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Hintergrund
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Ableitung von Wärme und ein Verfahren zur Ableitung von Wärme. Insbesondere beziehen sich die Ausführungsbeispiele der Erfindung auf eine verbesserte Thermosiphoneinrichtung mit niedrigem thermischen Widerstand aufgrund einer Verwendung neuer Siede/Kondensationsstrukturen.
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Integrierte Schaltungen werden in vielen Einrichtungen verwendet und ihre Leistungen sind kritisch für die Elektronikindustrie. Integrierte Schaltungen schreiten zur Miniaturisierung für effizientere Systeme fort. Wenn die integrierten Schaltungen kleiner und kleiner werden, nimmt die Geschwindigkeit, Kapazität und Leistung der integrierten Schaltung zu. Zur selben Zeit nimmt auch die durch die integrierten Schaltungen erzeugte Energie zu und somit wird mehr Wärme erzeugt. Der gegenwärtige Trend bestand darin, Vorrichtungen und Verfahren zu entwickeln, um die durch die integrierten Schaltungen erzeugte Energie abzuleiten und die integrierten Schaltungen zu kühlen, um Beschädigungen und Leistungsausfall zu verhindern.
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Ein Weg zum Kühlen integrierter Schaltungen wird als ein Wärmeaustausch bezeichnet. Eine herkömmliche Wärmeaustauscheinrichtung, die zur Kühlung integrierter Schaltungen verwendet wird, enthält eine feste Grundplatte, die auf der Oberseite der integrierten Schaltung angeordnet ist. Die Grundplatte ist mit einem Satz von Erweiterungsflächen verbunden, um Flächenbereiche zur Wärmeableitung zu vergrößern. Durch die integrierte Schaltung erzeugte Wärme wird auf die Grundplatte übertragen. Dann wird Wärme auf die Erweiterungsflächen übertragen. Typischerweise wird Luft durch die Erweiterungsflächen geblasen, um Wärme abzuleiten.
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Zusätzlich gibt es zwei andere Wege zur Kühlung der Schaltungselemente, die die Prinzipien eines Thermosiphons und einer Wärmeleitung verwenden. In dem Thermosiphon ist ein Behälter mit flüssigem Kühlmittel in einem Verdampferbereich ausgebildet und in diesen Bereich eingegebene Wärme ergibt Dampf, der in einem Kondensatorbereich kondensiert, in dem Wärme ausgestoßen wird. Dieser Thermosiphon beruht auf externen Kräften, wie beispielsweise Schwerkraft, um das Kondensat vertikal entlang den Seitenwänden zum Verdampferbereich zurückzuleiten. Als ein Ergebnis ist der Thermosiphon eine einseitige Wärmeübertragungseinrichtung (eine thermische Diode), die durch die Ausrichtung beschränkt ist.
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In der Wärmeleitung ist ein Behälter mit einem flüssigen Kühlmittel in einem Verdampferbereich ausgebildet und eine Wärmeeingabe in diesen Bereich ergibt eine Dampferzeugung, der in einem Kondensatorbereich kondensiert, in dem Wärme ausgestoßen wird. Die Wärmeleitung verwendet Kapillarkräfte einer internen Dochtstruktur, um das Kondensat zum Verdampferbreich zurück zu zirkulieren.
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Es ist wünschenswert, die Effizienz der Vorrichtungen und Verfahren zu verbessern, die Erhitzen, Kondensation und Verdampfung verwenden, um die integrierten Schaltungen zu kühlen.
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US 3 952 797 A beschreibt ein Halbleiterkühlsystem, das aus einem Behälter mit einem Wandabschnitt gebildet ist, der aus einem weichen nachgiebigen Material gebildet ist, das sich für einen Kontakt mit der Oberfläche einer Halbleitervorrichtung eignet. Ein poröses Element ist im Behälter neben der inneren Oberfläche der nachgiebigen Wand angeordnet. Ein Flüssigkeitsmedium füllt teilweise den Rest der Kammer, wobei in dieses zumindest ein Teil des porösen Elements eintaucht. Die Wärme der Halbleitervorrichtung wird über das poröse Element in einer geschlossenen Dampf-Kondensationszyklus abgeleitet.
