die zu kühlenden Bauteile geblasen oder gesogen wird, wodurch die erwär mende Luft abgeführt wird. Weiterhin gibt es Flüssigkeitskühlsysteme, bei denen die zu küh lenden Bauteile durch Kühlflüssigkeiten gekühlt werden (z. B. aktiv indem die Kühlflüssigkeit mittels Pumpe an den zu kühlenden Bauteilen vorbei getrieben wird). Zudem sind zahlreiche Mischformen und Varianten sowie weitere Kühlmöglichkeiten zu den aufgezeigten Systemen, wie z. B. Wärmeleitung hin zu einem kühleren Punkt, bekannt.

Ferner kann die abzuführende Wärme des elektronischen Steuergerätes durch ein thermisch gut leitendes Gehäuse, z. B. Metallgehäuse, des Steuergerätes nach außen gebracht werden. An der Oberfläche oder zumindest an z. B. einer Seite des Gehäuses besteht bei hoher Ver lustleistung nun die Herausforderung, die Wärme möglichst gut abzuleiten damit die im Ge häuse befindlichen Bauteile vor Überhitzung zu schützen. Hierzu kann z. B. ein Luftkühler mit Kühlrippen oder ein geschlossener Kühlmittelkreislauf an das Gehäuse des Steuergerätes an geschlossen werden. Beispielsweise muss dabei der Kühlkreislauf beim Ein- wie auch Ausbau des Gerätes unterbrochen werden und weist kürzere Wartungsintervalle auf (Nach- und Neu füllen von Kühlmittel). Weiterhin ist die Herstellung eines durchströmten Kühlkörpers als Ge häuseteil, z. B. Grundgehäuse eines Steuergerätes sehr aufwändig.

Aus den beschriebenen Szenarien heraus hat sich daher eine Aufbauform etabliert, welche aus einem, zumindest im Bereich der Hauptkühlzonen aus Metall bestehendem Gehäusebe reich besteht, an welchen bevorzugt durch eine Wärmeleitpaste (oder auch Wärmeleitkleber) oder ein Wärmeleitpad (bzw. Wärmeleitfolie oder Wärmeleitmatte) ein Kühlkörper ange flanscht wird. Derartige Wärmeleitpasten und -pads können dabei auf Basis sogenannter Ther mischer Interface Materialien (TIM) gefertigt sein. Das Wärmeleitpad oder die Wärmeleitpaste werden dabei zwischen Kühlkörper und Gehäuse möglichst luftblasenfrei eingebracht, um eine gute Wärmeanbindung zu erreichen. Jedoch kommt es bei herkömmlichen Herstellungspro zessen zu unvermeidbaren Unebenheiten der Kühlkörperoberfläche oder der Gehäuseober fläche. Um diese Unebenheiten bzw. nicht plane Flächen oder z. B. Schmutzpartikel, welche zwischen Gehäuse und Kühlkörper bestehen, auszugleichen, sind Wärmeleitpads oft z. B. ein bis mehrere mm dick und müssen in der Rege komprimiert werden, um eine brauchbare Wär meleitfähigkeit zu gewährleisten. Ferner muss auch die Wärmeleitpaste in der Fläche sehr präzise verteilt werden, um keine Lufteinschlüsse zu erzeugen.

Im Gegensatz dazu wird oftmals versucht die Wärmeleitpads sowie auch die Wärmeleitpasten dünn auszulegen, da diese in der Regel ein vielfach schlechteres Wärmeleitverhalten als Me talle (wie z. B. Aluminium oder Kupfer) aufweisen. Dies wird jedoch durch die beschriebene Ausgleichsfunktion und durch die geforderten Kompressionswerte oder das mäßige Fließver halten der Stoffe beschränkt. Bei kleinen bis einige cm 2 großen Kühlanordnungen funktionie ren Wärmeleitpasten oder Wärmeleitpads in der Regel akzeptabel. Bei größeren Flächen, bei spielsweise ab einem oder zwei dm 2 oder in Größe eines DIN A5- oder eines DIN A4-Blattes funktionieren diese jedoch zunehmend schlechter. Darüber hinaus können die Kühlkörper auch elastisch ausgeführt sein, so dass sich diese an ein Gehäuse„anschmiegen“. Bedingt durch die Anforderungen an die Materialeigenschaften des Kühlkörpers ist eine derartige Ausgestaltung, wenn überhaupt, nur unter erheblichen An strengungen zu realisieren, da in den Spalt zwischen Gehäuse und Kühlkörper oftmals Schmutzpartikel eindringen oder Korrosionen durch eindringende Flüssigkeiten (Spaltkorro sion) auftreten. Aufgrund dieser Problematik sollten derartige Kühlaufbauten auch Feuchtig- keits- sowie Flüssigkeits- resistent sein, um z. B. Schäden durch Betauung oder Flüssigkeits benetzung bzw. Wasserbenetzung zu verhindern.

