QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
Diese Patentanmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung mit laufender Nummer 62/678,687, eingereicht am 31. Mai 2018. Der Offenbarungsgehalt der oben genannten Patentanmeldung ist durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen.This patent application claims the benefit of US Provisional Patent Application Serial No. 62 / 678,687, filed May 31, 2018. The disclosure of the above-referenced patent application is incorporated herein by reference in its entirety.
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Kälteplattenanordnung für das Wärmemanagement einer Wärmequelle und insbesondere eine Kälteplattenanordnung für das Wärmemanagement von elektronischen Vorrichtungen, wobei die Kälteplattenanordnung einen Kälteblock, der in sich einen Kühlkanal definiert, und eine Abdeckplatte umfasst, die den Kühlkanal abdeckt.This disclosure generally relates to a cold plate assembly for heat management of a heat source, and more particularly to a cold plate assembly for thermal management of electronic devices, the cold plate assembly comprising a cold block defining therein a cooling channel and a cover plate covering the cooling channel.
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Wie bekannt erzeugen elektronische Festkörpervorrichtungen wie elektronische Komponenten in Fahrzeugen während ihres Betriebs Wärme. Die erzeugte Wärme kann, wenn sie bedeutend genug ist, die elektronischen Vorrichtungen beschädigen, was mit einem Leistungsverlust der elektronischen Vorrichtungen oder tatsächlichen physischen Schäden an den elektronischen Vorrichtungen einhergeht. Üblicherweise soll die Größe der elektronischen Vorrichtungen abhängig von den Bauraumanforderungen minimiert werden. Wenn die Größe der elektronischen Vorrichtungen jedoch minimiert wird, wird die Wärme problematischer, die während des Betriebs bei höheren elektrischen Strömen von der Vorrichtung erzeugt wird. Daher ist es wünschenswert, die elektronischen Vorrichtungen effektiv zu kühlen, um Schäden zu vermeiden.As is known, solid state electronic devices such as electronic components in vehicles generate heat during their operation. The generated heat, if significant enough, can damage the electronic devices, resulting in a loss of performance of the electronic devices or actual physical damage to the electronic devices. Usually, the size of the electronic devices should be minimized depending on the space requirements. However, as the size of the electronic devices is minimized, the heat generated by the device during operation at higher electrical currents becomes more problematic. Therefore, it is desirable to effectively cool the electronic devices to avoid damage.
Bei elektronischen Festkörpervorrichtungen kommt oft eine thermische Schnittstelle wie ein Kühlkörper oder eine Kälteplatte zum Einsatz, die den elektronischen Vorrichtungen während des Betriebs der elektronischen Vorrichtungen Wärme entzieht und sie somit kühlt. Oft ist der Kühlkörper auf einen Luftfluss um den Kühlkörper und die elektronische Vorrichtung angewiesen, um die Minimierung der Temperatur der elektronischen Vorrichtungen zu unterstützen. Bei bekannten maschinell hergestellten Kälteplatten kommt an einer oberen Fläche der Kälteplatte oft ein Wärmeleitmaterial (thermal interface material - TIM) zum Einsatz. Kälteplatten weisen jedoch üblicherweise eine unebene obere Fläche auf. Das TIM auf der unebenen oberen Fläche der Kälteplatte führt dazu, dass sich zwischen dem TIM und der Kälteplatte kleine Lücken bilden. Als Folge der Lücken wird die Effizienz der Wärmeübertragung zwischen der elektronischen Vorrichtung und der Kälteplatte minimiert. Somit ermöglichen bekannte Kälteplatten mit TIM üblicherweise keinen optimalen oder direkten Kontakt zwischen der elektronischen Vorrichtung und der Kälteplatte, was in ineffizienter und unvorteilhafter Kühlung der elektronischen Vorrichtungen resultiert.In solid state electronic devices, a thermal interface such as a heat sink or cold plate is often used which extracts heat from the electronic devices during operation of the electronic devices and thus cools them. Often, the heat sink relies on airflow around the heat sink and the electronic device to help minimize the temperature of the electronic devices. In known machine-made cold plates, a thermal interface material (TIM) is often used on an upper surface of the cold plate. Cold plates, however, usually have an uneven upper surface. The TIM on the uneven upper surface of the cold plate causes small gaps to form between the TIM and the cold plate. As a result of the gaps, the efficiency of heat transfer between the electronic device and the cold plate is minimized. Thus, known cold plates with TIM do not usually allow optimum or direct contact between the electronic device and the cold plate, resulting in inefficient and unfavorable cooling of the electronic devices.
Daher soll eine Kälteplatte für die direkte Montage an eine Wärmequelle wie beispielsweise eine elektronische Vorrichtung ausgestaltet werden, wobei die Kälteplatte die Effizienz der Kühlung der Wärmequelle maximiert und der Herstellungsaufwand der Kälteplatte minimiert wird.Therefore, a cold plate for direct mounting to a heat source such as an electronic device should be designed, the cold plate maximizes the efficiency of the cooling of the heat source and the production cost of the cold plate is minimized.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Gemäß und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise eine Kälteplatte entdeckt, die für die direkte Montage an eine Wärmequelle wie beispielsweise eine elektronische Vorrichtung ausgestaltet ist, wobei die Kälteplatte die Effizienz der Kühlung der Wärmequelle maximiert und der Herstellungsaufwand der Kälteplatte minimiert wird.In accordance with and in accordance with the present invention, a cold plate designed for direct mounting to a heat source such as an electronic device has surprisingly been discovered, the cold plate maximizing the efficiency of cooling the heat source and minimizing the manufacturing cost of the cold plate.
