DE202009017595U1

DE202009017595U1 - Vapor-Chamber-Kühler

Info

Publication number: DE202009017595U1
Application number: DE200920017595
Authority: DE
Original assignee: Beijing AVC Technology Research Center Co Ltd
Current assignee: Beijing AVC Technology Research Center Co Ltd
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2019-12-22

Abstract

Vapor-Chamber-Kühler, der einen Hohlkörper (2) und ein Vapor-Chamber-Element umfaßt, wobei der Hohlkörper (2) an der Außenseite eine Vielzahl von Kühlrippen (201) und an der Innenseite einen Boden aufweist, und wobei das Vapor-Chamber-Element auf dem Boden angeordnet ist und die Wärme der Wärmequelle gleichmäßig auf den ganzen Hohlkörper (2) leitet, der durch die Kühlrippen (201) die Wärme in die Umgebungsluft abgibt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Kühler für elektronische Produkte, insbesondere einen Vapor-Chamber-Kühler.
Stand der Technik
Der Hohlkörper des Vapor-Chamber-Kühlers ist üblicherweise aus Metall gegossen und besitzt somit einen niedrigeren Wärmeleitkoeffizient. Dadurch konzentriert sich die Wärme der Wärmequelle lokal in dem Hohlkörper, so dass die lokale Temperatur des Hohlkörpers über den Grenzwert ansteigt. Daher ist die Temperatur des Hohlkörpers und der Kühlrippen an der Außenseite des Hohlkörpers nicht gleichmäßig. Die Kühlwirkung des Vapor-Chamber-Kühlers wird somit reduziert. Um dieses Problem zu lösen, wird die Dicke des Hohlkörpers vergrößert oder das Material des Hohlkörpers verändert. Dadurch wird das Gewicht des Hohlkörpers jedoch vergrößert.
1 zeigt einen herkömmlichen Vapor-Chamber-Kühler, der einen Hohlkörper 10, einen Deckel 11, Stützelemente 12 und eine elektronische Arbeitsplatte 13 aufweist. Der Hohlkörper 10 weist an der Außenseite eine Vielzahl von Kühlrippen 102 auf. Die Stützelemente 12 sind entsprechend den Löchern und der Höhe der elektronischen Arbeitsplatte im Hohlkörper angeordnet. Der Deckel 11 dient zum Verschließen des Hohlraums, um einen Eintritt von Feuchtigkeit und Staub zu verhindern, damit eine Korrosion der elektronischen Arbeitsplatte vermieden wird. Zudem kann der Deckel 11 auch eine Kühlwirkung besitzen.
In Betrieb der elektronischen Arbeitsplatte 13 wird die Wärme der Wärmequellen 131, 132 (wie Zentraleinheit, optoelektronisches Hochleistungselement, elektronisches Funkfrequenzelement usw.) durch den direkten Kontakt mit der Unterseite des Hohlkörpers auf den Hohlkörper geleitet und von den Kühlrippen in die Umgebungsluft abgegeben. Da der Hohlkörper einen niedrigen Wärmeleitkoeffizient besitzt, konzentriert sich die Wärme im Kontaktbereich des Hohlkörpers 10 mit den Wärmequellen 131, 132, so dass die lokale Temperatur ansteigt, die die Arbeitstemperatur der Wärmequellen überschreiten kann, während der restliche Bereich kalt bleibt. Dadurch ist die Temperatur nicht gleichmäßig, so dass die Wärmeableitung durch die Kühlrippen schlecht ist. Wenn die Wärmeleistung der Wärmequelle momentan erhöht wird, wird die Konzentration der Wärme im Hohlkörper erhöht, da das Material des Hohlkörpers 10 eine niedrige Wärmeaufnahmefähigkeit besitzt, so dass die Temperatur der Wärmequelle momentan erhöht wird.
Daher weist die herkömmliche Lösung folgende Nachteile auf:

1. ungleichmäßige Temperatur und niedrigere Kühlwirkung,
2. längere Ansprechzeit für die momentane Erhöhung der Wärmeleistung der Wärmequelle.