Druckschriftlicher Stand der Technik

Aus der DE 10 2011 083 224 A1 ist eine Leistungshalbleiteranordnung bekannt, bei der zwi schen einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlkörpers eine Wärmeleitpaste angeord net ist, die thermochrome Farbbestandteile und ein Matrixmaterial aufweist. Bei dem Matrix material, in das ein oder mehrere wärmeleitende Füllstoffe eingebettet sind, kann es sich bei spielsweise um Öle, Harze oder Fette, oder darauf basierenden Pasten mit zumindest z. B. Epoxidharz, Vaseline, Pasten basierend auf Silikonöl, oder Pasten auf Basis von Polypropy- lenglycol handeln. Als wärmeleitender Füllstoff können z. B. Pulver mit einem oder mehreren der folgenden Materialien verwendet werden: Diamant, Kupfer, Aluminium, Silber, Zinkoxid, Berylliumoxid, Bornitrid, Al-Nitrid, Si-Nitrid Al-Oxid. Die Wärmeleitpaste dient dabei dazu, un vermeidliche Unebenheiten der beteiligten Kontaktflächen des Leistungshalbleitermoduls und des Kühlkörpers auszugleichen und nach einem eventuellen Ausfall des Leistungshalbleiter moduls festzustellen, ob dessen vorgeschriebene Temperaturobergrenzen eingehalten wur den. Diese Feststellung erfolgt durch die thermochromen Farbbestandteile, deren Farbe sich mit der Temperatur der Wärmeleitpaste kontinuierlich oder sprunghaft bei einer bestimmten Umschlagtemperatur ändern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nunmehr darin, eine Kühlanordnung und Ver fahren anzugeben, womit ein guter Wärmeübergang zwischen Kühlkörper und Gehäuse er reicht wird und die aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile in einfacher und kosten günstiger Weise überwunden werden. Lösunq der Aufgabe

Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie der nebenge ordneten Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen beansprucht.

Die erfindungsgemäße Kühlanordnung umfasst einen Kühlkörper mit einer Kühlfläche und eine zu kühlende Komponente (z. B. ein Steuergerät, ein Bauteil, ein Gehäuse oder derglei chen) mit einer Kühlfläche, wobei die Kühlfläche des Kühlkörpers und die Kühlfläche der zu kühlenden Komponente aneinander angeordnet werden. Durch eine derartige Anordnung der Kühlflächen entsteht mindestens ein unvermeidbarer Kapillarspalt zwischen den Kühlflächen, z. B. durch bautechnische Unebenheiten der Kühloberflächen. Erfindungsgemäß ist dabei ein kapillarfüllendes Medium vorgesehen, welches den Kapillarspalt insbesondere selbsttätig (z. B. durch„kriechen“) verfällt. Ein derartiges kapillarfüllendes Medium kann besonders ein fach bei Erstmontage und/oder Reparatur/Wartung verarbeitet bzw. an-, auf- oder eingebracht werden, d. h. es ist leicht applizierbar. Zudem können Unebenheiten der Oberflächen der zwi schen Kühlkörper und Gehäuse befindlichen Kühlflächen oder die durch Fremdpartikel zwi schen Kühlkörper und Gehäuse befindlichen Abstände ausgeglichen/ausgefüllt werden, so- dass ein guter Wärmeübergang zwischen Kühlkörper und Gehäuse geschaffen werden kann. Ferner benötigt eine derartige Anordnung einen sehr geringen Platzbedarf und ist besonders kostengünstig umzusetzen und nachzurüsten. Dadurch, dass die Kühlflächen in einfacher Weise und ohne nennenswerte mechanische Anpressdrücke, wie sie insbesondere bei dem Einsatz von Wärmeleitpads erforderlich sind, aneinander angeordnet werden können, wird das Risiko der Schädigung von Bauteilen in besonderem Maße verringert. Zudem kann der Korro sionsschutz im Kapillarspalt durch das eingebrachte Medium und den damit verbundenen Luft abschluss erheblich verbessert werden, z. B. auch bei durch die elektrochemische Span nungsreihe korrosionsfördernder Partikel (z. B. Kupferpartikel bei Aluminiumgehäuse/Kühlkör per), da durch die Kapillarbefüllung das Eindringen von korrosionsfördernden Flüssigkeiten, Feuchten, Partikeln, Luft oder Stoffen in besonderem Maße erschwert oder verhindert wird.

