DE202017107435U1

DE202017107435U1 - Durchführungsstruktur einer Kühleinheit

Info

Publication number: DE202017107435U1
Application number: DE202017107435.8U
Authority: DE
Original assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Current assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2018-01-08
Anticipated expiration: 2027-12-07

Abstract

Durchführungsstruktur einer Kühleinheit, umfassend
• eine erste Platte (11), die eine erste Seite (111), eine zweite Seite (112), eine erste Vertiefung (113), ein erstes Loch (114) und eine zweite Vertiefung (115) aufweist, wobei die erste und zweite Vertiefung (113, 115) von der zweiten Seite (112) zu der ersten Seite (111) vertiefen, wobei sich das erste Loch (114) in der ersten Vertiefung (113) befindet und durch die erste und zweite Seite (111, 112) hindurchgeht,
• eine zweite Platte (12), die eine dritte Seite (121), eine vierte Seite (122) und ein zweites Loch (123) aufweist, wobei die erste Seite (111) auf der dritten Seite (121) liegt, wobei die erste und zweite Platte (11, 12) einen geschlossenen Raum (13) bilden, wobei das zweite Loch (123) durch die dritte und vierte Seite (121, 122) der zweiten Platte (12) hindurchgeht und auf das erste Loch (114) ausgerichtet ist,
• eine hydrophile Schicht (14), die auf der ersten Seite (111) der ersten Platte (11) gebildet ist, und
• eine Kapillarstrukturschicht (15), die auf der dritten Seite (121) der zweiten Platte (12) im geschlossenen Raum (13) gebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Durchführungsstruktur einer Kühleinheit, durch die der luftdichte Raum der Kühleinheit luftdicht gehalten werden kann.
Stand der Technik
Mit der Erhöhung des Wirkungsgrads der elektronischen Anlagen erzeugen die elektronischen Bauelementen für die Signalverarbeitung und Rechnung auch höhere Wärme. Die häufigst verwendeten Kühlelemente, wie Wärmerohr, Kühlkörper, Vapor-Chamber-Kühler, leiten durch den Kontakt mit den elektronischen Bauelementen die Wärme ab, um eine Übertemperatur der elektronischen Bauelemente zu vermeiden.
Anders als das Wärmerohr, das für eine punktartige Wärmeleitung dient, dient der Vapor-Chamber-Kühler für eine flächige Wärmeleitung und ist für einen engeren Raum geeignet.
Der Vapor-Chamber-Kühler wird mit einer Grundplatte verbunden, um die Wärme der Wärmequelle auf der Grundplatte zu leiten. Der Vapor-Chamber-Kühler weist außerhalb des geschlossenen Raums an den vier Ecken jeweils ein Durchgangsloch auf, in dem ein Kupferstab mit einem Innengewinde angeordnet ist. Die Grundplatte besitzt an der Stelle des Kupferstabs mindestens ein Loch. Ein Schraubelement wird durch den Kupferstab und das Loch gedreht, um den Vapor-Chamber-Kühler auf der Grundplatte zu befestigen. Da die Kupferstäbe an den vier Ecken des Vapor-Chamber-Kühlers von der Wärmequelle einen größeren Abstand haben, kann der Vapor-Chamber-Kühler nach der Befestigung nicht dicht auf der Wärmequelle liegen, wodurch ein Wärmewiderstand erzeugt werden kann. Um dieses Problem zu lösen, werden die Kupferstäbe in die Nähe der Kontaktstelle des Vapor-Chamber-Kühlers und der Wärmequelle verlagert, wodurch die Kupferstäbe durch den geschlossenen Raum des Vapor-Chamber-Kühlers geführt werden. Dadurch kann zwar ein Wärmewiderstand vermieden werden, verliert der geschlossene Raum des Vapor-Chamber-Kühlers jedoch die Luftdichtheit. Zudem wird das Fließen des Arbeitsfluids im Vapor-Chamber-Kühler von den Kupferstäben behindert. Daher wird die Wärmeleitungswirkung des Vapor-Chamber-Kühlers reduziert und sogar verloren.
Die obergenannte Durchführungsstruktur ist für dickeren Vapor-Chamber-Kühler und nicht für superdünnen Vapor-Chamber-Kühler geeignet. Der superdünne Vapor-Chamber-Kühler hat eine sehr kleine Dicke (unter 0,8mm), wodurch die Stützstäbe nicht eingesetzt werden können. Wenn die Kupferstäbe verwendet werden, müssen sie eine sehr kleine Dicke haben, wodurch die Positionierung und die Bearbeitung schwer sind. Nach Stanzen werden die Vertiefungen der oberen Platte mit der unteren Platte verbunden. An den Verbindungsstellen ist keine Kapillarstruktur vorgesehen, wodurch die Wärmeleitung des Vapor-Chamber-Kühlers beeinflusst wird. Beim dickeren Vapor-Chamber-Kühler muss die Kapillarstruktur auch die Seitenwände der Vertiefungen des oberen Deckels bedecken. Die Kapillarstruktur der Seitenwände der Vertiefungen ist mit der Kapillarstruktur der unteren Platte verbunden.
Ein superdünner Vapor-Chamber-Kühler mit geätzten Rillen oder Stützstruktur ist bekannt. Da das Material abgetragen werden muss, müssen die Platten eine ausreichende Dicke haben. Zudem kann die Festigkeit durch die Materialabtragung reduziert werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchführungsstruktur einer Kühleinheit zu schaffen, durch die der luftdichte Raum der Kühleinheit luftdicht gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Durchführungsstruktur einer Kühleinheit gelöst, die umfasst: eine erste Platte, die eine erste Seite, eine zweite Seite, eine erste Vertiefung, ein erstes Loch und eine zweite Vertiefung aufweist, wobei die erste und zweite Vertiefung von der zweiten Seite zu der ersten Seite vertiefen, wobei sich das erste Loch in der ersten Vertiefung befindet und durch die erste und zweite Seite hindurchgeht; eine zweite Platte, die eine dritte Seite, eine vierte Seite und ein zweites Loch aufweist, wobei die erste Seite auf der dritten Seite liegt, wobei die erste und zweite Platte einen geschlossenen Raum bilden, wobei das zweite Loch durch die dritte und vierte Seite der zweiten Platte hindurchgeht und auf das erste Loch ausgerichtet ist.
