DE102011117490A1

DE102011117490A1 - Vapor-Chamber-Kühler und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102011117490A1
Application number: DE201110117490
Authority: DE
Inventors: Hsiu-Wei Yang
Original assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Current assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vapor-Chamber-Kühler und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei der Vapor-Chamber-Kühler einen Hauptkörper umfasst, der eine erste Platte und eine zweite Platte aufweist, die miteinander verbunden sind und mindestens eine Durchbrechung und einen Hohlraum bilden, wobei der Hohlraum mindestens eine Kapillarstruktur, eine Stützstruktur und ein Arbeitsfluid besitzt, wobei die Durchbrechung durch die erste und zweite Platte und den Hohlraum durchgeht. Dadurch kann die Erfindung die umliegenden elektronischen Bauelemente der Wärmequelle vermeiden und durch die Durchbrechung eine Wärmeisolierwirkung erreichen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Vapor-Chamber-Kühler und ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere einen Vapor-Chamber-Kühler und ein Verfahren zu dessen Herstellung, der/das die umliegenden elektronischen Bauelemente der Wärmequelle flexibel vermeiden kann.
Stand der Technik
Da die elektronischen Produkte immer kompakter sind, sind die elektronischen Bauelemente auch immer kleiner, während die Arbeitsleitung der elektronischen Bauelemente weiter steigt.
Der Vapor-Chamber-Kühler dient zu einer Fläche-zu-Fläche-Wärmeleitung und ist anders als das Wärmerohr, das zu einer Punkt-zu-Punkt-Wärmeleitung dient, für einen engeren Raum geeignet.
Der Vapor-Chamber-Kühler weist eine größere Kontaktfläche auf und ist somit für eine Wärmequelle mit größerer Fläche oder mehrere naheliegende Wärmequellen geeignet.
Da die zu kühlenden elektronischen Bauelemente der Schaltungsplatte nicht in der gleichen Zone angeordnet sind und eine unterschiedliche Höhe besitzen, kann der herkömmliche Vapor-Chamber-Kühler nicht jede Wärmequelle auf der Schaltungsplatte kühlen.
Außerdem besitzt jedes elektronisches Bauelement eine unterschiedliche Arbeitsleistung und somit eine unterschiedliche Betriebswärme. Daher ist es nicht geeignet, mit einem Vapor-Chamber-Kühler unterschiedliche elektronische Bauelemente zu kühlen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vapor-Chamber-Kühler zu schaffen, der eine hohe Einsatzflexibilität aufweist.
Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren des Vapor-Chamber-Kühlers zu schaffen, das eine hohe Einsatzflexibilität aufweist.
Diese Aufgaben werden durch den erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühler gelöst, der einen Hauptkörper umfasst, der eine erste Platte und eine zweite Platte aufweist, die miteinander verbunden sind und mindestens eine Durchbrechung und einen Hohlraum bilden, wobei der Hohlraum mindestens eine Kapillarstruktur, eine Stützstruktur und ein Arbeitsfluid besitzt, wobei die Durchbrechung durch die erste und zweite Platte und den Hohlraum durchgeht.
Die obengenannten Aufgaben werden weiter durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des Vapor-Chamber-Kühlers gelöst, das folgende Schritte enthält:
eine erste Platte und eine zweite Platte werden bereitgestellt;
die erste und zweite Platte erzeugen durch mechanische Bearbeitung jeweils mindestens eine Öffnung;
auf den einander zugewandten Seiten der ersten und zweiten Platte werden eine Kapillarstruktur und eine Stützstruktur gebildet; und
die erste und zweite Platte werden miteinander verbunden, an den Rändern und der Stelle der Öffnungen abgedichtet, evakuiert und mit einem Arbeitsmedium gefüllt.
Dadurch kann die Erfindung die umliegenden elektronischen Bauelemente der Wärmequelle vermeiden und durch die Durchbrechung eine Wärmeisolierwirkung erreichen.
Daher weist die Erfindung folgende Vorteile auf:

