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Die
Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke,
insbesondere auf eine flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke,
welche eine Lamelleneinheit beinhalte, die eine wellenartige Struktur
auf einem vielfach gefalteten Blech aufweist.
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Herkömmliche
flüssigkeitsgekühlte Wärmesenken
beinhalten im Allgemeinen eine Basis, welche aus einem Aluminiumlegierung-Extrudat
hergestellt ist, eine Abdeckung zum Abdecken der Basis, ein Paar
paralleler Seitentrennplatten und eine mittlere Trennplatte, welche
zwischen der Basis und der Abdeckung positioniert ist. Die Basis
beinhaltet eine Bodenwand, eine Vielzahl erster und zweiter Seitentrennwände, welche
sich von der Bodenwand nach oben erstrecken, eine Vielzahl von mittleren
Trennwänden,
welche sich von der Bodenwand nach oben erstrecken und zwischen
den ersten und zweiten Seitentrennwänden angeordnet sind und einen
Anfügevorsprung,
welcher sich von der Bodenwand erstreckt, zum Anfügen an eine
elektronische Komponente. Die Fläche
der Bodenwand ist größer als
jene des Anfügevorsprungs,
um die Wärme
ableitende Fläche
zu vergrößern. Die
Länge jeder
der Seitentrennwände
ist kürzer
als jene der mittleren Trennwände.
Die Seitentrennwände
haben jeweils Hinterkanten, welche nach den Hinterkanten der mittleren Trennwände ausgerichtet
sind und die in Abstand von einer Hinterkante der Bodenwand angeordnet sind.
Die Seitentrennwände
haben weiterhin Vorderkanten, welche weiter entfernt von einer Vorderkante der
Bodenwand angeordnet sind, als Vorderkanten der mittleren Trennwände.
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Die
Abdeckung ist ebenfalls aus einem Aluminiumlegierung-Extrudat hergestellt
und beinhaltet eine Oberwand, eine umgebende Wand, welche sich von
der Peripherie der oberen Wand nach unten erstreckt und eine Flanschwand,
welche sich von der umgebenden Wand nach außen und quer erstreckt. Die
obere Wand ist mit einem Paar durchgehender Löcher ausgebildet. Ein Paar
von Leitungen erstreckt sich jeweils von Peripherien der durchgehenden
Löcher.
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Die
seitlichen und mittleren Trennplatten sind ebenfalls aus einem Aluminiumlegierung-Extrudat hergestellt
und sind an der Basis und der Abdeckung befestigt. Jede der Seitentrennplatten
ist zwischen einer angrenzenden der ersten Seitentrennplatten und
einer angrenzenden der mittleren Seitentrennplatten angeordnet und
weist eine Vorderkante auf, welche mit der Abdeckung verbunden ist.
Die mittlere Trennplatte ist in einer mittleren Position in den
mittleren Trennwänden
angeordnet und weist eine hintere Kante auf, welche mit der Abdeckung
verbunden ist. In dieser Weise wird ein gewundener Fluidpfad gebildet,
welcher die durchgehenden Löcher
verbindet.
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Wenn
die herkömmliche
Wärmesenke
verwendet wird, wird von der elektronischen Komponente erzeugte
Wärme zur
Basis geleitet und dann vom Kühlmittel
entlang des Fluidpfades transportiert.
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Die
Herstellung der herkömmlichen
Wärmesenke
wird unten beschrieben:
- (1) Die Bodenwand,
die Seitentrennwände,
die mittleren Trennwände,
und der Anfügevorsprung werden
durch Extrudieren eines Aluminiumlegierung-Materials aus einem Stück (integrally)
gebildet.
- (2) Jede der seitlichen und mittleren Trennwände wird geschnitten, um eine
gewünschte
Länge zu haben.
- (3) Der Anfügevorsprung
wird geschnitten, um eine gewünschte
Größe zu haben,
so dass er zum Anfügen
an die elektronische Komponente geeignet ist.
- (4) Die seitlichen und mittleren Trennplatten werden an der
Bodenwand angelötet.
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Da
die Basis aus Aluminiumlegierung-Extrudat hergestellt ist, ist jede
der seitlichen und mittleren Trennwände relativ dick. Als Folge
ist die Gesamtkontaktfläche
zwischen den seitlichen und mittleren Trennwänden und dem Kühlmittel
begrenzt, was die Wärmeableitungseffizienz
der herkömmlichen
Wärmesenke
begrenzt.
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Folglich
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke
bereitzustellen, welche die zuvor erwähnten Nachteile, die mit dem
Stand der Technik verbunden sind, überwinden kann.