Die erste Seite der ersten Platte besitzt eine hydrophile Schicht. Auf der dritten Seite der zweiten Platte im geschlossenen Raum ist eine Kapillarstrukturschicht gebildet. Ein Ende der zweiten Vertiefung liegt auf der Kapillarstrukturschicht. Die Kapillarstrukturschicht steht mit der ersten Vertiefung nicht in Kontakt.
Durch die erfindungsgemäße Durchführungsstruktur kann der geschlossene Raum der Kühleinheit luftdicht gehalten werden. Dies Durchführungsstruktur ist für jeden Vapor-Chamber-Kühler geeignet. Die zweite Vertiefung der ersten Stufe besitzt eine Stützwirkung und kann den Kupferstab im herkömmlichen Vapor-Chamber-Kühler ersetzen. Zudem ist diese Stützwirkung für superdünnen Vapor-Chamber-Kühler mit geätzten Rillen geeignet. Gleichzeitig kann der superdünne Vapor-Chamber-Kühler luftdicht gehalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3 eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4 eine Schnittdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die 1 und 2 zeigen das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Durchführungsstruktur einer Kühleinheit 1, die eine erste Platte 11 und eine zweite Platte 12 umfasst.
Die erste Platte 11 weist eine erste Seite 111, eine zweite Seite 112, eine erste Vertiefung 113, ein erstes Loch 114 und eine zweite Vertiefung 115 auf. Die erste und zweite Vertiefung 113, 115 vertiefen von der zweiten Seite 112 zu der ersten Seite 111. Das erste Loch 114 befindet sich in der ersten Vertiefung 113 und geht durch die erste und zweite Seite 111, 112 hindurch.
Die zweite Platte 12 weist eine dritte Seite 121, eine vierte Seite 122 und ein zweites Loch 123 auf. Die erste Seite 111 liegt auf der dritten Seite 121. Die erste und zweite Platte 11, 12 bilden einen geschlossenen Raum 13. Das zweite Loch 123 geht durch die dritte und vierte Seite 121, 122 der zweiten Platte 12 hindurch und ist auf das erste Loch 114 ausgerichtet.
Die erste Seite 111 der ersten Platte 11 besitzt eine hydrophile Schicht 14.
Auf der dritten Seite 121 der zweiten Platte 12 im geschlossenen Raum 13 ist eine Kapillarstrukturschicht 15 gebildet. Ein Ende der zweiten Vertiefung 115 liegt auf der Kapillarstrukturschicht 15. Die Kapillarstrukturschicht 15 steht mit der ersten Vertiefung 113 nicht in Kontakt. Die Kapillarstruktur 15 ist durch ein Netz, einen Faserkörper oder einen porösen Körper gebildet.
Der Rand der ersten Platte 11 und der Rand der zweiten Platte 12 bilden jeweils eine Lippe 16. Die Lippen 16 sowie die erste Vertiefung 113 und die dritte Seite 121 der zweiten Platte 12 sind durch Diffusionsschweißen oder Schweißen miteinander verbunden, wodurch der geschlossene Raum 13 im Vakuum gehalten wird. Das erste Loch 114 und das zweite Loch 123 können sich in der ersten Vertiefung 113 oder an der Stelle der Lippen 16 befinden, um die Luftdichtheit des geschlossenen Raums 13 nicht zu beeinflussen.
Die erste Platte 11 dient für die Kondensation und kann mit einer anderen Kühleinheit kombiniert werden, um die Wirkung der Kondensation zu erhöhen. Die zweite Platte 12 dient für die Absorption der Wärme und kann mit mindestens einer Wärmequelle 2 in Kontakt stehen.
3 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die hydrophile Schicht 14 auf der Kapillarstrukturschicht 15 gebildet ist und auf der vierten Seite 122 eine erhöhte Wärmeaufnahmezone 17 gebildet ist. Die Wärmeaufnahmezone 17 steht direkt mit der Wärmequelle 2 in Kontakt und kann entsprechende der Höhe der Wärmequelle 2 durch eine dicke oder dünne Kupferscheibe gebildet sein.
4 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die erste Platte 11 eine Lippe 16 und einen Verbindungsteil 18 aufweist. Die Lippe 16 befindet sich am Rand der ersten Platte 11. Der Verbindungsteil 18 ist an den beiden Enden mit der ersten Vertiefung 113 und der Lippe 16 verbunden. Der Verbindungsteil 18 und die erste Vertiefung 113 vertiefen beide in Richtung der dritten Seite 121 der zweiten Platte 12. Die Lippe 16, die erste Vertiefung 113 und der Verbindungsteil 18 sind durch Schweißen oder Duffusionsschweißen dicht mit der zweiten Platte 12 verbunden.
Im ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel ist die Kapillarstruktur 15 durch geätzte Rillen oder gesintertes Kupferpulver gebildet. Die erste und zweite Platte 11, 12 sind aus Kupfer, Aluminium, nichtrostendem Stahl oder Titan hergestellt.
Wenn die Kapillarstruktur durch ein Netz gebildet ist, kann sie aus Kupfer, Aluminium, nichtrostendem Stahl oder Titan hergestellt werden. Selbstverständlich kann die Kapillarstruktur auch durch einen Schichtaufbau gebildet sein.
Das Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Kühleinheit eine Durchführungsstruktur für ein Schraubelement aufweist, die den geschlossenen Raum der Kühleinheit luftdicht halten kann. Da die erste und zweite Platte 11, 12 direkt die Durchführungsstruktur (die erste Vertiefung 113) und die Stützstruktur (die zweite Vertiefung 115) bilden, kann der dünne Vapor-Chamber-Kühler gleichzeitig die Stützwirkung besitzen und den geschlossenen Raum luftdicht halten.
Die erste und zweite Vertiefung 113, 115 der ersten Platte 11 kann durch eine beliebige Bearbeitung hergestellt werden, z.B. Prägen, Stanzen oder spanabhebende Bearbeitung.