Weitere Merkmale der Offenbarung gehen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor.Further features of the disclosure will become apparent from the following description and the appended claims, taken in conjunction with the accompanying drawings.
Figurenlistelist of figures
Die oben genannten Aufgaben und Vorteile der Erfindung sowie weitere werden für Fachleute durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung unter Berücksichtigung der beiliegenden Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:
- 1 eine Querschnittsaufrissansicht einer Wärmequellen-Kühlanordnung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
- 2 eine montierte perspektivische Draufsicht einer Wärmequellen-Kühlanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung; und
- 3 eine teilweise auseinandergezogene perspektivische Draufsicht der in 2 gezeigten Wärmequellen-Kühlanordnung.
The above objects and advantages of the invention, as well as others, will become apparent to those skilled in the art upon reading the following detailed description of one embodiment of the invention, with reference to the accompanying drawings. Show it: - 1 a cross-sectional elevational view of a heat source cooling arrangement according to an embodiment of the disclosure;
- 2 an assembled perspective top view of a heat source cooling arrangement according to another embodiment of the disclosure; and
- 3 a partially exploded perspective top view of 2 shown heat source cooling arrangement.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Die folgende ausführliche Beschreibung und beigefügte Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung anzufertigen und zu verwenden, und sollen den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise einschränken. Hinsichtlich der offenbarten Verfahren sind die dargestellten Schritte nur beispielhaft und daher ist die Reihenfolge der Schritte nicht erforderlich oder zwingend, sofern dies nicht anders angegeben ist.The following detailed description and accompanying drawings describe and illustrate various embodiments of the invention. The description and drawings serve to enable one skilled in the art to make and use the invention. and are not intended to limit the scope of the invention in any way. With regard to the disclosed methods, the illustrated steps are only exemplary and therefore the order of the steps is not required or mandatory unless otherwise indicated.
1 zeigt eine Wärmequellen-Kühlanordnung 10 umfassend eine Wärmequelle 28 unter Wärmemanagement und eine Kälteplattenanordnung 11. Die Wärmequelle 28 ist als eine elektronische Vorrichtung wie eine elektronische Festkörpervorrichtung für ein autonomes Fahrzeug ausgestaltet. Allerdings versteht sich, dass die Wärmequelle 28 jede beliebige elektronische Vorrichtung für jedes beliebige Fahrzeug oder für jede beliebige andere Anwendung sein kann. Darüber hinaus kann die Wärmequelle 28 jede beliebige Vorrichtung oder Komponente sein, die Kühlung oder Wärmemanagement erfordert. Die Kälteplattenanordnung 11 ist direkt an der Wärmequelle 28 montiert und dazu ausgestaltet, Wärme von der Wärmequelle 28 zu der Kälteplattenanordnung 11 zu übertragen. 1 shows a heat source cooling arrangement 10 comprising a heat source 28 under thermal management and a cold plate arrangement 11 , The heat source 28 is designed as an electronic device such as an electronic solid state device for an autonomous vehicle. However, it is understood that the heat source 28 can be any electronic device for any vehicle or for any other application. In addition, the heat source can 28 be any device or component that requires cooling or thermal management. The cold plate arrangement 11 is directly at the heat source 28 mounted and configured to heat from the heat source 28 to the cold plate arrangement 11 transferred to.
Die Kälteplattenanordnung 11 umfasst einen Kälteplattenblock 12. Der Kälteplattenblock 12 ist beispielsweise ein Aluminiumblock. Allerdings versteht sich, dass der Kälteplattenblock 12 nach Wunsch aus jedem beliebigen Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie einem Kupfermaterial, einem Aluminiumlegierungsmaterial, einem Goldmaterial, einem Eisenmaterial oder jedem beliebigen anderen Material gebildet sein kann. Der Kälteplattenblock 12 weist eine erste Oberfläche 14 und eine zweite Oberfläche 16 gegenüber der ersten Oberfläche 14 auf. Die erste Oberfläche 14 ist der Wärmequelle 28 zugewandt und ist im Wesentlichen eben, ausgenommen weiter unten beschriebene Abschnitte wie ein Kühlkanal 18 und eine Nut 20. In diesem Dokument bedeutet „im Wesentlichen“, wie ein Fachmann den Begriff in Anbetracht der vorliegenden Offenbarung verstehen würde, „in erheblichem Maße“, „größtenteils“ oder „annähernd“. In der dargestellten Ausführungsform weist der Kälteplattenblock 12 eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform auf. Der Kälteplattenblock 12 kann jedoch jede beliebige Querschnittsform, wie z. B. eine kreisförmige, polygonale, ovale Form, eine Kombination dieser Formen oder jede beliebige andere Form aufweisen.The cold plate arrangement 11 includes a cold plate block 12 , The cold plate block 12 is for example an aluminum block. However, it is understood that the cold plate block 12 may be formed as desired from any material having a high thermal conductivity, such as a copper material, an aluminum alloy material, a gold material, an iron material, or any other material. The cold plate block 12 has a first surface 14 and a second surface 16 opposite the first surface 14 on. The first surface 14 is the heat source 28 facing and is substantially planar, with the exception of sections described below as a cooling channel 18 and a groove 20 , As used herein, "substantially," as one skilled in the art would understand the term in light of the present disclosure, "to a significant degree,""largely" or "approximately." In the illustrated embodiment, the cold plate block 12 a substantially rectangular cross-sectional shape. The cold plate block 12 However, any cross-sectional shape, such as. B. have a circular, polygonal, oval shape, a combination of these shapes or any other shape.