1. Vermeidung der umliegenden elektronischen Bauelemente der Wärmequelle,
2. hohe Einsatzflexibilität,
3. Wärmeisolierwirkung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
2 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
4 eine Explosionsdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
5 eine perspektivische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
6 eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
7 eine Explosionsdarstellung eines Anwendungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers,
8 eine perspektivische Darstellung des Anwendungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers und
9 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
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, 2 und 3 zeigen das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühlers, der einen Hauptkörper 1 umfasst.
Der Hauptkörper 1 weist eine erste Platte 11 und eine zweite Platte 12 Der auf, die miteinander verbunden sind und mindestens eine Durchgangsöffnung 13 und einen Hohlraum 14 bilden. Der Hohlraum 14 besitzt mindestens eine Kapillarstruktur 15, eine Stützstruktur 16 und ein Arbeitsfluid 17. Die Durchbrechung 13 geht durch die erste und zweite Platte 11, 12 und den Hohlraum 14 durch. Der Hohlraum 14 ist geschlossen und befindet sich zwischen der ersten und zweiten Platte 11, 12 und der Durchbrechung 13.
Die erste Platte 11 bildet eine erste Öffnung 111, die durch die erste Platte 11 durchgeht. Um die erste Öffnung 111 ist ein erster Kragen 1111 vorgesehen. Die zweite Platte 12 bildet eine zweite Platte 121. Die erste und zweite Platte 11, 12 sind miteinander verbunden, wobei das der ersten Platte 11 abgewandte Ende des ersten Kragens 1111 mit der zweiten Öffnung 121 der zweiten Platte 12 verbunden ist, so dass die Durchbrechung 13 gebildet ist.
Die Kapillarstruktur 15 ist durch Sinterpulver, Netzkörper oder Rillen gebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kapillarstruktur durch Sinterpulver gebildet. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
Die 4, 5 und 6 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die erste Platte 11 eine erste Öffnung 111 bildet, die durch die erste Platte 11 durchgeht, wobei um die erste Öffnung 111 ein erster Kragen 1111 vorgesehen ist, und die zweite Platte 12 eine zweite Öffnung 121 bildet, die durch die zweite Platte 12 durchgeht, wobei um die zweite Öffnung 121 ein zweiter Kragen 1211 vorgesehen ist. Die erste und zweite Platte 11, 12 sind miteinander verbunden, wobei das der ersten Platte 11 abgewandte Ende des ersten Kragens 1111 mit dem der zweiten Platte 12 abgewandten Ende des zweiten Kragens 1211 verbunden ist, so dass die Durchbrechung 13 gebildet ist.
Die 7 und 8 zeigen ein Anwendungsbeispiel der Erfindung, wobei der Hauptkörper 1 auf einer Basisplatte 2 liegt, die mindestens eine Wärmequelle 21 und eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen 22 trägt, wobei die elektronischen Bauelemente 22 um die Wärmequelle 21 liegen. Der Hauptkörper 1 steht mit der Wärmequelle 21 in Kontakt, wobei die elektronischen Bauelemente 22 in der Durchbrechung 13 aufgenommen und somit flexibel vermieden werden können. Da der Hohlraum (3) geschlossen ist, ist der Hohlraum durch die Durchbrechung von den elektronischen Bauelementen 22 getrennt, so dass eine Wärmeisolierwirkung erreicht wird.
9 zeigt das Herstellungsverfahren des erfindungsgemässen Vapor-Chamber-Kühlers. Wie in Verbindung mit den 1 bis 6 ersichtlich ist, enthält das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren folgende Schritte:
S1: eine erste Platte und eine zweite Platte werden bereitgestellt;
Eine erste Platte 11 und eine zweite Platte 12 werden bereitgestellt. Die erste und zweite Platte 11, 12 sind aus Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer, Aluminium, nichtrostendem Stahl oder Keramik, hergestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sie Kupferplatten. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
S2: die erste und zweite Platte erzeugen durch mechanische Bearbeitung jeweils mindestens eine Öffnung;
Durch mechanische Bearbeitung erzeugen die erste und zweite Platte 11, 12 an der Stelle der Durchbrechung 13 jeweils eine Öffnung (die erste Öffnung 111 und die zweite Öffnung 121 in 3). Die mechanische Bearbeitung kann Stanzen, Durchziehen oder Schneiden sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Stanzen verwendet. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Bei der Erzeugung der Öffnungen der ersten und zweiten Platte (die erste Öffnung 111 und die zweite Öffnung 121 in 3) wird die erste Platte 11 mit einer Öffnung (die erste Öffnung 111) gestanzt und um die Öffnung ein Kragen gebildet (die erste Öffnung 111 und der erste Kragen 1111 in 3). An der Stelle der Öffnung der ersten Platte wird die zweite Platte mit einer Öffnung (die zweite Öffnung 121 in 3) gestanzt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die erste Platte 11 mit einer Öffnung (die erste Öffnung 111) gestanzt und um die Öffnung ein Kragen gebildet (die erste Öffnung 111 und der erste Kragen 1111 in 6). An der Stelle der Öffnung der ersten Platte wird die zweite Platte mit einer Öffnung (die zweite Öffnung 121 in 3) gestanzt und um die Öffnung ein Kragen gebildet (die zweite Öffnung 121 und der zweite Kragen 1211 in 6).
S3: auf den einander zugewandten Seiten der ersten und zweiten Platte werden eine Kapillarstruktur und eine Stützstruktur gebildet;
Auf den einander zugewandten Seiten der ersten und zweiten Platte 11, 12 werden eine Kapillarstruktur 15 und eine Stützstruktur 16 gebildet. Die Kapillarstruktur 15 ist durch Sinterpulver gebildet, das auf den einander zugewandten Seiten der ersten und zweiten Platte 11, 12 gesintert wird. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Stützstruktur 16 ist durch Kupferstäbe, Sinterpulverstäbe oder Ringstäbe gebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Stützstruktur durch Kupferstäbe gebildet. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
S4: die erste und zweite Platte werden miteinander verbunden, an den Rändern und der Stelle der Öffnungen abgedichtet, evakuiert und mit einem Arbeitsmedium gefüllt;
Die erste und zweite Platte 11, 12 werden miteinander verbunden, wobei die Verbindungsstellen der ersten und zweiten Platte 11, 12, wie die Ränder und die Stelle der Öffnungen, abgedichtet werden. Die Verbindung und Abdichtung kann durch Schweißen, Diffusionsverbindung, Ultraschallschweißen erfolgen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Diffusionsverbindung verwendet. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Schließlich wird der Hauptkörper 1 evakuiert und mit dem Arbeitsfluid gefüllt. Danach wird der Hauptkörper verschlossen.
Bezugszeichenliste

