DE4121534A1 - Kuehlvorrichtung - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, und
sie betrifft im einzelnen eine Kühlvorrichtung zum Kühlen
von Halbleiter-Chips oder dgl.
Da der wärmeerzeugende Teil eines Halbleiterchips während
des Betriebes des Halbleiters Wärme erzeugt, wird es mit
Hilfe einer Kühlvorrichtung gekühlt, um auf diese Weise
eine gleichmäßige Wirkung aufrechtzuerhalten.
Üblicherweise werden verschiedene Bauarten von
Kühlvorrichtungen zum Kühlen von Halbleiter-Chips
verwendet, wie sie beispielsweise in den Fig. 1 bis 5
dargestellt sind.
Eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Halbleiter-Chips, wie
sie in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt einen Rippenaufbau
101, der auf dem Oberteil des Halbleiter-Chips 102
befestigt ist. Mehrere Halbleiter-Chips 102 sind auf einem
Trägermaterial 103 befestigt. Ein Fluid, wie z. B. Luft oder
dgl., wird mit Hilfe eines Gebläses 105 durch einen
Behälter 104 geleitet, in dem wiederum die Halbleiter-Chips
102 mit den Rippenaufbauten 101 und den Trägermaterialien
103 enthalten sind, um auf diese Weise die Wärme von den
Halbleiter-Chips in die Luft abzuleiten.
Bei dieser Bauart einer Kühlvorrichtung, bei der die
Kühlung durch einen Luftstrom vom Gebläse 105 über die
Rippen 101 an den Halbleiter-Chips 102 bewerkstelligt wird,
entsteht jedoch dann, wenn die Halbleiter-Chips sehr dicht
auf dem Trägermaterial 103 angeordnet sind, wie dies bei
modernen Chips der Fall ist, aufgrund der Tatsache, daß die
vereinigten Halbleiter-Chips eine erhebliche Wärmemenge
produzieren, das Problem, daß es nicht möglich ist, die
Halbleiter-Chips 102 wirkungsvoll auf eine gleichmäßige
Temperaturverteilung zu kühlen.
Bei der Kühlvorrichtung zum Kühlen von Halbleiter-Chips
gemäß Fig. 2 sind mehrere Halbleiter-Chips 111 (in der
Zeichnung sind drei dargestellt) auf einem Trägermaterial
112 angebracht, und zwar innerhalb eines Raumes 115, der
zwischen einer Grundplatte 113, die auf der Innenseite das
Trägermaterial 112 trägt, und dem Wärmeübertragungsblock
114 ausgebildet ist.
In einem Raum innerhalb eines Loches 114a ist eine
Kühlstange 116 eingesetzt, die ihrerseits mit dem oberen
Abschnitt des Halbleiter-Chips innerhalb des im
Wärmeübertragungsblock 114 ausgebildeten Loch 114a in
Berührung steht. Die Kühlstange 116 wird mit Hilfe einer im
Loch 114a angeordneten Feder 117 gegen den Halbleiter-Chip
111 gedrückt. Im Wärmeübertragungsblock 114 ist ferner ein
Kanal 118 eingeformt, durch den ein Kühlmittel fließt. In
den Raum, der zwischen der Grundplatte 113 und dem
Wärmeübertragungsblock 114 gebildet ist, ist Helium-Gas
eingefüllt.
Bei üblichen Bauarten von Kühlvorrichtungen, wie sie oben
beschrieben sind, wird die Wärme, die vom Halbleiter-Chip
111 erzeugt wird, auf die Kühlstange 116 übertragen, und
sie wird weiter über das Helium-Gas auf den
Wärmeübertragungsblock 114 übertragen. Der Halbleiter-Chip
111 wird durch Kühlen des Wärmeübertragungsblocks 114 durch
das Kühlmittel gekühlt, das seinerseits durch den Kanal 118
hindurchfließt.
Bei der oben beschriebenen üblichen Kühlvorrichtung besteht
jedoch wegen der geringen Genauigkeit des Aufbaus dann,
wenn die Kühlstange 116 den oberen Abschnitt des
Halbleiter-Chips 111 in einem Winkel berührt, ein
erheblicher Wärme-Übergangs-Widerstand am Berührungspunkt,
so daß die Kühlwirkung vermindert wird; zusätzlich begegnet
die Wärme im Halbleiter-Chip 111 einem hohen Maß an
Wärmewiderstand beim Übertragen der Wärme auf den
Wärmeübertragungsblock 114 durch die Wärmeleitung durch das
Gas, das z. B. aus Helium bestehen kann.
Bei der Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Halbleiter-Chips,
wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein
Wärmeübertragungsblock 122 mit der Oberfläche eines
Halbleiter-Chips 121 thermisch verbunden. Auf derjenigen
Seite des Wärmeübertragungsblocks 120, der dem
Halbleiter-Chips 121 gegenüberliegt, sind durch mehrere
Rippen 123 mehrere Kanäle 124 ausgebildet, wobei jede Rippe
linear ausgebildet ist und einen Querschnitt hat, der
zwischen mehreren 10 und mehreren 100 µm2 hat (s. Fig.
4). Die Rippen sind durch einen Ätz-Vorgang hergestellt.
Die Rippen 123 am Wärmeübertragungsblock 122 sind durch
eine Abdeckplatte 125 eingeschlossen. Am einen Ende der
Abdeckplatte 125 ist ein Einlaßstutzen 126 vorgesehen und
am anderen Ende ein Auslaßstutzen 127, so daß durch die
Kanäle 124 ein Kühlmittel zirkulieren kann.
Wenn bei der oben beschriebenen, üblichen Kühlvorrichtung
durch den Halbleiter-Chip 121 Wärme erzeugt wird, wird
diese Wärme auf die Rippen 123 des Wärmeübertragungsblocks
122 übertragen. Die Rippen 123 des Wärmeübertragungsblocks
122 werden dann durch das Kühlmittel gekühlt, das in den
Kanälen 124 fließt, so daß auf diese Weise der
Halbleiter-Chip 121 gekühlt wird.
Da die Rippen 123 jedoch zwischen dem Einlaßstutzen 126 und
dem Auslaßstutzen 127 bei der oben beschriebenen bekannten
Kühlvorrichtung linear ausgebildet sind, fällt der
Wärmeübertragungskoeffizient der Rippen 123 ab, und darüber
hinaus ist der Fließwiderstand in den Kanälen 124, die
durch die Rippen 123 gebildet werden, groß, so daß die
Wirksamkeit der Kühlung des Halbleiter-Chips 121
herabgesetzt wird.
Bei einer Kühlvorrichtung zum Kühlen eines
Halbleiter-Chips, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, sind
mehrere Halbleiter-Chips 131 (drei sind in der Zeichnung
dargestellt) auf einem Trägermaterial 132 angebracht, und
auf der Rückseite des Trägermaterials 132 (der Seite, die
der Seite gegenüberliegt, an der die Halbleiter-Chips nach
der Zeichnung angebracht sind) ist ein Behälter 136
angebracht, in dem ein Arbeits-Fluid 135 dichtend
eingeschlossen ist, und dieser Behälter ist an einen
Rohrabschnitt 134 angeschlossen, so daß ein Wärmerohr
gebildet wird. An der Außenseite des Rohrabschnitts 134
sind mehrere Rippen 130 angebracht.
Wenn bei einer so aufgebauten Kühlvorrichtung, wie sie oben
beschrieben worden ist, durch den Halbleiter-Chip 131 Wärme
erzeugt wird, dann geht die Wärme durch das Trägermaterial
132 hindurch und wird auf das Arbeits-Fluid 135 übertragen,
das in dem Behälter 136 enthalten ist, wodurch das
Arbeits-Fluid 135 aufgeheizt wird. Das aufgeheizte
Arbeits-Fluid 135 steigt innerhalb des Rohrabschnittes 134
nach oben, und dann, wenn die Wärme durch Abstrahlung von
den Rippen 133 abgeführt worden ist, wird es verflüssigt
und kehrt zum Behälter 136 zurück.
Wenn bei der oben beschriebenen, üblichen Kühlvorrichtung
der Koeffizient der Wärmeleitung des Trägermaterials 132
jedoch schlecht ist, dann entsteht das Problem, daß der
Wärmewiderstand groß ist und daß die Wärme im
Halbleiter-Chip 131 nicht wirksam auf das Arbeits-Fluid 135
in der Kappe 136 übertragen werden kann. Auf diese Weise
wird die Wirksamkeit der Kühlung des Halbleiter-Chips 131
verhindert.
Bei Bauarten von Kühlvorrichtungen zum Kühlen von
Halbleiter-Chips, wie sie in den Fig. 1 bis 5 dargestellt
sind, ist eine gute Kühlung der Halbleiter-Chips mithin
dann nicht möglich, wenn die Halbleiter-Chips in hoher
Dichtigkeit montiert werden und wenn sie hohe Wärmemengen
erzeugen, wie dies bei modernen Chips der Fall ist.
Der Erfindung liegt hiernach die Aufgabe zugrunde, in
Anbetracht der Nachteile der üblichen Kühlvorrichtungen
eine Kühlvorrichtung mit vermindertem Wärmewiderstand
anzugeben, die in der Lage ist, in entsprechender Weise ein
wärmeerzeugendes Teil eins Halbleiter-Chips zu kühlen.
Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung durch eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines
wärmeerzeugenden Teiles 1 zum Abführen der erzeugten Wärme
gelöst, die ihrerseits aus folgenden Teilen besteht:
eine Kühl-Stange 3, 4, 6, 14, 16, 21, die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 verbunden ist;
ein Arbeits-Fluid, mit dessen Hilfe die auf die Kühlstangen übertragene Wärme dadurch entfernt wird, daß das Arbeits-Fluid verdampft;
eine Fluid-Quelle zum Zuführen eines Arbeits-Fluids in flüssiger Phase zu den Kühl-Stangen 3, 4, 6, 14, 16, 21 und
eine Passage, die von dem Arbeits-Fluid während der Verdampfung zum Entfernen der Wärme durchlaufen wird, wobei das Arbeits-Fluid in flüssiger Phase den Kühlstangen durch die Fluid-Quelle 8 zugeführt wird.
eine Kühl-Stange 3, 4, 6, 14, 16, 21, die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 verbunden ist;
ein Arbeits-Fluid, mit dessen Hilfe die auf die Kühlstangen übertragene Wärme dadurch entfernt wird, daß das Arbeits-Fluid verdampft;
eine Fluid-Quelle zum Zuführen eines Arbeits-Fluids in flüssiger Phase zu den Kühl-Stangen 3, 4, 6, 14, 16, 21 und
eine Passage, die von dem Arbeits-Fluid während der Verdampfung zum Entfernen der Wärme durchlaufen wird, wobei das Arbeits-Fluid in flüssiger Phase den Kühlstangen durch die Fluid-Quelle 8 zugeführt wird.
Durch Zuführen des Arbeits-Fluids zu den Kühlstangen, auf
die die Wärme vom wärmeerzeugenden Teil übertragen worden
ist, wird die Wärme dann, wenn das Arbeits-Fluid in der
Passage verdampft, von den Kühlstangen entfernt, weil das
Arbeits-Fluid Wärme zum Verdampfen benötigt.
Die Wärme wird von den Kühlstangen demzufolge nicht nur
durch Konvektion des Arbeits-Fluids, sondern auch durch
dessen Verdampfung entfernt. Der
Wärmeübertragungskoeffizient bei der Verdampfung ist
normalerweise erheblich größer als der bei der Konvektion.
Die Kühlvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann
demzufolge den Wärmewiderstand erheblich vermindern und ein
wärmeerzeugendes Teil in entsprechender Weise kühlen.
