DE10324190B4 - heat exchangers - Google Patents

heat exchangers

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DE10324190B4
DE10324190B4 DE2003124190 DE10324190A DE10324190B4 DE 10324190 B4 DE10324190 B4 DE 10324190B4 DE 2003124190 DE2003124190 DE 2003124190 DE 10324190 A DE10324190 A DE 10324190A DE 10324190 B4 DE10324190 B4 DE 10324190B4
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Dieter Dr. Girlich
Carsten Kühn
Jürgen Dr. Schädlich-Stubenrauch
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    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
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Abstract

Wärmetauscher, umfassend zumindest einen Kühlkörper aus offenporigem Metallschaum, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Oberfläche des Kühlkörpers mit einer 0,02 ... 0,5 mm dicken Metallfolie bedeckt ist, die sich in Kontakt mit einem zu kühlenden Bauelement befindet, wobei die Metallfolie eine kanalartige Strukturierung aufweist, sodass ein Kühlmittel durch die Folie geführt werden kann, und die Metallfolie in den Metallschaum eingepresst ist. Heat exchanger comprising at least one cooling body of open-pore metal foam, characterized in that at least one surface of the heat sink with a 0.02 ... 0.5 mm-thick metal foil is covered, which is in contact with a component to be cooled, wherein the metal foil has a channel-like structure, so that a coolant may be passed through the film, and the metal foil is pressed into the metal foam.

Description

  • Wärmetauscher sind Vorrichtungen, die Wärme von einem Medium mit höherer Temperatur auf ein Medium mit niedrigerer Temperatur übertragen, wobei sich das wärmere Medium abkühlt, während sich das kältere Medium erwärmt. Heat exchangers are devices that transfer heat from one medium with a higher temperature to a medium with a lower temperature, whereby the warmer medium cools, during the colder medium is heated. In Abhängigkeit vom Anwendungszweck sind unterschiedliche technische Ausführungen von Wärmetauschern bekannt. Depending on the intended use different technical designs of heat exchangers are known.
  • Für einen effektiven Wärmeaustausch zwischen den Medien ist eine möglichst große Austauschfläche erforderlich. For effective heat exchange between the media the largest possible exchange area is required. Zu diesem Zweck weisen Wärmetauscher Kühlkörper mit Rippenprofil und Bandwicklungen oder lamellenbesetzte Rohre auf. For this purpose, heat exchanger cooling body with ribs and profile band windings or lamellar occupied pipes. Der berührungslose Kontakt zwischen einem derartigen Kühlkörper und einem Medium wird über Rohre oder ähnliches hergestellt, die mit dem Kühlkörper mechanisch verbunden sind. The proximity contact between such a heat sink and a medium is prepared via tubes or the like which are mechanically connected to the heat sink. Derartige Verbindungen, die durch Pressen, Kleben oder Fügen hergestellt wurden, haben den Nachteil, dass Luftspalte Barrieren für den Wärmefluß bilden und die mechanische Belastbarkeit gering ist. Such compounds, which were prepared by pressing, bonding, or joining, have the disadvantage that the air gaps form barriers to the flow of heat and the mechanical strength is low. Überdies ist die Berührungsfläche für den Wärmeaustausch zwischen Kühlkörper und Rohr gering, aufgrund der Rohre sind derartige Wärmeaustauscher schwer, der Aufbau solcher Wärmeaustauscher kann nur schwer variiert werden und die Werkstoffauswahl zur Konstruktion dieser Wärmeaustauscher ist vergleichsweise gering. Moreover, the contact surface for heat exchange between the cooling body and the pipe is low, due to the pipes such heat exchangers are heavy, the construction of such heat exchangers can not be easily varied and the choice of material for this heat exchanger construction is comparatively low. Außerdem sind solche Wärmeaustauscher in bezug auf ihr Leistungsvermögen groß und daher auch schwer. Furthermore, such heat exchangers are large and therefore heavy in relation to their performance.