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US 5 651 414 A offenbart eine Kühlvorrichtung mit einer Vielzahl von Wärmerohren mit einem Block hoher Wärmeleitfähigkeit in dessen einem Ende das jeweilige Ende eines Wärmerohrs eingebettet ist, das als Verdampfungsbereich des Wärmerohrs dient. Als Kondensationsbereiche der jeweiligen Wärmerohre dienende Ausstrahlungsrippen sind an Abschnitten der Wärmerohre befestigt, die außerhalb des Blocks liegen. Die inneren Oberflächen der Kondensationsabschnitte der äußeren beiden Wärmerohre sind mit einem wasserabstoßenden Mittel beschichtet und weisen daher eine geringere Kondensationskapazität auf als die anderen Wärmerohre ohne die Beschichtung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind als Beispiel und nicht zur Beschränkung in den Figuren der beigefügten Zeichnung veranschaulicht, in denen dieselben Bezugszeichen ähnliche Elemente anzeigen. Die Erfindung kann am Besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügte Zeichnung verstanden werden, die verwendet wird, um Ausführungsbeispiele der Erfindung zu veranschaulichen. Es sollte beachtet werden, daß Bezugnahmen auf „irgendein” oder „genau ein” Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser Offenbarung sich nicht notwendigerweise auf dasselbe Ausführungsbeispiel beziehen und sie „zumindest ein” bedeuten. In der Zeichnung:
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1 veranschaulicht eine beispielhafte Wärmeableitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 veranschaulicht eine beispielhafte modulierte poröse Schicht, die auf die innere Wand eines Verdampfers der in 1 gezeigten Wärmeableitungseinrichtung aufgebracht ist;
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3 veranschaulicht ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer Kondensatorsäule und tröpfchenweise Kondensation auf der Kondensatorsäule;
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4 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer Wärmeableitungseinrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und
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5 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren zur Wärmeableitung von einer Einrichtung, wie beispielsweise einer integrierten Schaltungseinrichtung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungsbeispiele sind unter Bezugnahme auf bestimme Konfigurationen und Techniken beschrieben. Fachleute werden erkennen, daß die verschiedenen Veränderungen und Modifikationen gemacht werden können, während man innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche bleibt. Zusätzlich werden wohlbekannte Elemente, Einrichtungen, Komponenten, Schaltungen, Verfahrensschritte und dergleichen nicht im Einzelnen dargelegt.
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Beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen eine Vorrichtung zur Ableitung von Wärme und ein Verfahren zur Ableitung von Wärme. Insbesondere beziehen sich die Ausführungsbeispiele der Erfindung auf eine verbesserte Thermosiphoneinrichtung mit einem niedrigen thermischen Widerstand zur Verwendung in Siede-/Kondensationsstrukturen. Zusätzlich betreffen die beispielhaften Ausführungsbeispiele auch Vorrichtungen und Verfahren zum Kühlen von elektronischen Schaltungen mit hoher Leistung.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden eine Wärmeableitungsvorrichtung, die eine Thermosiphoneinrichtung mit einem niedrigen thermischen Widerstand mit einer effizienten Siedestruktur und Kondensatorstruktur. 1 veranschaulicht ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer Wärmeableitungsvorrichtung 100, die ein Thermosiphonkonzept mit einer verbesserten Siedestruktur und Kondensationsflächen verwendet. In einem Thermosiphonkonzept ist ein Behälter mit einem flüssigen Kühlmittel in einem Verdampferbereich ausgebildet und in diesen Bereich eingegebene Wärme ergibt Dampf, der in einem Kondensatorbereich kondensiert, in dem Wärme abgesondert oder abgeleitet wird. Die Thermosiphonleistung ist aufgrund dessen stark von der Ausrichtung abhängig, daß er auf der Grundlage der Gravitations- und Auftriebskräfte funktioniert. Daher ist es zur Verbesserung der Thermosiphonleistung geeignet, sich eher auf eine thermische Leistung als auf die Ausrichtungsunabhängigkeit zu konzentrieren.