Die Kühlstangen 4, 6, 14 bestehen vorzugsweise aus einem
porösen Material, und die Passage kann aus Poren bestehen,
die in dem porösen Material eingeformt sind.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann das
Arbeits-Fluid, das in die Kühlstange angeliefert wird,
leicht durch diese hindurchgehen. Der wärmeübertragende
Bereich besteht daher nicht nur aus der Oberfläche der
Kühlstange, sondern aus der gesamten Oberfäche der Poren.
Die Wärme kann demzufolge über die Kühlstange schneller vom
wärmeerzeugenden Element entfernt werden.
Die Passage kann vorzugsweise auch durch Löcher 9 gebildet
werden, durch die das Arbeits-Fluid in flüssiger Phase aus
dem Inneren der Kühlstange 4 auf deren Außenseite gelangt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform gelangt das den
Kühlstangen zugeführte Arbeits-Fluid durch die Löcher auf
die Außenseite der Kühlstange. Der Wärmeaustausch wird
daher auch in der Kühlstange vollzogen.
Auf diese Weise kann die Wärme vom wärmeerzeugenden Teil
über die Kühlstange leicht abgeführt werden.
Vorzugsweise besteht die Kühlstange 14 aus einem porösen
Material mit Rippen 10b und die Passage besteht aus Poren,
die in dem porösen Material eingeformt sind.
Bei der obigen Ausführungsform wird die Wärme der
Kühlstange von der Oberfläche der Rippen abgeführt. Da jede
Rippe einen großen Wärmeübertragungsbereich hat, wird die
Wärme von der Kühlstange dadurch abgeführt, daß der
Wärmeübertragungsbereich groß ist.
Auf diese Weise kann die Wärme, die im wärmerzeugenden Teil
erzeugt worden ist, über die Kühlstange leichter abgeführt
werden als dann, wenn keine Rippen auf der Kühlstange
angebracht wären.
Die Passage kann vorzugsweise auch aus dünnen Dochten 16a
bestehen, die in die Oberfläche der Kühlstange 16, 21
eingedrückt sind, wobei das Arbeits-Fluid auf die
Oberfläche der Kühlstange 16, 21 aufgegossen wird.
Bei einer solchen Ausführungsform wird das auf die
Oberfläche der Kühlstange gegossene Arbeits-Fluid über den
gesamten Umfang der Kühlstange aufgebracht, weil das
Arbeits-Fluid längs der schmalen Dochte fließt. Die
Wärmeabfuhr kann daher am Umfang der Kühlstange zuverlässig
durchgeführt werden.
Die Kühlstange 21 kann vorzugsweise aber auch ein dünnes,
plattenförmiges und poröses Metallstück sein, und das
Arbeits-Fluid wird auf die Oberfläche der Kühlstange 21
aufgegossen. Bei dieser Ausführungsform wird die Wärme in
einem engen Raum abgeführt, weil die Kühlstange dünn ist.
Demzufolge kann die Wärme wirkungsvoll abgeführt werden.
Die obengenannte Aufgabe wird ferner durch eine
Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden Teiles 1
dadurch gelöst, daß die Wärme von diesem Teil 1 abgeführt
wird, wobei die Vorrichtung aus folgenden Teilen besteht:
einer Kühlstange 23, die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 verbunden ist;
einem Kühlmittel zum Abführen der auf die Kühlstange 23 übertragenen Wärme durch Konvektionskühlung;
einer Fluid-Quelle 8 zum Zuführen des Kühlmittels zur Kühlstange 23;
einem biegsamen Blatt 27 zum Isolieren der Kühlflüssigkeit gegenüber dem wärmeerzeugenden Teil 1;
einem Blatt-Beaufschlagungsteil 26, 23b, 29 zum Andrücken des Blattes 27 gegen die Kühlstange 23; und
einem Zusatzteil 30 zum Fördern der Isolation des biegsamen Blattes 27 dadurch, daß das Blatt-Beaufschlagungsteil 26, 23b, 29 unterstützt wird.
einer Kühlstange 23, die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 verbunden ist;
einem Kühlmittel zum Abführen der auf die Kühlstange 23 übertragenen Wärme durch Konvektionskühlung;
einer Fluid-Quelle 8 zum Zuführen des Kühlmittels zur Kühlstange 23;
einem biegsamen Blatt 27 zum Isolieren der Kühlflüssigkeit gegenüber dem wärmeerzeugenden Teil 1;
einem Blatt-Beaufschlagungsteil 26, 23b, 29 zum Andrücken des Blattes 27 gegen die Kühlstange 23; und
einem Zusatzteil 30 zum Fördern der Isolation des biegsamen Blattes 27 dadurch, daß das Blatt-Beaufschlagungsteil 26, 23b, 29 unterstützt wird.
Bei der obigen Ausführungsform ist das den Kühlstangen
zugeführte Kühlmittel von dem wärmeerzeugenden Teil durch
das biegsame Blatt isoliert. Es entsteht daher keine
gegenteilige Wirkung beim Betrieb des wärmeerzeugenden
Teils. Beim Stand der Technik wird nur das
Blatt-Beaufschlagungsteil dazu benutzt, um die Isolierung
des Blattes zu erreichen. Das Blatt-Beaufschlagungsteil
genügt jedoch nicht dazu, die Kühlflüssigkeit vom
wärmeerzeugenden Teil zu isolieren. Nach der vorliegenden
Erfindung unterstützt ein Zusatzteil die Isolierung des
biegsamen Blattes. Auf diese Weise kann die Kühlflüssigkeit
zuverlässig vom wärmeerzeugenden Teil getrennt werden.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Kühlvorrichtung zum
Kühlen eines wärmeerzeugenden Teiles durch Abführen der
erzeugten Hitze gelöst, wobei diese Vorrichtung aus
folgenden Teilen besteht:
einer Kühlstange 51, die mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 thermisch verbunden ist;
einer Kühlflüssigkeit zum Abführen der auf die Kühlstange 51 übertragenen Wärme durch forcierte Konvektionskuhlung;
einem biegsamen Blatt 50 zum lsolieren der Kühlflüssigkeit vom wärmeerzeugenden Teil 1; und
einer Wärmequelle 8 zum Zuführen eines Kühlmittels unter Druck zur Kühlstange 51, wobei die Kühlstange 51 durch den Druck des Kühlmittels gegen das wärmeerzeugende Teil 1 gedrückt wird.
einer Kühlstange 51, die mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 thermisch verbunden ist;
einer Kühlflüssigkeit zum Abführen der auf die Kühlstange 51 übertragenen Wärme durch forcierte Konvektionskuhlung;
einem biegsamen Blatt 50 zum lsolieren der Kühlflüssigkeit vom wärmeerzeugenden Teil 1; und
einer Wärmequelle 8 zum Zuführen eines Kühlmittels unter Druck zur Kühlstange 51, wobei die Kühlstange 51 durch den Druck des Kühlmittels gegen das wärmeerzeugende Teil 1 gedrückt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird die Kühlstange gegen das
wärmeerzeugende Teil gedrückt. Der Wärmewiderstand zwischen
der Kühlstange und dem wärmeerzeugenden Teil ist daher
selbst dann klein, wenn keine Feder vorhanden ist. Auf
diese Weise kann die Kühlvorrichtung leicht zusammengesetzt
werden.
Die obengenannte Aufgabe wird ferner durch eine
Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden Teiles
durch Abführen der in dem Teil erzeugten Wärme gelöst, die
folgende Teile umfaßt:
eine Kühlstange 34, 40, 44, die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 verbunden ist;
ein Kühlmittel zum Entfernen der auf die Kühlstange 34, 40, 44 übertragenen Wärme durch forcierte Konvektionskühlung;
eine Kühlmittelquelle zum Zuführen eines Kühlmittels zu den Kühlstangen 34, 40, 44; und
ein Rührwerk 38 zum Unterstützen des Abführens der Wärme durch Aufwirbeln des Kühlmittels.
eine Kühlstange 34, 40, 44, die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 verbunden ist;
ein Kühlmittel zum Entfernen der auf die Kühlstange 34, 40, 44 übertragenen Wärme durch forcierte Konvektionskühlung;
eine Kühlmittelquelle zum Zuführen eines Kühlmittels zu den Kühlstangen 34, 40, 44; und
ein Rührwerk 38 zum Unterstützen des Abführens der Wärme durch Aufwirbeln des Kühlmittels.
Bei dieser Ausführungsform wirbelt das Rührwerk das
Kühlmittel auf, so daß sich der Fluß in einen turbulenten
Fluß verwandelt. Das Abführen der Wärme wird auf diese
Weise unterstützt. Die Wärme kann demzufolge schnell von
dem wärmeerzeugenden Teil über die Wärmestange abgeführt
werden.
Die obengenannte Aufgabe wird ferner durch eine
Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden Teils 1
durch Abführen der im wärmeerzeugenden Teil 1 erzeugten
Wärme gelöst, die folgende Teile umfaßt:
ein Arbeits-Fluid 60 zum Absorbieren der im Teil 1 erzeugten Wärme und zum Verdampfen;
ein wärmeübertragendes Blatt 62, 71, 76, 82 zum Übertragen der im Teil 1 erzeugten Wärme auf das Arbeits-Fluid 60;
einen Fluid-Behälter 61, 65, 70, 73, 75, 75a, 78, 81, 81a zum Aufnehmen des Arbeits-Fluids 60, wobei das Arbeits-Fluid 60 die Wärme über das wärmeübertragende Blatt 62, 71, 76, 82 aufnimmt;
einen Rohrabschnitt 61a, 65, 67, 67a, 73a, 78a, 81b, in dem das Arbeits-Fluid 60, das im Fluid-Behälter 61, 65, 70, 73, 75, 75a, 78, 81, 81a emporsteigt; und
einen Wärmeverteilungsabschnitt 63, 68, 72, 77, 83 zum Verteilen der in dem verdampften Arbeits-Fluid 60 enthaltenen Wärme, die im Rohrabschnitt 61a, 64, 67, 67a, 73a, 78a, 81b emporsteigt, wobei das verdampfte Arbeits-Fluid 60 durch Abführen seiner Warme im Wärmeverteilabschnitt kondensiert wird.
ein Arbeits-Fluid 60 zum Absorbieren der im Teil 1 erzeugten Wärme und zum Verdampfen;
ein wärmeübertragendes Blatt 62, 71, 76, 82 zum Übertragen der im Teil 1 erzeugten Wärme auf das Arbeits-Fluid 60;
einen Fluid-Behälter 61, 65, 70, 73, 75, 75a, 78, 81, 81a zum Aufnehmen des Arbeits-Fluids 60, wobei das Arbeits-Fluid 60 die Wärme über das wärmeübertragende Blatt 62, 71, 76, 82 aufnimmt;
einen Rohrabschnitt 61a, 65, 67, 67a, 73a, 78a, 81b, in dem das Arbeits-Fluid 60, das im Fluid-Behälter 61, 65, 70, 73, 75, 75a, 78, 81, 81a emporsteigt; und
einen Wärmeverteilungsabschnitt 63, 68, 72, 77, 83 zum Verteilen der in dem verdampften Arbeits-Fluid 60 enthaltenen Wärme, die im Rohrabschnitt 61a, 64, 67, 67a, 73a, 78a, 81b emporsteigt, wobei das verdampfte Arbeits-Fluid 60 durch Abführen seiner Warme im Wärmeverteilabschnitt kondensiert wird.
Bei der obigen Ausführungsform wird das verdampfte Fluid,
das die Wärme in sich aufgenommen hat, im
Wärmeverteilungsabschnitt kondensiert und tropft in den
Fluid-Behälter herab. Im allgemeinen ist der
Wärmeübertragungskoeffizient dann sehr groß, wenn das
Arbeits-Fluid kondensiert wird. Die Hitze wird demzufolge
in derselben Art abgeführt, wie es dem Prinzip des
Wärmerohrs entspricht.
