DE102010023120A1 - Herstellungsverfahren für flaches Wärmrohr - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für flaches Wärmerohr, das an der Innenwand des Innenraums (112) eines Rohrs (11) eine Kapillarstrukturschicht (14) und mindestens einen Kapillarstreifen (141) bildet und dann das Rohr (11) flachpresst, wodurch die Kapillarstreifen (141) eine Stützung im flachen Rohr (11) bilden. Anschließend wird ein Stutzen (15) mit dem Innenraum (112) verbunden und dann werden die beiden Öffnungen (113, 114) des flachen Rohrs (11) geschlossen. Danach wird durch den Stutzen (5) der Innenraum (112) evakuiert und ein Arbeitsmedium in den Innenraum (112) gefüllt. Schließlich wird der Stutzen (15) geschlossen, so dass das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren einfach, schnell und kostengünstig ist und eine niedrige Ausschußquote aufweist.
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für flaches Wärmerohr, das in dem Rohr eine Kapillarstrukturschicht und Kapillarstreifen einteilig bildet.
- Stand der Technik
- Das Kühlen ist eine wichtige Aufgabe in der elektronischen Technologie. Mit der Erhöhung der Arbeitsleitung steigt auch die Betriebswärme und die Anforderung an die Wärmeableitung.
- Die Kühlrippen werden oft zum Kühlen der elektronischen Bauelemente verwendet. Ein niedrigerer Wärmewiderstand bedeutet eine höhere Kühlwirkung. Der Wärmewiderstand ist ein Maß für die Temperaturdifferenz, die in einem Objekt oder Material beim Hindurchtreten eines Wärmestroms entsteht. Das Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer und Aluminium, wird oft zur Herstellung der Kühlrippen verwendet. Die Kühlwirkung dieser Kühlrippen wird jedoch durch die Konvektionswärmewiderstand reduziert und kann somit die Anforderung der neuen elektronischen Produkte nicht erfüllen.
- Um die Kühlwirkung zu erhöhen, können das Wärmerohr und die Vapor Chamber verwendet werden, die mit einem Kühlkörper aus Kühlrippen kombiniert werden können.
-
1 zeigt ein herkömmliches flaches Wärmerohr, das eine erste Kupferplatte10 und eine zweite Kupferplatte11 umfaßt. Die erste Kupferplatte10 und die zweite Kupferplatte11 sind miteinander verbunden und bilden einen Innenraum12 , in den ein Arbeitsmedium (wie Wasser, Flüssigkeit) gefüllt wird. Die erste Kupferplatte10 und die zweite Kupferplatte11 weisen an der einander zugewandten Seite eine Kapillarstrukturschicht13 , die sich an der Innenwand des Innenraums12 befindet. Die Kapillarstrukturschicht besitzt folgende Funktionen:1 . Reduzierung des Wärmedurchflusses der Rohrwand;2 . Vergrößerung der Verdampfungsfläche;3 . Hemmung des Wachstums des Dampffilms. Durch die Kapillarwirkung kann das Arbeitsmedium auf der Kapillarstrukturschicht13 (an der ersten und zweiten Kupferplatte10 ,11 ) verteilt werden. - Die dem Innenraum
12 abgewandte Oberfläche der ersten Kupferplatte10 steht mit einer Wärmequelle (wie Zentraleinheit) in Kontakt. (Die erste Kupferplatte10 bildet die Verdampfungsseite oder Wärmeaufnahmeseite.) Die Wärme der Wärmequelle wird von der ersten Kupferplatte10 absorbiert und zu der zweiten Kupferplatte11 (Kondensationsseite) transportiert. Dabei wird das Arbeitsmedium in der Kapillarstrukturschicht13 von der Wärme der ersten Kupferplatte10 verdampft. - Der Dampf strömt zu der Kaltseite (die zweite Kupferplatte
11 ) und wird von der zweiten Kupferplatte11 kondensiert. Das kondensierte Arbeitsmedium fließt durch die Kapillarstrukturschicht13 der zweiten Kupferplatte11 zu der ersten Kupferplatte10 zurück, wodurch das Arbeitsmedium im Wärmerohr zirkulieren kann. Wenn die Phasenänderung des Arbeitsmediums in der Kapillarstrukturschicht13 der ersten Kupferplatte10 nicht reibungslos erfolgt, hat es die folgenden Folgen:1 . ein Widerstand für den Rückfluß des Arbeitsmediums tritt auf, wodurch das Arbeitsmedium nicht rechtzeitig zu der Verdampfungsseite zurückfließen kann, so das die Wärmeaufnahmeseite des Wärmerohrs austrocknet;2 . in der Kapillarstrukturschicht treten Dampfblasen auf, wodurch der Rückfluß des Arbeitsmediums verhindert wird und die Wärme nicht rechtzeitig von dem Arbeitsmedium wegtransportiert wird, so das die Wärmeaufnahmeseite des Wärmerohrs austrocknet. - Daher weist die herkömmliche Lösung folgende Nachteile auf:
- 1. da die obere und untere Kupferplatten an den vier Seiten geschlossen werden sollen, wird der Innenraum verkleinert;
- 2. da die obere und untere Kupferplatten an den vier Seiten geschlossen werden sollen, ist die Herstellung aufwendig, so dass die Herstellungskosten höher sind.