Der Kälteplattenblock 12 definiert den Kühlkanal 18. Der Kühlkanal 18 kann mittels eines Bearbeitungsprozesses oder eines anderen Prozesses in der ersten Oberfläche 14 gebildet werden. Der Kühlkanal 18 fördert ein Kühlfluid dort hindurch. Das Kühlfluid kann beispielsweise ein Glykol sein.The cold plate block 12 defines the cooling channel 18 , The cooling channel 18 can by means of a machining process or another process in the first surface 14 be formed. The cooling channel 18 Promotes a cooling fluid through there. The cooling fluid may be, for example, a glycol.
Allerdings können auch andere Kühlfluide wie beispielsweise ein Kühlmittel, Wasser oder ein Kältemittel eingesetzt werden. Das Kühlfluid wird von einer Kühlfluidquelle (nicht gezeigt) zu dem Kühlkanal 18 des Kälteplattenblocks 12 gefördert. Der Kühlkanal 18 kann sich linear von einem Ende des Kälteplattenblocks 12 zu einem gegenüberliegenden Ende des Kälteplattenblocks 12 erstrecken. Allerdings kann sich der Kühlkanal 18 in anderen Ausführungsformen auch in einer bogenförmigen, mäanderförmigen, angeschrägten oder anderen Weise von dem einem Ende des Kälteplattenblocks 12 zu dem gegenüberliegenden Ende des Kälteplattenblocks 12 erstrecken.However, other cooling fluids such as a coolant, water or a refrigerant can be used. The cooling fluid is supplied from a cooling fluid source (not shown) to the cooling passage 18 of the cold plate block 12 promoted. The cooling channel 18 can be linear from one end of the cold plate block 12 to an opposite end of the cold plate block 12 extend. However, the cooling channel may be 18 in other embodiments also in an arcuate, meandering, bevelled or other manner from the one end of the cold plate block 12 to the opposite end of the cold plate block 12 extend.
Darüber hinaus kann sich der Kühlkanal 18 von jedem beliebigen Ende oder jeder beliebigen Seite aus erstrecken und zu demselben Ende oder derselben Seite oder einem benachbarten Ende oder einer benachbarten Seite zurückführen. Die Nut 20 ist in der ersten Oberfläche 14 entlang eines Umfangs oder einer Kante des Kühlkanals 18 gebildet. Wie gezeigt weist die Nut 20 eine Tiefe auf, die geringer ist als eine Tiefe des Kühlkanals 18.In addition, the cooling channel can 18 extend from any arbitrary end or page and return to the same end or side or an adjacent end or side. The groove 20 is in the first surface 14 along a circumference or an edge of the cooling channel 18 educated. As shown, the groove 20 a depth that is less than a depth of the cooling channel 18 ,
Die Kälteplattenanordnung 11 umfasst ferner eine gestanzte Abdeckplatte 24 mit einer Außenfläche 22 und einer Innenfläche 23 gegenüber der Außenfläche 22, jedoch können nach Wunsch auch andere Prozesse verwendet werden, um die Abdeckplatte 24 zu bilden. Die Abdeckplatte 24 kann eine Aluminiumplatte sein.The cold plate arrangement 11 further includes a stamped cover plate 24 with an outer surface 22 and an inner surface 23 opposite the outer surface 22 However, other processes can be used to customize the cover plate as desired 24 to build. The cover plate 24 can be an aluminum plate.