Die zu lösende Aufgabe wird ferner durch eine
Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden Teils zum
Abführen der in dem Teil 1 erzeugten Wärme gelöst, die
folgende Teile umfaßt:
ein Arbeits-Fluid 204 zum Aufnehmen der im Teil 1 erzeugten Wärme, mit deren Hilfe es verdampft;
einen Fluid-Behälter 203 zum Aufnehmen des Arbeits-Fluids 204; und
einen aus einem Rippenrohr bestehenden Wärmeaustauscher 210 zum Abführen der Wärme aus dem Fluid, das im Fluid-Behälter 203 verdampft ist, um die im wärmeerzeugenden Teil 1 produzierte Wärme abzuführen.
ein Arbeits-Fluid 204 zum Aufnehmen der im Teil 1 erzeugten Wärme, mit deren Hilfe es verdampft;
einen Fluid-Behälter 203 zum Aufnehmen des Arbeits-Fluids 204; und
einen aus einem Rippenrohr bestehenden Wärmeaustauscher 210 zum Abführen der Wärme aus dem Fluid, das im Fluid-Behälter 203 verdampft ist, um die im wärmeerzeugenden Teil 1 produzierte Wärme abzuführen.
Bei der obigen Ausführungsform ist die Kühlvorrichtung nach
der vorliegenden Erfindung mit einem aus einem Rippenrohr
bestehenden Wärmeaustauscher versehen. Das Abführen der
Wärme wird dabei im Vergleich zu einer Bauart, deren Rohr
keine Rippen hat, wesentlich unterstützt. Die Wärme wird
demzufolge zuverlässig abgeführt.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Kühlvorrichtung zum
Kühlen eines wärmeerzeugenden Teiles 1 erfüllt, das
folgende Teile umfaßt:
Ein Arbeitsfluid 60 zum Aufnehmen der im Teil 1 erzeugten Wärme, mit deren Hilfe es verdampft wird;
einen Fluidbehälter 85 zum Aufnehmen des Arbeitsfluids 60,
einem ersten Wärmeaustauscher 85a, 86 mit einem Rippenrohr zum Abführen der Wärme aus dem Fluid 60, das im Fluidbehälter 85 verdampft ist, um auf diese Weise die Wärme, die im wärmeerzeugenden Teil 1 erzeugt worden ist, zu absorbieren; und
einem zweiten Wärmeaustauscher 85a, 86 mit einem Rippenrohr zum Abführen der Wärme des Fluids 60, das im Flüssigkeitsbehälter 85 in der flüssigen Phase gehalten ist.
Ein Arbeitsfluid 60 zum Aufnehmen der im Teil 1 erzeugten Wärme, mit deren Hilfe es verdampft wird;
einen Fluidbehälter 85 zum Aufnehmen des Arbeitsfluids 60,
einem ersten Wärmeaustauscher 85a, 86 mit einem Rippenrohr zum Abführen der Wärme aus dem Fluid 60, das im Fluidbehälter 85 verdampft ist, um auf diese Weise die Wärme, die im wärmeerzeugenden Teil 1 erzeugt worden ist, zu absorbieren; und
einem zweiten Wärmeaustauscher 85a, 86 mit einem Rippenrohr zum Abführen der Wärme des Fluids 60, das im Flüssigkeitsbehälter 85 in der flüssigen Phase gehalten ist.
Bei der obigen Ausführungsform wird die Wärme des flüssigen
Fluids an der Unterseite abgeführt, während die Wärme des
verdampften Fluids an der Oberseite abgeführt wird. Durch
den Wärmeaustauscher mit dem mit Rippen bestückten Rohr
kann auf diese Weise bei fast gleichmäßiger
Temperaturverteilung eine gute Kühlwirkung erzielt werden.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Kühlvorrichtung zum
Kühlen eines wärmeerzeugenden Teiles 1 gelöst, die aus
folgenden Teilen besteht:
Einem wärmeübertragenden Block 90, der thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 verbunden ist;
einer Gruppe von Wärmeverteilungsrippen 91, die am Außenumfang des wärmeübertragenden Blockes 90 in versetzte Anordnungen angeordnet sind; und
einem Kühlmittel zum Abführen der auf den Wärmeübertragungsblock 90 übertragenen Wärme, wobei das Kühlmittel durch die Wärmeverteilungsrippen 91 fließt.
Einem wärmeübertragenden Block 90, der thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil 1 verbunden ist;
einer Gruppe von Wärmeverteilungsrippen 91, die am Außenumfang des wärmeübertragenden Blockes 90 in versetzte Anordnungen angeordnet sind; und
einem Kühlmittel zum Abführen der auf den Wärmeübertragungsblock 90 übertragenen Wärme, wobei das Kühlmittel durch die Wärmeverteilungsrippen 91 fließt.
Bei der obigen Ausführungsform fließt das Kühlmittel durch
die Wärmeverteilungsrippen, die in versetzter Anordnung
ausgebildet sind, während die Wärme von den
Wärmeverteilungsrippen abgeführt wird. Die Zahl der Rippen
kann demzufolge durch die versetzte Anordnung der Rippen
klein gehalten werden. Der Widerstand der Rippen gegenüber
dem Durchfluß des Kühlmittels kann ferner vermindert werden.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun
Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise beschrieben.
Dabei werden weitere Merkmale und Vorteile hervortreten. Es
zeigen:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer ersten
Kühlvorrichtung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht einer zweiten
Küzhlvorrichtung nach dem Stande der Technik;
Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene perspektivische
Ansicht einer dritten Kühlvorrichtung nach dem
Stande der Technik;
Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die
Kühlvorrichtung nach Fig. 3;
Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
vierte Kühlvorrichtung nach dem Stande der Technik
zeigt;
Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist eine teilweise geschnittene Ansicht der
Kühlvorrichtung nach Fig. 6;
Fig. 8 ist eine schematische Schnittansicht, die die
wesentlichen Bestandteile einer Kühlvorrichtung
nach einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer sechsten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist eine teilweise geschnittene Ansicht der
Kühlvorrichtungen nach Anspruch 12;
Fig. 14 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer
anderen Ausführungsform der Kühlvorrichtung nach
Fig. 12;
Fig. 15 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer
weiteren Ausführungsform der Kühlvorrichtung nach
Fig. 12;
Fig. 16 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer zehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer elften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer zwölften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 22 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer dreizehnten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 23 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer vierzehnten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 24 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer fünfzehnten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 25 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer sechzehnten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 26 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer siebzehnten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 27 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer achzehnten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 28 ist eine schematische Schnittansicht der
Kühlvorrichtung nach Fig. 27, wobei der Balg-Teil
ausgedehnt ist;
Fig. 29 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer neunzehnten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 30 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer zwanzigsten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 31 ist eine perspektivische Ansicht eines
Wärmeaustauschers mit Rippenrohren für die
Kühlvorrichtung nach Fig. 30;
Fig. 32 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der
Rippen des Wärmeaustauschers nach Fig. 31;
Fig. 33 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer einundzwanzigsten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 34 ist eine schematische Draufsicht auf die
Kühlvorrichtung nach Fig. 33;
Fig. 35 ist eine schematische, teilweise geschnittene
Ansicht einer Kühlvorrichtung nach einer
zweiundzwanzigsten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 36 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die
Kühlvorrichtung nach Fig. 35;
Fig. 37 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht, die
eine Abwandlung der Kühlvorrichtung nach Fig. 35
darstellt.
Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt. Wie dies in der Zeichnung
dargestellt ist, sind mehrere Halbleiterchips 1 (drei in
der Zeichnung) in Längsrichtung auf einem Trägermaterial 2
angebracht, zum Beispiel durch eine Erhebung oder durch
einen nicht dargestellten Verbindungsdraht und ein Paar von
Kühlstangen 3, 4 sind mit der Oberfläche jedes
Halbleiterchips 1 thermisch verbunden.
Die Kühlstangen 3, 4 sind abdichtend in einen Behälter 5
eingebaut, so daß das Ende der Kühlstange 4 die Innenseite
des Behälters 5 berührt. Derjenige Teil der Kühlstange 4,
der innerhalb des Behälters 5 liegt, besteht aus einem
porösen Material 6, z. B. aus einem porösen Metall, und in
diesem Teil ist ein Loch 4a eingeformt. Als Beispiele für
ein poröses Material 6 können ein Sintermetall oder ein
geschäumtes Metall aus Kupfer oder Nickel oder dergleichen
angegeben werden.
Mit den Löchern 4a in den Kühlstangen 4 sind jeweils ein
Paar von Rohren 7a, 7b verbunden. Die Rohre 7a, 7b sind mit
einem Rohr 7c verbunden, das seinerseits mit einem
Kondensator 8 verbunden ist, und das andere Ende des Rohres
7c steht mit dem Inneren des Behälters 5 in Verbindung. Ein
Arbeitsfluid (z. B. eine Alternative zu Freon, also ein
Fluorcarbon) läuft durch die Rohre 7a, 7b, 7c und durch das
poröse Material 6 der Kühlstange 4 um. An der Kühlstange 3
ist ferner einstückig eine Rippe 3a angeformt.
Da die Kühlvorrichtung nach dieser Ausführungsform den oben
beschriebenen Aufbau hat, wird dann, wenn Wärme im
Halbleiterchip 1 erzeugt wird, diese Wärme auf die
Kühlstangen 3, 4 übertragen, die mit den Halbleiterchips 1
in Verbindung stehen.
Gleichzeitig wird ein Arbeitsfluid, wie z. B. ein
Fluorcarbon, als Freon-Alternative in verflüssigter und im
Kondensator 8 gekühlter Form in das poröse Material der
Kühlstange 6 über die Rohre 7a, 7b eingebracht, und dieses
Arbeitsfluid fließt durch das poröse Material 6 hindurch in
den Behälter 5, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Wenn
das verflüssigte und gekühlte Arbeitsfluid durch das poröse
Material 6 hindurchgeht, wird das Arbeitsfluid verdampft
und führt die Wärme von der Wärmestange 4 ab, wobei eine
wirkungsvolle Kühlung des Halbleiterchips 1 erreicht wird.
Das Arbeitsfluid, das aus dem porösen Material der
Kühlstange 4 hindurch in den Behälter 5 abfließt, wird
darüber hinaus verdampft. Der Dampf fließt dann durch das
Rohr 7c und wird wiederum in den Kondensator 8 eingeführt,
wo er durch Abkühlung verflüssigt wird. Die Wärme, die in
die Kühlstange 3 hinein übertragen worden ist, wird von der
Rippe 3a über das Arbeitsfluid abgestrahlt, das durch
adiabatische Ausdehnung des Arbeitsfluids im Behälter 5
gekühlt wird.
Fig. 8 ist eine schematische Schnittansicht, die die
Hauptteile der Kühlvorrichtung nach einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei
dieser Ausführungsform sind anstelle des porösen Materials,
das bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 6 für die
Kühlstange 4 verwendet worden ist, mehrere Löcher 9 mit
kleinem Durchmesser vorgesehen. Die Löcher 9 durchdringen
denjenigen Teil der Kühlstange 4 in radialer Richtung, der
innerhalb des Behälters 5 liegt. Der Rest dieser zweiten
Ausführungsform ist derselbe wie bei der ersten
Ausführungsform.
Wenn bei der Ausführungsform nach dieser Ausbildung das
verflüssigte und gekühlte Arbeitsfluid durch die Löcher 9
hindurchgeht, die mit kleinem Durchmesser in der Kühlstange
4 ausgebildet sind, verdampft das Arbeitsfluid und führt
die Wärme von der Kühlstange 4 ab, wodurch auf diese Weise
der Halbleiterchip 1 wirkungsvoll gekühlt wird.
Fig. 9 zeigt eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt. Wie dies in der Zeichnung
dargestellt ist, sind mehrere Halbleiterchips 1 (vier in
der Zeichnung) zum Beispiel mit Hilfe einer kleinen
Erhöhung oder eines nicht dargestellten Verbindungsdrahtes
an dem Trägermaterial 2 befestigt, und ein Paar von
Kühlstangen 10, 11 sind thermisch jeweils mit der
Oberfläche jedes Halbleiterchips 1 verbunden.
