DE112005001322T5 - Countercurrent micro heat exchanger with optimum effectiveness - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Kühlen
eines integrierten Schaltkreises unter Verwendung eines Mikro-Wärmetauschers
mit folgenden Verfahrensschritten:
a. Bestimmen eines Temperaturgradienten,
der dem integrierten Schaltkreis zugeordnet ist;
b. Bestimmen
eines ersten Vektors, der an einem heißen Abschnitt des Temperaturgradienten
beginnt und an einem kalten Abschnitt des Temperaturgradienten endet;
c.
Bestimmen einer gerichteten Strömung
eines Fluids innerhalb des Mikro-Wärmetauschers;
d.
Orientieren des Mikro-Wärmetauschers
zu dem integrierten Schaltkreis so, daß der erste Vektor des integrierten
Schaltkreises entgegen der gerichteten Strömung des Mikro-Wärmetauschers
ausgerichtet ist, wodurch eine Gegenstromausrichtung gebildet wird;
und
e. Kuppeln des Mikro-Wärmetauschers
an den integrierten Schaltkreis gemäß der Gegenstromausrichtung.Method for cooling an integrated circuit using a micro heat exchanger with the following method steps:
a. Determining a temperature gradient associated with the integrated circuit;
b. Determining a first vector that begins at a hot portion of the temperature gradient and ends at a cold portion of the temperature gradient;
c. Determining a directional flow of a fluid within the micro-heat exchanger;
d. Orienting the micro heat exchanger to the integrated circuit such that the first vector of the integrated circuit is aligned against the directional flow of the micro heat exchanger, thereby forming a counter current orientation; and
e. Coupling of the micro-heat exchanger to the integrated circuit according to the countercurrent orientation.
Description
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Wärmetauscher, welcher einen Gegenstrom verwendet, um einen integrierten Schaltkreis optimal zu kühlen.Especially the invention relates to a heat exchanger, which uses a countercurrent to an integrated circuit to cool optimally.
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Da integrierte Schaltkreise bezüglich ihrer Komplexität, Wirksamkeit und Dichte zunehmen, erhöht sich auch die durch diese integrierten Schaltkreise erzeugte Wärme. Eine Ableitung oder auf andere Weise erfolgende Entfernung dieser stets anwachsenden Wärme ist für die weitere Entwicklung von integrierten Schaltkreisen kritisch.There integrated circuits with respect to their complexity, Effectiveness and density increase, which also increases by this integrated circuits generated heat. A derivative or up other wise removal of this ever increasing heat is for the further development of integrated circuits critical.
Ein Wärmetauscher wird verwendet, um Wärme von einer Wärmequelle wie einem integrierten Schaltkreis auf ein anderes Medium wie ein Fluid zu übertragen. Viele Verfahren zum Verbessern der Wärmeübertragung von der Wärmequelle auf den Wärmetauscher sind entwickelt worden. Beispiele solcher Verfahren umfassen ein Optimieren der Form und/oder Konfiguration von Mikrokanälen bzw. Kühlrippen innerhalb eines Wärmeaustauschers und eine Verbesserung einer thermischen Grenzschicht zwischen der Wärmequelle und dem Wärmetauscher durch Verwendung von Oberflächenmaterialien mit ähnlicher thermischer Leitfähigkeit. Die Wirksamkeit eines Wärmetauschers hängt auch von zahlreichen anderen Faktoren ab, wie der Strömungsrate einer innerhalb des Wärmetauschers verwendeten Kühlflüssigkeit und der verwendeten Verteiler-Konfiguration, um die Kühlflüssigkeit bestimmten Bereichen innerhalb des Wärmetauschers zuzuführen.One heat exchangers is used to heat from a heat source like an integrated circuit on another medium like a Transfer fluid. Many methods for improving the heat transfer from the heat source on the heat exchanger have been developed. Examples of such methods include Optimizing the shape and / or configuration of microchannels or cooling fins inside a heat exchanger and an improvement of a thermal boundary layer between the heat source and the heat exchanger through Use of surface materials with similar thermal conductivity. The effectiveness of a heat exchanger hangs too from numerous other factors, such as the flow rate one within the heat exchanger used coolant and the used distributor configuration to the cooling liquid supply certain areas within the heat exchanger.