Claims

Durchführungsstruktur einer Kühleinheit, umfassend • eine erste Platte (11), die eine erste Seite (111), eine zweite Seite (112), eine erste Vertiefung (113), ein erstes Loch (114) und eine zweite Vertiefung (115) aufweist, wobei die erste und zweite Vertiefung (113, 115) von der zweiten Seite (112) zu der ersten Seite (111) vertiefen, wobei sich das erste Loch (114) in der ersten Vertiefung (113) befindet und durch die erste und zweite Seite (111, 112) hindurchgeht, • eine zweite Platte (12), die eine dritte Seite (121), eine vierte Seite (122) und ein zweites Loch (123) aufweist, wobei die erste Seite (111) auf der dritten Seite (121) liegt, wobei die erste und zweite Platte (11, 12) einen geschlossenen Raum (13) bilden, wobei das zweite Loch (123) durch die dritte und vierte Seite (121, 122) der zweiten Platte (12) hindurchgeht und auf das erste Loch (114) ausgerichtet ist, • eine hydrophile Schicht (14), die auf der ersten Seite (111) der ersten Platte (11) gebildet ist, und • eine Kapillarstrukturschicht (15), die auf der dritten Seite (121) der zweiten Platte (12) im geschlossenen Raum (13) gebildet ist.
Durchführungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur (15) durch ein Netz, einen Faserkörper oder einen porösen Körper gebildet ist.
Durchführungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur (3) durch elektrochemische Abschiedung, Ätzen, 3D-Druck oder Drucken hergestellt ist.
Durchführungsstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Kapillarstruktur (3) durch die elektrochemische Abschiedung hergestellt ist, sie aus Kupfer, Nickel, Aluminium oder einem anderen Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit bestehen kann.
Durchführungsstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Kapillarstruktur durch ein Netz gebildet ist, sie aus Kupfer, Aluminium, nichtrostendem Stahl oder Titan bestehen kann.
Durchführungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Platte (11, 12) aus Kupfer, Aluminium, nichtrostendem Stahl oder Titan hergestellt sind.
Durchführungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Platte (11) eine Lippe (16) und einen Verbindungsteil (18) aufweist, wobei sich die Lippe (16) am Rand der ersten Platte (11) befindet, wobei der Verbindungsteil (18) an den beiden Enden mit der ersten Vertiefung (113) und der Lippe (16) verbunden ist, wobei der Verbindungsteil (18) und die erste Vertiefung (113) beide in Richtung der dritten Seite (121) der zweiten Platte (12) vertiefen, wobei der Verbindungsteil (18) und die erste Vertiefung (113) auf der gleichen Seite die hydrophile Schicht (14) besitzen.
Durchführungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der vierten Seite (122) der zweiten Platte (12) eine erhöhte Wärmeaufnahmezone (17) gebildet ist.