Die Kühlstange 10 ist innerhalb eines Kanals 13 angeordnet,
der innerhalb einer Leitung 12 liegt, und das Ende der
Kühlstange 10 berührt die lnnenfläche der Leitung 12.
Derjenige Teil der Kühlstange 10, der innerhalb des Kanals
13 angeordnet ist, besteht aus porösem Material (z. B. aus
einem porösen Metall) 14, und innerhalb der Kühlstange 10
ist ein Loch 10a ausgebildet.
Ein mit einem nicht dargestellten Kondensator verbundenes
Rohr ist in das Loch 10a der Kühlstange 10 eingesetzt, und
ein verflüssigtes und gekühltes Arbeitsfluid (z. B.
Freon-Alternative) wird durch das Rohr 15 aus einer
Verflüssigungs/Kühl-Vorrichtung in die Kühlstange 10
eingeführt.
Zusätzlich ist in dem Kanal 13 ein Gebläse 16b angeordnet,
um den Durchstrom eines Fluids, wie z. B. Luft, durch den
Kanal 13 zu gewährleisten. Es sind auch mehrere Rippen 10b,
11a vorgesehen, wobei diese Rippen jeweils an den
Kühlstangen 10, 11 angeordnet sind.
Aufgrund des beschriebenen Aufbaus dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird Wärme, die im
Halbleiterchip 1 erzeugt wird, auf die Kühlstangen 10, 11
übertragen, die mit den Halbleiterchips 1 verbunden sind.
Gleichzeitig wird ein Arbeitsfluid, das in einem nicht
dargestellten Kondensator verflüssigt und gekühlt worden
ist, in das poröse Material 14 der Kühlstange 10 durch das
Rohr 15 hindurch eingeführt, und dieses Arbeitsfluid fließt
durch das poröse Material 14 hindurch in den Kanal 13 aus.
Wenn das verflüssigte und gekühlte Arbeitsfluid durch das
poröse Material 14 hindurchfließt, wird dieses Arbeitsfluid
gleichzeitig verdampft und führt die Wärme von der
Kühlstange 10 ab, so daß auf diese Weise das Halbleiterchip
1 wirksam gekühlt werden kann.
Die Wärme im Arbeitsfluid, die in den Kanal 13 hinein
ausströmt, wird gleichzeitig durch den Fluidstrom im Kanal
13 mit Hilfe des Gebläses 16 in die Atmosphäre ausgeblasen.
Gleichzeitig kann das Kühlmittel, das längs der Oberfläche
der Kühlstange 10 herabfließt, mit hoher Wirksamkeit vom
Fluid-Strom im Kanal 13 mit Hilfe des Gebläses 16 verdampft
werden. Die Wärme, die auf die Kühlstange 11 übertragen
worden ist, wird in den Kanal 13 hinein über die Rippe 11a
abgestrahlt.
Fig. 10 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine
Kühlvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform nach der
vorliegenden Erfindung zeigt. Wie dies in der Zeichnung
dargestellt ist, sind mehrere Halbleiterchips 1 (zwei in
der Zeichnung) an einem Trägermaterial, beispielsweise
durch eine kleine Erhöhung oder durch einen nicht
dargestellten Verbindungsdraht, befestigt, und mit der
Oberseite jedes Halbleiterchips 1 ist eine Kühlstange 16
thermisch verbunden, an deren Oberseite wiederum ein
schmaler Docht 16a eingeformt ist.
Die Kühlstange 16 liegt innerhalb eines Kanales 18, der
durch eine Leitung 17 gebildet wird und eine
Flüssigkeitszuführvorrichtung 19 zum Zuführen verschiedener
Kühlmittel, z. B. von Wasser, zum Kühlen der Kühlstange 16
an der Leitung 17 in der Mitte des oberen Abschnitts
der Kühlstange 16 angebracht ist. Der obere Abschnitt der
Kühlstange 16 und des Dochts 16a ist darüber hinaus
abfallend ausgeformt, damit ein Kühlmittelfilm über die
gesamte Umfangsfläche der Kühlstange 16 herabfließen kann.
Aufgrund der oben beschriebenen Ausbildung dieser
Ausführungsform der Erfindung kann Wärme, die im
Halbleiterchip 1 entstanden ist, auf die Kühlstangen 16
übertragen werden, die mit den Halbleiterchips 1 verbunden
sind.
Gleichzeitig wird der Kühlstange 16 ein Kühlmittel von der
Fluid-Zuführvorrichtung 19 zugeführt. Das Kühlmittel wird
verdampft und mit Hilfe des Dochtes 16a über die gesamte
Fläche der Kühlstange 16 verteilt, so daß die Wärme aus der
Kühlstange 16 abgeführt wird, wobei der Halbleiterchip 2
wirkungsvoll gekühlt wird.
Durch die Durchlüftung des Kanals 18 mit Hilfe des Gebläses
20 kann das außen an der Fläche der Kühlstange 16
herabfließende Kühlmittel zusätzlich mit hoher Wirksamkeit
verdampft werden. Das verdampfte und in den Kanal 18 hinein
abgegebene Kühlmittel kann entweder in die Atmosphäre
abgeblasen oder in einer Wiedergewinnungsvorrichtung
wiedergewonnen werden. Die Kühlmittelmenge, die durch die
Fluid-Zuführvorrichtung 19 auf die Kühlstange 16 abgegeben
wird, wird entsprechend der Wärmemenge gesteuert, die im
Halbleiterchip 1 erzeugt wird.
Fig. 11 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform der
Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist anstelle
der Kühlstange 16, wie sie bei der vierten Ausführungsform
gemäß Fig. 10 verwendet worden ist, ein poröses Metallstück
21 thermisch mit der Oberfläche jedes Halbleiterchips 1
verbunden. Der Rest dieser Ausführungsform ist dieselbe wie
bei der vierten Ausführungsform.
Auch bei der Ausführungsform nach dieser Darstellung wird
die Wärme vom Halbleiterchip 1 durch Zuführen eines
Kühlmittels, zum Beispiel Wasser, durch die
Fluid-Zuführvorrichtung 19 auf das poröse Metallstück 21
bewirkt, wobei das Kühlmittel verdampft und innerhalb des
porösen Metallstücks 21 durch Kapillar-Druck alle Flächen
benetzt; auf diese Weise ist es möglich, den Halbleiterchip
1 wirkungsvoll zu kühlen.
Anstelle des porösen Metallstückes 21 ist es darüber hinaus
möglich, zum Beispiel ein Teil aus verbundenen metallischen
Fasern, ein Teil, in dem Metall und Fasern miteinander
verbunden sind oder ein Non-Woven-Gewebe oder dergleichen
zu verwenden.
Fig. 12 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer sechsten Ausführungsform der
Erfindung darstellt. Wie dies in der Zeichnung dargestellt
ist, sind mehrere Halbleiterchips 1 (drei in der Zeichnung)
auf einem Trägermaterial 2 an einer Grundplatte 22
angebracht, zum Beispiel durch eine kleine Erhöhung oder
einen Verbindungsdraht; mit der Oberfläche jedes
Halbleiterchips 1 ist eine Kühlstange 23 thermisch
verbunden.
Die Kühlstangen 23 sind innerhalb eines Kanalblocks 25
angeordnet, der mit Hilfe eines plattenförmigen Blocks 24
auf die Grundplatte 22 aufgesetzt ist. Der obere Abschnitt
jeder Kühlstange 23 ist jeweils in einem Loch 25a
eingesetzt, das im Kanalblock 25 ausgebildet ist, und die
Kühlstange 23 wird an den Halbleiterchip 1 durch eine im
Loch 25a angeordnete Feder 26 angedrückt. Zwischen dem
Block 24 und dem Kanalblock 25 ist ein biegsames Blatt 27
eingesetzt. Der Mittelabschnitt jeder Kühlstange liegt in
einem Kanal 28, der zwischen dem Kanalblock 25 und dem
Blatt 27 ausgebildet ist, und in dem ein Kühlmittel, wie
z.B. Wasser, strömt.
Die Kühlstangen 23 werden so durch einen oberen Abschnitt
gebildet sowie durch einen unteren Abschnitt, der einen
größeren Durchmesser wie der obere Abschnitt hat. Das Blatt
27 ist auf die oberen Flächen der unteren Abschnitte der
Kühlstangen 23 aufgesetzt, und es liegt zwischen den unteren
Abschnitten der Kühlstangen 23 und mehreren Haltegliedern
29, die auf die jeweiligen Kühlstangen 23 aufgeschraubt
sind. In jedem Halteteil 29 ist ein O-Ring vorgesehen
(siehe Fig. 13). Die O-Ringe 30 stellen eine Dichtung
zwischen dem Blatt 27 und den Kühlstangen 23 dar, so daß
die Halbleiterchips mit dem im Kanal 28 fließenden
Kühlmittel nicht in Berührung stehen. Zwischen zwei
benachbarten Kühlstangen 23 wird die Unterseite des Blattes
27 durch den plattenförmigen Block 24 abgestützt, um eine
Zerstörung des Blattes 27 zu verhindern, da der Druck des
Kühlmittels auf das Blatt 27 nach unten gerichtet ist. Das
Blatt 27 besteht aus einem Kunststoff- oder einem
Metall-Film.
Aufgrund des geschilderten Aufbaus der Kühlvorrichtung nach
der beschriebenen Ausführungsform wird Wärme, die in den
Halbleiterchips 1 erzeugt ist, auf die Kühlstangen 23
übertragen, die ihrerseits die Halbleiterchips 1 berühren.
Die Wärme, die auf die Kühlstangen 23 übertragen worden
ist, wird dann durch direkte Wärmeübertragung auf das
Kühlmittel übertragen, das im Kanal 28 fließt, so daß auf
diese Weise die Halbleiterchips 1 wirksam gekühlt werden.
Es ist möglich, den Wärmewiderstand dadurch zu vermindern,
daß mit Hilfe einer Feder 26 Druck auf die Kühlstangen 23
ausgeübt wird, so daß sie ihrerseits in engem Kontakt mit
den Halbleiterchips 1 stehen.
Die oben beschriebenen Kühlstangen 23 sind einstückig
ausgebildet; es ist jedoch auch möglich, die Kühlstangen 23
in einer solchen, unterschiedlichen Form herzustellen, wie
dies in Fig. 14 dargestellt ist. Die Kühlstange 23 besteht
dort aus einem Gewindeansatz 23a, der auf dem
Halbleiterchip 1 anliegt sowie einer Schraubhülse 23b, die
im Kanal 28 und im Loch 25a im Kanalblock 25 liegt und die
etwa denselben Außendurchmesser wie der Gewindeansatz hat.
Bei dieser Kühlstange 23 ist der Gewindeansatz 23a, der
durch das Blatt 27 hindurchreicht, in die Gewindebohrung
23c eingeschraubt, die in der Gewindehülse 23b ausgebildet
ist. Das biegsame Blatt 27 liegt mithin zwischen dem
Gewindeansatz 23a und der Schraubhülse 23b. Im unteren
Abschnitt der Gewindebohrung 23c in der Schraubhülse 23b
ist ein angephaster Abschnitt 23d ausgebildet. In den Raum,
der durch den angephasten Abschnitt 23d und den
Gewindeansatz 23a gebildet wird, ist ein O-Ring 30
eingesetzt, um das Blatt 27 abzudichten. Der
Außendurchmesser der Kühlstange 23 ist bei dieser
Ausführungsform etwa so groß oder geringfügig kleiner als
der Halbleiterchip 1.
