DE102011109566A1

DE102011109566A1 - Vapor-Chamber-Kühler und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102011109566A1
Application number: DE201110109566
Authority: DE
Inventors: Chih-peng Chen
Original assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Current assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-02-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vapor-Chamber-Kühler, der umfasst: einen Hauptkörper (1), der einen Hohlraum (11) aufweist, in dem eine Vielzahl von Führungselementen (111) vorgesehen sind und ein Arbeitsfluid (2) gefüllt wird, wobei die Führungselemente (111) mindestens einen Kanal (112) bilden, wobei die Führungselemente (111) und die Kanäle (112) eine Führungszone (12) bilden, wobei an den beiden Enden der Führungszone (12) eine erste Konvektionszone (13) und eine zweite Konvektionszone (14) vorgesehen sind, und wobei die erste und zweite Konvektionszone (13, 14) mit den Kanälen (112) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkörper durch Stranpressen geformt ist, wobei die inneren Kanäle gleichzeitig gebildet sind, so dass die Herstellungskosten erheblich reduziert werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Vapor-Chamber-Kühler und ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere ein Vapor-Chamber-Kühler und Verfahren zu dessen Herstellung, das das Aluminium-Strangpressen verwendet, wodurch das Material gespart wird und die Kosten reduziert werden.
Stand der Technik
Wärmeleitelement, wie Wärmerohr, Vapor-Chamber-Kühler, Flachwärmerohr usw., ist aus Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Das Wärmerohr dient zum Wegtransport der Wärme und absorbiert mit einem Ende die Wärme, in dem das Arbeitsfluid verdampft wird und zu dem anderen Ende des Wärmerohrs fließt, wodurch die Wärme wegtransportiert wird.
Wenn eine größere Wärmeleitfläche erforderlich ist, wird der Vapor-Chamber-Kühler verwendet, der mit einer Fläche die Wärme absorbiert und die Wärme zu der anderen Fläche transportiert.
Der herkömmliche Vapor-Chamber-Kühler ist aus Kupfer hergestellt und weist im Inneren eine Stützstruktur und eine Kapillarstruktur auf. Nach der Formung wird der Vapor-Chamber-Kühler evakuiert und mit einem Arbeitsfluid gefüllt. Danach wird der Hohlraum des Vapor-Chamber-Kühlers geschlossen. Das Arbeitsfluid kann in dem Vapor-Chamber-Kühler zirkulieren, wodurch die Wärme wegtransportiert werden kann.
Der herkömmliche Vapor-Chamber-Kühler ist durch eine Oberplatte und eine Unterplatte gebildet, die miteinander verbunden sind. Die Stützstruktur und die Kapillarstruktur sind durch Sinter, Fräsen, Ätzen oder Netzflechten geformt. Diese Herstellung ist jedoch zeit- und kostenaufwendig.
Außerdem ist der herkömmliche Vapor-Chamber-Kühler aus Kupfer hergestellt. Dieser Vapor-Chamber-Kühler besitzt zwar eine bessere Wärmeleitfähigkeit, ist jedoch teurer. Daher weist die herkömmliche Lösung folgende Nachteile auf:

1. höhere Kosten,
2. schwere Herstellung.

Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vapor-Chamber-Kühler zu schaffen, der den Kreislauf des Arbeitsfluids verbessern und die Herstellungskosten reduzieren kann.
Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren des Vapor-Chamber-Kühlers zu schaffen, das den Kreislauf des Arbeitsfluids verbessern und die Herstellungskosten reduzieren kann.
Diese Aufgaben werden durch den erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühler gelöst, der einen Hauptkörper umfasst, der einen Hohlraum aufweist, in dem eine Vielzahl von Führungselementen vorgesehen sind und ein Arbeitsfluid gefüllt wird, wobei die Führungselemente mindestens einen Kanal bilden, wobei die Führungselemente und die Kanäle eine Führungszone bilden, wobei an den beiden Enden der Führungszone eine erste Konvektionszone und eine zweite Konvektionszone vorgesehen sind, und wobei die erste und zweite Konvektionszone mit den Kanälen verbunden sind.
Diese Aufgaben werden weiter durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des Vapor-Chamber-Kühlers gelöst, das folgende Schritte enthält:
durch Aluminium-Strangpressen wird der Hauptkörper mit einer Vielzahl von inneren Kanälen einteilig geformt;
die beiden Enden des Hauptkörpers werden mechanisch bearbeitet, um die Kanäle miteinander zu verbinden; und
die beiden Enden des Hauptkörpers werden geschlossen und der Hauptkörper wird gleichzeitig evakuiert und mit dem Arbeitsfluid gefüllt.
Der erfindungsgemäße Vapor-Chamber-Kühler kann den Kreislauf des Arbeitsfluids verbessern und somit die Wärmeübertragungswirkung erhöhen.
Beim Strangpressen können die Kanäle des Hauptkörpers gleichzeitig geformt werden, so dass die Herstellungskosten reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
2a eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
2b eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
3 eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
4 eine Darstellung der Bearbeitung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens des Vapor-Chamber-Kühlers,
5 ein Ablaufdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens des Vapor-Chamber-Kühlers,
6 ein Ablaufdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens des Vapor-Chamber-Kühlers.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
Die 1, 2a und 2b zeigen das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers, der einen Hauptkörper 1 umfasst.
Der Hauptkörper 1 ist durch ein stranggepresstes Aluminiumprofil einteilig ausgebildet und weist einen Hohlraum 11 auf, in dem eine Vielzahl von Führungselementen 111 vorgesehen sind und ein Arbeitsfluid 2 gefüllt wird. Die Führungselemente 111 bilden mindestens einen Kanal 112. Die Führungselemente 111 und die Kanäle 112 bilden eine Führungszone 12. An den beiden Enden der Führungszone 12 sind eine erste Konvektionszone 13 und eine zweite Konvektionszone 14 vorgesehen. Die erste und zweite Konvektionszone 13, 14 sind mit den Kanälen 112 verbunden. Die Innenwand des Hohlraums 11 besitzt mindestens eine Kapillarstruktur 15, die durch Rillen, Sinterpulver oder Netzkörper gebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kapillarstruktur durch Rillen gebildet.
3 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers, der sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass der Hauptkörper 1 ein Rohr 16 aufweist, das mit dem Hohlraum 11 verbunden ist.
Die 4 und 5 zeigen das erste Ausführungsbeispiel des erfindungemäßen Herstellungsverfahrens des Vapor-Chamber-Kühlers, das folgende Schritte enthält:

