DE202004007195U1 - Connection construction of a heat conducting plate - Google Patents

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Abstract

Verbindungskonstruktion einer Wärmeleitplatte, mit:
– einem Gehäuse (1) mit einer oberen Abdeckung (11) und einer unteren Abdeckung (12), die miteinander in Eingriff stehen, um eine Hohlkammer zu bilden, in die ein Arbeitsfluid eingebracht werden kann; und
– einem Stützelement (2) mit einem planaren Element, das von mehreren Durchbrechungsbereichen (21, 22, 23) durchsetzt ist und das durch pulvermetallurgisches Sintern mit der oberen und der unteren Abdeckung innerhalb der Hohlkammer verbunden ist.Connection construction of a heat conducting plate, with:
- a housing (1) having an upper cover (11) and a lower cover (12) which are in engagement with one another to form a hollow chamber into which a working fluid can be introduced; and
- A support element (2) with a planar element which is penetrated by a plurality of perforation areas (21, 22, 23) and which is connected by powder metallurgical sintering to the upper and lower cover within the hollow chamber.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Einhergehend mit Fortschritten auf dem Gebiet der Computerindustrie wurden viele elektronische Baugeräte geschaffen, die mit hoher Genauigkeit arbeiten. Einhergehend mit den verbesserten Funktionen und den erhöhten Betriebsgeschwindigkeiten erzeugen diese Geräte immer mehr Wärme. Damit sie dennoch bei normalen Betriebstemperaturen arbeiten können, wurde es für die Forscher innerhalb dieses Industriezweigs ein wichtiger Punkt, die durch derartige Geräte erzeugte Wärme effizient abzuleiten.accompanying with advances in the field of the computer industry, many electronic construction equipment created that work with high accuracy. Accompanying with the improved functions and the increased operating speeds generate these devices more and more warmth. In order to they can still work at normal operating temperatures it for the researchers within this industry an important point through such devices generated heat derive efficiently.

Die 1 zeigt eine herkömmliche Wärmeleitplatte 1a. Diese wird z.B. an einer CPU 3a montiert. Die Wärmeleitplatte 1a verfügt über eine obere Abdeckung 11a und eine untere Abdeckung 12a, um ein Gehäuse 10a und eine durch dieses umschlossene Hohlkammer 13a zu bilden. An der Innenfläche der Hohlkammer 13a kann eine Dochtstruktur 14a ausgebildet sein, und in die Hohlkammer 13a wird eine angemessene Menge von Arbeitsfluid eingebracht. Um ein Eindellen der oberen und der unteren Abdeckung 11a und 12a durch einen Unterdruck in der Wärmeleitplatte 1a zu verhindern, ist im Gehäuse 10a ein Stützelement 15a zum Erhöhen der Festigkeit der Wärmeleitplatte 1a installiert.The 1 shows a conventional thermal plate 1a , This is, for example, on a CPU 3a assembled. The thermal plate 1a has a top cover 11a and a bottom cover 12a to a housing 10a and a hollow chamber enclosed by this 13a to build. On the inner surface of the hollow chamber 13a can be a wick structure 14a be formed, and in the hollow chamber 13a an appropriate amount of working fluid is introduced. To dent the top and bottom covers 11a and 12a due to a negative pressure in the heat conducting plate 1a to prevent is in the housing 10a a support element 15a to increase the strength of the thermal plate 1a Installed.

Jedoch muss es die Hohlkammer 13a der Wärmeleitplatte 1a ermöglichen, dass Arbeitsfluid in ihr umgewälzt wird. Daher steht das Stützelement 15a mit der oberen und der unteren Abdeckung 11a und 12a nicht in vollständigem Kontakt. Daher kommt es beim Herstellen von Unterdruck in der Wärmeleitplatte 1a zu Eindellungen in der oberen und der unteren Abdeckung 11a und 12a, so dass, wenn die Wärmeleitplatte 1a mit einer Wärmesenke 2a in Kontakt gebracht wird, kein vollständiger Oberflächenkontakt erzielt werden kann, wie es durch die 2 veranschaulicht ist. Daher ergibt sich ein Wärmewiderstand und der Wärmeableiteffekt wird schwerwiegend beeinträchtigt.However, it must be the hollow chamber 13a the thermal plate 1a allow working fluid to circulate in it. Therefore the support element stands 15a with the top and bottom covers 11a and 12a not in full contact. Therefore, it occurs when creating negative pressure in the thermal plate 1a for dents in the top and bottom cover 11a and 12a so that when the thermal plate 1a with a heat sink 2a is brought into contact, no full surface contact can be achieved, as it is by the 2 is illustrated. Therefore, there is thermal resistance and the heat dissipation effect is seriously deteriorated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungskonstruktion einer Wärmeleitplatte zu schaffen, mit der es möglich ist, dass die Wärmeleitplatte mehr Wärme ableitet.The The invention has for its object a connecting structure a thermal plate create with which it is possible is that the thermal plate more warmth derives.