Beispiele von Wärmetauscher-Erfindungen sind beschrieben in der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/439 635 vom 16. Mai 2003 „METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEATSINKS", der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/439 912 vom 16. Mai 2003 "INTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS", der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/881 980 vom 29. Juni 2004 „INTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICRO-CHANNEL HEAT EXCHANGERS", der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/882 142 vom 29. Juni 2004 „METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEATSINKS", der anhängigen U.S.-Patentanmeldung „APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE", der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/680 584 vom 6. Oktober 2003 „METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE", der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/698 179 vom 30. Oktober 2003 „METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE", und der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/882 132 vom 29. Juni 2004 „METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE", auf welche hiermit Bezug genommen wird.Examples of heat exchanger inventions described in the pending U.S. Patent Application S.N. 10/439 635 of 16 May 2003 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEATSINKS ", pending U.S. patent application S.N. 10/439 912 of 16 May 2003 "INTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS ", pending U.S. patent application S.N. 10/881 980 of 29 June 2004 "INTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICRO-CHANNEL HEAT EXCHANGERS ", the pending U.S. Patent Application S.N. 10/882 142 of 29 June 2004 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOT SPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEATSINKS ", the pending U.S. Patent Application "APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE ", pending U.S. patent application S.N. 10/680 584 of 6 October 2003 "METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE ", pending U.S. patent application S.N. 10/698 179 of 30 October 2003 "METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE ", and co-pending U.S. patent application S.N. 10/882 132 of 29 June 2004 "METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE ", which is hereby incorporated by reference is taken.
Da durch jede nachfolgende Generation von integrierten Schaltkreisen mehr und mehr Wärme erzeugt wird, besteht ein stets wachsendes Bedürfnis, die Effektivität der Wärmeübertragung von der Wärmequelle zu verbessern.There through every subsequent generation of integrated circuits more and more heat is generated, there is an ever-increasing need, the effectiveness of heat transfer from the heat source to improve.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Unter
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kühlt ein Verfahren einen integrierten
Schaltkreis unter Verwendung eines Mikro-Wärmetauschers. Das Verfahren
umfaßt
ein Bestimmen eines Temperaturgradienten, der dem integrierten Schaltkreis
zugeordnet ist, ein Bestimmen eines ersten Vektors, der an einem
heißen
Abschnitt des Siliziumgehäuse-Temperaturprofils
beginnt und an einem kalten Abschnitt des Siliziumgehäuse-Temperaturprofils
endet, ein Bestimmen einer gerichteten Strömung eines Fluids innerhalb
des Mikro-Wärmetauschers,
ein Orientieren des Mikro-Wärmetauschers zu
dem integrierten Schaltkreis so, daß der erste Vektor des integrierten
Schaltkreises gegen die gerichtete Strö mung des Mikro-Wärmetauschers
ausgerichtet ist, wodurch eine Gegenstrom-Ausrichtung gebildet wird,
und ein Ankuppeln des Mikro-Wärmetauschers
an den integrierten Schaltkreis gemäß der Gegenstrom-Ausrichtung.
Unter
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kühlt ein
Verfahren einen integrierten Schaltkreis unter Verwendung eines
Mikro-Wärmetauschers.
