DE102018106343B4 - Intermediate element for heat dissipation devices and heat dissipation device - Google Patents
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Abstract
Ein Zwischenelement für Wärmeableiteinrichtungen, umfassend:einen plattenförmigen Zwischenelementkörper, der eine erste Seite, eine zweite Seite, mehrere Perforationen und eine Nut-, insbesondere eine Kanal-, strukturgruppe aufweist, wobei die Nutstrukturgruppe entweder auf der ersten oder der zweiten Seite angeordnet ist, wobei die Perforationen durch den Zwischenelementkörper hindurchgehen und mit der ersten und zweiten Seite durchgängig verbunden sind, wobei die Nutstrukturgruppe mehrere Vorsprünge aufweist, wobei die Vorsprünge zueinander beabstandet und in einem Array angeordnet sind, wobei mehrere Kanäle zwischen den Vorsprüngen vorgesehen sind.An intermediate element for heat dissipation devices, comprising: a plate-shaped intermediate element body which has a first side, a second side, a plurality of perforations and a groove structure group, in particular a channel structure, the groove structure group being arranged either on the first or the second side, wherein the perforations pass through the intermediate element body and are continuously connected to the first and second sides, the groove structure group having a plurality of projections, the projections being spaced from one another and arranged in an array, with a plurality of channels being provided between the projections.
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zwischenelement für Wärmeableiteinrichtungen und eine Wärmeableiteinrichtung und insbesondere ein Zwischenelement für Wärmeableiteinrichtungen und eine Wärmeableiteinrichtung, bei dem/bei der mindestens eine Seite oder beide Seiten der oberen und unteren Seite eines einzelnen Zwischenelementkörpers zur Erhöhung der Kapillarkraft mit gleicher Oberflächenstruktur oder unterschiedlichen Oberflächenstrukturen versehen ist/sind.The present invention relates to an intermediate element for heat dissipation devices and a heat dissipation device, and in particular an intermediate element for heat dissipation devices and a heat dissipation device, in which / with the at least one side or both sides of the upper and lower side of a single intermediate element body for increasing the capillary force with the same surface structure or different surface structures is / are provided.
Stand der TechnikState of the art
Derzeitige auf Dampf-Flüssigkeits-Kreislauf basierende Wärmeableiteinrichtungen zur Wärmeableitung umfassen primär Wärmerohre und Vapor Chambers. Bei der Verwendung auf engem Raum, wie z. B. bei mobilen Geräten oder Smartwatches, muss daher die Gesamtstruktur des Wärmerohrs bzw. der Vapor Chamber zwecks Anpassung an den Anordnungsraum des Einsatzbereichs flach gehalten werden.Current vapor-liquid cycle heat dissipation devices for heat dissipation include primarily heat pipes and vapor chambers. When used in a confined space such as B. in mobile devices or smartwatches, the overall structure of the heat pipe or the vapor chamber must therefore be kept flat for the purpose of adapting to the arrangement space of the application area.
Bei einer Vapor Chamber oder einem Wärmerohr sind primär eine Kapillarstruktur und eine Arbeitsflüssigkeit im Inneren der Vakuumkammer vorgesehen. Die Wärmeübertragung erfolgt mittels einer Zwei-Phasen-Transformation, d. h. nach dem Erwärmen wird die in der Vakuumkammer befindliche Arbeitsflüssigkeit verdampft und kondensiert. Daher sind der zum Verdampfen und Verbreiten dienende Dampfkanal und die zum Kondensieren und Zurückführen der Arbeitsflüssigkeit dienende Kapillarstruktur zusammen mit der flachen Gestaltung zu einem Schwerpunkt zur Erzielung von Verbesserungen geworden. Durch die flache Gestaltung kommt es jedoch zu einer Verkleinerung des Raums der Vakuumkammer und einer Schwächung der strukturellen Festigkeit der Kapillarstruktur und der Außenplatte. Dies sind die wichtigsten Aufgaben, die gelöst werden müssen.In the case of a vapor chamber or a heat pipe, primarily a capillary structure and a working fluid are provided in the interior of the vacuum chamber. The heat transfer takes place by means of a two-phase transformation, i. H. After heating, the working fluid in the vacuum chamber is evaporated and condensed. Therefore, the vapor channel for vaporizing and diffusing and the capillary structure for condensing and returning the working fluid have become a focus for improvement together with the flat design. However, the flat design leads to a reduction in the space of the vacuum chamber and a weakening of the structural strength of the capillary structure and the outer plate. These are the most important tasks that need to be solved.