  • Zur Verbesserung des Wärmeaustausches wird in To improve the heat exchange is in DE 101 23 456 A1 DE 101 23 456 A1 ein Wärmetauscher vorgeschlagen, der aus offenporigem Metallschaum besteht, dessen Zellen derart miteinander verbunden sind, dass ein fluides Medium durch den Metallschaum hindurch fließen kann. proposed a heat exchanger which is composed of open cell metal foam, the cells of which are interconnected such that a fluid medium can flow through the metal foam therethrough. An den offenporigen Metallschaum ist ein Bauelement stoffschlüssig angegossen. At the open-cell metal foam, a device is molded cohesively. Das Bauelement kann als Platte ausgebildet sein, wobei die Platte selbst keine Poren aufweist, sondern als Vollmaterial gebildet ist. The device may be formed as a plate, the plate itself has no pores but is formed as a solid material.
  • Der vorstehende Wärmetauscher ist in The above heat exchanger is in WO 02/093 644 A2 WO 02/093 644 A2 derart weitergebildet, dass die dem Metallschaum abgewandte Oberfläche des zumindest einen plattenförmigen Wärmeverteilers strukturiert ist, wobei vielfältige Ausführungen von Strukturierungen angeregt sind. further developed such that the facing away from the metal foam surface of a plate-shaped heat spreader is structured at least, wherein a variety of types are excited by structuring.
  • Aus Out EP 0 559 092 A1 EP 0559092 A1 ist ein an einem Metallschaum angebundener Wärmeverteiler, gleichfalls plattenförmig ausgeführt, bekannt, der durch eine vergleichsweise geringe Dicke gekennzeichnet ist. is a tailed on a metallic foam heat spreader, likewise running plate-shaped, is known which is characterized by a comparatively small thickness.
  • Bei jedem der abgeführten Wärmetauscher ist nach wie vor der Wärmeübergang vom Metallschaum auf den (plattenförmigen) Wärmeverteiler aufgrund der kleinen, praktisch nur punktuellen Kontaktflächen unbefriedigend. In each of the dissipated heat exchanger of the heat transfer from the metal foam to the (plate-shaped) heat spreader due to the small, practically only selective contact areas is still unsatisfactory.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. The invention has for its object to eliminate the disadvantages of the prior art. Dabei soll ein Wärmetauscher angegeben werden, dessen Aufbau flexibel gestaltet werden kann und eine geringe Größe und ein geringes Gewicht besitzt. The aim is a heat exchanger are provided whose structure can be flexible and small in size and light in weight has.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4. Expedient refinements of the invention result from the features of claims 2 to. 4
  • Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Wärmetauscher vorgesehen, der zumindest einen Kühlkörper aus offenporigem Metallschaum umfaßt, wobei zumindest eine Oberfläche des Kühlkörpers mit einer Metallfolie bedeckt ist, die sich in Kontakt mit einem zu kühlenden Bauelement befindet. According to the invention a heat exchanger is provided which comprises at least one cooling body of open-pore metal foam, wherein at least one surface of the heatsink is covered with a metal foil which is in contact with a component to be cooled.
  • Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher kann besonders vorteilhaft zur Kühlung elektronischer Bauelemente verwendet werden. The heat exchanger according to the invention can particularly advantageously be used for cooling electronic components. Dazu wird die dem Kühlkörper abgewandte Seite der Metallfolie mit einem Löthilfsstoff wie beispielsweise Lötzinn beschichtet, sodass die Metallfolie auf die Oberfläche des elektronischen Bauelementes aufgeklebt werden kann. For this purpose, facing away from the heat sink side of the metal foil with a Löthilfsstoff such as solder is coated so that the metal foil can be glued onto the surface of the electronic component. Die von dem elektronischen Bauelement erzeugte Wärme wird so effektiv in die Metallfolie und von dort in den Kühlkörper geleitet. The heat generated from the electronic component is as effective guided into the metal film and from there into the heat sink. Aufgrund der Metallschaumstruktur des Kühlkörpers kann der Kühlkörper von einem Kühlmedium durchströmt werden, um die Wärme aus dem Kühlkörper abzuführen. Because of the metal foam structure of the heat sink, the heat sink can be flowed through by a cooling medium to dissipate the heat from the heat sink.