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1 veranschaulicht, daß die Wärmeableitungsvorrichtung 100 eine Empfängerplatte 102, einen Verdampfer 106 und eine Kondensatorsäule 108 aufweist. In einem Ausführungsbeispiel ist in der Wärmeableitungsvorrichtung 100 auch ein Satz von Kondensatorerweiterungsflächen 110 enthalten. In einem Ausführungsbeispiel ist die Empfängerplatte 102 in Kontakt mit einer integrierten Schaltungseinrichtung 104 angeordnet, die Wärme erzeugt oder Wärmeableitung erfordert. Die Empfängerplatte 102 ist typischerweise über der integrierten Schaltungseinrichtung 104 angeordnet. Die Empfängerplatte 102 kann über der integrierten Schaltungseinrichtung 104 derart angeordnet sein, daß sie die integrierte Schaltung unterhalb der Empfängerplatte 102 vollständig, im Wesentlichen vollständig abdeckt oder abdichtet. Die integrierte Schaltungseinrichtung 104 kann eine Anzahl von elektronischen Einrichtungen, wie beispielsweise eine Halbleitereinrichtung, einen Transistor, einen Widerstand, einen Sensor, ein optisches Element, einen Mikroprozessor, ein Festplattenelement, ein optisches Element, eine Speicherstruktur, eine Energiequelle, eine Anzeigesteuereinrichtung und ein Anzeigeelement sein, um einige wenige zu nennen. In einem Ausführungsbeispiel enthält die Empfängerplatte 102 einen Satz von mechanischen Sicherungsstrukturen, z. B. Schrauben 112, um die Befestigung der Empfängerplatte 102 über der integrierten Schaltungseinrichtung zu vereinfachen. Die Empfängerplatte 102 kann auf der Karte oder dem Gehäuse, das mit der integrierten Schaltungseinrichtung verbunden ist, gesichert werden, um die Empfängerplatte 102 in Kontakt mit oder über der integrierten Einrichtung anzuordnen. In einem Ausführungsbeispiel ist die Empfängerplatte 102 in einem direkten Kontakt mit der integrierten Schaltungseinrichtung 104 angeordnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine (nicht gezeigte) thermische Schnittstelle zwischen der Empfängerplatte 102 und der integrierten Schaltungseinrichtung 104 angeordnet. Die Thermoschnittstelle ist thermisch leitfähig und kann ein thermisch leitfähiges Fett (z. B. Silberfett) sein. In einem Ausführungsbeispiel kann besitzt die Empfängerplatte 102 ungefähr dieselbe Größe oder eine größere als die integrierte Schaltungseinrichtung. Die Empfängerplatte 102 kann aus einem starren Material mit guten thermisch leitenden Eigenschaften (z. B. Kupfer oder Aluminium) hergestellt sein.
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Der Verdampfer 106 ist mit der Empfängerplatte 102 verbunden oder auf ihrer Oberseite angeordnet. Der Verdampfer 106 ist hohl und aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium, hergestellt. In einem Ausführungsbeispiel ist die innere Wand 107 des Verdampfers 106 mit einer modulierten porösen Schicht beschichtet. Der Verdampfer 106 speichert eine Kühlflüssigkeit (z. B. Wasser) und, wenn die Wärme eingegeben wird, siedet der Verdampfer 106 die Flüssigkeit aufgrund der von der integrierten Schaltungseinrichtung übertragenen Wärme und erzeugt Dampf, der über die Kondensatorsäule 108 heraufsteigen wird. Die modulierte poröse Schicht (die im Handel verfügbar ist) erzeugt oder verbessert den Dampfaustrittspfad in dem Verdampfer 106, wie in 2 gezeigt. Der Dampf kann somit über die Kondensatorsäule 108 schneller und wirkungsvoller austreten.
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Die modulierte poröse Schicht 114 ist eine Beschichtung mit periodischen oder entworfenen Veränderungen in der Schichtdicke, wie in 2 gezeigt. Die Modulation wird auferlegt, um abwechselnde Bereiche 116 mit niedrigem Widerstand zum Dampfaustritt und hohem kapillarunterstützten Flüssigkeitszug zu erzeugen. Die modulierte poröse Schicht 114 ergibt bevorzugte Flüssigkeits-Dampf-Gegenfluss-Pfade 118 innerhalb der Schicht 114, die eine Wärmeübertragung von der Fläche der inneren Wand 107 auf den Flüssigkeitspool 120 vereinfacht. Die modulierte poröse Schicht 114 ist aus sphärischen bzw. kugelförmigen leitfähigen Partikeln (z. B. Kupferpartikeln) hergestellt, die innerhalb eines schmalen Bands von Maschengrößen gesiebt sind, um nahezu einheitliche Partikeldurchmesser auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel wird die modulierte poröse Schicht durch Konsolidierung loser Partikel (z. B. befestigen) aneinander und an der inneren Wand 107 durch Trockenphasen-Diffusions-Sintertechnik in einem Röhrenofen mit einer reduzierenden Atmosphäre mit Inert bzw. Edel(z. B. Stickstoff)-Gasen und Wasserstoffgas gebildet. Sinterzeiten und -temperatur können mit der Partikelgröße variieren. Beispielsweise tritt für Partikelgrößen von 150 bis 250 μm Nenndurchmessern ein Sintern bei ungefähr 900 bis 1200°C für einige Stunden (z. B. 2 bis 4 Stunden) auf. In einem Ausführungsbeispiel werden während des Sinterns die Partikel in einer gewünschten Modulationsform gehalten, wobei belegte Formen verwendet werden. Die losen Partikel werden in die Form gegossen und die Überschußpartikel werden entfernt, um die modulierte poröse Schicht 114 mit im Wesentlichen einheitlicher Dicke auf der Oberseite der inneren Wand107-Schicht zurückzulassen. Nach dem Sintern wird die innere Wand 107 von der Form abgehoben, wobei die modulierte poröse Schicht 114 an der inneren Wand 107 befestigt ist.