Für Vapor Chambers und Wärmerohre wird in der Regel Kupfermaterial verwendet. Kupfer weist die Eigenschaften der schnellen Wärmeübertragung und der hohen Duktilität auf. Daher kommt es bei Kupferplatten oder Kupferrohren, die eine flache Gestaltung aufweisen, leicht zu Verformungen. Wenn es bei der Vapor Chamber bzw. beim Wärmerohr zu einer Verformung gekommen ist, ist die Vakuumkammer zusammengedrückt oder zusammengesackt, sodass die eingefüllte Arbeitsflüssigkeit nicht mehr in der Lage ist, die mittels eines Dampf-Flüssigkeits-Kreislaufs erfolgende Wärmeübertragung durchzuführen.Copper material is usually used for vapor chambers and heat pipes. Copper has the properties of rapid heat transfer and high ductility. Therefore, copper plates or copper pipes that are flat in shape are easily deformed. If the vapor chamber or the heat pipe has deformed, the vacuum chamber is compressed or collapsed so that the working fluid that has been filled in is no longer able to carry out the heat transfer that takes place by means of a vapor-liquid cycle.
Aufgrund der durch die flache Gestaltung verursachten Verringerung des Raums der Vakuumkammer stellt ferner die Auswahl der in der Vakuumkammer anzuordnenden Kapillarstruktur ein weiteres zu lösendes Problem dar. Da Sinterpulver auf engem Raum schwieriger anzuordnen ist, wird in der Industrie Sinterpulver durch flaches Mesh, welches als alternative Kapillarstruktur zum Einsatz kommt, ersetzt. Allerdings muss flaches Mesh nach wie vor mit der äußeren Platte oder mit der Rohrwand gesintert werden, damit sich das Mesh in der Kammer nicht verzieht oder verrutscht. Jedoch führt die Enge in der Vakuumkammer zu einer Erschwerung des Sintervorgangs der Kapillarstruktur und der Kammer. Nach dem Sintern können Dampfkanäle verschwunden sein.Due to the reduction in the space of the vacuum chamber caused by the flat design, the selection of the capillary structure to be arranged in the vacuum chamber is another problem to be solved Capillary structure is used, replaced. However, flat mesh still needs to be sintered to the outer plate or pipe wall so that the mesh does not warp or slip in the chamber. However, the tightness in the vacuum chamber makes the sintering process of the capillary structure and the chamber more difficult. After sintering, vapor channels may have disappeared.