- Aus diesem Grund hat der Erfinder in Anbetracht der Nachteile herkömmlicher Lösungen, basierend auf langjähriger Erfahrung in diesem Bereich, nach langem Studium, zahlreichen Versuchen und unentwegten Verbesserungen die vorliegende Erfindung entwickelt.
- Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für flaches Wärmerohr zu schaffen, das einfach, schnell und kostengünstig ist und eine niedrige Ausschußquote aufweist.
- Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für flaches Wärmerohr zu schaffen, wobei in dem Rohr eine Kapillarstrukturschicht und Kapillarstreifen einteilig gebildet sind, die das flache Rohr stützen können, so dass eine Verformung des flachen Rohrs vermieden wird und die Aufbaufestigkeit gehalten wird.
- Diese Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für flaches Wärmerohr gelöst, das folgende Schritte enthält:
ein Rohr und ein Kern werden bereitgestellt, wobei das Rohr eine kontinuierliche Lochwand aufweist, die einen Innenraum bildet, der an den beiden Enden des Rohres eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung besitzt; anschließend wird der Kern in das Rohr eingebracht, wobei die Außenfläche des Kerns der Innenwand des Innenraums zugewandt ist, wodurch zwischen der Innenwand des Innenraums und der Außenfläche des Kerns ein Füllraum gebildet ist, wobei der Kern in der Außenfläche mehrere Nuten besitzt, die mit dem Füllraum verbunden sind; danach wird ein Sinterpulver in den Füllraum und die Nuten gefüllt; schließlich wird das Rohr gesintert und danach der Kern herausgezogen, wodurch an der Innenwand des Innenraums eine Kapillarstrukturschicht und mindestens ein Kapillarstreifen gebildet sind, wobei der Kapillarstreifen aus der Kapillarstrukturschicht ausgeht und ein freies Ende besitzt;
das Rohr wird flachgepresst, wodurch ein flaches Rohr erhalten wird, das eine Oberwand und eine Unterwand besitzt, wobei die freien Enden der Kapillarstreifen auf der Oberwand oder der Unterwand aufliegen und somit die Oberwand und die Unterwand stützen;
ein Stutzen wird in eine Öffnung gebracht, wobei das erste Ende des Stutzens aus dem Rohr herausragt und das zweite Ende in den Innenraum einragt;
die erste und zweite Öffnung des flachen Rohrs werden geschlossen, wodurch eine erste geschlossene Seite und eine zweite geschlossene Seite gebildet sind, so dass der Innenraum geschlossen ist;
der Stutzen wird mit dem flachen Rohr verbunden; und
durch den Stutzen wird der Innenraum evakuiert und ein Arbeitsmedium in den Innenraum gefüllt, wonach das erste Ende des Stutzens geschlossen wird. - Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 eine Darstellung der herkömmlichen Lösung, -
2 ein Ablaufdiagramm der Erfindung, -
3 eine perspektivische Darstellung des Rohres und des Kerns vor der Verbindung, -
4 eine Schnittdarstellung des Rohres und des Kerns nach der Verbindung, -
5 eine Schnittdarstellung der Kapillarstrukturschicht und der Kapillarstreifen, -
6 eine Schnittdarstellung beim Flachpressen des Rohrs, -
7 eine Schnittdarstellung der Verbindung der Kapillarstreifen mit der Oberwand, -
8 eine Schnittdarstellung des Anbringens des Stutzens, -
9 eine Schnittdarstellung des Schließens der beiden Öffnungen des flachen Rohrs, -