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Die modulierte poröse Schicht 114 kann verschiedene Muster oder Entwürfe besitzen. Beispielhafte Entwürfe oder Muster enthalten abgestufte, lineare und zufällige Höhenanordnungen von leitfähigen Partikeln.
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Eine Verringerung des Verdampferwiderstands muß das Hauptziel für Verbesserungen sein, da er gewöhnlich der größte ist. Eine Verwendung einer einheitlichen porösen Schicht in dem Verdampfer ist eine allgemein akzeptierte Verbesserungstechnik für ein Poolsieden und es ist in viele Studien demonstriert, daß sie die Leistung im Vergleich zu einer ebenen Fläche bis zu dreimal verbessern kann. Dies ist hauptsächlich aufgrund einer Erzeugung von mehr Dampfblasenbildungsorten, eines Vergrößerns des Wärmeübertragungsbereichs und eines kapillaren Pumpens über die Schicht. Jedoch ist es möglich, die Leistung des Verdampfers durch Verwendung einer modulierten porösen Schicht bis zu zwei Mal weiter zu verbessern, verglichen mit der einheitlichen porösen Beschichtung. Die modulierte poröse Schicht hilft sowohl dem kapillaren Pumpen der Flüssigkeit durch die porösen Strukturen als auch die Basisschicht, während der Dampf einfach durch die „Täler” zwischen den porösen Strukturen entweichen kann, wodurch das Ersticken verhindert wird (2).
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Die Kondensatorsäule 108 (1 und 3) ist in einer Flüssigkeitsverbindung mit dem Verdampfer 106 angeordnet, so daß Dämpfe von dem Verdampfer 106 in die Kondensatorsäule 108 hinein passieren können und die Flüssigkeitströpfchen von der Kondensatorsäule 108 zurück hinunter zum Verdampfer 106 passieren können. Luft kann verwendet werden, um über die Kondensatorsäule 108 zu blasen, um Wärme abzuleiten und die Dämpfe zu kondensieren. In einem Ausführungsbeispiel sind die Empfängerplatte 102, der Verdampfer 106 und die Kondensatorsäule 108 als eine integrale Einheit hergestellt. In anderen Ausführungsbeispielen sind die Empfängerplatte 102, der Verdampfer 106 und die Kondensatorsäule 108 jeder getrennte Teile, die miteinander unter Verwendung von aus dem Stand der Technik bekanten Verfahren verbunden. Die Kondensatorsäule 108 ist hohl. 3 veranschaulicht, daß die Kondensatorsäule 108 eine im Wesentlichen nicht-befeuchtende bzw. nicht-durchnässende bzw. nicht-benetzende Oberfläche 122 besitzt. In einem Ausführungsbeispiel ist die innere Wand der Kondensatorsäule 108 mit einem nicht-benetzenden oder einem hydrophoben Material derart beschichtet, daß, wenn Dampf auf der Wand der Kondensatorsäule 108 kondensiert, Tröpfchen von Dampf 124 gebildet, im Gegensatz zu Schichten von Dampf. Ein Beispiel für ein derartiges hydrophobes Material enthält Polytetrafluorethylen (PTFE), im Handel auch unter dem Handelsnamen TEFLON® (einer Marke von DuPont Chemicals) bekannt. Auf diesem Weg können die Dampftröpfchen 124 schnell herunter zum Verdampfer 106 rückgewonnen werden. Ohne die nicht-benetzende Oberfläche 122 wird der Dampf sich auf der Wand der Kondensatorsäule 108 in einer schichtweisen Kondensation ansammeln, bis die Tröpfchen oder Schichten von Flüssigkeit groß und schwer genug sich, um zum Verdampfer 106 zurückzukehren. Eine Rückgewinnung der Flüssigkeit erlaubt die Beseitigung der Notwendigkeit zur Wiederbefüllung oder Wiederzufuhr der Kühlflüssigkeit in den Verdampfer 106. Zusätzlich ist der mit der tröpfchenweisen Kondensation verbundene Wärmeübertragungskoeffizient gewöhnlich eine Größenordnung größer als er es für die schichtweise Kondensation ist. Weiterhin ist es effizienter für die Wärmeableitungsvorrichtung 100, die Dampftröpfchen so schnell wie möglich zurück zu gewinnen, wenn die kleinen Tröpfchen auf der nicht-benetzenden Oberfläche gebildet sind.
