DE202007001266U1 - Flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke - Google Patents

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Abstract

Flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke, angepasst um an eine elektronische Komponente angefügt zu werden, gekennzeichnet durch:
ein Gehäuse, dass einen Flüssigkeitseinlass 421 und einen Flüssigkeitsauslass 422 aufweist; und
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; wobei der Flüssigkeitseinlass 421 des Gehäuses durch die Fluidpfade 30 in Fluidkommunikation mit dem Flüssigkeitsauslass 422 des Gehäuses ist.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wenn die herkömmliche Wärmesenke verwendet wird, wird von der elektronischen Komponente erzeugte Wärme zur Basis geleitet und dann vom Kühlmittel entlang des Fluidpfades transportiert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:
  • 1 eine perspektivische Explosionszeichnung der ersten bevorzugten Ausführungsform einer flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine Abschnittsseitenansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform ist;
  • 3 eine Abschnittsaufsicht der ersten bevorzugten Ausführungsform ist;
  • 4A bis 4D perspektivische Ansichten sind, um aufeinander folgende Schritte zur Herstellung der ersten bevorzugten Ausführungsform zu illustrieren;
  • 5 eine perspektivische Explosionsansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform einer flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 6 eine Abschnittsaufsicht der dritten bevorzugten Ausführungsform einer flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In dieser Ausführungsform ist das vielfach gefaltete Blech 3' jeder Lamelleneinheit 3 aus einer Aluminiumlegierung-Folie hergestellt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (5)

  1. Flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke, angepasst um an eine elektronische Komponente angefügt zu werden, gekennzeichnet durch: ein Gehäuse, dass einen Flüssigkeitseinlass 421 und einen Flüssigkeitsauslass 422 aufweist; und 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; wobei der Flüssigkeitseinlass 421 des Gehäuses durch die Fluidpfade 30 in Fluidkommunikation mit dem Flüssigkeitsauslass 422 des Gehäuses ist.
  2. Flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Fluidpfade 30 durch eine pfaddefinierende Wand 31 definiert wird, 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, wobei jeder der geraden Wandabschnitte 313 der pfaddefinierenden Wand 31 jedes der Fluidpfade 30 mit einer Vielzahl von Schlitzen 311 ausgebildet ist, so dass Fluidkommunikation zwischen jeden zwei aneinandergrenzenden der Fluidpfade 30 erlaubt wird.
  3. Flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine Basis 2 aufweist, die mit einem Angefügevorsprung 24 ausgebildet ist, welcher angepasst ist, um an eine elektronische Komponente 5 angefügt zu werden.
  4. Flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus Aluminiumlegierung-Extrudat hergestellt ist.
  5. Flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelleneinheit 3 abnehmbar im Gehäuse montiert ist.
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