  • Die Metallfolie ersetzt die Rohre bisher bekannter Wärmetauscher. The metal foil replace the tubes previously known heat exchanger. Aufgrund dessen kann ein leichterer und kleiner Wärmetauscher hergestellt werden, der bessere Wärmeübergänge ermöglicht und dessen Aufbau leicht modifiziert werden kann. Due to this, a lighter and smaller heat exchanger can be produced which allows for better heat transfer and its construction can be easily modified. Darüber hinaus ist die Werkstoffauswahl für die einzelnen Komponenten größer, da die Anforderung an eine Folie im Hinblick auf Formbarkeit, Beständigkeit usw. im Vergleich zu einem Rohr wesentlich geringer sind. In addition, the choice of materials for each component is larger, since the request will be much lower in a film in terms of formability, resistance, etc. as compared to a tube.
  • Der Begriff "Metallfolie" bedeutet im Rahmen dieser Erfindung eine Folie mit einer Dicke von 0,02 ... 0,5 mm. in this invention the term "metal film" means a film having a thickness of 0.02 ... 0.5 mm. Die Metallfolie besteht vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer oder Stahl. The metal foil is preferably of aluminum, copper or steel.
  • Der Metallschaum ist ein offenporiger Metallschaum, dh die in der Metallstruktur enthaltenden Hohlräume stehen miteinander in Verbindung, sodass ein Kühlmittel durch Metallschaum strömen kann. The metal foam is an open-pored metal foam, that is, the voids contained in the metal structure communicate with each other, so that a coolant can flow through the metal foam. Der Metallschaum besteht vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer oder Stahl, wobei das Material des Metallschaums unabhängig von dem Material der Metallfolie gewählt werden kann. The metal foam is preferably made of aluminum, copper or steel, wherein the material of the metal foam can be chosen independently of the material of the metal foil.
  • Ein bevorzugter Wärmetauscher weist einen Kühlkörper aus Aluminium und eine Metallfolie aus Kupfer auf. A preferred heat exchanger includes a heat sink made of aluminum and a metal foil made of copper.
  • Die Metallfolie und der Kühlkörper sind kraftschlüssig miteinander verbunden. The metal foil and the cooling body are positively connected with each other. Hierzu ist die Metallfolie in den Metallschaum eingepresst. For this, the metal foil is pressed into the metal foam. Die damit bewirkte enge und großflächige Verbindung Metallschaum/Wärmeverteiler sichert einen guten und schnellen Wärmeübergang. The effected close and large-area connection metal foam / heat spreader ensures a good and fast heat transfer. Dies kann durch gleichzeitiges Verschweißen, Verlöten oder Verkleben der Metallfolie und der Kühlkörper unterstützt sein. This can be supported by simultaneous welding, soldering or gluing the metal foil and the heat sink.