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Der Satz von Kondensatorerweiterungsflächen 110 kann Platten, Lamellen oder Kanäle, die sich von der Kondensatorsäule 108 erstrecken, sein. Die Kondensatorerweiterungsflächen 110 können aus einem thermisch leitfähigen Material, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium, usw. hergestellt sein. Die Kondensatorerweiterungsflächen 110 vereinfachen die Wärmeableitung. Die Kondensatorerweiterungsflächen 110 bilden mehr Flächenbereich zur Ableitung von durch die integrierte Schaltungseinrichtung erzeugter Wärme. Ohne den Satz von Kondensatorerweiterungsflächen 110 wird Wärme nur durch die Kondensatorsäule 108 abgeleitet. Weiterhin erlaubt die Anwesenheit der Kondensatorerweiterungsflächen 110, daß der Wärmeübertragungskoeffizient für die Wärmeableitungsvorrichtung 100 niedriger ist als ohne die Kondensatorerweiterungsflächen 110.
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In einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Satz von Kondensatorerweiterungsflächen 110 von der Kondensatorwand der Kondensatorsäule 108. Luft wird durch den Satz von Kondensatorerweiterungsflächen 110 geblasen, um Wärme abzuleiten. Luft wird hindurchgeblasen, um die Kondensatorerweiterungsflächen 110 und/oder die Kondensatorsäule 108 kalt zu halten. Wenn die in dem Verdampfer 106 gespeicherte Kühlflüssigkeit durch die Wärmeübertragung von der integrierten Schaltung über die Empfängerplatte 102 siedet, wandelt sich die Kühlflüssigkeit in Dämpfe um, die die gekühlte Kondensatorsäule 108 treffen und beginnen, zu kondensieren, und die kondensierten Dämpfe herunter zum Verdampfer 106 zurückgewinnen.
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Ein wichtiger Teil der Wärmeableitungseinrichtung 100 ist die Kondensatorsäule 108. Unter Verwendung einer Oberflächenbeschichtung, die ein Benetzen verhindert, kann eine tröpfchenweise Kondensation eher erreicht werden als die schichtweise Kondensation die Wärmeableitungseinrichtung 100 mit einem effizienten Weg versieht, die Dampftröpfchen schnell herunter zum Verdampfer 106 mit einem hohen Wärmeübertragungskoeffizienten rückzugewinnen. Der Wärmeübertragungskoeffizient, der zur tröpfchenweisen Kondensation gehört, ist gewöhnlich eine Größenordnung größer als er es für die schichtweise Kondensation ist (3).
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Durch Hinzufügen der modulierten porösen Schicht in dem Verdampfer und der nicht-benetzenden Oberflächenbeschichtung über der inneren Wand des Kondensators wird der Gesamtwiderstand in der Wärmeableitungseinrichtung verringert. Wenn das Anteil der Wärmeübertragung zunimmt (aufgrund der Aufnahme der modulierten porösen Schicht und der nicht-benetzenden Oberflächenbeschichtung), nimmt der Temperaturunterschied in der Wärmeableitungseinrichtung ab und der thermische Widerstand wird verringert. Die Wärmeableitungseinrichtung wird somit effizienter. Zusätzlich erlaubt die modulierte poröse Schicht mehr Wärmeübertragung mit niedrigem Temperaturunterschied zwischen den Kanten und der Mitte der Verdampfer-Kondensatorsäule und den Kondensatorerweiterungsflächen. Somit ist die Temperatur in der Verdampferwand und der Flüssigkeit gleichmäßiger verteilt und die Wandtemperatur in der Kondensatorsäule ist aufgrund der nicht-benetzenden Oberflächenbeschichtung auf der inneren Wand der Kondensatorsäule niedriger.