Ferner kann die Strömungsverteilung der Kapillarstruktur, wenn eine herkömmliche durch Sintern oder Mesh-Gewebe erzeugte Kapillarstruktur auf engem Raum angeordnet und durch Zusammendrücken verformt ist, in dreidimensionaler Richtung (axial und radial) nicht effektiv gesteuert werden, wobei ferner in der Kapillarstruktur befindliches Gas nicht herausgelangen kann, wodurch sich der Widerstand des Gases oder der Flüssigkeit nicht verringern lässt und somit der Dampf-Flüssigkeits-Kreislauf stoppt, sodass die Abkühlung der in Kontakt stehenden und zur Wärmeübertragung bzw. Wärmeableitung dienenden Wärmequelle nicht erfolgreich durchgeführt werden kann, was unter Umständen zu durch Überhitzung verursachten Abstürzen oder bei den Chips zum Auftreten eines Brandes führt. Bei der herkömmlichen durch Sintern oder Mesh-Gewebe erzeugten Kapillarstruktur lässt sich die Wärmeflussstruktur zur Flüssigkeit-Gas-Trennung nicht einrichten. In der Vapor Chamber kann es aufgrund der entgegengesetzten Fließrichtungen des Dampfs und der Flüssigkeit zwischen Flüssigkeit und Gas leicht zu einem Sprudeln kommen, wodurch sich der Widerstand zwischen der Flüssigkeit und dem Gas erhöht.Furthermore, if a conventional capillary structure produced by sintering or mesh fabric is arranged in a narrow space and deformed by compression, the flow distribution of the capillary structure in the three-dimensional direction (axially and radially) cannot be effectively controlled, and furthermore, gas in the capillary structure cannot escape can, as a result of which the resistance of the gas or the liquid cannot be reduced and thus the vapor-liquid cycle stops, so that the cooling of the heat source in contact and serving for heat transfer or heat dissipation cannot be carried out successfully, which may result from Crashes caused by overheating or a fire occurs in the chips. With the conventional capillary structure produced by sintering or mesh fabric, the heat flow structure for liquid-gas separation cannot be established. In the vapor chamber, due to the opposite flow directions of the vapor and the liquid between the liquid and the gas, bubbling can easily occur, which increases the resistance between the liquid and the gas.
Die obigen Mängel sind diejenigen, die bei den derzeitigen flach gehaltenen Wärmeableiteinrichtungen am dringlichsten einer Verbesserung bedürfen. Zum Stand der Technik gehören beispielsweise die
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Zur Beseitigung der obigen Nachteile im Stand der Technik, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flach gehaltene Kapillarstruktur mit höherer Kapillarkraft bereitzustellen.In order to eliminate the above disadvantages in the prior art, it is an object of the present invention to provide a flat capillary structure with higher capillary force.
Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Zwischenelement für Wärmeableiteinrichtungen bereit, das einen Zwischenelementkörper mit einer ersten Seite, einer zweiten Seite, mehreren Perforationen und einer Nutstrukturgruppe umfasst, wobei die Nutstrukturgruppe entweder auf der ersten oder der zweiten Seite angeordnet ist, wobei die Perforationen durch den Zwischenelementkörper hindurchgehen und mit der ersten und zweiten Seite durchgängig verbunden sind, wobei die Nutstrukturgruppe mehrere Vorsprünge aufweist, wobei die Vorsprünge zueinander beabstandet und in einem Array angeordnet sind, wobei mehrere Kanäle zwischen den Vorsprüngen vorgesehen sind.To achieve the above object, the present invention provides an intermediate element for heat dissipation devices, which has an intermediate element body with a first side, a second Side, a plurality of perforations and a groove structure group, wherein the groove structure group is arranged either on the first or the second side, the perforations pass through the intermediate element body and are continuously connected to the first and second sides, the groove structure group having a plurality of projections, the Projections are spaced apart and arranged in an array, wherein a plurality of channels are provided between the projections.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einen Zwischenelementkörper, einen ersten Plattenkörper und einen zweiten Plattenkörper umfassende Wärmeableiteinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.The present invention is based on the object of providing a heat dissipation device comprising an intermediate element body, a first plate body and a second plate body which overcomes the above-mentioned disadvantages from the prior art.
Der Zwischenelementkörper umfasst eine erste Seite, eine zweite Seite, mehrere Perforationen und eine Nutstrukturgruppe, wobei die Nutstrukturgruppe entweder auf der ersten oder der zweiten Seite angeordnet ist, wobei die Perforationen durch den Zwischenelementkörper hindurchgehen und mit der ersten und zweiten Seite durchgängig verbunden sind, wobei die Nutstrukturgruppe mehrere Vorsprünge aufweist, wobei die Vorsprünge zueinander beabstandet und in einem Array angeordnet sind, wobei mehrere Kanäle zwischen den Vorsprüngen vorgesehen sind.The intermediate element body comprises a first side, a second side, a plurality of perforations and a groove structure group, the groove structure group being arranged on either the first or the second side, the perforations passing through the intermediate element body and being continuously connected to the first and second sides, wherein the groove structure group has a plurality of projections, the projections being spaced apart from one another and arranged in an array, with a plurality of channels being provided between the projections.