S1: durch Aluminium-Strangpressen wird der Hauptkörper mit einer Vielzahl von inneren Kanälen einteilig geformt;

Durch Aluminium-Strangpressen wird mindestens ein Hauptkörper 1 des Vapor-Chamber-Kühlers geformt. Beim Strangpressen wird der Hohlraum 11, die Führungselemente 111 und die Kanäle 112 gleichzeitig geformt.

S2: die beiden Enden des Hauptkörpers werden mechanisch bearbeitet, um die Kanäle miteinander zu verbinden;

Die offenen beiden Enden des durch Aluminium-Strangpressen geformten Hauptkörpers 1 werden mechanisch bearbeitet, um die Führungselemente 111, die die Kanäle 112 bilden, teilweise abzutragen, damit die Kanäle 112 miteinander verbunden sind. Die mechanische Bearbeitung kann Fräsen oder Hobeln sein:

S3: die beiden Enden des Hauptkörpers werden geschlossen und der Hauptkörper wird gleichzeitig evakuiert und mit dem Arbeitsfluid gefüllt.

Schließlich werden die offenen beiden Enden des Hauptkörpers 1 geschlossen. Gleichzeitig wird der Hauptkörper evakuiert und mit dem Arbeitsfluid 2 gefüllt.
6 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungemäßen Herstellungsverfahrens des Vapor-Chamber-Kühlers, das folgende Schritte enthält:

S1: durch Aluminium-Strangpressen wird der Hauptkörper mit einer Vielzahl von inneren Kanälen einteilig geformt;
S2: die beiden Enden des Hauptkörpers werden mechanisch bearbeitet, um die Kanäle miteinander zu verbinden;
S3: die beiden Enden des Hauptkörpers werden geschlossen und der Hauptkörper wird gleichzeitig evakuiert und mit dem Arbeitsfluid gefüllt.

Die Schritte S1 bis S3 sind gleich wie im ersten Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass nach dem Schritt S1, in dem durch Aluminium-Strangpressen der Hauptkörper mit einer Vielzahl von inneren Kanälen einteilig geformt wird, ein Schritt 4 eingefügt wird, in dem an den Innenwänden der Kanäle mindestens eine Kapillarstruktur gebildet ist.

S4: an den Innenwänden der Kanäle ist mindestens eine Kapillarstruktur gebildet.

An den Innenwänden der Kanäle 112 des Hauptkörpers 1 ist mindestens eine Kapillarstruktur 15 gebildet, die durch Rillen, Sinterpulver oder Netzkörper gebildet ist.
Bezugszeichenliste

1: Hauptkörper
11: Hohlraum
111: Führungselement
112: Kanal
12: Führungszone
13: erste Konvektionszone
14: zweite Konvektionszone
15: Kapillarstruktur
16: Rohr
2: Arbeitsfluid

Claims

Vapor-Chamber-Kühler, umfassend einen Hauptkörper (1), der einen Hohlraum (11) aufweist, in dem eine Vielzahl von Führungselementen (111) vorgesehen sind und ein Arbeitsfluid (2) gefüllt wird, wobei die Führungselemente (111) mindestens einen Kanal (112) bilden, wobei die Führungselemente (111) und die Kanäle (112) eine Führungszone (12) bilden, wobei an den beiden Enden der Führungszone (12) eine erste Konvektionszone (13) und eine zweite Konvektionszone (14) vorgesehen sind, und wobei die erste und zweite Konvektionszone (13, 14) mit den Kanälen (112) verbunden sind.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Hohlraums (11) mindestens eine Kapillarstruktur (15) besitzt.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur (15) durch Rillen, Sinterpulver oder Netzkörper gebildet ist.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkörper (1) ein Rohr (16) aufweist, das mit dem Hohlraum (11) verbunden ist.
Herstellungsverfahren des Vapor-Chamber-Kühlers, das folgende Schritte enthält: durch Aluminium-Strangpressen wird der Hauptkörper mit einer Vielzahl von inneren Kanälen einteilig geformt; die beiden Enden des Hauptkörpers werden mechanisch bearbeitet, um die Kanäle miteinander zu verbinden; und die beiden Enden des Hauptkörpers werden geschlossen und der Hauptkörper wird gleichzeitig evakuiert und mit dem Arbeitsfluid gefüllt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bearbeitung Fräsen oder Hobeln ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt, in dem durch Aluminium-Strangpressen der Hauptkörper mit einer Vielzahl von inneren Kanälen einteilig geformt wird, ein Schritt eingefügt wird, in dem an den Innenwänden der Kanäle mindestens eine Kapillarstruktur gebildet ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur durch Rillen, Sinterpulver oder Netzkörper gebildet ist.