Bei dieser Ausführungsform geht die Gewindebohrung 23c der
Schraubhülse 23b der Kühlstange 23 durch den oberen Teil
der Schraubhülse 23b hindurch; wie dies in Fig. 15
dargestellt ist, ist es jedoch auch möglich, die Kühlstange
23 so auszubilden, daß der Gewindeansatz 23a in eine
Gewindebohrung 23c eingeschraubt ist, die als Sackbohrung
in der Schraubhülse 23b ausgebildet ist. Bei der in Fig. 12
dargestellten Ausführungsform kann ferner ein dünnes
Metallblech mit elastischen Eigenschaften als Blatt 27
verwendet werden. In diesem Falle ist es möglich, die
Wirkung der Abdichtung mit Hilfe des Halteteiles 29 dadurch
zu verbessern, daß die Kühlstange 23 fest angezogen und
danach verschweißt wird.
Fig. 16 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer siebten Ausführungsform der
Erfindung darstellt. Wie dies in der Zeichnung dargestellt
ist, sind mehrere Halbleiterchips 1 (drei in der Zeichnung)
an einem Trägermaterial befestigt und mit der jeweiligen
Oberfläche eines Halbleiterchips 1 steht eine Kühlstange 31
in thermischer Verbindung, die ihrerseits einstückig mit
Rippen 31a ausgebildet ist.
Die Kühlstangen 31 befinden sich in einem Behälter 34, der
mit einem Kühlmittel, zum Beispiel mit Wasser, gefüllt und
abgedichtet ist. Im Behälter 34 sind sowohl ein mit einem
Wärmetauscher 35 verbundenes und mit Rippen 36 versehenes
Rohr 37 als auch ein Rührwerk 38 zum Umrühren des
Kühlmittels angeordnet.
Aufgrund der beschriebenen Ausführungsform wird Wärme, die
in den Halbleiterchips 1 erzeugt wird, auf die Kühlstangen
31 übertragen, die ihrerseits mit den Halbleiterchips 1 in
Verbindung stehen. Die Wärme, die auf die Kühlstangen 31
übertragen worden ist, wird dann durch direkte
Wärmeübertragung auf das Kühlmittel im Behälter 34
übertragen, so daß auf diese Weise die Halbleiterchips 1
wirksam gekühlt werden. Das Kühlmittel, das durch den
Wärmeaustausch erwärmt worden ist, wird dann durch
Wärmeaustausch mit einem Arbeitsfluid (z. B. einer
Alternative zu Freon, etwa Fluorcarbon) abgekühlt, die
ihrerseits in dem mit dem Wärmeaustauscher 35 verbundenen
Rohr 37 zirkuliert und ferner wird es durch das Rührwerk 38
verwirbelt, so daß die Halbleiterchips 1 wirkungsvoll
gekühlt werden können.
Fig. 17 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine
Kühlvorrichtung nach einer achten Ausführungsform der
Erfindung darstellt. Bei dieser Ausführungsform zirkuliert
das Kühlmittel im Behälter 34 der Kühlvorrichtung über ein
Rohr 37 zum Wärmetauscher 35 und zurück zum Behälter 34 in
derselben Weise wie bei der siebenten Ausführungsform gemäß
Fig. 16. Der Rest der achten Ausführungsform ist derselbe
wie bei der siebten Ausführungsform. An der Kühlstange 40
sind ebenso Rippen 40a angeformt, wohingegen die Kühlstange
41 ohne Rippen ausgebildet ist. Beide Kühlstangen stehen
mit Halbleiterchips 1 in Verbindung und sind im Behälter 34
angeordnet.
Aufgrund der geschilderten Ausbildung der Ausführungsform
wird Wärme, die in den Halbleiterchips 1 erzeugt worden
ist, auf die Kühlstangen 40, 41 übertragen, die mit den
Halbleiterchips 1 in Verbindung stehen. Die auf die
Kühlstangen 40, 41 übertragene Wärme wird dann durch
direkte Wärmeübertragung auf das Kühlmittel im Behälter 34
übertragen, so daß die Halbleiterchips 1 wirkungsvoll
gekühlt werden. Das Kühlmittel, das durch den
Wärmeaustausch erwärmt worden ist, wird dann durch
Zirkulation durch das Rohr 37 zum Wärmetauscher 35
abgekühlt und darüber hinaus durch das Rührwerk 38
verwirbelt, so daß die Halbleiterchips 1 wirkungsvoller
gekühlt werden können.
Fig. 18 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine
Kühlvorrichtung nach einer neunten Ausführungsform der
Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform sind mehrere
Halbleiterchips 1a, 1b, 1c, 1d an einem Paar von
Trägermaterialien auf zwei einander gegenüberliegenden
Seiten des Behälters 34 angebracht (links und rechts in der
Zeichnung) der seinerseits mit einem Kühlmittel, z. B. mit
Wasser, gefüllt ist.
Zwischen den einander gegenüberliegend angeordneten
Halbleiterchips 1a und 1c erstreckt sich eine Kühlstange 42
und berührt diese Chips 1a und 1c; mit den Halbleiterchips
1b und 1d sind jeweils unabhängige Kühlstangen 42, 43
thermisch verbunden. Die Kühlstangen 42, 43 befinden sich
im Behälter 34 und sind gegenüber diesem abgedichtet. Ein
Rohr 37 verbindet den Behälter 34 mit dem Wärmetauscher 35
und das Kühlmittel zirkuliert durch das Rohr 37 zwischen
dem Behälter 34 und dem Wärmetauscher 35.
Aufgrund des geschilderten Aufbaus der dargestellten
Ausführungsform wird Wärme, die in den Halbleiterchips 1a,
1b, 1c und 1d erzeugt wird, auf die Kühlstangen 42 und 43
übertragen, die mit den Halbleiterchips in Verbindung
stehen. Die Wärme, die auf die Kühlstangen 42, 43
übertragen worden ist, wird dann durch direkte
Wärmeübertragung auf das Kühlmittel im Behälter 34
übertragen, so daß auf diese Weise eine wirksame Kühlung
der Halbleiterchips 1a, 1b, 1c und 1d ermöglicht wird, die
auf zwei Seiten des Behälters 34 angeordnet sind, wobei
gleichzeitig Raum gespart wird. Das Kühlmittel, das durch
den Wärmeaustausch erwärmt worden ist, wird durch einen
Wärmeaustausch abgekühlt, indem es durch das Rohr 37 zum
Wärmetauscher 35 zirkuliert, so daß die Halbleiterchips 1
wirkungsvoll gekühlt werden können.
Fig. 19 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer zehnten Ausführungsform der
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der Behälter 34
mit einem Kühlmittel, z. B. mit Wasser, gefüllt, während ein
plattenförmiges Gleichrichterblech 45 sich quer über die
Kühlstangen 44 erstreckt, von denen jede mit einer Rippe
44a versehen ist. Der Wärmetauscher 35 ist mit dem Rohr 37
verbunden. Zusätzlich ist ein Rührwerk 38 seitlich des
Rohres 37 im Behälter 34 angebracht, mit dessen Hilfe das
Kühlmittel im Behälter 34 längs der Vorderseite der
Gleichrichterplatte 45 umgepumpt wird. Der Rest der zehnten
Ausführungsform ist derselbe wie bei der siebten
Ausführungsform gemäß Fig. 16.
Aufgrund des geschilderten Aufbaus der beschriebenen
Ausführungsform wird Wärme, die in den Halbleiterchips 1
erzeugt ist, auf die Kühlstangen 44 übertragen. Die Wärme,
die auf die Kühlstangen 44 übertragen worden ist, wird dann
durch direkte Wärmeübertragung auf das Kühlmittel im
Behälter 34 übertragen, so daß auf diese Weise eine
wirkungsvolle Kühlung der Halbleiterchips 1 möglich ist.
Das Kühlmittel, das durch Wärmetausch erwärmt worden ist,
wird danach durch Wärmetausch mit einem Arbeitsfluid (z. B.
einer Freon-Alternative, wie Fluorcarbon) gekühlt, das
seinerseits in dem mit dem Wärmetauscher 35 verbundenen
Rohr zirkuliert, und ferner wird das Kühlmittel durch ein
Rührwerk 38 parallel zur Gleichrichterplatte 45 im Behälter
34 gepumpt, so daß die Halbleiterchips 1 noch
wirkungsvoller gekühlt werden können.
Fig. 20 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine
Kühlvorrichtung nach einer elften Ausführungsform der
Erfindung darstellt. Wie dies in der Zeichnung dargestellt
ist, sind mehrere Halbleiterchips 1 (drei in der Zeichnung)
auf einem Trägermaterial 2 an einer Grundplatte 21
angebracht, und mit jedem Halbleiterchip 1 steht über ein
biegsames Blatt 50 eine Kühlstange 51 in thermischer
Verbindung, an der wiederum Rippen 50a ausgeformt sind. Die
Kühlsstangen 51 liegen innerhalb eines Kanalblocks 52, der
auf der Grundplatte 21 aufgebaut ist, und die Kühlstangen 51
werden über das Blatt 50 an die Halbleiterchips 1 mit Hilfe
von Blattfedern 53 angedrückt, die zwischen den Kühlstangen
51 und der Innenfläche des Kanalblocks 52 angeordnet sind.
Die beiden Enden des Blattes 50 liegen zwischen der
Grundplatte 21 und dem Kanalblock 52, wodurch das Blatt 50
veranlaßt wird, sich zusammenzuziehen und eine Abdichtung
zu bilden. Zwischen dem Kanalblock 52 und dem Blatt 50 ist
ein Kanal 54 ausgeformt, in dem ein Kühlmittel fließt.
Durch die beschriebene Ausbildung der abgebildeten
Ausführungform wird Wärme, die in den Halbleiterchips 1
erzeugt wird, auf die Kühlstangen 51 übertragen, die
ihrerseits mit den Halbleiterchips 1 über das Blatt 50 in
Berührung stehen. Die Wärme, die auf die Kühlstangen 51
übertragen wird, wird dann durch direkte Wärmeübertragung
auf das Kühlmittel übertragen, das im Kanal 54 fließt, so
daß eine wirkungsvolle Kühlung der Halbleiterchips 1
möglich ist.
Zusätzlich ist es möglich, den Wärmewiderstand dadurch zu
vermindern, daß die Kühlstangen 51 über das flexible Blatt
50 in enger Berührung mit den Halbleiterchips 1 stehen.
Fig. 20 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer zwölften Ausführungsform der
Erfindung darstellt. Diese Ausführungsform hat einen
Aufbau, bei dem das biegsame Blatt 50 durch Zusammenziehung
in einer Nut abgedichtet ist, die rund um den Umfang der
Unterseite jeder Kühlstange ausgebildet ist, die ihrerseits
mit der Oberseite jedes Halbleiterchips 1 gemäß der elften
Ausführungsform nach Fig. 16 in Verbindung steht. Bei der
zwölften Ausführungsform werden die Kühlstangen 51
zusätzlich durch den Druck der Kühlflüssigkeit gegen die
Halbleiterchips 1 gedrückt. Blattfedern zum
Blattbeaufschlagen der Kühlstangen 51 sind unnötig. Der
übrige Aufbau ist derselbe wie bei der elften
Ausführungsform.
Wärme, die bei dieser Ausführungsform auf die Kühlstangen
51 von den Halbleiterchips 1 her übertragen wird, wird
durch direkten Wärmetausch mit dem Kühlmittel abgeführt,
das im Kanal 34 umläuft, so daß eine wirkungsvolle Kühlung
der Halbleiterchips 1 möglich ist.
Fig. 22 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer dreizehnten Ausführungsform der
Erfindung. Diese Ausführungsform hat einen Aufbau, bei dem
jede Kühlstange 51 durch eine Feder 55 auf den
Halbleiterchip 1 gedrückt wird, die ihrerseits zwischen der
Innenseite des Kanalblocks 52 und der Oberseite jeder
Kühlstange 51 gemäß der zwölften Ausführungsform nach Fig.