Das Verfahren umfaßt
eine Bestimmung eines Temperaturgradienten von heiß nach kalt über den
integrierten Schaltkreis, ein Bestimmen eines ersten Vektors, der
an einem heißen
Abschnitt des Temperaturgradienten beginnt und an einem kalten Abschnitt
des Temperaturgradienten endet, ein Bestimmen eines zweiten Vektors,
der einer gerichteten Strömung
eines Fluids von einem Einlaß zu
einem Auslaß innerhalb
des Mikro-Wärmetauschers
entspricht, und ein Ankuppeln des Mikro-Wärmetauschers
an den integrierten Schaltkreis, so daß der erste Vektor des integrierten
Schaltkreises rechtwinklig zu dem zweiten Vektor des Mikro-Wärmetauschers
ausgerichtet ist. Die
Unter einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine aus einem Mikro-Wärmetauscher und einem integrierten Chip bestehende Anordnung einen integrierten Chip auf, wobei der integrierte Schaltkreis einen zugeordneten Temperaturgradienten aufweist, und ein erster Vektor an einem heißen Abschnitt des Temperaturgradienten beginnt und an einem kalten Abschnitt des Temperaturgradienten endet, und ein Mikro-Wärmetauscher an den integrierten Schaltkreis angekuppelt ist, wobei der Mikro-Wärmetauscher einen Einlaß-Anschluß zur Aufnahme eines Fluids sowie einen Auslaßanschluß zum Abgeben des Fluids aufweist, wobei ein zweiter Vektor an dem Einlaßanschluß beginnt und an dem Auslaßanschluß endet, und wobei der Mikro-Wärmetauscher und der integrierte Schaltkreis so orientiert sind, daß der erste Vektor des integrierten Schaltkreises entgegen dem zweiten Vektor des Mikro-Wärmetauschers ausgerichtet ist. Der zweite Vektor bestimmt bevorzugt eine gerichtete Strömung des Fluids. Die Einlaßtemperatur des Fluids an dem Einlaß-Anschluß kann kleiner sein als eine Auslaßtemperatur des Fluids an dem Auslaß-Anschluß. Der Einlaß-Anschluß kann an dem kalten Abschnitt des integrierten Schaltkreises positioniert sein, und der Auslaß-Anschluß ist an dem heißen Abschnitt des integrierten Schaltkreises positioniert. Eine tatsächliche Strömungsrichtung des Fluids an einem gegebenen Punkt in dem Mikro-Wärmetauscher kann unterschiedlich zu dem zweiten Vektor sein. Der heiße Abschnitt kann einer höchsten Temperatur auf dem Temperaturgradienten entsprechen. Der kalte Abschnitt kann einer kältesten Temperatur auf dem Temperaturgradienten entsprechen.Under Another aspect of the present invention is characterized a micro heat exchanger and an integrated chip arrangement an integrated Chip on, the integrated circuit having an associated temperature gradient and a first vector at a hot portion of the temperature gradient starts and ends at a cold section of the temperature gradient, and a micro heat exchanger is coupled to the integrated circuit, wherein the micro-heat exchanger an inlet port for receiving a fluid and an outlet port for dispensing of the fluid, with a second vector beginning at the inlet port and ends at the outlet port, and wherein the micro-heat exchanger and the integrated circuit are oriented so that the first Vector of the integrated circuit against the second vector of the micro heat exchanger is aligned. The second vector preferably determines a directed one flow of the fluid. The inlet temperature the fluid at the inlet port may become smaller its as an outlet temperature of the fluid at the outlet port. The inlet connection can positioned in the cold section of the integrated circuit and the outlet connection is on mean the hot Positioned section of the integrated circuit. An actual flow direction of the fluid at a given point in the micro-heat exchanger may be different from the second vector. The hot section can be one of the highest Temperature on the temperature gradient correspond. The cold section can be a coldest Temperature on the temperature gradient correspond.
Unter
einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kühlt ein
Verfahren einen integrierten Schaltkreis unter Verwendung eines
Mikro-Wärmetauschers.