Der erste Plattenkörper weist eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf, wobei der zweite Plattenkörper eine dritte Oberfläche und eine vierte Oberfläche aufweist, wobei sich die erste und dritte Oberfläche gegenseitig genau abdecken und zusammen eine dichte Kammer definieren, wobei der Zwischenelementkörper in der dichten Kammer angeordnet ist, wobei die dichte Kammer mit einem Arbeitsfluid gefüllt ist.The first plate body has a first surface and a second surface, the second plate body having a third surface and a fourth surface, the first and third surfaces exactly covering one another and together defining a sealed chamber, the intermediate element body in the sealed chamber is arranged, wherein the tight chamber is filled with a working fluid.
In der vorliegenden Erfindung wird ein einzelner flacher Zwischenelementkörper bereitgestellt, bei dem die Perforationen oder die Nutstrukturgruppe entweder auf der oberen oder unteren Seite entweder versetzt oder nicht versetzt angeordnet sind, sodass durch den Zwischenelementkörper eine zusammengesetzte Kapillarstruktur, die einen mittels des dampfförmigen und flüssigen Arbeitsfluids bewirkten Dampf-Flüssigkeits-Kreislauf ermöglicht, und ferner eine Wärmeableiteinrichtung, durch die die Kapillarstruktur und die Stützstruktur miteinander einstückig vereint werden, bereitgestellt werden.In the present invention, a single flat intermediate element body is provided in which the perforations or the groove structure group are arranged either offset or not offset on either the upper or lower side, so that a composite capillary structure through the intermediate element body, which caused one by means of the vaporous and liquid working fluid Vapor-liquid cycle allows, and also a heat dissipation device, through which the capillary structure and the support structure are united with one another in one piece, are provided.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren in schematischer Darstellung näher im Detail beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
2 eine Draufsicht des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
4 eine perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
5 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
6 eine perspektivische Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
7 eine perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
8 eine perspektivische Ansicht des vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
8a eine perspektivische Ansicht des vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
9 eine Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmeableiteinrichtung; -
10a eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmeableiteinrichtung; -
10b eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmeableiteinrichtung; -
11a eine schematische Ansicht der Mikrostruktur des zweiten Plattenkörpers der erfindungsgemäßen Wärmeableiteinrichtung; -
11b eine schematische Ansicht der Mikrostruktur des zweiten Plattenkörpers der erfindungsgemäßen Wärmeableiteinrichtung; -
11c eine schematische Ansicht der Mikrostruktur des zweiten Plattenkörpers der erfindungsgemäßen Wärmeableiteinrichtung; -
11d eine schematische Ansicht der Mikrostruktur des zweiten Plattenkörpers der erfindungsgemäßen Wärmeableiteinrichtung; -
12a eine perspektivische Ansicht des fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen; -
12b eine perspektivische Ansicht des fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zwischenelements für Wärmeableiteinrichtungen.