21 angeordnet ist. Bei der vorliegenden, dreizehnten
Ausführungsform, werden die Kühlstangen 51 zusätzlich durch
die Kraft der Feder 55 gegen die Halbleiterchips 1
gedrückt, so daß die Kühlstangen 51 mit noch größerem Druck
gegen die Halbleiterchips 1 anliegen, wie bei der zwölften
Ausführungsform. Der übrige Aufbau ist derselbe wie bei der
zwölften Ausführungsform.
Auch bei dieser Ausführungsform wird die Wärme, die von den
Halbleiterchips 1 auf die Kühlstangen 51 übertragen worden
ist, durch direkten Wärmetausch mit dem Kühlmittel
abgeleitet, das im Kanal 54 umläuft, so daß eine
wirkungsvolle Kühlung der Halbleiterchips 1 möglich ist.
Zusätzlich ist es möglich, den Wärmewiderstand deshalb zu
vermindern, weil die Kühlstangen 51 durch den Druck der
Federn 55 in enger Berührung mit den Halbleiterchips 1
stehen.
Fig. 23 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer vierzehnten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt. Wie dies in der Zeichnung
dargestellt ist, sind mehrere Halbleiterchips 1 (vier in
der Zeichnung) auf einem Trägermaterial 2 angebracht, und
oberhalb der Oberflächen der Halbleiterchips 1 befindet
sich ein Fluidbehälter 61, in dem sich abgedichtet ein
Arbeitsfluid, zum Beispiel eine Freon-Alternative,
befindet. Die Unterseite des Fluidbehälters 61 ist mit
einem biegsamen Blatt 62 abgedichtet, das eine gute
Wärmeleitfähigkeit hat und in Berührung mit jedem einzelnen
der Halbleiterchips 1 steht; ferner sind mehrere Rohre 61a
vorgesehen, von denen jedes Rippen 63 aufweist und
seinerseits einstückig mit dem oberen Abschnitt des
Fluidbehälters 61 ausgebildet ist. Aufgrund des
geschilderten Aufbaus dieser Ausführungsform wird Wärme,
die in den Halbleiterchips 1 erzeugt wird, über das Blatt
62 auf das Arbeitsfluid 60 im Fluidbehälter 61 übertragen.
Das Arbeitsfluid 60 verdampft dann durch die Wärme von den
Halbleiterchips 1, und das verdampfte Arbeitsfluid steigt in
den Rohren 61a nach oben. Da die Rohre 61a durch die Rippen
63 gekühlt sind, gibt der Dampf des Arbeitsfluids 60, der
in die Rohre 61a aufgestiegen ist, seine Wärme ab und
kondensiert, worauf der kondensierte Dampf des
Arbeitsfluids 60 wieder zurück in den Fluidbehälter 61
läuft. Diese Zirkulation des Arbeitsfluids 60 wird zu einer
fortlaufenden Kühlung wiederholt.
Fig. 24 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrrichtung nach einer fünfzehnten Ausführungsform der
Erfindung darstellt. Anstatt die Rohre 61a auf dem
Fluidbehälter 61 so auszubilden wie bei der in Fig. 23
dargestellten vierzehnten Ausführungsform, sind auf der
Oberseite des Fluidbehälters 61 Rippen 64 ausgebildet. Der
übrige Aufbau ist derselbe wie bei der vierzehnten
Ausführungsform. Auch bei dieser Ausführungsform wird
Wärme, die in den Halbleiterchips 1 entstanden ist, über
das Blatt 62 in das Arbeitsfluid 60 in dem Behälter 61 in
derselben Weise abgeleitet wie bei der vierzehnten
Ausführungsform, die in Fig. 23 dargestellt ist. Das
Arbeitsfluid 60 verdampft dann durch die Wärme aus den
Halbleiterchips 1, und das verdampfte Arbeitsfluid steigt im
Behälter 61 nach oben. Dadurch, daß der obere Abschnitt des
Behälters 61 durch die Rippen 64 gekühlt ist, kondensiert
der Dampf des Arbeitsfluids 60, der in den oberen
Abschnitten des Behälters 61 aufgestiegen ist, gibt seine
Wärme ab und fließt herunter.
Fig. 25 ist eine schematische Schnittdarstellung einer
Kühlvorrichtung nach einer sechzehnten Ausführungsform der
Erfindung. Wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, sind
mehrere Halbleiterchips 1 (vier in der Zeichnung) an einem
Trägermaterial 2 angebracht, und ein Behälter 65, in dem ein
Arbeitsfluid 60 eingeschlossen ist (z. B. eine
Freon-Alternative) ist auf der Oberseite der
Halbleiterchips 1 befestigt. An der Unterseite des
Behälters 65 ist ein biegsames Blatt 62 vorgesehen, das in
dichtender Berührung mit jedem der Halbleiterchips 1 steht.
Oberhalb des Behälters 65 ist ein schräg abfallender
Verbindungsbehälter 67 vorgesehen. Ein Ende des
Verbindungsbehälters, nämlich das Ende, welches im schräg
abfallenden Abschnitt oben ist, steht mit dem oberen
Abschnitt einer Seitenwand des Behälters 65 in Verbindung.
Das andere Ende des Verbindungsbehälters 67, nämlich das
tiefer gelegene Ende des schrägen Abschnittes, steht mit
dem unteren Ende der anderen Seite des Behälters 65 in
Verbindung. An dem schrägen Abschnitt des
Verbindungsbehälters 67 sind darüber hinaus mehrere kohle-,
Rippen tragende Säulen 67a ausgebildet, an denen mehrere
Rippen 68 einstückig befestigt sind.
Aufgrund des geschilderten Aufbaus der beschriebenen
Ausführungsform wird Wärme, die in den Halbleiterchips 1
entsteht, über das Blatt 66 auf das Arbeitsfluid 60 im
Behälter 65 übertragen. Das Arbeitsfluid 60 verdampft dann
aufgrund der Wärme von dem Halbleiterchips 1, und das
verdampfte Arbeitsfluid 60 steigt dann durch den
Verbindungsbehälter 67 hindurch in die mit Rippen
versehenen Säulen 67a auf. Da die Säulen 67a durch die
Rippen 68 gekühlt werden, gibt der Dampf des Arbeitsfluids
60 innerhalb der Säulen 67a seine Wärme ab und kondensiert,
und das Kondensat läuft über den Verbindungsbehälter 67 in
den Behälter 65 zurück.
Fig. 26 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer siebzehnten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt. Wie dies in der Zeichnung
dargestellt ist, sind mehrere Halbleiterchips 1 (zwei in
der Zeichnung) auf einem Trägermaterials 2 angebracht, und
an der Oberfläche der Halbleiterchips 1 ist ein Behälter 70
befestigt, in dem ein Arbeitsfluid 60 (z. B. eine
Freon-Alternative) dichtend eingeschlossen ist. Auf der
Oberfläche des Behälters 70 ist ein flexibles Blatt 71 mit
guter Wärmeleitfähigkeit angeordnet, das mit jedem
einzelnen der Halbleiterchips 1 in abdichtender Berührung
steht. In einer Längsrichtung parallel zum Behälter 70 ist
ein Verbindungsbehälter 73 angeschlossen, der einstückig
mit einer hohlen Säule 73a ausgebildet ist, auf der
ihrerseits mehrere Rippen 72 befestigt sind. Ein Ende des
Verbindungsbehälters 73 steht mit dem oberen Teil des
Behälters 70 in Verbindung, während das andere Ende des
Verbindungsbehälters 73 mit dem unteren Teil des Behälters
70 in Verbindung steht.
Aufgrund des beschriebenen Aufbaus der dargestellten
Ausführungsform wird Wärme, die in den Halbleiterchips 1
erzeugt wird, über das Blatt 71 auf das Arbeitsfluid 60 im
Behälter 70 übertragen. Das Arbeitsfluid 60 verdampft
aufgrund der Wärme von den Halbleiterchips 1, und das
verdampfte Arbeitsfluid steigt in der mit Rippen versehenen
Säule 73a über den Verbindungsbehälter 73 nach oben. Da die
Rippen tragenden Säulen 73a durch die Rippen 72 gekühlt
werden, gibt der Dampf des Arbeitsfluids, der in die Rippen
tragenden Säulen 73a aufgestiegen ist, seine Wärme ab und
kondensiert und kehrt über den Verbindungsbehälter 73 in
den Behälter 70 zurück.
Fig. 27 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer achzehnten Ausführungsform der
Erfindung. Wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, sind
mehrere Halbleiterchips 1 (drei in der Zeichnung) an einem
Trägermaterial 2 befestigt, und ein Behälter 75, in dem ein
Arbeitsfluid 60 (z. B. eine Freon-Alternative) dichtend
eingeschlossen ist, ist auf der Oberseite jedes
Halbleiterchips 1 befestigt. An einer Seite des Behälters
75 befindet sich ein biegsames Abdichtungsblatt 76 mit
guter Wärmeleitfähigkeit, das mit jedem der Halbleiterchips
1 in Berührung steht. Ferner steht ein Verbindungsbehälter
78, der einstückig mit einer hohlen, Rippen tragenden Säule
78a ausgeformt ist und auf dem mehrere Rippen 77 befestigt
sind, in Längsrichtung parallel zum Behälter 75 in
Verbindung mit diesem. Ein Ende des Verbindungsbehälters 78
steht mit dem oberen Teil des Behälters 75 in Verbindung.
Das andere Ende des Verbindungsbehälters 78 steht mit dem
unteren Teil des Behälters 75 in Verbindung.
An beiden Seitenflächen des Behälters 75 (also an der
oberen und unteren Fläche in der Zeichnung) ist jeweils ein
Balg-Teil 75a mit elastischen Eigenschaften ausgeformt, und
dann, wenn keine Wärme in den Halbleiterchips 1 erzeugt
wird, ziehen sich die Balg-Teile 75 zusammen, wodurch das
innere Volumen des Behälters 75 so verkleinert wird, daß
das Arbeitsfluid den Behälter 75, den Verbindungsbehälter
78 und die rippenbestückte Säule 78a voll ausfüllt.
Aufgrund der dargestellten Konstruktion der beschriebenen
Ausführungsform wird Wärme, die in den Halbleiterchips 1
erzeugt wird, über das Blatt 76 auf das Arbeitsfluid 60 im
Behälter 75 übertragen. Wenn die Wärme von den
Halbleiterchips 1 auf das Arbeitsfluid 60 übertragen ist,
verdampft es, und die Balg-Teile 75a dehnen sich aufgrund
des ansteigenden Druckes aus und das Volumen des Behälters
75 steigt an (siehe Fig. 28).
Wenn sich das Volumen des Behälters 75 ausdehnt, dann
steigt das verdampfte Arbeitsfluid 60 über den
Verbindungsbehälter 78 in die mit Rippen versehene Säule
78a auf, da die Oberfläche des Arbeitsfluids nur um den
Betrag der Volumenvergrößerung absinkt. Die mit Rippen
versehene Säule 78a wird durch die Rippen 77 gekühlt, so
daß dann, wenn der Dampf des Arbeitsfluids 60 in den mit
Rippen versehenen Säulen 78a aufgestiegen ist, er seine
Wärme abgibt und kondensiert und über den
Verbindungsbehälter 78 in den Behälter 75 zurückkehrt. Wenn
die in den Halbleiterchips 1 erzeugte Wärme abgeführt ist,
hält die Verdampfung des Arbeitsfluids 60 an, der Druck
sinkt ab und die Balgteile 75a kehren in ihren
ursprünglichen Zustand zurück, in dem das Arbeitsfluid den
Behälter 75, den Verbindungsbehälter 78 und die mit Rippen
versehene Säule 78a vollständig ausfüllt (siehe Fig. 27).
Vor dem Einfüllen des Arbeitsfluids 60 in den Behälter 75
ist es notwendig, den Behälter 75, den Verbindungsbehälter
78 und die mit Rippen versehene Säule 78a zeitweise zu
entleeren, um unsaubere Gase daraus zu entfernen.