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4 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 400 zur Herstellung einer Wärmeableitungseinrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Eine derartige Wärmeableitungseinrichtung kann verwendet werden, Wärme abzuleiten oder Einrichtungen abzukühlen, wie beispielsweise eine Halbleitereinrichtung, einen Transistor, einen Kondensator, einen Widerstand, einen Sensor, ein optisches Element, einen Mikroprozessor, eine Zentraleinheit, eine Schalttafel/karte, eine Speicherstruktur, eine Energiequelle, eine Anzeigesteuereinrichtung und ein Anzeigeelement. In einem Block 402 wird eine Empfängerplatte in Kontakt mit oder über der integrierten Schaltungseinrichtung angeordnet. Ein mechanisches Befestigungsmerkmal, wie beispielsweise ein Satz von Schrauben, kann zum Befestigen des Empfängers über der integrierten Schaltungseinrichtung enthalten sein. In einem Block 404 wird ein mit einer modulierten porösen Schicht beschichteter Verdampfer mit der Empfängerplatte verbunden. Die Empfängerplatte und der Verdampfer werden in Kontakt mit der integrierten Schaltungseinrichtung derart angeordnet, daß die von der integrierten Schaltungseinrichtung erzeugte Wärme zur Empfängerplatte und den Verdampfern übertragen werden kann. In einem Ausführungsbeispiel ist eine thermisch leitfähige Schicht zwischen der Empfängerplatte und der integrierten Schaltungseinrichtung angeordnet, um eine derartige Wärmeübertragung zu vereinfachen. Die Empfängerplatte und der Verdampfer können zusammengesetzt oder zu einer Einheit zusammen hergestellt werden und über der integrierten Schaltungseinrichtung angeordnet werden. In einem Block 406 wird eine Kühlflüssigkeit (z. B. in einem Ausführungsbeispiel Wasser) innerhalb des Verdampfers angeordnet. Die Empfängerplatte und der Verdampfer mit der Kühlflüssigkeit können als eine Einheit zusammengesetzt oder zusammen hergestellt werden und über der integrierten Schaltungseinrichtung angeordnet werden. In einem Block 408 wird eine Kondensatorsäule mit einer im Wesentlichen nicht-benetzenden Oberfläche in einer Flüssigkeitsverbindung mit dem Verdampfer angeordnet. In einem Block 410 wird ein Satz von Kondensatorerweiterungsflächen mit der Kondensatorsäule verbunden. Ähnlich dem vorstehend diskutierten können die Empfängerplatte und der Verdampfer mit der Kühlflüssigkeit und die Kondensatorsäule mit den Kondensatorerweiterungsflächen als eine Einheit zusammengesetzt oder zusammen hergestellt werden und über der integrierten Schaltung angeordnet werden.
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Die durch den Verdampfer durch die Empfängerplatte übertragene Wärme veranlaßt die Kühlflüssigkeit zum Sieden und bildet Dämpfe, die über die Kondensatorsäule aufwärts gehen werden. Die modulierte poröse Schicht vereinfacht ein effizientes Entweichen von Dämpfen, um zur Kondensatorsäule aufwärts zu gehen. Die im Wesentlichen nicht-benetzende Oberfläche vereinfacht eine schnelle Kondensation der Dämpfe, so daß sie schnell den Verdampfer herunter wieder gewonnen werden können. Die Kondensatorerweiterungsflächen helfen bei einer Abfuhr der Wärme und halten die Kondensatorsäule gekühlt.