1: Hauptkörper
11: erste Platte
111: erste Öffnung
1111: erster Kragen
12: zweite Platte
121: zweite Öffnung
1211: zweiter Kragen
13: Durchbrechung
14: Hohlraum
15: Kapillarstruktur
16: Stützstruktur
17: Arbeitsfluid
2: Basisplatte
21: Wärmequelle
22: elektronisches Bauelement

Claims

Vapor-Chamber-Kühler, umfassend einen Hauptkörper (1), der eine erste Platte (11) und eine zweite Platte (12) aufweist, die miteinander verbunden sind und mindestens eine Durchbrechung (13) und einen Hohlraum (14) bilden, wobei der Hohlraum (14) mindestens eine Kapillarstruktur (15), eine Stützstruktur (16) und ein Arbeitsfluid (17) besitzt, wobei die Durchbrechung (13) durch die erste und zweite Platte (11, 12) und den Hohlraum (14) durchgeht.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (14) geschlossen ist und sich zwischen der ersten und zweiten Platte (11, 12) und der Durchbrechung (13) befindet.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Platte (11) eine erste Öffnung (111) bildet, die durch die erste Platte (11) durchgeht, wobei um die erste Öffnung (111) ein erster Kragen (1111) vorgesehen ist, und die zweite Platte (12) eine zweite Öffnung (121) bildet, die durch die zweite Platte (12) durchgeht, wobei um die zweite Öffnung (121) ein zweiter Kragen (1211) vorgesehen ist, wobei die erste und zweite Platte (11, 12) miteinander verbunden sind, wobei das der ersten Platte (11) abgewandte Ende des ersten Kragens (1111) mit dem der zweiten Platte (12) abgewandten Ende des zweiten Kragens (1211) verbunden ist, so dass die Durchbrechung (13) gebildet ist.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Platte (11) eine erste Öffnung (111) bildet, die durch die erste Platte (11) durchgeht, wobei um die erste Öffnung (111) ein erster Kragen (1111) vorgesehen ist, und die zweite Platte (12) eine zweite Öffnung (121) bildet, wobei die erste und zweite Platte (11, 12) miteinander verbunden sind, wobei das der ersten Platte (11) abgewandte Ende des ersten Kragens (1111) mit der zweiten Öffnung (121) der zweiten Platte (12) verbunden ist, so dass die Durchbrechung (13) gebildet ist.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur (15) durch Sinterpulver, Netzkörper oder Rillen gebildet ist.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (16) durch Kupferstäbe, Sinterpulverstäbe oder Ringstäbe gebildet ist.
Herstellungsverfahren des Vapor-Chamber-Kühlers, das folgende Schritte enthält: eine erste Platte und eine zweite Platte werden bereitgestellt; die erste und zweite Platte erzeugen durch mechanische Bearbeitung jeweils mindestens eine Öffnung; auf den einander zugewandten Seiten der ersten und zweiten Platte werden eine Kapillarstruktur und eine Stützstruktur gebildet; und die erste und zweite Platte werden miteinander verbunden, an den Rändern und der Stelle der Öffnungen abgedichtet, evakuiert und mit einem Arbeitsmedium gefüllt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung und Abdichtung der ersten und zweiten Platte durch Schweißen, Diffusionsverbindung oder Ultraschallschweißen erfolgt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur durch Sinterpulver, Netzkörper oder Rillen gebildet ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur durch Sinterpulver gebildet ist, das auf den einander zugewandten Seiten der ersten und zweiten Platte gesintert wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bearbeitung Stanzen, Durchziehen oder Schneiden ist.