Allerdings können nach Wunsch andere Materialien eingesetzt werden, um die Abdeckplatte 24 zu bilden, wie z. B. Materialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Die Abdeckplatte 24 ist derart ausgestaltet, dass sie in die Nut 20 hineinpasst und den Kühlkanal 18 abdeckt. Die Abdeckplatte 24 weist eine Dicke auf, die im Wesentlichen gleich der Dicke der Nut 20 ist, wobei die Außenfläche 22 der Abdeckplatte 24 im Wesentlichen bündig oder im Wesentlichen gleichförmig mit der ersten Oberfläche 14 des Kälteplattenblocks 12 ist. Um die Abdeckplatte 24 und den Kälteplattenblock 12 zu verbinden, wird die Abdeckplatte 24 unter Verwendung eines lotplattierten Materials (nicht gezeigt), das unter Wärmeeinwirkung schmilzt, in einem geeigneten Ofen an den Kälteplattenblock 12 angelötet. Durch das Löten entsteht eine thermische Verbindung, die den gewünschten thermischen Kontakt zwischen der Abdeckplatte 24 und dem Kälteplattenblock 12 herstellt. Das Löten findet zwischen der Abdeckplatte 24 und dem Kälteplattenblock 12 an der Nut 20 und einem Außenumfang der Innenfläche 23 der Abdeckplatte 24 statt, der mit der Nut 20 ausgerichtet ist. Vorteilhafterweise ist der Flächeninhalt der Außenfläche 22 der Abdeckplatte 24 gleich dem Flächeninhalt einer Oberfläche der Wärmequelle 28, die die Abdeckplatte 24 berührt. Allerdings versteht sich, dass der Flächeninhalt der Außenfläche 22 der Abdeckplatte 24 größer sein kann als der Flächeninhalt der Oberfläche der Wärmequelle 28, die die Abdeckplatte 24 berührt.However, other materials may be used as desired to the cover plate 24 to form, such. B. materials with a high thermal conductivity. The cover plate 24 is configured such that it is in the groove 20 fits in and the cooling channel 18 covers. The cover plate 24 has a thickness substantially equal to the thickness of the groove 20 is, the outer surface 22 the cover plate 24 substantially flush or substantially uniform with the first surface 14 of the cold plate block 12 is. To the cover plate 24 and the cold plate block 12 To connect, the cover plate 24 using a solder-plated material (not shown), which melts under the action of heat, in a suitable oven to the cold plate block 12 soldered. Soldering creates a thermal bond that provides the desired thermal contact between the cover plate 24 and the cold plate block 12 manufactures. The soldering takes place between the cover plate 24 and the cold plate block 12 at the groove 20 and an outer periphery of the inner surface 23 the cover plate 24 instead of that with the groove 20 is aligned. Advantageously, the surface area of the outer surface 22 the cover plate 24 equal to the area of a surface of the heat source 28 holding the cover plate 24 touched. However, it is understood that the surface area of the outer surface 22 the cover plate 24 can be greater than the surface area of the surface of the heat source 28 holding the cover plate 24 touched.
Zwischen der Wärmequelle 28 und der Abdeckplatte 24 ist eine Wärmeleitmaterial-(TIM-)Schicht 26 angeordnet. Die TIM-Schicht 26 kann jedes beliebige heute bekannte oder später entwickelte Wärmeleitmaterial sein, das effizienten Wärmeaustausch zwischen der Wärmequelle 28 und der Abdeckplatte 24 bietet. Beispielsweise kann die TIM-Schicht 26 ein geeigneter Kunststoff, eine Paste, ein Epoxid, ein Phasenwechselmaterial, ein Polyimidband, ein Graphitband, ein Aluminiumband, ein silikonbeschichtetes Material, eine Wärmeleitpaste, ein Gap-Filler, eine Kombination davon oder nach Wunsch jedes andere geeignete TIM verwendet werden. Die TIM-Schicht 26 steht vollständig in Kontakt mit der Außenfläche 22 der Abdeckplatte 24 und erstreckt sich nicht über Kanten der Abdeckplatte 24 hinaus. Die Wärmequelle 28 steht vollständig in Kontakt mit der TIM-Schicht 26. Das Kühlfluid strömt durch den Kühlkanal 18 und überträgt Wärme, die von der Wärmequelle 28 erzeugt wird, durch die TIM-Schicht 26 und die Abdeckplatte 24. Between the heat source 28 and the cover plate 24 is a thermal interface material (TIM) layer 26 arranged. The TIM layer 26 can be any known today or later developed Wärmeleitmaterial, the efficient heat exchange between the heat source 28 and the cover plate 24 offers. For example, the TIM layer 26 a suitable plastic, a paste, an epoxy, a phase change material, a polyimide tape, a graphite tape, an aluminum tape, a silicone coated material, a thermal grease, a gap filler, a combination thereof, or any other suitable TIM as desired. The TIM layer 26 is completely in contact with the outer surface 22 the cover plate 24 and does not extend over edges of the cover plate 24 out. The heat source 28 is fully in contact with the TIM layer 26 , The cooling fluid flows through the cooling channel 18 and transfers heat from the heat source 28 is generated by the TIM layer 26 and the cover plate 24 ,
Um die Wärmequellen-Kühlanordnung 10 zu montieren, wird nach dem separaten maschinellen Herstellen des Kälteplattenblocks 12 und der Abdeckplatte 24 die Abdeckplatte 24 in der Nut 20 aufgenommen und wird an dem Kälteplattenblock 12 angelötet, um den Kühlkanal 18 abzudecken. Die TIM-Schicht 26 wird auf der Abdeckplatte 24 angeordnet. Der Kühlkanal 18 wird über einen Einlass und einen Auslass (nicht gezeigt) in Fluidverbindung mit der Fluidquelle positioniert. Die Wärmequelle 28 wird mittels Montagemitteln direkt an der TIM-Schicht 26 und der Abdeckplatte 24 montiert.To the heat source cooling arrangement 10 to assemble, after the separate machining of the cold plate block 12 and the cover plate 24 the cover plate 24 in the groove 20 taken and is at the cold plate block 12 soldered to the cooling channel 18 cover. The TIM layer 26 is on the cover plate 24 arranged. The cooling channel 18 is positioned in fluid communication with the fluid source via an inlet and an outlet (not shown). The heat source 28 is attached directly to the TIM layer by means of mounting equipment 26 and the cover plate 24 assembled.