Diese Aufgabe ist durch die Verbindungskonstruktion gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Bei ihr ist durch einen pulvermetallurgischen Sinterprozess die Integration zwischen dem Stützelement und dem Gehäuse der Wärmeleitplatte verbessert, wodurch auch die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Stützelement und der oberen und der unteren Abdeckung verbessert ist. Dadurch bleiben die obere und die untere Abdeckung des Gehäuses beim Abpumpen eben, so dass sich ein geringerer Wärmewiderstand zu einer Wärmesenke hin ergibt. Während eines Phasenübergangs der Wärmeleitplatte wird eine Wärmeexpansion vermieden, so dass sie mechanischen Spannungen und Belastungen besser standhalten kann.This Task is through the connection structure according to the appended claim 1 solved. With her is a powder metallurgical sintering process Integration between the support element and the housing the thermal plate improved, which also strengthens the connection between the support element and the top and bottom covers are improved. Thereby the top and bottom covers of the case remain when pumping down even so that there is less heat resistance to a heat sink there results. While a phase transition the thermal plate a thermal expansion avoided so that they withstand mechanical stresses and loads better can.

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden.This and other features of the invention will be described with reference to the attached drawings become apparent.

1 zeigt eine herkömmliche Wärmeleitplatte; 1 shows a conventional thermal plate;

2 zeigt eine örtlich vergrößerte Ansicht zur 1; 2 shows a locally enlarged view of the 1 ;

3 zeigt eine Explosionsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungskonstruktion einer Wärmeleitplatte; 3 shows an exploded view of an embodiment of a connecting structure according to the invention of a heat-conducting plate;

4 zeigt eine Draufsicht der in der 3 dargestellten Wärmeleitplatte; 4 shows a plan view of the in the 3 illustrated thermal plate;

5 zeigt eine Schnittansicht entlang einer in der 4 dargestellten Linie 5–5; und 5 shows a sectional view along a in the 4 line 5-5 shown; and

6 veranschaulicht einen Betriebszustand der Wärmeleitplatte. 6 illustrates an operating state of the thermal plate.

Wie es in den 3 bis 5 dargestellt ist, ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeleitplatte mit einem Gehäuse 1 und einem Stützelement 2 innerhalb desselben versehen.Like it in the 3 to 5 is shown is an embodiment of a thermal plate according to the invention with a housing 1 and a support member 2 provided within it.

Das Gehäuse 1 ist vorzugsweise eine Hohlkonstruktion mit einer oberen Abdeckung 11 und einer unteren Abdeckung 12, die beide vorzugsweise aus gutleitenden Materialien wie Kupfer hergestellt werden. Die obere und die untere Abdeckung 11 und 12 stehen miteinander in Eingriff, um eine geschlossene Hohlkammer 12 zu bilden, in die eine angemessene Menge Arbeitsfluid eingebracht werden kann.The housing 1 is preferably a hollow construction with an upper cover 11 and a bottom cover 12 , both of which are preferably made from highly conductive materials such as copper. The top and bottom covers 11 and 12 are engaged with each other to form a closed cavity 12 to form, into which an appropriate amount of working fluid can be introduced.