10 eine Schnittdarstellung des flachen Wärmerohrs der Erfindung. - Wege zur Ausführung der Erfindung
- Die Figuren zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie aus
2 ersichtlich ist, enthält das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren folgende Schritte: - Schritt 1: wie aus den
3 und4 ersichtlich ist, werden ein Rohr11 und ein Kern12 bereitgestellt, wobei das Rohr11 eine kontinuierliche Lochwand111 aufweist, die einen Innenraum112 bildet, der an den beiden Enden des Rohres11 eine erste Öffnung113 und eine zweite Öffnung114 besitzt; anschließend wird der Kern12 in das Rohr11 eingebracht wobei die Außenfläche des Kerns12 der Innenwand des Innenraums112 zugewandt ist, wodurch zwischen der Innenwand des Innenraums112 und der Außenfläche des Kerns12 ein Füllraum13 gebildet ist, wobei der Kern12 in der Außenfläche mehrere Nuten121 besitzt, die mit dem Füllraum13 verbunden sind; danach wird ein Sinterpulver in den Füllraum13 und die Nuten121 gefüllt; schließlich wird das Rohr11 gesintert und danach der Kern12 herausgezogen, wie es in5 dargestellt ist, wodurch an der Innenwand des Innenraums112 eine Kapillarstrukturschicht14 und mindestens ein Kapillarstreifen141 gebildet sind, wobei der Kapillarstreifen141 aus der Kapillarstrukturschicht14 ausgeht und ein freies Ende1411 besitzt; - Schritt 2: wie aus den
6 und7 ersichtlich ist, wird das Rohr11 flachgepresst, wodurch ein flaches Rohr11 erhalten wird, das eine Oberwand115 und eine Unterwand116 besitzt, wobei die freien Enden1411 der Kapillarstreifen141 auf der Oberwand115 oder der Unterwand116 aufliegen; im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die freien Enden1411 der Kapillarstreifen141 mit der Oberwand115 verbunden und somit die Oberwand115 und die Unterwand116 stützen; - Schritt 3: wie aus
8 ersichtlich ist, wird ein Stutzen15 in eine Öffnung gebracht, wobei das erste Ende des Stutzens15 aus dem Rohr11 herausragt und das zweite Ende in den Innenraum112 einragt; - Schritt 4: wie aus den
9 und10 ersichtlich ist, werden die erste und zweite Öffnung113 ,114 des flachen Rohrs11 geschlossen, wodurch eine erste geschlossene Seite117 und eine zweite geschlossene Seite118 gebildet sind, so dass der Innenraum112 geschlossen ist; - Schritt 5: der Stutzen
15 wird mit dem flachen Rohr11 verbunden; und - Schritt 6: durch den Stutzen
15 wird der Innenraum112 evakuiert und ein Arbeitsmedium in den Innenraum112 gefüllt, wonach das erste Ende des Stutzens15 geschlossen wird. - Das Sinterpulver ist ein Metallpulver (wie Kupferpulver) oder Keramikpulver. Im Schritt 1 wird das Sinterpulver in das Rohr
11 gefüllt und danach in einen Sinterofen gebracht. Nach dem Sintern und Kühlen wird das Rohr11 aus dem Sinterofen herausgenommen und der Kern12 aus dem Rohr herausgezogen. - Im Schritt 2 ist die Verbindung der freien Enden
1411 und der Oberwand115 eine Diffusionsverbindung. Im Schritt4 werden die erste und zweite Öffnung113 ,114 durch Diffusionsverbindung geschlossen und bilden die erste geschlossene Seite117 und die zweite geschlossene Seite118 . - Die Kapillarstreifen können auch durch Kupferfasern, Kupfermaschen oder Kupferstreifen, die in das Sinterpulver eingesetzt werden, gebildet sein, wodurch die Kapillarstreifen und die Kapillarstrukturschicht eine unterschiedliche Porösität besitzen.