Das Verfahren umfaßt
ein Bestimmen eines Temperaturgradienten von heiß nach kalt über den
integrierten Schaltkreis, ein Bestimmen eines ersten Vektors, der
an einem heißen
Abschnitt des Temperaturgradienten beginnt, und an einem kalten Abschnitt
des Temperaturgradienten endet, ein Bestimmen eines zweiten Vektors,
der einer gerichteten Strömung
eines Fluids von einem Einlaß zu
einem Auslaß innerhalb
des Mikro-Wärmetauschers
entspricht, und ein Ankuppeln des Mikro-Wärmetauschers an den integrierten
Schaltkreis, so daß der erste
Vektor des integrierten Schaltkreises zu dem zweiten Vektor des
Mikro-Wärmetauschers
ausgerichtet ist.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenSummary the drawings
Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindungdetailed Description of the present invention
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind auf eine Verbesserung der thermischen Wirkungsweise eines Mikro-Wärmetauschers und/oder einer kalten Platte gerichtet. Die thermische Wirkungsweise hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Strömungsrate des Kühlfluids durch den Mikro-Wärmetauscher, Dimensionen der thermisch leitenden Elemente innerhalb des Mikro-Wärmetauschers, und der Konfiguration des Verteilers, durch welchen das Fluid an die thermisch leitfähigen Elemente geliefert wird. Es wird darauf verwiesen, daß andere Faktoren die thermische Leitfähigkeit eines Mikro-Wärmetauschers beeinflussen können.refinements The present invention is directed to an improvement of the thermal Mode of action of a micro heat exchanger and / or a cold plate. The thermal effect depends on various factors, such as the flow rate of the cooling fluid through the micro heat exchanger, Dimensions of the thermally conductive elements within the micro heat exchanger, and the configuration of the manifold through which the fluid is attached the thermally conductive Elements is delivered. It is pointed out that others Factors the thermal conductivity a micro heat exchanger can influence.
Innerhalb der Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein Wärmetauscher verwendet, um Wärme von einem integrierten Schaltkreis, wie einem Mikroprozessor, abzuführen. Es wird darauf verwiesen, daß der Mikro-Wärmetauscher dafür verwendet werden kann, um Wärme von anderen Typen von Wärmequellen abzuführen. In dem Fall, in dem der integrierte Schaltkreis einen nicht-gleichförmigen Wärmefluß aufweist, wird ein Temperaturgradient des integrierten Schaltkreises bestimmt. In den meisten solcher Fälle ist ein Abschnitt bzw. eine Seite des integrierten Schaltkreises heißer als der übrige Abschnitt bzw. eine andere Seite des integrierten Schaltkreises. Der Temperaturgradient ist ein Maß für die sich ändernde Temperatur über den integrierten Schaltkreis. Die Temperatur wird bevorzugt an einer Oberfläche des integrierten Schaltkreises gemessen, wo die Oberfläche des integrierten Schaltkreises die Oberfläche ist, welche in Kontakt mit dem Mikro-Wärmetauscher kommt. Der Temperaturgradient des integrierten Schaltkreises kann entweder als ansteigend von dem kalten Abschnitt des integrierten Schaltkreises zum heißen Abschnitt beschrieben werden, oder als fallend von dem heißen Abschnitt zum kalten Abschnitt. Es wird darauf verwiesen, daß die Begriffe „heiß" und „kalt" in einem relativen Sinne verwendet sind. D.h., daß der „heiße" Abschnitt des integrierten Schaltkreises derjenige Abschnitt ist, der heißer als der verbleibende Abschnitt des integrierten Schaltkreises ist. Ähnlich bzw. entsprechend ist der „kalte" Abschnitt des integrierten Schaltkreises derjenige Abschnitt, der kälter als der übrige Abschnitt des integrierten Schaltkreises ist. Der „kalte" Abschnitt kann auch als „warmer" oder „weniger heißer" Abschnitt bezeichnet werden. Die relative Verwendung des Begriffes „kalt" bezieht sich auf denjenigen Abschnitt des integrierten Schaltkreises, welcher kälter ist als der „heiße" Abschnitt des integrierten Schaltkreises.Within the embodiments of the present invention is preferably one heat exchangers used to heat from an integrated circuit such as a microprocessor. It It is pointed out that the Micro heat exchanger used for it can be to heat from other types of heat sources dissipate. In the case where the integrated circuit has a non-uniform heat flux, a temperature gradient of the integrated circuit is determined. In most such cases For example, a portion or side of the integrated circuit is hotter than the rest Section or another side of the integrated circuit. The temperature gradient is a measure of the changing temperature over the integrated circuit. The temperature is preferably at one surface of the integrated circuit where the surface of the integrated circuit the surface is which in contact with the micro heat exchanger comes. The temperature gradient of the integrated circuit can either as rising from the cold section of the integrated Circuit to the hot Section or as falling from the hot section to the cold section. It should be noted that the terms "hot" and "cold" in a relative Senses are used. That is, the "hot" portion of the integrated Circuit is that section that is hotter than the remaining section of the integrated circuit. Similar or corresponding the "cold" section of the integrated Circuit the section that is colder than the rest of the section of the integrated circuit. The "cold" section can also be called "warmer" or "less hot "section called become. The relative use of the term "cold" refers to that section of the integrated circuit, which is colder than the "hot" section of the integrated circuit Circuit.