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Entsprechend
ist eine flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke
der vorliegenden Erfindung angepasst, um an eine elektronische Komponente
angefügt
zu werden und umfasst: ein Gehäuse,
dass einen Flüssigkeitseinlass
und einen Flüssigkeitsauslass
aufweist; und eine Lamelleneinheit, welche in dem Gehäuse bereitgestellt
ist und eine wellenartige Struktur eines vielfach gefalteten Blechs
aufweist, die eine Vielzahl von Fluidpfaden definiert, welche in
Serien in einer Richtung quer zu den Fluidpfaden ausgerichtet sind.
Der Flüssigkeitseinlass
auf dem Gehäuse
ist durch die Fluidpfade in Fluidkommunikation mit dem Flüssigkeitsauslass
auf dem Gehäuse.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden
detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen offensichtlich
werden, unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, von denen:
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1 eine
perspektivische Explosionszeichnung der ersten bevorzugten Ausführungsform
einer flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 eine
Abschnittsseitenansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform
ist;
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3 eine
Abschnittsaufsicht der ersten bevorzugten Ausführungsform ist;
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4A bis 4D perspektivische
Ansichten sind, um aufeinander folgende Schritte zur Herstellung
der ersten bevorzugten Ausführungsform
zu illustrieren;
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5 eine
perspektivische Explosionsansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform
einer flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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6 eine
Abschnittsaufsicht der dritten bevorzugten Ausführungsform einer flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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Bevor
die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
detaillierter beschrieben wird, sollte hierin festgestellt werden,
dass gleiche Elemente durch die Offenbarung hindurch mit gleichen
Bezugszeichen bezeichnet werden.
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Unter
Bezug auf 1 bis 3, wird
gezeigt, dass die erste bevorzugte Ausführungsform einer flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke
gemäß der vorliegenden
Erfindung an eine elektronische Komponente 5 angefügt wird,
um von der elektronischen Komponente 5 erzeugte Wärme zu absorbieren.
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Die
flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke
beinhaltet: Ein Gehäuse,
dass einen Flüssigkeitseinlass 421 und
einen Flüssigkeitsauslass 422 aufweist;
und mindestens eine Lamelleneinheit 3, welche in dem Gehäuse bereitgestellt
ist und eine wellenartige Struktur eines vielfach gefalteten Blechs 3' aufweist, die
eine Vielzahl von Fluidpfaden 30 definiert, welche in Serien
in einer Richtung quer zu den Fluidpfaden 30 ausgerichtet
sind. Der Flüssigkeitseinlass 421 des Gehäuses ist
durch die Fluidpfade 30 in Fluidkommunikation mit dem Flüssigkeitsauslass 422 des
Gehäuses.
In dieser Ausführungsform
sind zwei der Lamelleneinheiten in dem Gehäuse bereitgestellt. Jeder der
Fluidpfade 30 wird durch eine pfaddefinierende Wand 31 definiert,
welche im Allgemeinen U-förmig ist
und zwei gegenüberliegende
gerade Wandabschnitte 313 aufweist und einen gefalteten Abschnitt 315,
welcher die geraden Wandabschnitte 313 miteinander verbindet.
Weiterhin ist jeder der geraden Wandabschnitte 313 der
pfaddefinierenden Wand 31 jedes der Fluidpfade 30 mit
einer Vielzahl von Schlitzen 311 ausgebildet, so dass Fluidkommunikation
zwischen jeden zwei aneinandergrenzenden der Fluidpfade 30 erlaubt
wird.
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Das
Gehäuse
weist eine Basis 2 auf, die mit einem Anfügevorsprung 24 ausgebildet
ist, welcher angepasst ist, um an eine elektronische Komponente 5 angefügt zu werden,
um Wärme
von der elektronischen Komponente 5 zu absorbieren.
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In
dieser Ausführungsform,
ist das Gehäuse aus
Aluminiumlegierung-Extrudat hergestellt und die Lamelleneinheiten 3 sind
im Gehäuse
montiert. Beachten Sie, dass die Lamelleneinheiten 3 am
Gehäuse
fixiert (z.B. durch Schweißverfahren)
oder abnehmbar daran befestigt werden können.
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Die
Basis 2 beinhaltet eine Bodenwand 21, ein Paar
Seitenwände 22,
welche sich jeweils von Seitenkanten der Bodenwand 21 nach
oben erstrecken, und eine Trennwand 23, welche sich von
der Bodenwand 21 nach oben erstreckt und zwischen den Seitenwänden 22 parallel
angeordnet ist und den Raum zwischen den Seitenwänden in zwei Kammern 25 unterteilt.
Die Lamelleneinheiten 3 sind jeweils in den Kammern 25 angeordnet.
Die Trennwand 23 hat eine Hinterkante, die in Abstand von
einer Hinterkante der Bodenwand 21 angeordnet ist. In der
Praxis kann eine Vielzahl von Trennwänden 23 eingesetzt werden.