- Daher weist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren folgende Vorteile auf:
- 1. an der Innenseite des Rohrs
11 werden direkt eine Kapillarstrukturschicht14 und mindestens ein Kapillarstreifen141 gebildet und anschließend wird das Rohr11 flachgepresst, wodurch das Rohr11 von den Kapillarstreifen141 gestützt wird, so dass eine Verformung des flachen Rohrs vermieden wird und die Aufbaufestigkeit gehalten wird; - 2. die Herstellung ist einfach und schnell, wodurch eine Reduzierung der Ausschußquote und der Herstellungskosten erreicht werden kann.
- Die vorstehende Beschreibung stellt nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung. Bezugszeichenliste
11 Rohr 111 Rohrwand 112 Innenraum 113 erste Öffnung 114 zweite Öffnung 115 Oberwand 116 Unterwand 12 Kern 121 Nut 13 Füllraum 14 Kapillarstrukturschicht 141 Kapillarstreifen 1411 freies Ende 15 Stutzen 117 erste geschlossene Seite 118 zweite geschlossene Seite - Sp1: ein Rohr und ein Kern werden bereitgestellt, wobei das Rohr eine kontinuierliche Lochwand aufweist, die einen Innenraum bildet, der an den beiden Enden des Rohres eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung besitzt; anschließend wird der Kern in das Rohr eingebracht, wobei die Außenfläche des Kerns der Innenwand des Innenraums zugewandt ist, wodurch zwischen der Innenwand des Innenraums und der Außenfläche des Kerns ein Füllraum gebildet ist, wobei der Kern in der Außenfläche mehrere Nuten besitzt, die mit dem Füllraum verbunden sind; danach wird ein Sinterpulver in den Füllraum und die Nuten gefüllt; schließlich wird das Rohr gesintert und danach der Kern herausgezogen, wodurch an der Innenwand des Innenraums eine Kapillarstrukturschicht und mindestens ein Kapillarstreifen gebildet sind, wobei der Kapillarstreifen aus der Kapillarstrukturschicht ausgeht und ein freies Ende besitzt;
- Sp2: das Rohr wird flachgepresst, wodurch ein flaches Rohr erhalten wird, das eine Oberwand und eine Unterwand besitzt, wobei die freien Enden der Kapillarstreifen auf der Oberwand oder der Unterwand aufliegen und somit die Oberwand und die Unterwand stützen;
- SP3: ein Stutzen wird in eine Öffnung gebracht, wobei das erste Ende des Stutzens aus dem Rohr herausragt und das zweite Ende in den Innenraum einragt;
- SF4: die erste und zweite Öffnung des flachen Rohrs werden geschlossen, wodurch eine erste geschlossene Seite und eine zweite geschlossene Seite gebildet sind, so dass der Innenraum geschlossen ist;
- SP5: der Stutzen wird mit dem flachen Rohr verbunden; und
- SP6: durch den Stutzen wird der Innenraum evakuiert und ein Arbeitsmedium in den Innenraum gefüllt, wonach das erste Ende des Stutzens geschlossen wird.