Sobald der Temperaturgradient des integrierten Schaltkreises bestimmt worden ist, wird ein Temperaturvektor bestimmt. Der Temperaturvektor ist ein Maß einer allgemeinen Hitze-„Strömung" über den integrierten Schaltkreis. Bei der bevorzugten Ausgestaltung wird der Temperaturvektor als ein gerichteter Vektor gemessen, welcher von dem heißen Abschnitt des integrierten Schaltkreises zum kalten Abschnitt des integrierten Schaltkreises weist. Es wird darauf verwiesen, daß zahlreiche Heißstellen über den integrierten Schaltkreis verteilt vorhanden sein können. In den meisten Fällen läuft jedoch eine Zusammenstellung aller Temperaturunterschiede über den integrierten Schaltkreis auf einen allgemeinen Temperaturvektor hinaus. D.h., wenn der Temperaturgradient über den gesamten integrierten Schaltkreis gemessen worden ist, wird bei jeglicher nicht-gleichförmiger Wärmebeaufschlagung ein Abschnitt des integrierten Schaltkreises als heißer als ein anderer Abschnitt des integrierten Schalkreises gefunden. Der Temperaturvektor ist ein gerichteter Vektor, der bevorzugt von dem heißen Abschnitt zum kalten Abschnitt des integrierten Schaltkreises gerichtet ist.As soon as the temperature gradient of the integrated circuit has been determined is, a temperature vector is determined. The temperature vector is a measure of one general heat "flow" over the integrated circuit. In the preferred embodiment, the temperature vector is called a directional vector is measured which is from the hot section of the integrated circuit to the cold section of the integrated Circuit points. It is pointed out that numerous Hot spots over the integrated circuit may be present distributed. In most cases runs however a compilation of all temperature differences over the integrated circuit to a general temperature vector out. That is, when the temperature gradient over the entire integrated Circuit is measured at any non-uniform heat load a section of the integrated circuit as hotter than found another section of the integrated circuit. Of the Temperature vector is a directional vector, preferred by the be called Section directed to the cold section of the integrated circuit is.