Das Stützelement 2 verfügt über ein planares Element, das von einer Anzahl von Löchern durchsetzt ist. Das Stützelement 2 wird vorzugsweise durch Pulvermetallurgie in einem Sintervorgang mit der oberen und der unteren Abdeckung 11 und 12 verbunden, so dass diese Teile integriert sind. Um die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Stützelement 2 und der oberen und der unteren Abdeckung 11 und 12 zu verbessern, ist, wie es in der 4 dargestellt ist, das Stützelement 2 mit einem ersten Durchbrechungsbereich 21, mehreren zweiten Durchbrechungsbereichen 22 und mehreren Durchbrechungsbereichen 23 versehen. Der erste Durchbrechungsbereich 21 befindet sich unter dem Zentrum des Stützelements 2, die zweiten Durchbrechungsbereiche 22 sind um den ersten Durchbrechungsbereich 21 herum verteilt, und die dritten Durchbrechungsbereiche 23 sind zwischen den zweiten Durchbrechungsbereichen 22 und dem Umfang des planaren Elements 2 verteilt. Bei der in der 4 dargestellten Ausführungsform verfügt der zentrale, erste Durchbrechungsbereich 21 über Rechteckform mit vier rechtwinklig aufeinanderstehenden Seiten. Jeder der zweiten Durchbrechungsbereiche 22 ist ebenfalls mit Rechteckform konfiguriert, und jeder erstreckt sich von der jeweiligen Seite des ersten Durchbrechungsbereichs 21 aus. Daher bilden die ersten und zweiten Durchbrechungsbereiche 21 und 22 ein zentrales Kreuz, das vier Umfangsbereiche definiert, in dem die dritten Durchbrechungsbereiche 23 verteilt sind. Die Verbindungen zwischen den ersten, zweiten und dritten Durchbrechungsbereichen 21, 22 und 23 sind durch Rippen 24 versperrt, die zwischen ihnen ausgehend vom planaren Element 2 hochstehen. Jedoch können zwischen den Rippen 24 Kanäle 25 ausgebildet sein, um für Fluidkommunikation zwischen den ersten, zweiten und dritten Durchbrechungsbereichen 21, 22 und 23 zu sorgen.The support element 2 has a planar element that is penetrated by a number of holes. The support element 2 is preferably by powder metallurgy in a sintering process with the top and bottom covers 11 and 12 connected so that these parts are integrated. To the connection strength between the support element 2 and the top and bottom covers 11 and 12 is how it improves in the 4 is shown, the support element 2 with a first breakthrough area 21 , several second breakthrough areas 22 and several breakthrough areas 23 Mistake. The first breakthrough area 21 is located under the center of the support element 2 , the second breakthrough areas 22 are around the first breakthrough area 21 spread around, and the third breakthrough areas 23 are between the second breakthrough areas 22 and the circumference of the planar element 2 distributed. At the in the 4 illustrated embodiment has the central, first breakthrough area 21 rectangular shape with four sides at right angles. Each of the second breakthrough areas 22 is also configured in a rectangular shape, and each extends from the respective side of the first breakthrough area 21 out. Therefore, the first and second breakthrough areas 21 and 22 a central cross that defines four peripheral areas in which the third breakthrough areas 23 are distributed. The connections between the first, second and third breakthrough areas 21 . 22 and 23 are by ribs 24 blocked between them starting from the planar element 2 stand up. However, between the ribs 24 channels 25 be configured to for fluid communication between the first, second and third breakthrough areas 21 . 22 and 23 to care.

Dadurch ist eine verbesserte Verbindungskonstruktion einer Wärmeleitplatte gebildet.Thereby is an improved connection construction of a heat conducting plate educated.

Wie es in der 6 dargestellt ist, verfügt das Stützelement 2 über Porosität, da es durch eine pulvermetallurgischen Sintervorgang hergestellt wird. So kann zwischen den Durchbrechungsbereichen des Gehäuses 1 ein Arbeitsfluid mit einem Phasenübergang fließen. Ferner ist das Stützelement 2 durch einen Sintervorgang mit der oberen und der unteren Abdeckung 10 und 11 verbunden, so dass die Stabilität des Gehäuses 1 durch diese Herstellung des Stützelements 2 verbessert ist. Demgemäß bleibt die Ebenheit des planaren Gehäuses 1 während eines Abpumpprozesses der Wärmeleitplatte erhalten. Wenn dann die Wärmeleitplatte mit einer externen Wärmesenke 3 oder einer CPU 4 in Kontakt gebracht wird, kann ein guter Oberflächenkontakt erzielt werden. Mittels einer kleinen Menge an Wärmeleitpaste kann dann ein sehr guter Wärmeableit-Wirkungsgrad erzielt werden.As in the 6 is shown, the support element 2 about porosity as it is made by a powder metallurgical sintering process. So can between the opening areas of the housing 1 a working fluid with a phase transition flow. Furthermore, the support element 2 by sintering with the top and bottom covers 10 and 11 connected so that the stability of the housing 1 through this manufacture of the support member 2 is improved. Accordingly, the flatness of the planar case remains 1 obtained during an evacuation process of the heat conducting plate. Then if the thermal plate with an external heat sink 3 or a CPU 4 good surface contact can be achieved. A very good heat dissipation efficiency can then be achieved using a small amount of thermal paste.