Vorzugsweise wird das kapillarfüllende Medium zwischen den Kühlflächen (d. h. im Bereich des später entstehenden Kapillarspaltes), innerhalb eines Reservoirs des Kühlkörpers und/o der innerhalb eines Reservoirs der zu kühlenden Komponente bei Einbau, Installation, War tung oder Herstellung angeordnet. Als Reservoir können dabei fertigungsbedingte Aussparun gen oder explizit vorgenommene Ausnehmungen in Gehäuse und/oder Kühlkörper vorgese hen sein. Alternativ oder zusätzlich können Gehäuse und/oder Kühlkörper auch randseitige Reservoirbereiche aufweisen, welche z. B. in einfacher Weise von außen befüllbar und derart angeordnet sind, dass diese den später entstehenden Kapillarspalt kontaktieren bzw. zu die sem hin geöffnet oder mit diesem fluidal verbunden sind. Ferner kann durch das Vorsehen eines oder mehrerer Reservoirs eine wartungsfreie Lebensdauer der thermischen Verbindung geschaffen werden, sofern das Steuergerät und/oder der Kühlkörper nicht demontiert wird, z. B. eine die Fahrzeuglebensdauer entsprechende oder übersteigende Lebensdauer.

Zweckmäßigerweise ist eine insbesondere festlegbare Betriebstemperatur der zu kühlenden Komponente vorgesehen, z. B. kann als zu kühlende Komponente ein Steuergerät (z. B. Electronic Control Unit ECU bzw. Automated Driving Control Unit ADCU eines Fahrzeuges) und Betriebstemperatur die untere, mittlere oder maximal zulässige Betriebstemperatur des Steuergerätes vorgesehen sein. Dabei kann das das kapillarfüllende Medium derart beschaf fen sein, dass es den Kapillarspalt bei der festgelegten Betriebstemperatur verfüllt, indem es bei dieser Betriebstemperatur die für die Kapillarwirkung günstigsten Eigenschaften aufweist.

Vorzugsweise ist das kapillarfüllende Medium bei Betriebstemperatur flüssig, d. h. es kann außerhalb der Betriebstemperatur auch in einem anderen Aggregatzustand vorliegen. Bei spielsweise kann das kapillarfüllende Medium bei Raumtemperatur leicht anbringbar und wie der entfernbar sein. Dadurch wird eine langlebige thermische Verbindung erzeugt, welche z. B. auch noch nach Jahren noch gut lösbar ist. Das kapillarfüllende Medium wird derart gewählt oder modifiziert, dass es bei betriebsmäßiger Maximaltemperatur des Steuergerätes/Aggre gats und somit auch des Kühlkörpers immer (deutlich) unter dem Siedepunkt des Mediums bleibt.

Unter einem kapillarfüllenden Medium wird im Sinne der Erfindung ein Medium verstanden, welches aufgrund von Kapillarität und/oder eines Kapillareffekts den Kapillarspalt verfüllt. Dies erfolgt, indem das jeweilige Medium bei Betriebstemperatur flüssig vorliegt und bei Kontakt mit einer Kapillare bzw. dem Kapillarspalt durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit selbst und die Grenzflächenspannung zwischen Flüssigkeit bzw. Medium und der festen Oberfläche des Kapillarspaltes (d. h. der„Gefäßwand“, wie z. B. das Metall des Gehäuses oder des Kühl körpers) den Kapillarspalt verfüllt bzw. eine Kapillarwirkung aufweist.