Claims (8)
- Herstellungsverfahren für flaches Wärmerohr, das folgende Schritte enthält: ein Rohr (
11 ) und ein Kern (12 ) werden bereitgestellt, wobei das Rohr (11 ) eine kontinuierliche Lochwand (111 ) aufweist, die einen Innenraum (112 ) bildet, der an den beiden Enden des Rohres (11 ) eine erste Öffnung (113 ) und eine zweite Öffnung (114 ) besitzt; anschließend wird der Kern (12 ) in das Rohr (11 ) eingebracht, wobei die Außenfläche des Kerns (12 ) der Innenwand des Innenraums (112 ) zugewandt ist, wodurch zwischen der Innenwand des Innenraums (112 ) und der Außenfläche des Kerns (12 ) ein Füllraum (13 ) gebildet ist, wobei der Kern (12 ) in der Außenfläche mehrere Nuten (121 ) besitzt, die mit dem Füllraum (13 ) verbunden sind; danach wird ein Sinterpulver in den Füllraum (13 ) und die Nuten (121 ) gefüllt; schließlich wird das Rohr (11 ) gesintert und danach der Kern (12 ) herausgezogen, wodurch an der Innenwand des Innenraums (112 ) eine Kapillarstrukturschicht (14 ) und mindestens ein Kapillarstreifen (141 ) gebildet sind, wobei der Kapillarstreifen (141 ) aus der Kapillarstrukturschicht (14 ) ausgeht und ein freies Ende (1411 ) besitzt; das Rohr (11 ) wird flachgepresst, wodurch ein flaches Rohr (11 ) erhalten wird, das eine Oberwand (115 ) und eine Unterwand (116 ) besitzt, wobei die freien Enden (1411 ) der Kapillarstreifen (141 ) auf der Oberwand (115 ) oder der Unterwand (116 ) aufliegen und somit die Oberwand (115 ) und die Unterwand (116 ) stützen; ein Stutzen (15 ) wird in eine Öffnung gebracht, wobei das erste Ende des Stutzens (15 ) aus dem Rohr (11 ) herausragt und das zweite Ende in den Innenraum (112 ) einragt; die erste und zweite Öffnung (113 ,114 ) des flachen Rohrs (11 ) werden geschlossen, wodurch eine erste geschlossene Seite (117 ) und eine zweite geschlossene Seite (118 ) gebildet sind, so dass der Innenraum (112 ) geschlossen ist; der Stutzen (15 ) wird mit dem flachen Rohr (11 ) verbunden; und durch den Stutzen (15 ) wird der Innenraum (112 ) evakuiert und ein Arbeitsmedium in den Innenraum (112 ) gefüllt, wonach das erste Ende des Stutzens (15 ) geschlossen wird. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (
121 ) an einer Seite des Kerns (12 ) gebildet sind. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstrukturschicht (
14 ) durch das Sinterpulver in dem Füllraum (13 ) gebildet ist. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarstreifen (
141 ) durch das Sinterpulver in der Nut (121 ) gebildet ist. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterpulver ein Metallpulver oder Keramikpulver ist.
- Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der freien Enden (
1411 ) und der Oberwand (115 ) oder der Unterwand (116 ) eine Diffusionsverbindung ist. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Öffnung (
113 ,114 ) durch Diffusionsverbindung geschlossen sind und die erste geschlossene Seite (117 ) und die zweite geschlossene Seite (118 ) bilden. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstreifen (
141 ) durch Kupferfasern, Kupfermaschen oder Kupferstreifen, die in das Sinterpulver eingesetzt werden, gebildet sind.
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---|---|---|---|
DE201010023120 DE102010023120A1 (de) | 2010-06-03 | 2010-06-03 | Herstellungsverfahren für flaches Wärmrohr |
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---|---|---|---|
DE201010023120 DE102010023120A1 (de) | 2010-06-03 | 2010-06-03 | Herstellungsverfahren für flaches Wärmrohr |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010023120A1 true DE102010023120A1 (de) | 2011-12-08 |
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ID=44973843
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DE201010023120 Withdrawn DE102010023120A1 (de) | 2010-06-03 | 2010-06-03 | Herstellungsverfahren für flaches Wärmrohr |
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DE (1) | DE102010023120A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2929765A4 (de) * | 2012-12-05 | 2016-07-20 | Ericsson Telefon Ab L M | System und verfahren zur temperaturregelung von elektronischen bauteilen |
-
2010
- 2010-06-03 DE DE201010023120 patent/DE102010023120A1/de not_active Withdrawn
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EP2929765A4 (de) * | 2012-12-05 | 2016-07-20 | Ericsson Telefon Ab L M | System und verfahren zur temperaturregelung von elektronischen bauteilen |
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