Der Temperaturvektor des integrierten Schaltkreises wird sodann dafür verwendet, um den oben auf dem integrierten Schaltkreis angeordneten Mikro-Wärmetauscher ordnungsgemäß zu orientieren. Um die ordnungsgemäße Orientierung zu bestimmen, wird eine gerichtete Strömung des Fluids durch den Mikro-Wärmetauscher bestimmt. Bei einem bevorzugten Mikro-Wärmetauscher tritt die Kühlflüssigkeit in den Mikro-Wärmetauscher an einem Einlaß oder an mehreren Einlässen ein. Die Kühlflüssigkeit verläßt den Mikro-Wärmetauscher an einem Auslaß oder an mehreren Auslässen. Obwohl die Kühlflüssigkeit innerhalb des Mikro-Wärmetauschers in verschiedenen Richtungen strömen kann, wird die gerichtete Strömung bevorzugt als ein gerichteter Vektor bestimmt, welcher allgemein von dem Einlaß zum Auslaß weist, oder als kombinierter Vektor aus einem oder mehreren Einlässen zu einem oder mehreren Auslässen.Of the Temperature vector of the integrated circuit is then used for around the top of the integrated circuit arranged micro-heat exchanger to orient properly. Order the proper orientation to determine a directed flow of the fluid through the micro-heat exchanger certainly. In a preferred micro-heat exchanger, the cooling liquid occurs in the micro-heat exchanger at an inlet or at several inlets one. The coolant leaves the micro heat exchanger at an outlet or at several outlets. Although the coolant inside the micro heat exchanger to flow in different directions can, is the directed flow preferably determined as a directed vector, which generally from the inlet to Has outlet, or as a combined vector from one or more inlets one or more outlets.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Mikro-Wärmetauscher, wenn er an die Oberseite des integrierten Schaltkreises gekuppelt ist, so orientiert, daß der gerichtete Vektor der Flüssigkeitsströmung entgegen dem Temperaturvektor des integrierten Schaltkreises gerichtet ist. Mit anderen Worten, der Einlaß des Mikro-Wärmetauschers wird nahe zu dem kalten Abschnitt des integrierten Schaltkreises positioniert, und der Auslaß des Mikro-Wärmetauschers wird nahe zu dem heißen Abschnitt des integrierten Schaltkreises positioniert. Diese bevorzugte Orientierung wird als Gegenstrom-Orientierung bezeichnet. In dem Fall, in dem der integrierte Schaltkreis eine nicht-gleichförmige Wärmeströmung aufweist, kann die thermische Wirksamkeit des Mikro-Wärmetauschers durch Schaffung einer Gegenstromrichtung für die Flüssigkeitsströmung durch den Mikro-Wärmetauscher verbessert werden. Der Einlaß und der Auslaß des Mikro-Wärmetauschers sind in einer Gegenrichtung zu dem Temperaturgradienten (heiß nach kalt) der Wärmeströmung des integrierten Schaltkreises.In the preferred embodiment of the present invention, the micro-heat exchanger, when placed at the top of the integrated circuit is oriented so oriented that the directional vector of the liquid flow is directed against the temperature vector of the integrated circuit. In other words, the inlet of the micro heat exchanger is positioned close to the cold section of the integrated circuit, and the outlet of the micro heat exchanger is positioned close to the hot section of the integrated circuit. This preferred orientation is called countercurrent orientation. In the case where the integrated circuit has a non-uniform heat flow, the thermal efficiency of the micro heat exchanger can be improved by providing a counterflow direction for the liquid flow through the micro heat exchanger. The inlet and the outlet of the micro-heat exchanger are in a direction opposite to the temperature gradient (hot to cold) of the heat flow of the integrated circuit.
Um einen Mikro-Wärmetauscher zu einem integrierten Schaltkreis gemäß der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zu orientieren, wird ein Temperaturgradient des integrierten Schaltkreises bestimmt. Der Temperaturgradient wird verwendet, um einen Temperaturvektor zu bestimmen, der bevorzugt eine gerichtete Orientierung von einem heißen Abschnitt des integrierten Schaltkreises zu einem kalten Abschnitt anzeigt. Der Mikro-Wärmetauscher zirkuliert bevorzugt ein Kühlfluid, um Wärme aufzunehmen, die von dem integrierten Schaltkreis übertragen worden ist. Eine gerichtete Strömung dieser Kühlflüssigkeit wird bestimmt. Die gerichtete Strömung wird bevorzugt als ein gerichteter Vektor gemessen, der von einem Einlaß des Mikro-Wärmetauschers zu einem Auslaß gerichtet ist. Sobald der Temperaturvektor des integrierten Schaltkreises und die gerichtete Strömung des Mikro-Wärmetauschers bestimmt sind, werden der Mikro-Wärmetauscher und der integrierte Schaltkreis bevorzugt gemäß einer Gegenstromorientierung ausgerichtet. Die Gegenstromorientierung wird als Temperaturvektor bestimmt, der