  • Die Metallfolie ist strukturiert. The metal foil is structured. Der Begriff "Strukturierung" ist dabei so zu verstehen, dass einerseits nur die Oberfläche der Metallfolie strukturiert wird oder anderseits die Metallfolie kanalartige Strukturen aufweist. The term "structure" is to be understood so that, firstly, only the surface of the metal foil is patterned, or on the other hand has the metal foil channel-like structures. Die kanalartigen Strukturen sind so ausgerichtet, dass sie den Transport eines Kühlmittels parallel zu den Oberflächen der Metallfolie durch die Metallfolie ermöglichen. The channel-like structures are aligned so that they allow the transport of a coolant parallel to the surfaces of the metal foil by the metal foil. Eine Strukturierung der Metallfolie kann durch Pressen, Prägen, Ätzen, thermische Behandlung, Bestrahlung oder jedes andere dem Fachmann zu diesem Zweck bekannte Verfahren erreicht werden. Patterning the metal foil can be achieved by pressing, embossing, etching, thermal treatment, irradiation, or any other to the skilled person for this purpose known methods. Die Strukturierung der Metallfolie führt zu einer Vergrößerung der Oberfläche der Metallfolie, sodass Wärme effizienter von dem zu kühlenden Bauelement in den Metallschaum geleitet wird. The structuring of the metal foil leads to an increase in the surface of the metal foil so that heat is efficiently conducted from the component to be cooled into the metal foam.
  • Die geometrische Form des Wärmetauschers ist sehr variabel, der Metallschaum kann in einer für den jeweiligen Anwendungszweck geeigneten Form hergestellt werden. The geometrical shape of the heat exchanger is highly variable, the metal foam can be prepared in a form suitable for the particular application form. Der Kühlkörper kann eine quader-, würfel-, rohrförmige oder kammartige Gestalt aufweisen. The heat sink may have a parallelepiped, cubic, have tubular or comb-like shape.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Wärmetauscher modular aufgebaut. In a preferred embodiment, the heat exchanger according to the invention is modular. Dabei wird eine Sandwich-artige Struktur ausgebildet, wobei sich zwischen zwei benachbarten Kühlkörpern eine Metallfolie befindet. Here, a sandwich-like structure is formed, wherein there is a metal foil between two adjacent heat sinks. Eine weitere Folie befindet sich in Kontakt mit dem zu kühlenden Bauelement. Another film is in contact with the component to be cooled. Die von dem zu kühlenden Bauelement entwickelte Wärme gelangt über die erste Metallfolie in den ersten Kühlkörper, aus dem ein Teil der Wärme von dem Kühlmedium, das den ersten Kühlkörper durchströmt, abgeführt wird. The heat developed by the component to be cooled passes via the first metal film into the first heat sink from which part of the heat from the cooling medium that flows through the first heat sink, is removed. Ein weiterer Teil der Wärme wird jedoch über eine zweite Metallfolie, die die Oberfläche des ersten Kühlkörpers bedeckt, die der Oberfläche gegenüberliegt, die die erste Metallfolie bedeckt, auf einen zweiten Kühlkörper übertragen. Another part of the heat is, however, a second metal film that covers the surface of the first heat sink, which is opposite to the surface, which transmit the first metal foil covered, to a second heat sink. Dieser zweite Kühlkörper wird ebenfalls von einem Kühlmedium, vorzugsweise im Gegenstromprinzip zum ersten Kühlkörper durchströmt. This second heat sink is also flowed through by a cooling medium, preferably in the countercurrent principle the first heat sink. Auch dieser zweite Kühlkörper kann von einer weiteren (dritten in bezug auf den Wärmeaustauscher insgesamt) bedeckt sein, die wiederum mit einem dritten Kühlkörper in Kontakt steht. This second heat sink may be covered by a further (third with respect to the total heat exchanger) which in turn communicates with a third heat sink in contact. Die Kühlmedien können jeweils nach dem Gleich-, Gegen- oder Kreuzstromprinzip durch die einzelnen Kühlkörper in bezug auf den oder die benachbarten Kühlkörper oder die Metallfolie(n) geführt werden. The cooling media can be performed in each case after the cocurrent, countercurrent or cross-current principle by the individual heatsink with respect to the adjacent or the heat sink or the metal film (s).
  • Vorteil dieses sandwichartigen Aufbaus des Wärmetauschers ist die effektivere Abführung von Wärme, sodass Wärmestaus besser vermieden werden können. Advantage of this sandwich-like structure of the heat exchanger is the effective removal of heat, so heat buildup can be avoided better.