Als kapillarfüllendes Medium können in überraschender Weise Paraffin bzw. Paraffinöle, wie z. B. Weißöl, vorgesehen sein. Insbesondere können Weißöle bis hin zu medizinischer Qualität (Paraffinum liquidum) eingesetzt werden, die z. B. in der Pharmazeutischen oder Kosmetik- Industrie Verwendung finden und daher sehr hohe Anforderungen an Reinheit und Verträg lichkeit erfüllen können. Derartige medizinische Weißöle sind oftmals farblos, geruchs- und geschmacksfrei und werden derart aufgereinigt, dass diese in der Regel keine weiteren Zu sätze wie Aromaten oder Schwefelverbindungen mehr enthalten. Gattungsgemäße Weißöle zeichnen sich dabei durch ihre Unschädlichkeit für den Menschen aus, so dass diese auch in der Lebensmittelindustrie verwendet werden können.

Alternativ oder zusätzlich kann als kapillarfüllendes Medium auch Vaseline bzw. Vaselin oder ähnliche Stoffe vorgesehen sein. Als Vaseline wird hierbei ein Gemisch aus einem flüssigen Anteil, z. B. 70 % bis 90 % aus stark verzweigten iso-Paraffinen und Olefinen, und einem festen bzw. kristallinen Anteil, z. B. 10 % bis 30 % aus langkettigen Komponenten (wie n- Paraffine und wenig verzweigte i so- Paraffine) bezeichnet, wobei der flüssige Anteil das (kris talline) Gerüst der festen Anteile durchdringt. Auch Vaseline zeichnet sich durch eine sehr gute Human- und Umweltverträglichkeit aus, sodass durch die erfindungsgemäße Verwendung die Installation bzw. des Mediums in besonderem Maße erleichtert.

Zweckmäßigerweise kann das kapillarfüllende Medium korrosionshemmende (z. B. fein ver teilte Chromate) und/oder die Flüssigkeits- bzw. Wasserverdrängung begünstigende Stoffe umfassen. Der Korrosionsschutz kann dadurch noch zusätzlich verbessert werden. Paraffine bzw. Paraffinöle und Vaseline zeichnen sich bereits durch wasserabweisende Eigenschaften aus und bieten daher bereits einen guten Korrosionsschutz.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann ein Druckausgleichskanal vorgesehen sein, der vorzugsweise eine größere Dimension (z. B. größerer Durchmesser) als der Kapillarspalt aufweist und an diesen angeschlossen oder an einer den Kapillarspalt angeschlossenen Aus sparung/Ausnehmung angeschlossen ist, um einen Druckausgleich vorzunehmen. Dadurch kann die Verbindungssicherheit zusätzlich erhöht und/oder ein Entweichen des Mediums wäh rend der Verfüllphase oder dem Betrieb (z. B. bei Betriebstemperatur) verhindert/vermindert werden, indem der Druckausgleichskanal Sog- oder Ansaugvorgänge unterdrück/vermindert und als Aufnahmesenke für überschüssiges Medium wirkt.

Neben- oder untergeordnet umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Her stellen einer Kühlanordnung, bei dem eine Kühlfläche eines Kühlkörpers und eine Kühlfläche einer zu kühlenden Komponente aneinander angeordnet werden, wobei durch die Anordnung der Kühlflächen mindestens ein (in der Regel unvermeidbarer) Kapillarspalt zwischen den Kühlflächen ausgebildet ist. Das kapillarfüllende Medium kann dabei zwischen den Kühlflä chen, innerhalb eines Reservoirs des Kühlkörpers und/oder innerhalb eines Reservoirs der zu kühlenden Komponente angeordnet werden, um den Kapillarspalt z. B. bei Betriebszustand (während des Betriebes der Komponente, z. B. bei Betriebstemperatur) zu verfüllen. Darüber hinaus beansprucht die vorliegende Erfindung die Verwendung von Paraffinöl, insbe sondere Weißöl, und/oder Vaseline als Basis für ein kapillarfüllendes Medium, welches in einer gattungsgemäßen Kühlanordnung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung o- der einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommt.

Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zweckmäßigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer ersten Ausgestaltung einer erfin dungsgemäßen Kühlanordnung im demontierten Zustand;

Fig. 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Ausgestaltung eines Kühlmittelkühl körpers einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung;

Fig. 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung einer erfin dungsgemäßen Kühlanordnung, sowie

Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung einer Ausgestaltung eines Gehäuses als (Teil ei ner) zu kühlenden Komponente einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung, in Draufsicht (unten) sowie eine dazugehörige Schnittdarstellung (oben) entlang der Schnittlinie A-A des Gehäuses.

Bezugsziffer 1 in Fig. 1 bezeichnet einen Kühlkörper für eine Luftkühlung mit mehreren Kühl rippen 2 und einer den Kühlrippen 2 gegenüberliegend angeordneten Anflanschfläche bzw. Kühlfläche 3. Der Kühlkörper 1 dient dabei dazu, ein Steuergerät 4 oder dessen Bauteile zu kühlen, indem der Kühlkörper 1 mit der Kühlfläche 3 an eine Kühlfläche 5 eines Gehäuses 6 des Steuergerätes 4 angeordnet wird, wobei Betriebswärme an die Umgebung abgegeben wird. Der Kühlkörper 1 kann dabei zusätzlich am Gehäuse 6 befestigt werden (geklebt, genie tet, geschraubt, geklammert oder dergleichen). Ferner kann das Steuergerät 4 einen Gehäu sedeckel 7 umfassen, um in einfacher Weise Zugang zum Inneren des Gehäuses 6 und damit zu den Elektronikkomponenten zu bekommen. Als Elektronikkomponenten können beispiels weise ein Schaltungsträger bzw. eine Leiterplatte 8, elektronische Bauteile 9a, 9b, die an die gekühlte Außenfläche thermisch angebunden sind (z. B. auch Leistungselektronik oder der gleichen), oder elektronische Bauteile 10, welche nicht an die gekühlte Außenfläche thermisch angebunden sind, vorgesehen sein. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht dabei darauf, die Bauteile (Kühlkörper 1 und Gehäuse 6) welche großflächig aneinander angeordnet sind, durch Einbringen eines gut kriechenden, kapillarfüllenden Mediums (in den Fig. der Übersicht lichkeit halber nicht dargestellt) aneinander anzuordnen, wobei das Medium wasserabweisend und derart beschaffen ist, dass es den (unvermeidbaren) Spalt verfüllt, d. h. Luft im Luftspalt bzw. Kapillarspalt ganz oder weitgehend verdrängt und somit Unebenheiten ausgleicht.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung eines Kühlkörpers gezeigt, wobei der Kühlkörper 11 eine Kühlmittelkühlung mit mehreren Kühlkanälen 12 aufweist, durch die ein Kühlmittel strö men kann. In gleicher Weise wie der Kühlkörper 1 kann der Kühlkörper 11 ein Steuergerät 4 kühlen, indem dieser mit einer Anflanschfläche bzw. Kühlfläche 13 an die Kühlfläche 5 des Steuergerätes 4 angeordnet wird.

Dadurch, dass der Kühlkörper 1 und das Gehäuse 6 nun direkt miteinander zusammenge bracht werden, wie in Fig. 3 dargestellt, also keine Wärmeleitpads oder Wärmeleitpaste da zwischen angebracht werden, kann es an ein oder meist mehreren Stellen direkten metalli schen Kontakt geben. An (zahlreichen) anderen Stellen sind die Metallflächen bzw. Kühlflä chen 3, 5 jedoch tausendstel- oder hundertstel- ggf. wenige zehntel Millimeter beabstandet, wie anhand der Vergrößerungsdarstellung in Fig. 3 gezeigt. Dadurch entsteht ein Spalt (Kapil larspalt 14) oder mehrere Spalten, welche(r) durch das Medium kapillarbedingt leicht gefüllt wird/werden. Dementsprechend füllt das kapillarfüllende Medium im Betrieb (z. B. bei Betriebs temperatur) den Kapillarspalt 14 ganz oder teilweise aus. Überraschenderweise kann das Me dium dabei um ein vielfaches schlechtere Wärmeleiteigenschaften als herkömmliche Wärme leitpads bzw. Wärmeleitpasten aufweisen, da es nur einen Bruchteil deren Stärke bzw. Dicke aufweist und zusätzlich partiell auch direkter Metallkontakt zwischen den Kühlflächen 3, 5 be stehen kann.