Insbesondere dann, wenn unsaubere Gase im Behälter 75, dem
Verbindungsbehälter 78 oder in der mit Rippen versehenen
Säule 78a verbleiben, dann wird die Kondenssationsfläche
für das Arbeitsfluid 60 durch die unsauberen Gase
vermindert und es entsteht eine größere Verminderung der
Abstrahlungswirksamkeit der mit Rippen versehenen Säule
78a. Bei der vorliegenden Ausführungsform der
Kühlvorrichtung wird eine Vermischung unsauberer Gase nach
dem Einfüllen des Arbeitsfluids 60 in den Behälter 75, den
Verbindungsbehälter 78 und die Säule 78a dadurch vermieden,
daß das Abdichten bei einer leicht erhöhten Temperatur
erfolgt, so daß es auf diese Weise möglich ist, die
Abstrahlungs-Wirksamkeit zu erhöhen.
Fig. 29 ist eine schematische Querschnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer neunzehnten Ausführungsform der
Erfindung. Wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, sind
mehrere Halbleiterchips 1 (drei in der Zeichnung) an einem
Trägermaterial 2 befestigt, und ein Behälter 81, in dem ein
Arbeitsfluid 60 (z. B. eine Freon-Alternative) dichtend
eingeschlossen ist, ist auf der Oberseite von jedem der
Halbleiterchips 1 befestigt. Auf der dem Halbleiterchip 1
zugewandten Seite des Behälters 81 ist ein Balgteil 81 mit
elastischen Eigenschaften angeformt, und zwischen dem Boden
des Balgteils 81a und den Halbleiterchips 1 liegt in
Verbindung mit diesen ein flexibles Blatt 82 mit guten
Wärmeleitungseigenschaften. Darüber hinaus sind mehrere
Rohrabschnitte 81b vorgesehen. An jedem Rohrabschnitt 81b,
der einstückig im oberen Teil des Behälters 81 ausgeformt
ist, sind Rippen 83 befestigt.
Die Halbleiterchips 1 sind durch das Vorhandensein eines
Raumes 84 zwischen den Seitenflächen 81c, 81d des Behälters
81 und dem Trägermaterial 2 als LSI-Module ausgebildet. Der
Raum 84 ist mit einem inerten Gas mit guten
Wärmeübertragungseigenschaften, wie z. B. mit Helium,
gefüllt.
Aufgrund des beschriebenen Aufbaus der dargestellten
Ausführungsform der Kühlvorrichtung wird Wärme, die in den
Halbleiterchips 1 erzeugt wird, über das Blatt 82 auf das
Arbeitsfluid 60 in dem Behälter 81 übertragen. Wenn die
Wärme von den Halbleiterchips 1 auf das Arbeitsfluid 60
übertragen wird, verdampft dies und steigt in die
Rohrabschnitte 81 auf. Die Rohrabschnitte 81 werden durch
die jeweiligen Rippen 83 gekühlt, so daß dann, wenn das
verdampfte Arbeitsfluid 60, das in die Rohrabschnitte 81b
aufgestiegen ist, seine Wärme abgegeben hat, dieser Dampf
kondensiert und in den Behälter 81 zurücktropft. Ein Teil
der Wärme der Halbleiterchips 1 wird darüber hinaus dadurch
abgekühlt, daß sie in den Behälter 81 hinein über das
inerte Gas mit guter Wärmeübertragungsfähigkeit, wie z. B.
Helium, übertragen wird.
Bei der Ausführungsform mit dem beschriebenen Aufbau kann
der auf die Halbleiterchips 1 ausgeübte Druck durch
Einstellen des Balgabschnittes 81a des Behälters 81 so
gleichförmig angewandt werden, daß die Halbleiterchips 1
eine gute, innige Berührung mit der Unterseite des
Balgabschnittes 81a des Behälters 81 behalten, so daß der
Wärmeübergangswiderstand herabgesetzt wird.
Auch bei dieser Ausführungsform kann die Rückkehr des
kondensierten Arbeitsfluids 60 in den Behälter 81 durch das
Vorhandensein eines Dochts an der Innenseite des
Rohrabschnitts 81b des Behälters 81 erleichtert werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist es auch
einfach, durch Vorsehen kleiner Unregelmäßigkeiten an der
Bodenfläche des Balgabschnitts 81a des Behälters 81 einen
Siedevorgang in Gang zu bringen. Ferner können an den
Innenwänden des Rohrabschnitts 81b des Behälters 81 Nuten
angebracht werden, um die wärmeübertragende Fläche
auszudehnen, so daß auf diese Weise die Wärmeübertragung
vom Dampf des Arbeitsfluids 60 auf den Rohrabschnitt 81b
gefördert wird.
Fig. 30 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung, die eine zwanzigste Ausführungsform der
Erfindung darstellt.
Ein Halbleiterelement 201 ist auf ein Trägermaterial 202
aufgesetzt. Die Wärme, die durch das Halbleiterelement 201
erzeugt wird, wird auf ein Arbeitsfluid 204 in einem hohlen
Behälter 203 übertragen und dann als Folge einer
Phasen-Veränderung in dem Arbeitsfluid 204 (z. B. flüssig zu
Dampf) auf mehrere Rippen 205, von wo aus sie in die
Atmosphäre abgegeben wird.
Ein erstes Merkmal der beschriebenen Kühlvorrichtung ist
die Form der Rippen 205. Die Fig. 31 und 32 sind jeweils
eine schematische, perspektivische Darstellung und eine
Explosionsdarstellung der Rippen 205. Die Rippen 205 sind
aus einem dünnen, plattenförmigen Folienteil 208
herausgeformt, das aus vielen Laminierungsschichten, z. B.
aus Aluminium (Aluminiumfolie) besteht. In den einzelnen
Blättern des Folienteiles 208 sind zusätzlich mehrere
Schlitze 208a eingeformt mit dem Zweck, die Wirksamkeit der
Wärmeabstrahlung zu erhöhen. Die Schlitze 208a sind
speziell zu dem Zweck ausgeformt, die Bereiche der
Wärmeabstrahlung zu vergrößern, wie dies in Fig. 32
dargestellt ist.
Diese Vorrichtungsbauart, die aus einem hohlen Rohr
besteht, mit dem Rippen 205 thermisch verbunden sind, ist
insbesondere als Rippenrohr-Wärmetauscher bekannt. Der
Rippenrohr-Wärmetauscher 210 ist mit dem Wärmetauscher
identisch, der bei Klimaanlagen benutzt wird. Bei der
vorliegenden Erfindung dient das Rohr 209, an dem die
Rippen durch ein thermisches Verfahren befestigt sind, um
auf diese Weise einen Rippenrohrwärmetauscher 210 zu
bilden, als Teil eines Wärmerohres und ist am hohlen
Behälter 203 so angebracht, daß eine Verbindung zwischen
den beiden in der Weise möglich ist, daß das Arbeitsfluid
204 frei in das Rohr 209 eintreten kann.
Die Rippen 205 der Kühlvorrichtung der oben beschriebenen
Erfindung sind dünne Rippen, in die mehrere Schlitze
eingeformt sind, so daß auf diese Weise eine hohe
Wirksamkeit durch eine extrem hohe Strahlungfähigkeit
erreicht wird.
Die Richtung, in der ein kühlender Dampf, z. B. Luft, über
die in Fig. 30 dargestellten Rippen hinwegstreicht, liegt
im wesentlichen parallel zu den Trägermaterialien 202, auf
denen die Halbleiterelemente 201 befestigt sind. Der Raum,
der zwischen den Trägermaterialien 202 ausgebildet ist, ist
so ausgerichtet, daß ein leitungsähnlicher Schlitz gebildet
wird, der als Kanal 207 für ein kühlendes Fluid dient. Da
die Rippen 205 nach der vorliegenden Erfindung konzentriert
und im leitungsförmigen Kanal 207 für das kühlende Fluid
angeordnet sind, berührt das kühlende Fluid die Rippen 205
mit hohem Wirkungsgrad.
Auf diese Weise wird in der Kühlvorrichtung, in der die
Rippen 205 befestigt sind, eine hohe Kühlwirksamkeit
dadurch erreicht, daß die im wesentlichen ebenen
Trägermaterialien 202 als Leitungswand in dem Raum zwischen
ähnlichen Trägermaterialien 202 dienen. Zusätzlich können
mehrere kleine, einen Siedevorgang fördernde Rippen 206 an
der Innenseite des wärmeabsorbierenden Abschnittes des
hohlen Behälters angebracht sein, um die wärmeabsorbierende
Fläche auszudehnen und den Kühleffekt ferner zu verbessern.
Fig. 33 ist eine schematische Schnittansicht, die eine
Kühlvorrichtung nach einer einundzwanzigsten
Ausführungsform der Erfindung darstellt. Wie dies in der
Zeichnung dargestellt ist, sind mehrere Halbleiterchips 1
(acht in der Zeichnung) an einem Trägermaterial angebracht,
und ein Behälter 85, in dem ein Arbeitsfluid 60 dichtend
eingeschlossen ist (z. B. eine Freon-Alternative), ist an der
Oberseite der Halbleiterchips 1 befestigt.
Sowohl an mehreren Rohrabschnitten 85a als auch an mehreren
Rohrabschnitten 85b, die jeweils im oberen und unteren
Abschnitt des Behälters 85 auf einer Seite gegenüber den
Halbleiterchips 1 angebracht sind, sind Rippen 86
einstückig angeformt.
Gemäß Fig. 34 kann durch Aufklemmen eines Paares von
Klemmabschnitten 85c, 85d, die jeweils auf beiden
Seitenabschnitten des Behälters 85 vorgesehen sind, ein
geeigneter Druck gegen das Trägermaterial 2 ausgeübt
werden, so daß zwischen den Halbleiterchips 1 und dem
Tragermaterial 2 ein guter thermischer Kontakt
aufrechterhalten wird.
Bei einer Kühlvorrichtung nach der oben beschriebenen
Ausführungsform der Erfindung wird Wärme, die in den
Halbleiterchips 1 erzeugt wird, auf das Arbeitsfluid 60 im
Behälter 85 übertragen. Wenn die Wärme von den
Halbleiterchips 1 auf das Arbeitsfluid 60 übertragen ist,
verdampft das Arbeitsfluid und steigt in den
Rohrabschnitten 85a im oberen Abschnitt des Behälters 85
empor. Nachdem die Rohrabschnitte 85a durch die Rippen 86
gekühlt worden sind, gibt das verdampfte Arbeitsfluid 60,
das in die Rohrabschnitte 85a aufgestiegen ist, seine Wärme
ab, kondensiert und fließt in den Behälter 85 zurück.
Die Wärme in den Halbleiterchips 1, die auf das
Arbeitsfluid 60 in den Rohrabschnitten 85b im unteren
Abschnitt des Behälters 85 übertragen worden ist, wird über
die Rippen 86 nach außen abgestrahlt. Bei der vorliegenden
Ausführungsform kann im Vergleich mit der Kühlvorrichtung
nach der zwanzigsten Ausführungsform eine gute Kühlwirkung
mit fast gleichförmiger Temperaturverteilung über alle in
Längsrichtung befestigten Halbleiterchips hinweg durch
einen Wärmeaustausch mit den mit Rippen versehenen
Rohrabschnitten 85a, 85b im oberen und unteren Abschnitt
des Behälters 85 erreicht werden.
Auf diese Weise kann die Wärme von den Halbleiterchips 1
mit geringem thermischem Widerstand übertragen werden, so
daß der Kühlvorgang der Halbleiterchips 1 gemäß den
Ausführungsformen 14 bis 20 nach dem Prinzip des
Wärmerohres wirksam durchgeführt werden kann.