entgegen der gerichteten Strömung orientiert ist. Mit anderen Worten, der Mikro-Wärmetauscher und der integrierte Schaltkreis werden so ausgerichtet, daß die Kühlflüssigkeit in den Mikro-Wärmetauscher an einem Punkt eintritt, der im wesentlichen oberhalb des kalten Abschnittes des integrierten Schaltkreises liegt, und daß die Kühlflüssigkeit den Mikro-Wärmetauscher an einem Punkt verläßt, der im wesentlichen über dem heißen Abschnitt des integrierten Schaltkreises liegt.Around a micro heat exchanger to an integrated circuit according to the preferred embodiment of the present invention becomes a temperature gradient of the integrated circuit. The temperature gradient is used to determine a temperature vector that is preferred a directional orientation of a hot section of the integrated Circuit to a cold section indicates. The micro-heat exchanger preferably circulates a cooling fluid, to absorb heat, which has been transmitted from the integrated circuit. A directed flow this coolant is determined. The directed flow is preferred as a directed vector measured from an inlet of the micro-heat exchanger directed to an outlet is. Once the temperature vector of the integrated circuit and the directed flow of the micro heat exchanger determined are the micro heat exchanger and the integrated circuit preferably according to a countercurrent orientation aligned. The countercurrent orientation is called the temperature vector determined, which is oriented against the directed flow. With others Words, the micro heat exchanger and the integrated circuit are aligned so that the cooling liquid in the micro-heat exchanger occurs at a point that is substantially above the cold Section of the integrated circuit is located, and that the cooling liquid the Micro heat exchanger leaves at a point that essentially over mean the hot Section of the integrated circuit is located.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Begriffen spezifischer Ausgestaltungen beschrieben, welche Details enthalten, um das Verständnis der Prinzipien der Konstruktion und Arbeits weise der Erfindung zu ermöglichen. Eine solche Bezugnahme auf spezifische Ausgestaltungen und deren Details soll jedoch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche nicht beschränken. Es ist für Fachleute erkennbar, daß Modifikationen bezüglich der zu Darstellungszwecken gewählten Ausgestaltungen möglich sind, ohne von dem Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.The The present invention has been described in terms of specific embodiments which details are included to help understand the To enable principles of construction and operation of the invention. Such a reference to specific embodiments and their However, details are not intended to limit the scope of the appended claims. It is for Those skilled in the art recognize that modifications in terms of the one chosen for the purposes of illustration Embodiments possible without departing from the spirit and scope of the invention.
ZusammenfassungSummary
Ein Mikro-Wärmetauscher und ein integrierter Schaltkreis sind gemäß einer Gegenstromorientierung orientiert. Um diese Orientierung zu bestimmen, wird ein Temperaturgradient des integrierten Schaltkreises bestimmt. Der Temperaturgradient wird verwendet, um einen Temperaturvektor zu bestimmen, der bevorzugt eine gerichtete Orientierung von einem heißen Abschnitt des integrierten Schaltkreises zu einem kalten Abschnitt anzeigt. Der Mikro-Wärmetauscher zirkuliert ein Kühlfluid, welches aus dem integrierten Schaltkreis übertragene Wärme aufnimmt. Eine gerichtete Strömung dieses Kühlfluids wird bestimmt. Die gerichtete Strömung wird als ein gerichteter Vektor von einem Einlaß des Mikro-Wärmetauschers zu einem Auslaß gemessen. Die Gegenstromorientierung wird erreicht, da der Temperaturvektor so orientiert ist, daß er dem Vektor der gerichteten Strömung entgegengerichtet ist.A micro heat exchanger and an integrated circuit are oriented according to a countercurrent orientation. To determine this orientation, a temperature gradient of the integrated circuit is determined. The temperature gradient is used to determine a temperature vector that preferably indicates a directional orientation from a hot portion of the integrated circuit to a cold portion. The micro-heat exchanger circulates a cooling fluid, which absorbs heat transferred from the integrated circuit. A directional flow of this cooling fluid is determined. The directional flow is measured as a directed vector from an inlet of the micro heat exchanger to an outlet. Countercurrent orientation is achieved because the temperature vector is oriented to be opposite to the directional vector.
Claims (26)
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