2-3 zeigen eine Wärmequellen-Kühlanordnung 40 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung. Die Wärmequellen-Kühlanordnung 40 gleicht im Wesentlichen der Wärmequellen-Kühlanordnung 10 von 1, weist aber einen im Wesentlichen U-förmigen Kühlkanal 26 und eine im Wesentlichen U-förmige gestanzte Abdeckplatte 52 auf. 2-3 show a heat source cooling arrangement 40 according to another embodiment of the disclosure. The heat source cooling arrangement 40 is essentially the same as the heat source cooling arrangement 10 from 1 but has a substantially U-shaped cooling channel 26 and a substantially U-shaped stamped cover plate 52 on.
Die Wärmequellen-Kühlanordnung 40 umfasst eine Wärmequelle 80 unter Wärmemanagement und eine Kälteplattenanordnung 41. Die Wärmequelle 80 ist als eine elektronische Vorrichtung wie eine elektronische Festkörpervorrichtung für ein autonomes Fahrzeug ausgestaltet. Allerdings versteht sich, dass die Wärmequelle 80 jede beliebige elektronische Vorrichtung für jedes beliebige Fahrzeug oder für jede beliebige andere Anwendung sein kann. Darüber hinaus kann die Wärmequelle 80 jede beliebige Vorrichtung oder Komponente sein, die Kühlung oder Wärmemanagement erfordert. Die Kälteplattenanordnung 41 ist direkt an der Wärmequelle 80 montiert und dazu ausgestaltet, Wärme von der Wärmequelle 80 zu der Kälteplattenanordnung 41 zu übertragen.The heat source cooling arrangement 40 includes a heat source 80 under thermal management and a cold plate arrangement 41 , The heat source 80 is designed as an electronic device such as an electronic solid state device for an autonomous vehicle. However, it is understood that the heat source 80 can be any electronic device for any vehicle or for any other application. In addition, the heat source can 80 be any device or component that requires cooling or thermal management. The cold plate arrangement 41 is directly at the heat source 80 mounted and configured to heat from the heat source 80 to the cold plate arrangement 41 transferred to.
Die Kälteplattenanordnung 41 umfasst einen Kälteplattenblock 42. Der Kälteplattenblock 42 ist beispielsweise ein Aluminiumblock. Allerdings versteht sich, dass der Kälteplattenblock 42 nach Wunsch aus jedem beliebigen Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie einem Kupfermaterial, einem Aluminiumlegierungsmaterial, einem Goldmaterial, einem Eisenmaterial oder jedem beliebigen anderen Material gebildet sein kann. Der Kälteplattenblock 42 weist eine erste Oberfläche 44 und eine zweite Oberfläche 45 gegenüber der ersten Oberfläche 44 auf. Die erste Oberfläche 44 ist der Wärmequelle 80 zugewandt und ist im Wesentlichen eben. In diesem Dokument bedeutet „im Wesentlichen“, wie ein Fachmann den Begriff in Anbetracht der vorliegenden Offenbarung verstehen würde, „in erheblichem Maße“, „größtenteils“ oder „annähernd“. In der dargestellten Ausführungsform weist der Kälteplattenblock 42 eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform auf. Der Kälteplattenblock 42 kann jedoch jede beliebige Querschnittsform, wie z. B. eine kreisförmige, polygonale, ovale Form, eine Kombination von Formen oder jede beliebige andere Form aufweisen.The cold plate arrangement 41 includes a cold plate block 42 , The cold plate block 42 is for example an aluminum block. However, it is understood that the cold plate block 42 may be formed as desired from any material having a high thermal conductivity, such as a copper material, an aluminum alloy material, a gold material, an iron material, or any other material. The cold plate block 42 has a first surface 44 and a second surface 45 opposite the first surface 44 on. The first surface 44 is the heat source 80 turned and is essentially flat. As used herein, "substantially," as one skilled in the art would understand the term in light of the present disclosure, "to a significant degree,""largely" or "approximately." In the illustrated embodiment, the cold plate block 42 a substantially rectangular cross-sectional shape. The cold plate block 42 However, any cross-sectional shape, such as. B. have a circular, polygonal, oval shape, a combination of shapes or any other shape.