Konstruktionsbedingt kann es erforderlich sein, dass in einem Gehäuseteil des eigentlich flä chig ausgeführten Gehäusebodens, an welchem der Kühlkörper angebracht wird, Aushöhlun gen bzw. Aussparungen 15 vorgesehen werden müssen, um Materialanhäufungen (z. B. bei Aludruckgussgehäusen) in einem Bereich zu vermeiden, in dem der Gehäuseinnenboden par tiell angehoben werden muss, um innerhalb des Gehäuses 6 nahe an ein zu kühlendes Bauteil (z. B. Gehäusealuminiumteile, welche die Wärme intern ableiten sollen) geführt zu werden. Derartige Lufteinschlüsse würden, wenn sie inmitten der gesamten Kühlfläche liegen, welche durch das Medium im Spalt zwischen Kühlkörper und Gehäuse geschlossen ist, beim Ausdeh nen oder Zusammenziehen, d. h. bei Erwärmung oder Abkühlung, eine Ausblas- oder Saug wirkung entwickeln. Wenn derartige Lufteinschlüsse nicht vermieden werden können, kann ein Druckausgleichskanal 16 vorgesehen sein, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Druckausgleichskanal 16 weist dabei einen nennenswert dickeren (Kapillar-) Spalt auf als der Kapillarspalt 14 zwischen Gehäuse 6 und Kühlkörper 1. Dadurch kann Luft oder Medium mit geringerem Widerstand an- oder abgeben werden (d. h. ein Druckausgleich wird vorgenommen, um die Saug- oder Aus blaswirkung zu mindern oder zu verhindern).

Das kapillarfüllende Medium kann dabei flüssig oder auch fest auf- oder eingebracht werden, z. B. durch Aufsprühen (Aerosole, Spray oder dergleichen), Aufdampfen, Aufdispensen oder das Aufträgen von flüssigen oder pastösen Medien (z. B. mittels eines Pinsels oder eines T up- fers). Ferner kann auch ein festes Medium bei Raum-/Verarbeitungstemperatur aufgebracht oder eingebracht werden, um bei Steuergeräteerwärmung (z. B. vom Normalzustand bei Raumtemperatur zum Betriebszustand des Steuergerätes bei einer Betriebstemperatur von beispielsweise 30° C, 40° C, 50° C oder dergleichen) zu schmelzen und dann kapillarfüllend zu wirken. Das Medium ist dabei derart beschaffen, dass im heißesten (zulässigen) Zustand des Steuergerätes 4 (Nutzung sowie Standby oder ausgeschaltet), keine bzw. keine nennens werte Verdunstung des Mediums stattfindet. In praktischer Weise könnten auch die Ausspa rungen 15 oder der Druckausgleichskanal 16 im Normalbetrieb mit dem Medium gefüllt sein und/oder teilweise als Reservoir für das Medium dienen. Dabei ist vorgesehen, dass die Aus sparungen 15 und/oder der Druckausgleichskanal 16 das Medium aus dem Kapillarspalt 14 aufnehmen, um zu verhindern, dass das Medium ausläuft oder die Verbindung zwischen den Kühlflächen 3, 5 löst bzw. schwächt.

Das Auf- oder Einbringen des kapillarfüllenden Mediums erfolgt in praktischer Weise auf eine oder beide Kontaktflächen von Gehäuse 6 und Kühlkörper 1 , d. h. im Bereich der Kühlflächen 3, 5 oder durch Einbringen des bei Verarbeitungstemperatur flüssigen, pastösen oder festen Mediums in eine Aussparung 15 am Gehäuse 6 und/oder Kühlkörper 1 , die vorzugsweise ei nen Zugang zum Kapillarspalt 14 aufweist.