  • In allen Fällen kann/können auch die Metallfolie(n) im Gleich-, Gegen- oder Kreuzstromprinzip in bezug auf den oder die benachbarten Kühlkörper oder die weitere(n) Metallfolie(n) von Kühlmedium durchströmt werden. In all cases / the metal film (s) in cocurrent, countercurrent or cross-current principle, with respect to the or the adjacent cooling body or the further (n) metal film (s) of the cooling medium to flow through.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit einem Kühlkörper aus offenporigem Metallschaum und mit einer Metallfolie; a first embodiment of the inventive heat exchanger with a cooling body of open-pore metal foam and a metal foil;
  • 2 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit Sandwich-artigem Aufbau; A second embodiment of a heat exchanger according to the invention having a sandwich-like structure;
  • 3 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit Sandwich-artigem Aufbau; a third embodiment of a heat exchanger according to the invention having a sandwich-like structure;
  • 4 4 eine strukturierte Metallfolie und a patterned metal foil and
  • 5 5 eine andere strukturierte Metallfolie. another patterned metal foil.
  • Nach After 1 1 besteht der Wärmetauscher is the heat exchanger 1 1 aus einem Kühlkörper a heatsink 2 2 und einer Metallfolie and a metal foil 3 3 , die die Unterseite des Kühlkörpers That the underside of the heat sink 2 2 bedeckt. covered. Die Metallfolie The metal foil 3 3 ist eingepresst und mit dem Kühlkörper is pressed and to the heat sink 2 2 verschweißt. welded. Der Wärmetauscher The heat exchanger 1 1 kann auf ein zu kühlendes Bauelement (nicht gezeigt) aufgebracht werden. can be applied to a device to be cooled (not shown) are applied. Dazu wird die dem Kühlkörper For this, the heat sink 2 2 abgewandte Seite der Metallfolie Rear facing of the metal foil 3 3 mit einem Lötzusatzstoff wie Lötzinn beschichtet, sodass die Metallfolie coated with a Lötzusatzstoff such as solder, so that the metal foil 3 3 und damit der gesamte Kühlkörper and thus the entire heatsink 1 1 auf das zu kühlende Bauelement geklebt werden können. can be glued onto the component to be cooled. Die von dem Bauelement entwickelte Wärme wird dann über die Metallfolie The heat generated from the device is then the metal foil 3 3 auf den Kühlkörper to the heat sink 2 2 übertragen. transfer. Der Kühlkörper The heatsink 2 2 , der aus offenporigem Metallschaum besteht, wird von einem fluiden Kühlmedium durchströmt, sodass die Wärme aus dem Kühlkörper Which consists of open-pore metal foam, is flowed through by a fluid cooling medium, so that the heat from the heatsink 1 1 abtransportiert wird. is transported away.
  • Die Metallfolie, 0,2 mm dick, besteht beispielhaft aus Kupfer. The metal foil 0.2 mm thick, is by way of example made of copper. Der Kühlkörper besteht aus offenporigem Aluminium-Schaum, der wie in The cooling body consists of open-pore aluminum foam, as in DE 101 23 456 A1 DE 101 23 456 A1 beschrieben hergestellt wurde. was prepared as described. Der Wärmetauscher zeichnet sich neben den grundsätzlich bekannten Vorteilen, die der Metallschaum impliziert, durch hohe Wärmeleitfähigkeit, geringe Masse und daraus folgend eine kurze Reaktionszeit aus. The heat exchanger is characterized in principle in addition to the known advantages, which implies the metal foam, due to high thermal conductivity, low mass and consequently a short reaction time from.