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5 veranschaulicht ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel 500 eines Ableiten von Wärme von einer Einrichtung, die Wärme erzeugt, wie beispielsweise einer integrierten Schaltungseinrichtung, einer Halbleitereinrichtung, einem Transistor, einem Kondensator, einem Widerstand, einem Sensor, einem optischen Element, einem Mikroprozessor, einer Zentraleinheit, einer Schaltungstafel/karte, einer Speicherstruktur, einer Energiequelle, einer Anzeigesteuereinrichtung und einem Anzeigeelement. In einem Block 502 wird Wärme von der Einrichtung durch eine in Kontakt mit der Einrichtung angeordnete Empfängerplatte zu einem Verdampfer übertragen. Die innere Wand des Verdampfers ist mit einer modulierten porösen Schicht beschichtet. Der Verdampfer enthält auch ein Kühlmittel (z. B. in einem Ausführungsbeispiel Wasser) darin. In einem Block 504 wird zumindest ein Teil der in dem Verdampfer enthaltenen Flüssigkeit ansprechend auf zu dem Verdampfer durch die Empfängerplatte übertragene Wärme verdampft. Die Flüssigkeit wird durch eine durch die modulierte poröse Schicht in dem Verdampfer erzeugte kapillare Pumpaktion verdampft. In einem Block 506 wird die verdampfte Flüssigkeit kondensiert und durch die Kondensatorsäule mit einer im Wesentlichen nicht-benetzenden Oberfläche (z. B. erzeugt durch eine hydrophobe Beschichtung oder eine TEFLON®-Beschichtung auf der inneren Wand der Kondensatorsäule) wieder gewonnen. Die Kondensatorsäule ist in Flüssigkeitskommunikation mit dem Verdampfer angeordnet, so daß die kondensierte Flüssigkeit herunter zum Verdampfer wieder gewonnen werden kann. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Satz von Kondensatorerweiterungsflächen, die mit der Kondensatorsäule verbunden sind, verwendet, um ein Kondensieren der verdampften Flüssigkeit (Dämpfe) zu vereinfachen, beispielsweise wird Luft über die Kondensatorerweiterungsflächen geblasen, um die Kondensatorsäule kühl zu halten, um den Dampf zu veranlassen, zu kondensieren. In einem Ausführungsbeispiel wird die verdampfte Flüssigkeit auf eine tröpfchenweise Art beinahe oder im Wesentlichen sofort kondensiert, wenn die verdampfte Flüssigkeit die im Wesentlichen nicht-benetzende Oberfläche kontaktiert. In einem Ausführungsbeispiel wird eine Thermoschnittstellenschicht zwischen dem Heizeinrichtungsblock und der Einrichtung angeordnet, so daß Wärme von der Einrichtung zum Verdampfer übertragen werden kann.
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können in ein Computersystem eingebettet sein. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Wärmeableitungseinrichtung über einer oder mehreren Komponenten des Computersystems angeordnet, um Wärme von derartigen Komponenten abzuleiten. Das Computersystem kann eine Speichereinrichtung oder Struktur zum zumindest zeitweisen Speichern von Daten und Programmen enthalten; eine Massenspeichereinrichtung (z. B. ein Festplattenlaufwert, ein Diskettenlaufwert, ein CD-Laufwerk oder ein DVD-Laufwerk), um große Mengen von Daten zu speichern; eine Eingabeeinrichtung (z. B. eine Tastatur oder eine Maus) zur Eingabe von Daten und Anweisungen in den Computer; eine Ausgabeeinrichtung (z. B. einen Anzeigebildschirm); und einen Mikroprozessor einschließlich einer Zentraleinheit (CPU), die die Anweisungen für das Computersystem ausführt. Das Computersystem kann auch eine Haupt-Logikbaugruppe enthalten. Das Computersystem kann weiterhin einen Graphikcontrollerbaustein zur Steuerung der Anzeigevorrichtung des Computersystems enthalten, der mit der Haupt-Logikbaugruppe kommunizieren kann. In einigen Ausführungsbeispielen sind eine oder mehrere Wärmeableitungseinrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung über dem Graphikcontrollerbaustein, dem Mikroprozessor, der CPU und/oder der Speichereinrichtung angeordnet. Die Wärmeableitungseinrichtung ist über der bestimmten Einrichtung angeordnet, die ähnlich der vorstehend für eine integrierten Schaltungseinrichtung beschriebenen ist.
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Während die Erfindung anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung können aber mit Modifikationen und Änderungen innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche verwirklicht werden. Die Beschreibung ist somit als veranschaulichend, an Stelle von einschränkend zu betrachten.
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Es wurden beispielhafte Ausführungsbeispiele offenbart und es können Veränderungen an den offenbarten Ausführungsbeispielen erfolgen, während man im Schutzumfang der Erfindung bleibt, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
