DE102015004758A1

DE102015004758A1 - Manufacturing process for manufacturing large-area cooling plates with integrated heat pipes for position-independent cooling

Info

Publication number: DE102015004758A1
Application number: DE102015004758.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Husterer
Original assignee: INNOVATEK OS GmbH
Current assignee: INNOVATEK OS GmbH
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2016-10-20

Abstract

Für den Aufbau von großflächigen Kühlerelementen in Dimmensionsbereichen über 300 mm Kantenlänge und Anforderungen an einem möglichst geringen Temperaturgradienten im System muss eine effiziente Wärmeverteilung im Kühlelement sichergestellt werden. In aktuellen technischen Lösungen werden bisher bei Verwendung von Wärmerohren diese mittels mechanischer Klemmung oder einpressen oder einkleben fest mit dem Grundkörper verbunden. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde das die einzelnen Komponenten, Wärmerohr und Kühlelement differierende Ausdehnungsraten aufweisen, bei zunehmenden Baugrößen wirken sich diese Unterschiede stärker aus. Insbesondere in Systemen die lageunabhängig immer konstante Wärmewiderstände erfordern und daher mit Sinterversionen der Wärmerohre arbeiten müssen die deutlich verschiedenen Ausdehnungsraten ausgeglichen werden ohne das die Langzeitstabilität des Verbundes leidet. Eine mechanische Klemmung die entsprechende Materialbewegungen erlaubt ist aufwendig und benötigt zusätzliche Konstruktionselemente und Bauraum. Mit der Erfindung wird erreicht, dass die Wärmerohre kräftearm im Verbund gehalten werden. Der Verbund zwischen Wärmerohr und Grundteil wird dabei ohne mechanische Klemmelemente und nur durch sehr elastische Kleber sichergestellt die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Bauelemente durch elastische Verformung des Klebers ausgleichen. Die Erfindung kann in diversen Bereichen der Elektronik und des Maschinenbaus eingesetzt werden. Die Erfindung ermöglich die effektive Kühlung großer Leistungen auf kleinstem Bauraum bei sehr hoher Lebensdauer.For the construction of large-area radiator elements in dimming areas over 300 mm edge length and requirements for the lowest possible temperature gradient in the system, an efficient heat distribution in the cooling element must be ensured. In current technical solutions, when heat pipes are used, they have been firmly connected to the base body by means of mechanical clamping or pressing or gluing. The invention is based on the problem that the individual components, heat pipe and cooling element differing expansion rates, with increasing sizes, these differences have a stronger impact. Especially in systems requiring position-independent always constant thermal resistance and therefore work with sintered versions of the heat pipes must be compensated for the significantly different expansion rates without the long-term stability of the composite suffers. A mechanical clamping the appropriate material movements allowed is complicated and requires additional construction elements and space. With the invention it is achieved that the heat pipes are held low in strength in the composite. The bond between the heat pipe and the base is thereby ensured without mechanical clamping elements and only by very elastic adhesive compensate for the different thermal expansion of the components by elastic deformation of the adhesive. The invention can be used in various fields of electronics and mechanical engineering. The invention enables the effective cooling of large power in the smallest space with a very long service life.

Description

Für den Aufbau von großflächigen Kühlerelementen in Dimmensionsbereichen über 300 mm Kantenlänge und Anforderungen an einem möglichst geringen Temperaturgradienten im System muss eine effiziente Wärmeverteilung im Kühlelement sichergestellt werden. In aktuellen technischen Lösungen werden bisher bei Verwendung von Wärmerohren diese mittels mechanischer Klemmung oder einpressen oder einkleben fest mit dem Grundkörper verbunden. Lösungen die eine schwimmende Lagerung der Wärmerohre ermöglichen sind aus mehreren Bauteilen aufgebaut die zusätzliche Bauteile und zusätzlichen Bauraum benötigen.For the construction of large-area radiator elements in dimming areas over 300 mm edge length and requirements for the lowest possible temperature gradient in the system, an efficient heat distribution in the cooling element must be ensured. In current technical solutions, when heat pipes are used, they have been firmly connected to the base body by means of mechanical clamping or pressing or gluing. Solutions that allow a floating storage of the heat pipes are constructed of several components that require additional components and additional space.

Der im Schutzanspruch 1 gegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde das die einzelnen Komponenten, Wärmerohr und Kühlelement differierende Ausdehnungsraten aufweisen, bei zunehmenden Baugrößen wirken sich diese Unterschiede stärker aus. Insbesondere in Systemen die lageunabhängig immer konstante Wärmewiderstände erfordern und daher mit Sinterversionen der Wärmerohre arbeiten müssen die deutlich verschiedenen Ausdehnungsraten ausgeglichen werden ohne das die Langzeitstabilität des Verbundes leidet. Eine mechanische Klemmung die entsprechende Materialbewegungen erlaubt ist aufwendig und benötigt zusätzliche Konstruktionselemente und Bauraum.The protection given in claim 1 invention is based on the problem that the individual components, heat pipe and cooling element differing expansion rates, with increasing sizes, these differences have a stronger impact. Especially in systems requiring position-independent always constant thermal resistance and therefore work with sintered versions of the heat pipes must be compensated for the significantly different expansion rates without the long-term stability of the composite suffers. A mechanical clamping the appropriate material movements allowed is complicated and requires additional construction elements and space.

Mit der Erfindung wird erreicht dass die Wärmerohre kräftearm im Verbund gehalten werden. Der Verbund zwischen Wärmerohr und Grundteil wird dabei ohne mechanische Klemmelemente und nur durch sehr elastische Kleber sichergestellt die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Bauelemente durch elastische Verformung des Klebers ausgleichen. Die mechanische Fixierung erfolgt dabei nur durch den dauerhaft elastischen Kleber. Eine vorteilhafte Ausgestaltung liegt vor wenn dem dauerhaft elastischen Kleber Füllstoffe zugesetzt werden die die Wärmeleitfähigkeit verbessern.With the invention it is achieved that the heat pipes are held low in strength composite. The bond between the heat pipe and the base is thereby ensured without mechanical clamping elements and only by very elastic adhesive compensate for the different thermal expansion of the components by elastic deformation of the adhesive. The mechanical fixation is carried out only by the permanently elastic adhesive. An advantageous embodiment is when the permanently elastic adhesive fillers are added to improve the thermal conductivity.

Claims

The production process for the production of large-area cooling plates with integrated heat pipes is characterized in that: 1 ) (please refer 1 ) with recesses ( 3 ) (please refer 1 ) for heat pipes ( 2 ) (please refer 1 ) which have an installation clearance - no further mechanical clamping elements are required - The connection between the base and the heat pipe by means of elastic and filler-containing adhesives takes place ( 4 ) (please refer 1 ) - The glue ( 4 ) (please refer 1 ) elastically compensates for the mechanical movements arising in the area of application due to temperature-induced expansion.