Der Kälteplattenblock 42 definiert den Kühlkanal 46. Der Kühlkanal 46 wird mittels eines Bearbeitungsprozesses in der ersten Oberfläche 44 gebildet. Der Kühlkanal 46 fördert ein Kühlfluid dort hindurch. Das Kühlfluid kann beispielsweise ein Glykol sein. Allerdings können auch andere Kühlfluide wie beispielsweise ein Kühlmittel, Wasser oder Kältemittel eingesetzt werden. Das Kühlfluid wird von einer Kühlfluidquelle (nicht gezeigt) zu dem und von dem Kühlkanal 46 des Kälteplattenblocks 42 durch ein Paar Kühlfluidanschlüsse 72, 74 gefördert. Der Kühlkanal 46 ist im Wesentlichen U-förmig mit Schenkelabschnitten 66, 67 und einem Basisabschnitt 68. In der ersten Oberfläche 44 ist entlang eines Kantenumfangs des Kühlkanals 46 eine Nut 48 gebildet. Die Nut 48 weist eine Tiefe auf, die geringer ist als eine Tiefe des Kühlkanals 46. Die Nut 48 weist einen verbreiterten Bereich 50 auf, wobei eine Breite der Nut 48 an dem verbreiterten Bereich 50 größer ist als eine Breite der Nut 48 an einem verbleibenden Bereich der Nut 48.The cold plate block 42 defines the cooling channel 46 , The cooling channel 46 is by means of a machining process in the first surface 44 educated. The cooling channel 46 Promotes a cooling fluid through there. The cooling fluid may be, for example, a glycol. However, other cooling fluids such as a coolant, water or refrigerant can be used. The cooling fluid is supplied from and to the cooling passage from a cooling fluid source (not shown) 46 of the cold plate block 42 through a pair of cooling fluid ports 72 . 74 promoted. The cooling channel 46 is substantially U-shaped with leg sections 66 . 67 and a base section 68 , In the first surface 44 is along an edge periphery of the cooling channel 46 a groove 48 educated. The groove 48 has a depth that is less than a depth of the cooling channel 46 , The groove 48 has a widened area 50 on, wherein a width of the groove 48 at the widened area 50 is greater than a width of the groove 48 at a remaining portion of the groove 48 ,
Die Kälteplattenanordnung 41 umfasst ferner die Abdeckplatte 52 mit einer Außenfläche 51 und einer Innenfläche 53 gegenüber der Außenfläche 51. Die Abdeckplatte 52 kann eine Aluminiumplatte sein. Allerdings können nach Wunsch andere Materialien eingesetzt werden, um die Abdeckplatte 52 zu bilden, wie z. B. Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Die Abdeckplatte 52 ist derart ausgestaltet, dass sie in die Nut 48 hineinpasst und den Kühlkanal 46 abdeckt. Die Abdeckplatte 52 weist eine Dicke auf, die im Wesentlichen gleich der Dicke der Nut 48 ist, wobei die Außenfläche 51 der Abdeckplatte 52 im Wesentlichen bündig oder im Wesentlichen gleichförmig mit der ersten Oberfläche 44 des Kälteplattenblocks 41 ist. Um die Abdeckplatte 52 und den Kälteplattenblock 41 zu verbinden, wird die Abdeckplatte 52 unter Verwendung eines lotplattierten Materials (nicht gezeigt), das unter Wärmeeinwirkung schmilzt, in einem geeigneten Ofen an den Kälteplattenblock 42 angelötet. Durch das Löten entsteht eine thermische Verbindung, die den gewünschten thermischen Kontakt zwischen der Abdeckplatte 52 und dem Kälteplattenblock 42 herstellt. Das Löten findet zwischen der Abdeckplatte 52 und dem Kälteplattenblock 42 an der Nut 48 und einem Außenumfang der Innenfläche 53 der Abdeckplatte 52 statt, der mit der Nut 48 ausgerichtet ist.The cold plate arrangement 41 further comprises the cover plate 52 with an outer surface 51 and an inner surface 53 opposite the outer surface 51 , The cover plate 52 can be an aluminum plate. However, other materials may be used as desired to the cover plate 52 to form, such. B. materials with high thermal conductivity. The cover plate 52 is configured such that it is in the groove 48 fits in and the cooling channel 46 covers. The cover plate 52 has a thickness substantially equal to the thickness of the groove 48 is, the outer surface 51 the cover plate 52 substantially flush or substantially uniform with the first surface 44 of the cold plate block 41 is. To the cover plate 52 and the cold plate block 41 To connect, the cover plate 52 using a solder-plated material (not shown), which melts under the action of heat, in a suitable oven to the cold plate block 42 soldered. Soldering creates a thermal bond that provides the desired thermal contact between the cover plate 52 and the cold plate block 42 manufactures. The soldering takes place between the cover plate 52 and the cold plate block 42 at the groove 48 and an outer periphery of the inner surface 53 the cover plate 52 instead of that with the groove 48 is aligned.