  • Der in in 2 2 gezeigte Wärmetauscher Heat exchanger shown 4 4 besteht aus drei Kühlkörpern consists of three heat sinks 5 5 , . 7 7 und and 9 9 sowie drei Metallfolien and three metal foils 6 6 , . 8 8th und and 10 10 . , Die dritte Metallfolie The third metal foil 6 6 befindet sich zwischen dem dritten Kühlkörper is located between the third heatsink 5 5 und dem zweiten Kühlkörper and the second heatsink 7 7 , mit denen sie jeweils verschweißt ist. With which it is respectively welded. Die zweite Metallfolie The second metal foil 8 8th befindet sich zwischen dem zweiten Kühlkörper is located between the second heatsink 7 7 und dem ersten Kühlkörper and the first heatsink 9 9 , mit denen sie jeweils verscheißt ist. By which they are each verscheißt. Der erste Kühlkörper The first heat sink 9 9 umfaßt weiterhin eine erste Metallfolie further comprising a first metal foil 10 10 , die die Oberfläche des Kühlköpers That the surface of the cooling Köpers 9 9 bedeckt, die der von der zweiten Metallfolie covering the second of the metal foil 8 8th bedeckten Oberfläche des Kühlkörpers abgewandet ist. covered surface of the heat sink is abgewandet. Die erste Metallfolie The first metal foil 10 10 ist mit dem ersten Kühlkörper verschweißt. is welded to the first heat sink.
  • Der Wärmetauscher The heat exchanger 4 4 kann auf ein zu kühlendes Bauelement (nicht gezeigt) aufgebracht werden. can be applied to a device to be cooled (not shown) are applied. Dazu wird die dem ersten Kühlkörper For this, the first heat sink 9 9 abgewandte Seite der Metallfolie Rear facing of the metal foil 10 10 mit einem Lötzusatzstoff wir Lötzinn beschichtet, sodass die Metallfolie with a Lötzusatzstoff we coated solder, so that the metal foil 10 10 und damit der gesamte Wärmetauscher and thus the entire heat exchanger 4 4 auf das zu kühlende Bauelement geklebt werden können. can be glued onto the component to be cooled. Die von dem Bauelement entwickelte Wärme wird dann über die Metallfolie The heat generated from the device is then the metal foil 10 10 auf den Kühlkörper to the heat sink 9 9 übertragen. transfer. Der Kühlkörper The heatsink 9 9 , der aus offenporigem Metallschaum besteht, wird von einem fluiden Kühlmedium in Richtung des Pfeils C durchströmt, sodass ein Teil der Wärme aus dem ersten Kühlkörper Which consists of open-pore metal foam, is flowed through by a fluid cooling medium in the direction of arrow C, so that a part of the heat from the first heatsink 9 9 abtransportiert wird. is transported away. Ein anderer Teil der Wärme wird aus dem Kühlkörper Another part of the heat from the heat sink 9 9 über die Metallfolie on the metal foil 8 8th auf den Kühlkörper to the heat sink 7 7 übertragen. transfer. Der Kühlkörper The heatsink 7 7 , der aus offenporigem Metallschaum besteht, wird von einem fluiden Kühlmedium in Richtung des Pfeils B durchströmt, sodass ein Teil der Wärme aus dem zweiten Kühlkörper Which consists of open-pore metal foam, is flowed through by a fluid cooling medium in the direction of arrow B, so that a part of the heat from the second heat sink 7 7 abtransportiert wird. is transported away. Ein weiterer Teil der Wärme wird aus dem Kühlkörper Another part of the heat from the heat sink 7 7 über die Metallfolie on the metal foil 6 6 auf den Kühlkörper to the heat sink 5 5 übertragen. transfer. Der Kühlkörper The heatsink 5 5 , der aus offenporigem Metallschaum besteht, wird von einem fluiden Kühlmedium in Richtung des Pfeils A durchströmt, sodass Wärme aus dem zweiten Kühlkörper Which consists of open-pore metal foam, is flowed through by a fluid cooling medium in the direction of arrow A, so that heat from the second heat sink 7 7 abtransportiert wird. is transported away. Die Kühlkörper werden somit im Gegenstromprinzip durchströmt. The heat sinks are thus flows through the counterflow principle.