Gemäß der 4 wird während eines Wärmeübertragungsvorgangs die durch elektronische Geräte wie die CPU 4 erzeugte Wärme durch den zentralen Teil der Wärmeleitplatte absorbiert, so dass im Arbeitsfluid im ersten Durchbrechungsbereich 21 ein Phasenübergang auftritt und sich dieses über die gesamte obere Abdeckung 10 erstreckt, die mit der Wärmesenke 3 verbunden ist. Daher wird durch die Wärmesenke 3 leicht Wärme absorbiert oder abgeleitet, so dass das Arbeitsfluid abgekühlt wird und wiederum in die flüssige Phase kondensiert und durch die Rippen 24 und die Kanäle 25 zu den zweiten Durchbrechungsbereichen 22 oder zurück zum ersten Durchbrechungsbereich 21 fließt. Dadurch wird innerhalb der Wärmeleitplatte Wärme umgewälzt, so dass Wärmetransport- und Wärmeableitfunktionen erzielt werden.According to the 4 becomes during a heat transfer process by electronic devices such as the CPU 4 generated heat absorbed by the central part of the heat-conducting plate, so that in the working fluid in the first breakthrough area 21 a phase transition occurs and this covers the entire top cover 10 stretches that with the heat sink 3 connected is. Therefore, through the heat sink 3 easily absorbs or dissipates heat so that the working fluid is cooled and in turn condensed into the liquid phase and through the fins 24 and the channels 25 to the second breakthrough areas 22 or back to the first breakthrough area 21 flows. As a result, heat is circulated within the heat conducting plate, so that heat transport and heat dissipation functions are achieved.

Claims (4)

Verbindungskonstruktion einer Wärmeleitplatte, mit: – einem Gehäuse (1) mit einer oberen Abdeckung (11) und einer unteren Abdeckung (12), die miteinander in Eingriff stehen, um eine Hohlkammer zu bilden, in die ein Arbeitsfluid eingebracht werden kann; und – einem Stützelement (2) mit einem planaren Element, das von mehreren Durchbrechungsbereichen (21, 22, 23) durchsetzt ist und das durch pulvermetallurgisches Sintern mit der oberen und der unteren Abdeckung innerhalb der Hohlkammer verbunden ist.Connection construction of a heat conducting plate, with: - a housing ( 1 ) with a top cover ( 11 ) and a bottom cover ( 12 ) which are in engagement with each other to form a hollow chamber into which a working fluid can be introduced; and - a support element ( 2 ) with a planar element that is separated by several breakthrough areas ( 21 . 22 . 23 ) is penetrated and which is connected by powder metallurgical sintering to the upper and lower cover within the hollow chamber. Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungsbereiche (21, 22, 23) in Fluidverbindung miteinander stehen.Connection structure according to claim 1, characterized in that the opening areas ( 21 . 22 . 23 ) are in fluid communication with each other. Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Durchbrechungsbereichen die Folgenden gehören: ein erster Durchbrechungsbereich (21), der sich im Zentrum des planaren Elements befindet, mehrere zweite Durchbrechungsbereiche (22), die sich um den ersten Durchbrechungsbereich herum erstrecken, und mehrere dritte Durchbrechungsbereiche (23), die sich zwischen den zweiten Durchbrechungsbereichen und dem Umfang des planaren Elements erstrecken.Connection structure according to claim 1, characterized in that the break-through areas include the following: a first break-through area ( 21 ), which is located in the center of the planar element, a plurality of second perforation areas ( 22 ), which extend around the first opening area and a plurality of third opening areas ( 23 ), which extend between the second perforation areas and the circumference of the planar element. Verbindungskonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweiten Durchbrechungsbereiche (22) als Kreuz erstrecken, um vier diagonale Gebiete zum Ausbilden der dritten Durchbrechungsbereiche (23) festzulegen, und das planare Element ferner über mehrere Rippen (24) verfügt, die die ersten, zweiten und dritten Durchbrechungsbereiche voneinander trennen, wobei jede der Rippen über einen Kanal verfügt, der von der Oberseite der Rippe aus eingespart ist, um für Fluidverbindung zu sorgen.Connection structure according to claim 3, characterized in that the second opening areas ( 22 ) extend as a cross to form four diagonal areas to form the third breakthrough areas ( 23 ) and the planar element also has several ribs ( 24 ) that separate the first, second and third breakthrough areas, each of the ribs having a channel that is spared from the top of the rib to provide fluid communication.
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