Aus diesem Grund hat der Erfinder in Anbetracht der Nachteile herkömmlicher Lösungen, basierend auf langjähriger Erfahrung in diesem Bereich, nach langem Studium, zahlreichen Versuchen und unentwegten Verbesserungen die vorliegende Erfindung entwickelt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vapor-Chamber-Kühler zu schaffen, der eine bessere Kühlwirkung aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vapor-Chamber-Kühler zu schaffen, der ein kleineres Gewicht aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vapor-Chamber-Kühler zu schaffen, der eine kürzere Ansprechzeit aufweist.
Diese Aufgaben werden durch den erfindungsgemäßen Vapor-Chamber-Kühler gelöst, der einen Hohlkörper und ein Vapor-Chamber-Element umfaßt, wobei der Hohlkörper aus hochwärmeleitendem Material hergestellt ist und an der Außenseite eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist, und wobei das Vapor-Chamber-Element auf dem Boden des Hohlkörpers angeordnet ist und durch Wärmeleitrohr und/oder Wärmeausbreitungsplatte gebildet ist, wodurch die Wärme der Wärmequelle von dem Vapor-Chamber-Element gleichmäßig auf den ganzen Hohlkörper geleitet wird, der durch die Kühlrippen die Wärme in die Umgebungsluft abgibt, so dass die Kühlwirkung erhöht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine Explosionsdarstellung der herkömmlichen Lösung,
2 eine Explosionsdarstellung der Erfindung,
3 eine perspektivische Darstellung der Erfindung,
3A eine Schnittdarstellung der Erfindung,
4 eine Darstellung der Formen des Wärmeleitrohrs,
5 eine Darstellung der Formen der Wärmeausbreitungsplatte.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das einen Hohlkörper 2, ein Vapor-Chamber-Element (wie Wärmeleitrohr und Wärmeausbreitungsplatte; im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden ein L-förmiges Wärmeleitrohr 301, ein gerades Wärmeleitrohr 302 und eine Wärmeausbreitungsplatte 4 verwendet), eine Kupferplatte 5, einen hochwärmeleitenden Aufkleber 601, einen hochwärmeleitenden Aufkleber 602 und einen Deckel 7 umfaßt. Der Hohlkörper 2 weist an der Außenseite eine Vielzahl von Kühlrippen 201 und auf dem Boden eine Wärmeleitrohr- Aufnahmeausnehmung 202 und eine Wärmeausbreitungsplatte-Aufnahmeausnehmung 203 auf. Der Hohlkörper 2 dient zum Kühlen einer elektronischen Arbeitsplatte 8, auf der Wärmequellen 801 und 802 angeordnet sind.
Das L-förmige Wärmeleitrohr 301 und das gerade Wärmeleitrohr 302 kann durch Löten, Kleben oder Verschrauben mit dem Hohlkörper 2 und der Kupferplatte 5 verbunden werden und sind in der Wärmeleitrohr-Aufnahmeausnehmung 202 aufgenommen. Die Wärme der Wärmequelle 801 wird von dem hochwärmeleitenden Aufkleber 601 und der Kupferplatte 5 über das L-förmige Wärmeleitrohr 301 und das gerade Wärmeleitrohr 302 auf den Hohlkörper 2 geleitet und durch die Kühlrippen 21 in die Umgebungsluft abgegeben. Die Wärmeausbreitungsplatte 4 kann durch Löten, Kleben oder Verschrauben mit dem Hohlkörper 2 verbunden werden und ist in der Wärmeausbreitungsplatte-Aufnahmeausnehmung 203 aufgenommen. Die Wärme der Wärmequelle 802 wird von dem hochwärmeleitenden Aufkleber 602 über die Wärmeausbreitungsplatte 4 auf den Hohlkörper 2 geleitet und durch die Kühlrippen 21 in die Umgebungsluft abgegeben. Durch das L-förmige Wärmeleitrohr 301, das gerade Wärmeleitrohr 302, die Wärmeausbreitungsplatte 4, die Kupferplatte 5 und die beiden hochwärmeleitenden Aufkleber 6 wird die Temperatur des Hohlkörpers 2 gleichmäßig erhöht, wodurch die Kühlableitung durch die Kühlrippen 201 verbessert wird, so dass eine hohe Kühlwirkung erreicht wird. Im Vergleich mit der herkömmlichen Lösung werden das Volumen und das Gewicht des Hohlkörpers 2 durch die Aufnahmeausnehmungen für das L-förmige Wärmeleitrohr 301, das gerade Wärmeleitrohr 302 und die Wärmeausbreitungsplatte 4, die ein kleineres Gewicht besitzen, reduziert. Zudem kann die Dicke des Bodens des Hohlkörpers verkleinert werden.
In den 2, 3, 4 und 5 wird die Funktionsweise der Erfindung beschrieben.
Der Hohlkörper 2 kann aus hochwärmeleitendem Material, wie Aluminium oder andere Legierungen hergestellt werden. Auf dem Boden des Hohlkörpers 2 sind die Wärmeleitrohr-Aufnahmeausnehmung 202 und die Wärmeausbreitungsplatte-Aufnahmeausnehmung 203 für das L-förmige Wärmeleitrohr 301, das gerade Wärmeleitrohr 302, die Wärmeausbreitungsplatte 4 und die Kupferplatte 5 gebildet. Um ein Löten durchzuführen, kann die äußere und innere Oberfläche des Hohlkörpers 2 ganz oder teilweise mit Nickel galvanisiert werden, um die Oberflächen gegen Korrosion zu schützen. Wenn das L-förmige Wärmeleitrohr 301, das gerade Wärmeleitrohr 302, die Wärmeausbreitungsplatte 4, die Kupferplatte 5 und der Hohlkörper 2 auf eine andere Weise, wie Kleben und Verschrauben, miteinander verbunden sind, muß eine entsprechende Oberflächenbehandlung durchgeführt werden.
Das L-förmige Wärmeleitrohr 301, das gerade Wärmeleitrohr 302 und die Wärmeausbreitungsplatte 4 können im Inneren eine Rillen- oder Sinterstruktur besitzen. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Anzahl und die Form der Wärmeleitrohre und der Wärmeausbreitungsplatte sind nicht beschränkt und können entsprechend der Wärmeleistung, der Höchstarbeitstemperatur und dem Aufbau der Wärmequellen 801, 802 der elektronischen Arbeitsplatte 8 gewählt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden ein L-förmiges Wärmeleitrohr 301 und ein gerades Wärmeleitrohr 302 verwendet. Die Form der Wärmeausbreitungsplatte ist wie in Figur dargestellt. Um die Lötverbindung zu erleichtern, können die Wärmeleitrohre einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken haben. Die Anzahl der Wärmeleitrohre und der Wärmeausbreitungsplatte kann auch entsprechend dem Kühlbedarf gewählt werden. Die Wärmeleitrohre können auch einen beliebigen polygonalen Querschnitt mit abgerundeten Ecken haben. Die Form der Wärmeleitrohre ist nicht auf die Darstellung in 4 beschränkt. Die Form der Wärmeausbreitungsplatte ist nicht auf die Darstellung in 5 beschränkt.
Die Form der Kupferplatte 5 entspricht der Form der Wärmequelle 801, damit die Wärmequelle ganzflächig mit der Kupferplatte in Kontakt steht, ohne die Wärmeleitung auf das Wärmeleitrohr zu beeinflussen. Das Kupfer besitzt einen hohen Wärmeaufnahmekoeffizient und Wärmeleitkoeffizient. Wenn die Wärmeleistung der Wärmequelle 801 momentan erhöht wird, hat die Erfindung eine kurze Ansprechzeit. Die Kupferplatte 5 kann auch durch eine Platte mit anderem hochwärmeleitenden Material, wie Aluminium und Graphit, ersetzt werden.
Der hochwärmeleitende Aufkleber 601 für Wärmeleitrohre und der hochwärmeleitende Aufkleber 602 für Wärmeausbreitungsplatte haben eine Form, die gleich oder etwas größer ist als die Form der Kupferplatte 5. Durch die Aufkleber 601, 602 ist der Kontakt der Kupferplatte 5 und der Wärmequellen 801, 802 elastisch, wodurch der Wärmewiderstand und die Anforderung an die Bearbeitungspräzision reduziert wird. Die Aufkleber können auch durch eine wärmeleitende Beschichtung auf der Oberfläche der Kupferplatte ersetzt werden.
Der Deckel 7 dient zum Verschließen des Hohlraums, um einen Eintritt von Feuchtigkeit und Staub zu verhindern, damit eine Korrosion der elektronischen Arbeitsplatte vermieden wird. Zudem kann der Deckel 7 auch eine Kühlwirkung besitzen. Um die Kühlwirkung des Deckels 7 zu erhöhen, kann der Deckel 7 an der der elektronischen Arbeitsplatte 8 zugewandten Seite Aufnahmeausnehmungen für Wärmeleitrohr und Wärmeausbreitungsplatte und an der anderen Seite Kühlrippen bilden.
Die elektronische Arbeitsplatte 8 wird von den Stützelementen 204 des Hohlkörpers 2 durchdrungen und mit dem Boden des Hohlkörpers 2 verschraubt.
Nachfolgend werden die Vorteile der Erfindung beschrieben:

1. bessere Kühlwirkung,
2. kleineres Gewicht,
3. kürzere Ansprechzeit.

Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.
4

gerades Wärmeleitrohr, L-förmiges Wärmeleitrohr
N-förmiges Wärmeleitrohr, S-förmiges Wärmeleitrohr

5

oval, rechteckig, unregelmäßig
unregelmäßig

Claims

Vapor-Chamber-Kühler, der einen Hohlkörper (2) und ein Vapor-Chamber-Element umfaßt, wobei der Hohlkörper (2) an der Außenseite eine Vielzahl von Kühlrippen (201) und an der Innenseite einen Boden aufweist, und wobei das Vapor-Chamber-Element auf dem Boden angeordnet ist und die Wärme der Wärmequelle gleichmäßig auf den ganzen Hohlkörper (2) leitet, der durch die Kühlrippen (201) die Wärme in die Umgebungsluft abgibt.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Hohlkörpers (2) Aufnahmeausnehmungen, Positionierlöcher oder dergleichen für das Vapor-Chamber-Element bildet.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vapor-Chamber-Element durch Wärmeleitrohr und/oder Wärmeausbreitungsplatte gebildet ist.
Vapor-Chamber-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vapor-Chamber-Element im Inneren eine Rillen- oder Sinterstruktur besitzt.