Als kapillarfüllendes Medium können z. B. Paraffinöle bzw. Weißöle oder Vaseline vorgesehen sein, die auch in Hautschutzmitteln oder Medizinprodukten verwendbar sind und somit kein Risiko für den Menschen darstellen. Insbesondere ist dabei auch der Einsatz z. B. im Kraft fahrzeuginnenraum unkritisch, sodass auch im Servicefall aufgetragenes Medium unschädlich für Mensch und Umgebung ist. Das Medium muss dabei nicht als reiner Stoff verwendet wer den. Vielmehr können Beimischungen von Stoffen erfolgen, welche den Korrosionsschutz o- der beispielsweise der Wasserverdrängung zuträglich sind. Alternativ können auch Wachse, wie z. B. Kerzenwachse, eingesetzt werden. Im üblichen Einsatz-Temperaturbereich des elektronischen Gerätes soll das Medium fern des Siedepunktes sein, so dass keine oder nur geringe Ausdunstungen stattfinden. Ein Wechsel des Aggregatzustandes des Mediums von flüssig nach fest im Betriebstemperaturbereich des Steuergerätes 4 ist unkritisch, wenn sich die Fließfähigkeit wieder bei höheren Temperaturen einstellt. Dadurch, dass das Medium zumindest im warmen oder heißen Betriebszustand des Steuer gerätes 4 flüssig ist bzw. sein muss, um auch dauerhaft den Kapillarspalt 4 zu verfüllen, kön nen oder sollten zusätzliche Reservoire bzw. Reservoirbereiche 17a, 17b vorhanden sein, wel che auch größere Mengen des Mediums aufnehmen oder wieder abgeben können. Die Re servoirbereiche 17a, 17b können z. B. an Stellen zwischen Gehäuse 6 und Kühlkörper 1 an- gebracht werden, an welchen weniger Kühlung (weniger guter Wärmeübergang) benötigt wird und z. B. in Form eines etwas dickeren Kapillarspaltes dargestellt sein, da die Kapillarwirkung bei einem schmalen Spalt größer ist als bei einem breiteren Spalt, d. h. die Flüssigkeit bzw. das Medium wird zum schmaleren Spalt hingezogen. Zudem können die randseitig bzw. rand- teilig vorgesehenen Reservoirbereiche 17a, 17b genutzt werden, das kapillarfüllende Medium im Bereich der Kühlflächen 3, 5 Auf- oder Einzubringen (ähnlich der Einbringung mittels der Aussparungen 15), wobei ein Eindringen des Mediums in den Kapillarspalt 14 vorzugsweise bei einem Erwärmen des Steuergerätes 4 bzw. des Kühlkörpers 1 , 11 während des Ferti- gungs- oder Testprozesses erfolgt. Ausdrücklich umfasst die Erfindung auch temperaturregulierende (d. h. entweder kühlende oder wärmende) Anordnungen und Verfahren, bei denen an Stelle einer kühlenden Kompo nente (Kühlkörper 1 , 11) z. B. eine erwärmende Komponente, wie z. B. eine Heizeinrichtung, vorgesehen ist. Ferner umfasst die Erfindung auch nicht ausdrücklich erwähnte Merkmalskom binationen einzelner Ausgestaltungsbeispiele und Unteransprüche (Neben- oder Unterkombi- nationen).

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Kühlkörper (für Luftkühlung)

2 Kühlrippe

3 Kühlfläche

4 Steuergerät

5 Kühlfläche

6 Gehäuse

7 Gehäusedeckel

8 Leiterplatte

9a elektronisches Bauteil (oder Bauteile)

9b elektronisches Bauteil (oder Bauteile) 10 elektronisches Bauteil (oder Bauteile)

11 Kühlkörper (für Kühlmittelkühlung)

12 Kühlkanälen

13 Kühlfläche

14 Kapillarspalt

15 Aussparung

16 Druckausgleichskanal

17a Reservoirbereiche

17b Reservoirbereiche

A-A Schnittlinie