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In
dieser Ausführungsform
ist das vielfach gefaltete Blech 3' jeder Lamelleneinheit 3 aus
einer Aluminiumlegierung-Folie hergestellt.
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Das
Gehäuse
beinhaltet ferner eine Abdeckung 4 aus Aluminiumlegierung,
welche die Basis 2 abdeckt und die mit einer externen Kühlvorrichtung (nicht
gezeigt) verbunden ist. Die Abdeckung 4 beinhaltet eine
Oberwand 41, welche gegenüber der Bodenwand der Basis 2 angeordnet
ist, und ein Paar von Seitenwänden 42,
welche sich von gegenüberliegenden
Seitenkanten der Oberwand 21 abwärts erstrecken, um mit der
Bodenwand und den Seitenwänden 22 in
Verbindung zu treten. Der Flüssigkeitseinlass 421 und
der Flüssigkeitsauslass 422 des Gehäuses sind
in einer der der Seitenwände 42 ausgebildet
und sind mit Einlass- und Auslassleitungen 61, 62 zum
Verbinden mit der externen Kühlvorrichtung
versehen. Die Trennwand 23 ist mit der einen der Seitenwände 42 der Abdeckung 4 verbunden,
um die Kammern 25 in einen gewundenen Fluidpfad zu formen.
Alternativ können
der Flüssigkeitseinlass 421 und
der Flüssigkeitsauslass 422 des
Gehäuses auf
der Oberwand 41 der Abdeckung 4 ausgebildet sein.
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Bei
Verwendung wird der Anfügevorsprung 24 an
die elektronische Komponente 5 angefügt, so dass die von der elektronischen
Komponente 5 erzeugte Wärme
zur Bodenwand 21 der Basis 2 und den Lamelleneinheiten 3 geleitet
wird, und wird dann vom Kühlmittel
entlang der Fluidpfade 30 in Richtungen transportiert,
wie durch die Pfeilsymbole in 3 angezeigt
wird, um zur Wärmeableitung
zur externen Kühlvorrichtung
weitergeleitet zu werden. Es sollte festgestellt werden, dass die
Struktur der Wärmesenke
dieser Erfindung variiert werden kann, basierend auf aktuellen Anforderungen,
wie beispielsweise einer horizontalen oder vertikalen Position relativ
zur elektronischen Komponente 5.
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Unter
Bezug auf 4A bis 4D wird
die Herstellung der Wärmesenke
wie unten beschrieben:
- (1) Die Basis 2,
welche die Bodenwand 21, die Seitenwände 22, die Trennwand 23 und
den Anfügevorsprung 24 beinhaltet,
wird aus einem Aluminiumlegierung-Material extrudiert.
- (2) Die mittlere Trennwand 23 wird in eine gewünschte Länge geschnitten.
- (3) Der Anfügevorsprung 24 wird
dann in eine gewünschte
Größe geschnitten.
- (4) Jede aus einer Aluminiumlegierung-Folie gefaltete und gestanzte
Lamelleneinheit 3, wird in der jeweiligen Kammer 25 angeordnet
und an die Bodenwand 21 gelötet.
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Wie
in 5 gezeigt unterscheidet sich die zweite bevorzugte
Ausführungsform
dieser Erfindung von der vorigen Ausführungsform darin: Da die Wärmesenke
eine viel kleinere Größe aufweist,
wird die Trennwand 23 weggelassen und nur eine Kammer 25 wird
im Gehäuse
gebildet. In dieser Ausführungsform
sind die Einlass- und Auslassleitungen 61, 62 des
Gehäuses
jeweils in den Seitenwänden 42 der Abdeckung 4 ausgebildet.
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Wie
in 6 gezeigt unterscheidet sich die dritte bevorzugte
Ausführungsform
dieser Erfindung von den vorigen Ausführungsformen darin: Die Trennwand 23 ist
so auf der Bodenwand 21 angeordnet, dass die Breite einer
der Kammern 25 in der Querrichtung quer zu den Fluidpfaden 30 breiter
ist, als die der anderen. Der Flüssigkeitseinlass 421 des Gehäuses steht
in Fluidkommunikation mit der einen der Kammern 25, die
eine größere Breite
aufweist, und der Flüssigkeitsauslass 422 des
Gehäuses
befindet sich in Fluidkommunikation mit der anderen der Kammern 25.
Somit kann der Druckabfall des Fluidflusses zwischen dem Flüssigkeitseinlass 421 und dem
Flüssigkeitsauslass 422 reduziert
werden.
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Mit
Einbeziehen der Lamelleneinheit(en) 3 in die Wärmesenke
dieser Erfindung kann der zuvor erwähnte Nachteil der mit dem Stand
der Technik verbunden ist eliminiert werden.