-
1 a perspective view of a first embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
2 a plan view of the first embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
3 a perspective view of a second embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
4th a perspective view of the second embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
5 a perspective view of a third embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
6th a perspective view of the third embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
7th a perspective view of a fourth embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
8th a perspective view of the fourth embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
8a a perspective view of the fourth embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
9 a sectional view of the first embodiment of the heat dissipating device according to the invention; -
10a a sectional view of the second embodiment of the heat dissipation device according to the invention; -
10b a sectional view of the second embodiment of the heat dissipation device according to the invention; -
11a a schematic view of the microstructure of the second plate body of the heat dissipating device according to the invention; -
11b a schematic view of the microstructure of the second plate body of the heat dissipating device according to the invention; -
11c a schematic view of the microstructure of the second plate body of the heat dissipating device according to the invention; -
11d a schematic view of the microstructure of the second plate body of the heat dissipating device according to the invention; -
12a a perspective view of the fifth embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices; -
12b a perspective view of the fifth embodiment of the intermediate element according to the invention for heat dissipation devices.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments
Um ein vollständiges Verständnis der strukturellen und funktionellen Merkmale der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, werden im Folgenden bevorzugte Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es versteht sich, dass die gezeigten Figuren nur schematische Darstellungen bezüglich der technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind und die exakten relativen Maße und Proportionen aller technischen Merkmale nicht beschränkt sind.In order to enable a complete understanding of the structural and functional features of the present invention, preferred exemplary embodiments are described in detail below with reference to the accompanying drawings. It goes without saying that the figures shown are only schematic representations with regard to the technical features of the present invention and that the exact relative dimensions and proportions of all technical features are not restricted.
Die
Hierbei weist der Zwischenelementkörper
Hierbei weist die Nutstrukturgruppe
Die
Die
Die
Die Querschnitte der Nuten
Hierbei weist der Zwischenelementkörper
Der erste Plattenkörper
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Nutstrukturgruppe
Die
Im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist bei der Wärmeableiteinrichtung die zweite Oberfläche
Gemäß den
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Mikronuten vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der mittlere Bereich der dritten Oberfläche
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Abstände zwischen den bei der Verdampfungszone
Wenn der zweite Plattenkörper
Durch die obige Mikrostruktur 34 (Plattierungsschicht oder Mikronuten) kann die Wasseraufnahme und der Feuchtigkeitsgehalt der Verdampfungszone
Die
In der Erfindung ist eine Nutstrukturgruppe
Durch die Verbundstruktur des Zwischenelementkörpers
Ferner kann der Zwischenelementkörper
Mit der erfindungsgemäßen Kapillarstruktur können ferner durch einen einzelnen plattenförmigen Körper axiale und radiale dreidimensionale Kanäle für den Dampf-Flüssigkeits-Kreislauf erzeugt werden, wobei diese Kanäle nicht auf eine Anordnung auf engem Raum beschränkt sind, wodurch die Arbeitsflüssigkeit in einem dreidimensionalen Raum fließen und ein reibungsloser und ununterbrochener Dampf-Flüssigkeits-Kreislauf gewährleistet werden kann. Darüber hinaus kann bei der erfindungsgemäßen Kapillarstruktur die Flüssigkeit über die Kanäle
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- ZwischenelementkörperIntermediate element body
- 1111
- erste Seitefirst page
- 1212th
- zweite Seitesecond page
- 1313th
- Perforationperforation
- 131131
- VerbindungskanalConnection channel
- 1414th
- NutstrukturgruppeGroove structure group
- 141141
- NutGroove
- 141a141a
- VerbindungskanalConnection channel
- 142142
- Vorsprunghead Start
- 143143
- Kanalchannel
- 144144
- NanostrukturschichtNanostructural layer
- 1a1a
- erster Bereichfirst area
- 1b1b
- zweiter Bereichsecond area
- 1c1c
- dritter Bereichthird area
- 22
- erster Plattenkörperfirst plate body
- 2121
- erste Oberflächefirst surface
- 21a21a
- KondensationszoneCondensation zone
- 211211
- vorstehender Abschnittprevious section
- 2222nd
- zweite Oberflächesecond surface
- 2323
- VerdampfungszoneEvaporation zone
- 2424
- KondensationsendeEnd of condensation
- 2525th
- KondensationsendeEnd of condensation
- 33
- zweiter Plattenkörpersecond plate body
- 3131
- dritte Oberflächethird surface
- 31a31a
- VerdampfungszoneEvaporation zone
- 3232
- vierte Oberflächefourth surface
- 3333
- dichte Kammertight chamber
- 44th
- ArbeitsfluidWorking fluid
Claims (22)
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Publications (2)
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