  • Diese Ausführungsform bietet den Vorteil einer effizienteren Kühlung, sodass im Vergleich zu der in This embodiment has the advantage of more efficient cooling, so compared to that in 1 1 gezeigten Ausführungsform Wärmestaus in dem (ersten) Kühlkörper verhindert werden können. Embodiment shown heat accumulation can be prevented in the (first) heat sink.
  • Die Metallfolien The metal foils 6 6 , . 8 8th und and 10 10 haben dieselben Eigenschaften wie die Metallfolie have the same properties as the metal foil 3 3 . , Die Kühlkörper The heatsink 5 5 , . 7 7 und and 9 9 haben dieselben Eigenschaften wie der Kühlkörper have the same properties as the heat sink 2 2 . , Es ist jedoch auch möglich, dass die Metallfolien However, it is also possible that the metal foils 6 6 , . 8 8th und and 10 10 mit unterschiedlichen Eigenschaften gewählt werden, sodass sie voneinander verschieden sind. be selected with different properties, so that they are different from each other. Das gilt ebenso für die verwendeten Kühlkörper. The same goes for the used heat sink.
  • Der in in 3 3 gezeigte Wärmetauscher Heat exchanger shown 11 11 besteht aus einem ersten Kühlkörper consists of a first heat sink 12 12 und einem zweiten Kühlkörper and a second heat sink 14 14 , zwischen denen sich eine Metallfolie Between which a metal foil 13 13 befindet, die mit den Kühlkörpern is that with the heat sinks 12 12 und and 14 14 verschweißt ist. is welded. Die Metallfolie The metal foil 13 13 weist kanalartige Strukturierungen has channel-like structuring 15 15 auf, durch die ein Kühlmedium (Pfeil D) geführt werden kann. through which a cooling medium (arrow D) can be guided.
  • Der Wärmetauscher The heat exchanger 11 11 wird auf einem zu kühlenden Bauelement (nicht gezeigt), fixiert. (not shown) on a component to be cooled is fixed. Die von dem Bauelement entwickelte Wärme wird von der Wärmequelle auf die Folie The heat generated by the device is from the heat source to the film 13 13 und von dieser direkt auf die Kühlkörper and from this directly to the heat sink 12 12 und and 14 14 übertragen, wobei ein Teil der Wärme bereits von dem Kühlmedium, das die Metallfolie durchströmt, abgeführt wird. transmitted, wherein some of the heat has already been discharged from the cooling medium, which flows through the metal foil. Die Kühlkörper werden von einem Kühlmedium jeweils im Gegenstrom zu dem Kühlmedium, das durch die Metallfolie fließt, durchströmt. The cooling bodies are respectively a cooling medium in counter-current to the cooling medium flowing through the metal foil, flows through.
  • Die Metallfolie The metal foil 15 15 hat, abgesehen von der Strukturierung, dieselben Eigenschaften wie die Metallfolie has, apart from the structure, the same properties as the metal foil 3 3 . , Die Kühlkörper The heatsink 12 12 , . 14 14 haben dieselben Eigenschaften wie der Kühlkörper have the same properties as the heat sink 2 2 . , Die Kühlkörper The heatsink 12 12 und and 14 14 können jedoch auch voneinander verschieden sein. but can be different from each other.
  • Vorteil dieser Ausführungsform ist, der hohe Wirkungsgrad bezogen auf das Volumen des Wärmetauschers; The high efficiency is advantage of this embodiment, based on the volume of the heat exchanger; dadurch wird der Trend zur Miniaturisierung der Bauteile unterstützt. by the trend toward miniaturization of components is supported.