Die Abdeckplatte 52 ist im Wesentlichen U-förmig, umfassend die Schenkelabschnitte 54, 56, die in ihrer Form den Schenkelabschnitten 66, 67 des Kühlkanals 46 entsprechen, und einen Basisabschnitt 58, der in seiner Form dem Basisabschnitt 68 des Kühlkanals 46 entspricht. Der Basisabschnitt 68 der Abdeckplatte 52 weist einen verbreiterten Bereich 60 auf, der dem verbreiterten Bereich 50 der Nut 48 entspricht, wobei eine Breite des Basisabschnitts 68 der Abdeckplatte 52 an dem verbreiterten Bereich 60 größer ist als eine Breite eines verbleibenden Abschnitts des Basisabschnitts 68 der Abdeckplatte 52. Vorteilhafterweise ist der Flächeninhalt der Außenfläche 51 der Abdeckplatte 52 an dem verbreiterten Bereich 60 größer als der Flächeninhalt einer Oberfläche der Wärmequelle 80, die die Abdeckplatte 52 berührt. Allerdings versteht sich, dass der Flächeninhalt der Außenfläche 51 der Abdeckplatte 52 an dem verbreiterten Bereich 60 im Wesentlichen gleich dem Flächeninhalt der Oberfläche der Wärmequelle 80 sein kann, die die Abdeckplatte 52 berührt.The cover plate 52 is substantially U-shaped, comprising the leg portions 54 . 56 , which in their form the leg sections 66 . 67 of the cooling channel 46 correspond, and a base section 58 , which in its form is the base section 68 of the cooling channel 46 equivalent. The base section 68 the cover plate 52 has a widened area 60 on the widened area 50 the groove 48 corresponds, wherein a width of the base portion 68 the cover plate 52 at the widened area 60 is greater than a width of a remaining portion of the base portion 68 the cover plate 52 , Advantageously, the surface area of the outer surface 51 the cover plate 52 at the widened area 60 greater than the area of a surface of the heat source 80 holding the cover plate 52 touched. However, it is understood that the surface area of the outer surface 51 the cover plate 52 at the widened area 60 essentially equal to the area of the surface of the heat source 80 that can be the cover plate 52 touched.
Zwischen der Wärmequelle 80 und der Abdeckplatte 52 ist eine Wärmeleitmaterial-(TIM-)schicht 64 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist die TIM-Schicht 64 zwischen dem verbreiterten Bereich 60 des Basisabschnitts 58 der Abdeckplatte 52 und der Wärmequelle 80 angeordnet. Die TIM-Schicht 64 kann jedes beliebige heute bekannte oder später entwickelte Wärmeleitmaterial sein, das effizienten Wärmeaustausch zwischen der Wärmequelle 80 und der Abdeckplatte 52 bietet. Beispielsweise kann die TIM-Schicht 64 ein geeigneter Kunststoff, eine Paste, ein Epoxid, ein Phasenwechselmaterial, ein Polyimidband, ein Graphitband, ein Aluminiumband, ein silikonbeschichtetes Material, eine Wärmeleitpaste, ein Gap-Filler, eine Kombination davon oder nach Wunsch jedes andere geeignete TIM verwendet werden. Die TIM-Schicht 64 steht vollständig in Kontakt mit der Abdeckplatte 52 und erstreckt sich nicht über die Kanten der Abdeckplatte 52 hinaus. Die Wärmequelle 80 steht vollständig in Kontakt mit der TIM-Schicht 64. Das Kühlfluid strömt durch den Kühlkanal 46 und entzieht Wärme, die von der Wärmequelle 80 erzeugt wird, durch die TIM-Schicht 64 und die Abdeckplatte 52.Between the heat source 80 and the cover plate 52 a thermal interface material (TIM) layer 64 is disposed. In the illustrated embodiment, the TIM layer is 64 between the widened area 60 of the base section 58 the cover plate 52 and the heat source 80 arranged. The TIM layer 64 can be any known today or later developed Wärmeleitmaterial, the efficient heat exchange between the heat source 80 and the cover plate 52 offers. For example, the TIM layer 64 a suitable plastic, a paste, an epoxy, a phase change material, a polyimide tape, a graphite tape, an aluminum tape, a silicone coated material, a thermal grease, a gap filler, a combination thereof, or any other suitable TIM as desired. The TIM layer 64 is completely in contact with the cover plate 52 and does not extend over the edges of the cover plate 52 out. The heat source 80 is fully in contact with the TIM layer 64 , The cooling fluid flows through the cooling channel 46 and removes heat from the heat source 80 is generated by the TIM layer 64 and the cover plate 52 ,
Außerhalb des verbreiterten Bereichs 60 des Basisabschnitts 58 der Abdeckplatte 52 und um diesen herum ist eine Anordnung von vier Montagebohrungen 70 mit Gewinde durch den Kälteplattenblock 42 gebildet. Die Bohrungen 70 sind dazu ausgestaltet, ein Mittel zur Montage der Wärmequelle 80 an der TIM-Schicht 64 mit einer Klammer oder einer anderen Struktur (nicht gezeigt) bereitzustellen. Die Bohrungen 70 befinden sich nahe der Abdeckplatte 52, liegen aber nicht an der Abdeckplatte 52 an. Da die Abdeckplatte 52 in die Nut 48 eingelassen ist, läuft plattiertes Material von dem Löten der Abdeckplatte 52 an den Kälteplattenblock 42 nicht in die Bohrungen 70, was ansonsten das Wärmeverhalten der Kälteplattenanordnung 41 beeinträchtigen könnte. Es versteht sich, dass nach Wunsch mehr oder weniger als vier Bohrungen in dem Kälteplattenblock 42 gebildet sein können.Outside the widened area 60 of the base section 58 the cover plate 52 and around it is an array of four mounting holes 70 threaded through the cold plate block 42 educated. The holes 70 are designed to provide a means for mounting the heat source 80 at the TIM layer 64 with a clip or other structure (not shown). The holes 70 are near the cover plate 52 , but are not on the cover plate 52 on. Because the cover plate 52 in the groove 48 is recessed, plated material passes from the soldering of the cover plate 52 to the cold plate block 42 not in the holes 70 what otherwise the thermal behavior of the cold plate arrangement 41 could affect. It is understood that as desired more or less than four holes in the cold plate block 42 can be formed.
Um die Wärmequellen-Kühlanordnung 40 zu montieren, wird nach dem separaten maschinellen Herstellen des Kälteplattenblocks 42 und der Abdeckplatte 52 die Abdeckplatte 52 in der Nut 48 aufgenommen und wird an dem Kälteplattenblock 42 angelötet, um den Kühlkanal 46 abzudecken. Die Bohrungen 70 werden durch den Kälteplattenblock 42 gebildet. Die TIM-Schicht 64 wird in dem verbreiterten Bereich 60 des Basisabschnitts 58 der Abdeckplatte 52 auf der Abdeckplatte 52 angeordnet. Der Kühlkanal 46 wird über die Kühlfluidanschlüsse 72, 74 in Fluidverbindung mit der Fluidquelle positioniert. Die Wärmequelle 80 wird mittels Montagemitteln, die in die Bohrungen 70 eingreifen und von diesen aufgenommen werden, direkt an der TIM-Schicht 64 und der Abdeckplatte 52 montiert.To the heat source cooling arrangement 40 to assemble, after the separate machining of the cold plate block 42 and the cover plate 52 the cover plate 52 in the groove 48 taken and is at the cold plate block 42 soldered to the cooling channel 46 cover. The holes 70 be through the cold plate block 42 educated. The TIM layer 64 will be in the widened area 60 of the base section 58 the cover plate 52 on the cover plate 52 arranged. The cooling channel 46 is via the cooling fluid connections 72 . 74 positioned in fluid communication with the fluid source. The heat source 80 is by means of mounting means, in the holes 70 intervene and be picked up by them, directly on the TIM layer 64 and the cover plate 52 assembled.
Vorteilhafterweise maximiert die Wärmequellen-Kühlanordnung 10, 40 der vorliegenden Offenbarung die Kühleffizienz der Wärmequelle 28, 80. Darüber hinaus umfasst die Kälteplattenanordnung 11, 41 verglichen mit Anordnungen des Stands der Technik, die drei oder mehr Plattenkomponenten umfassen, nur zwei Plattenkomponenten, den Kälteplattenblock 12, 42 und die Abdeckplatte 24, 52. Der Kälteplattenblock 12, 42 ist dazu ausgestaltet, die direkte Montage der Wärmequelle 28, 80 an der Kälteplattenanordnung 11, 41 zu ermöglichen. Die Bündigkeit der glatten Außenfläche 22, 51 der Abdeckplatte 24, 52 mit der ersten Oberfläche 14, 44 des Kälteplattenblocks 12, 42 ermöglicht ebenfalls die direkte Montage der Wärmequelle 28, 80 an der Kälteplattenanordnung 11, 41. In der Folge kann die Oberfläche der Wärmequelle 28, 80, die die Kälteplattenanordnung 11, 41 berührt, direkt gleichmäßig in die Kälteplattenanordnung 11, 41 und direkt an der TIM-Schicht 26, 64 eingreifen, um die Wärmeübertragung zwischen der Wärmequelle 28, 80 und der Kälteplattenanordnung 11, 41 zu maximieren. Die Wärmequellen-Kühlanordnung 10, 40 der vorliegenden Offenbarung minimiert außerdem Lecks, da sie die Komplexität der Montage und der Herstellung minimiert.Advantageously, the heat source cooling assembly maximizes 10 . 40 According to the present disclosure, the cooling efficiency of the heat source 28 . 80 , In addition, the cold plate assembly includes 11 . 41 compared to prior art arrangements comprising three or more plate components, only two plate components, the cold plate block 12 . 42 and the cover plate 24 . 52 , The cold plate block 12 . 42 is designed for direct mounting of the heat source 28 . 80 at the cold plate assembly 11 . 41 to enable. The flush of the smooth outer surface 22 . 51 the cover plate 24 . 52 with the first surface 14 . 44 of the cold plate block 12 . 42 also allows direct mounting of the heat source 28 . 80 at the cold plate assembly 11 . 41 , As a result, the surface of the heat source can 28 . 80 holding the cold plate assembly 11 . 41 touched, directly evenly in the cold plate arrangement 11 . 41 and directly on the TIM layer 26 . 64 intervene to transfer heat between the heat source 28 . 80 and the cold plate assembly 11 . 41 to maximize. The heat source cooling arrangement 10 . 40 The present disclosure also minimizes leaks since it minimizes the complexity of assembly and manufacture.
Die vorhergehende Beschreibung offenbart und beschreibt nur Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung. Für einen Fachmann wird durch diese Erläuterung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen offensichtlich, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen darin vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Offenbarung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.The foregoing description discloses and describes only embodiments of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art from this disclosure and from the accompanying drawings and claims that various changes, modifications and variations can be made therein without departing from the spirit and scope of the disclosure as defined in the following claims.