  • Die The 4 4 und and 5 5 zeigen strukturierte Metallfolien. Show structured metal foils. Die Metallfolie The metal foil 16 16 weist geradlinige kanalförmige Strukturen includes straight channel-shaped structures 17 17 auf ( on ( 4 4 ), die Metallfolie ), The metal foil 18 18 gekrümmte kanalförmige Strukturen curved channel-shaped structures 19 19 ( ( 5 5 ). ). In beiden Fällen ist die Oberfläche der Metallfolie strukturiert, die der Oberfläche abgewandt ist, die mit dem Kühlkörper verschweißt wird. In both cases, the surface of the metal foil is structured, which faces away from the surface that is welded to the heat sink. Wie die As the 4 4 und and 5 5 zeigen, ist die Kanalstruktur beliebig wählbar, solange sie von einem Kühlmedium durchströmt werden kann. show the channel structure can be arbitrarily selected as long as they can be flowed through by a cooling medium.
  • Auch wenn die Metallfolie nicht von einem Kühlmedium durchströmt wird, ermöglicht die Strukturierung einen besseren Wärmeübergang von dem zu kühlenden Bauelement auf den Kühlkörper. Even if the metal foil is not traversed by a cooling medium, the structure allows for better heat transfer from the component to be cooled to the heat sink.
  • 1 1
    Wärmetauscher heat exchangers
    2 2
    Kühlkörper heatsink
    3 3
    Metallfolie metal foil
    4 4
    Wärmetaucher heat divers
    5 5
    dritter Kühlkörper the third heat sink
    6 6
    dritte Metallfolie third metal foil
    7 7
    zweiter Kühlkörper the second heat sink
    8 8th
    zweite Metallfolie second metal foil
    9 9
    erster Kühlkörper the first heat sink
    10 10
    erste Metallfolie first metal foil
    11 11
    Wärmetaucher heat divers
    12 12
    erster Kühlkörper the first heat sink
    13 13
    Metallfolie metal foil
    14 14
    zweiter Kühlkörper the second heat sink
    15 15
    rohrartige Strukturen in der Metallfolie tube-like structures in the metal foil 13 13
    16 16
    Metallfolie metal foil
    17 17
    Strukturierung structuring
    18 18
    Metallfolie metal foil
    19 19
    Strukturierung structuring
    A, B, C, D A, B, C, D
    Strömungsrichtungen eines fluiden Kühlmediums Flow directions of a fluid cooling medium

Claims (4)

  1. Wärmetauscher, umfassend zumindest einen Kühlkörper aus offenporigem Metallschaum, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine Oberfläche des Kühlkörpers mit einer 0,02 ... 0,5 mm dicken Metallfolie bedeckt ist, die sich in Kontakt mit einem zu kühlenden Bauelement befindet, wobei die Metallfolie eine kanalartige Strukturierung aufweist, sodass ein Kühlmittel durch die Folie geführt werden kann, und die Metallfolie in den Metallschaum eingepresst ist. Heat exchanger comprising at least one cooling body of open-pore metal foam, characterized in that at least one surface of the heat sink with a 0.02 ... 0.5 mm-thick metal foil is covered, which is in contact with a component to be cooled, wherein the metal foil has a channel-like structure, so that a coolant may be passed through the film, and the metal foil is pressed into the metal foam.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen sandwichartigen Aufbau aufweist, wobei jeweils eine Metallfolie zwischen jeweils zwei benachbarten Kühlkörpern aus offenporigem Metallschaum angeordnet ist. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that it has a sandwich-like structure, wherein in each case a metal foil disposed between each two adjacent cooling bodies of open-pored metal foam.
  3. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper und die Metallfolie unabhängig von einander aus Aluminium, Kupfer oder Stahl bestehen. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat sink and the metal foil are independent of each other from aluminum, copper or steel.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Kühlkörper abgewandte Oberfläche der Metallfolie mit einem Löthilfsstoff wie Lötzinn beschichtet ist. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the facing away from the heat sink surface of the metal foil is coated with a Löthilfsstoff as solder.
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