Darüber hinaus kann bei der vierzehnten bis neunzehnten
Ausführungsform wegen der biegsamen Blätter 62, 71, 76, 82
mit guter Wärmeleitfähigkeit, die in inniger Berührung mit
den Halbleiterchips 1 sind, die Wärme von den
Halbleiterchips 1 auf das Arbeitsfluid 60 bei geringem
thermischem Widerstand übertragen werden.
Da bei der vierzehnten bis neunzehnten Ausführungsform
Blätter mit guter Biegsamkeit und elektrischer Isolation
thermisch mit den Halbleiterchips 1 verbunden sind, ist
eine elektrische Verbindung unnötig. Es bestehen demnach
bei dem Betrieb der Halbleiterchips 1 keine gegenteiligen
Wirkungen.
Fig. 35 ist eine schematische Schnittansicht einer
Kühlvorrichtung nach einer zweiundzwanzigsten
Ausführungsform der Erfindung. Wie dies in der Zeichnung
dargestellt ist, steht ein wärmeübetragender Block 90 mit
der gesamten Innenfläche (mit der oberen Fläche in der
Zeichnung) mit dem Halbleiterchip 1 in Verbindung. An der
Fläche des wärmeübertragenden Blocks 90, die gegenüber dem
Halbleiterchip 1 liegt, sind mehrere, sehr kleine Rippen 91
in versetzter Anordnung mit Hilfe eines Ätzvorganges
eingeformt (siehe Fig. 36).
Auf den wärmeübertragenden Block 90 ist eine Deckelplatte
92 dichtend aufgesetzt, um auf diese Weise die Rippen 91
auf der Außenseite des wärmeübertragenden Blockes 90
abzudecken. Darüber hinaus ist ein Zuführrohr 93 zum
Zuleiten eines Kühlmittels, wie zum Beispiel Wasser, zu den
Rippen 91 vorgesehen sowie ein Auslaßrohr 94 zum Auslassen
des Kühlmittels, die beide jeweils in der Mittellinie des
wärmeübertragenden Blockes 90 an zwei Seiten (der oberen
und unteren Seite in der Zeichnung) der Rippen 91 im
wärmeübertragenden Block 90 angeordnet sind.
Aufgrund der beschriebenen Konstruktion wird bei der
genannten Ausführungsform die Wärme, die in den
Halbleiterchips 1 erzeugt ist, auf die Rippen 91 im
wärmeübertragenden Block 90 übertragen. Danach wird ein
Kühlmittel durch das Zuführrohr 93 in den
wärmeübertragenden Block 90 eingeleitet, an dem die Rippen
91 angeformt sind, um auf diese Weise die Wärme aus den
Rippen 90 abzuleiten. Das erwärmte Kühlmittel wird dann
durch das Auslaßrohr 94 ausgelassen, so daß auf diese Weise
die Halbleiterchips 1 wirksam gekühlt werden.
Durch die versetzte Anordnung der Rippen 91 im
wärmeübertragenden Block 90 kann darüber hinaus die Zahl
der Rippen in jeder Reihe klein gehalten werden, und der
Widerstand der Rippen gegenüber dem Durchfluß des kühlenden
Wasers im Kanal wird vermindert.
Fig. 37 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine
Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsform der
Kühlvorrichtung nach der Erfindung. Bei dieser Abwandlung
ist eine Innenwandfläche 90a an den Seiten (den oberen und
unteren Seiten der Zeichnung), an denen das Zuführrohr 93
und das Ablaßrohr 94 zum Zuführen und Ablassen des
Kühlwassers zu den Rippen im wärmeübertragenden Block
angebracht sind, in Richtung des Flusses von dem Zuführrohr
93 zum Ablaßrohr 94 geneigt, und die Rippen sind so geformt,
daß sie der Form der Innenwandfläche 90a entsprechen. Der
Rest des Aufbaus ist derselbe wie bei der
zweiundzwanzigsten Ausführungsform nach den Fig. 34 und 35.
Bei dieser Ausführungsform fließt, wie bei der vorigen
Ausführungsform, das Kühlwasser entlang der inneren
Wandfläche 90a des wärmeübertragenden Blockes mit einem
geringen Fließwiderstand zwischen den Rippen 91, so daß
eine wirksame Kühlung der Halbleiterchips 1 erreicht wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der
Kühlvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind
besonders dann wirkungsvoll, wenn sie im Zusammenhang mit
wärmeerzeugenden Elementen benutzt werden, die große Mengen
elektrischer Energie benötigen.
Nachdem die Prinzipien unserer Erfindung anhand bevorzugter
Ausführungsformen beschrieben und dargestellt worden sind,
sollte für Fachleute klar sein, daß die Erfindung in ihrer
Anordnung und in Einzelheiten verändert werden kann, ohne
von den beschriebenen Prinzipien abzuweichen. Wir
beanspruchen alle Abweichungen, die innerhalb des Geistes
und dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche liegen.
Claims (21)
1. Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden
Teiles (1) durch Abführen der im Teil (1) erzeugten
Wärme, gekennzeichnet durch
eine Kühlstange (3, 4, 6, 14, 16, 21), die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
ein Arbeitsfluid zum Abführen der auf die Kühlstange (3, 4, 6, 14, 16, 21) übertragenen Wärme, dadurch, daß das Arbeitsfluid verdampft;
eine Fluid-Quelle (8) zum Zuführen des Arbeitsfluis zu den Kühlstangen (3, 4, 6, 14, 16, 21) in flüssiger Phase; und
eine Passage, durch die das Arbeitsfluid während der Verdampfung hindurchtritt, um die Wärme abzuführen, während das Arbeitsfluid in flüssiger Phase durch die Fluidquelle (8) in eine Passage in den Kühlstangen (3, 4, 6, 14, 16, 21) eingeführt wird.
eine Kühlstange (3, 4, 6, 14, 16, 21), die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
ein Arbeitsfluid zum Abführen der auf die Kühlstange (3, 4, 6, 14, 16, 21) übertragenen Wärme, dadurch, daß das Arbeitsfluid verdampft;
eine Fluid-Quelle (8) zum Zuführen des Arbeitsfluis zu den Kühlstangen (3, 4, 6, 14, 16, 21) in flüssiger Phase; und
eine Passage, durch die das Arbeitsfluid während der Verdampfung hindurchtritt, um die Wärme abzuführen, während das Arbeitsfluid in flüssiger Phase durch die Fluidquelle (8) in eine Passage in den Kühlstangen (3, 4, 6, 14, 16, 21) eingeführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlstange (4, 6, 14) aus porösem Material
besteht und daß die Passage Poren enthält, die in dem
porösen Material eingeformt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Passage Durchgangslöcher (9) hat und daß das
Arbeitsfluid in flüssiger Phase durch die
Durchgangslöcher (9) von der Innenseite der Kühlstange
(4) auf die Außenseite hindurchtritt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlstange (14) aus einem porösen Material mit
Rippen (14b) besteht und daß die Passage Poren
aufweist, die in das poröse Material eingeformt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Passage schmale Dochte (16a) aufweist, die in
die Oberfläche der Kühlstange (16, 21) eingesenkt sind
und daß das Arbeitsfluid auf die Oberfläche der
Kühlstange (16, 21) aufgegossen wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlstange (21) ein dünnes, plattenförmiges
poröses Metallstück ist und daß das Arbeitsfluid auf
die Oberfläche der Kühlstange (21) aufgegossen wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das poröse Metall ein Sintermetall oder ein
geschäumtes Metall ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das poröse Material aus porösem Metall besteht.
9. Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden
Teiles durch Abführen der im wärmeerzeugenden Teil (1)
erzeugten Wärme, gekennzeichnet durch
eine Kühlstange (23), die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
ein Kühlmittel zum Abführen der auf die Kühlstange (23) übertragenen Wärme durch Konvektionskühlung;
eine Kühlmittelquelle (8) zum Zuführen eines Kühlmittels zu der Kühlstange (23);
ein biegsames Blatt (27) zum Isolieren des Kühlmittels vom wärmeerzeugenden Teil (1);
ein blattandrückendes Teil (26, 23b, 29) zum Andrücken des Blattes (27) gegen die Kühlstange (23); und
ein Zusatzteil (30) zum Fördern der Isolation des biegsamen Blattes (27) durch Unterstützung des blattbeaufschlagenden Teiles (26, 23b, 29).
eine Kühlstange (23), die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
ein Kühlmittel zum Abführen der auf die Kühlstange (23) übertragenen Wärme durch Konvektionskühlung;
eine Kühlmittelquelle (8) zum Zuführen eines Kühlmittels zu der Kühlstange (23);
ein biegsames Blatt (27) zum Isolieren des Kühlmittels vom wärmeerzeugenden Teil (1);
ein blattandrückendes Teil (26, 23b, 29) zum Andrücken des Blattes (27) gegen die Kühlstange (23); und
ein Zusatzteil (30) zum Fördern der Isolation des biegsamen Blattes (27) durch Unterstützung des blattbeaufschlagenden Teiles (26, 23b, 29).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zusatzteil (30) aus einem O-Ring zum Abdichten
des Raumes besteht, der zwischen dem biegsamen Blatt
(27) und der Kühlstange (23) besteht und daß das
Blattbeaufschlagungsglied (26, 23b, 29) aus einem
Halteteil (23b, 29) besteht, das mit der Kühlstange
(23) in Eingriff steht, um den O-Ring gegen den Raum
zu drücken.
11. Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden
Teiles (1) durch Abführen der von diesem Teil
erzeugten Wärme, gekennzeichnet durch:
eine Kühlstange (51), die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
ein Kühlmittel zum Abführen der auf die Kühlstange übertragenen Wärme durch forcierte Konvektionskühlung;
ein biegsames Blatt (50) zum Isolieren des Kühlmittels vom wärmeerzeugenden Teil (1); und
eine Kühlmittelquelle (8) zum Zuführen eines Kühlmittels unter Druck zur Kühlstange (51), wobei die Kühlstange (51) durch den Druck des Kühlmittels gegen das wärmeerzeugende Teil (1) gedrückt wird.
eine Kühlstange (51), die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
ein Kühlmittel zum Abführen der auf die Kühlstange übertragenen Wärme durch forcierte Konvektionskühlung;
ein biegsames Blatt (50) zum Isolieren des Kühlmittels vom wärmeerzeugenden Teil (1); und
eine Kühlmittelquelle (8) zum Zuführen eines Kühlmittels unter Druck zur Kühlstange (51), wobei die Kühlstange (51) durch den Druck des Kühlmittels gegen das wärmeerzeugende Teil (1) gedrückt wird.
12. Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden
Teils (1) durch Abführen der im Teil (1) erzeugten
Wärme, gekennzeichnet durch:
eine Kühlstange (34, 40, 44), die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
ein Kühlmittel zum Abführen der auf die Kühlstange (34, 40, 44) übertragenen Wärme durch forcierte Konvektionskühlung;
eine Kühlmittelquelle (8) zum Zuführen eines Kühlmittels zur Kühlstange (34, 40, 44); und
ein Rührwert zum weiteren Abführen der Wärme durch Umwälzen des Kühlmittels.
eine Kühlstange (34, 40, 44), die thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
ein Kühlmittel zum Abführen der auf die Kühlstange (34, 40, 44) übertragenen Wärme durch forcierte Konvektionskühlung;
eine Kühlmittelquelle (8) zum Zuführen eines Kühlmittels zur Kühlstange (34, 40, 44); und
ein Rührwert zum weiteren Abführen der Wärme durch Umwälzen des Kühlmittels.
13. Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden
Teiles (1) durch Abführen der im Teil (1) erzeugten
Wärme, gekennzeichnet durch:
ein Arbeitsfluid (60) zum Aufnehmen der im Teil (1) erzeugten Wärme und zum Verdampfen;
ein wärmeübertragendes Blatt (62, 71, 76, 82) zum Übertragen der im Teil (1) erzeugten Wärme auf das Arbeitsfluid (60);
ein Fluid-Behälter (61, 65, 70, 73, 75, 75a, 78, 81, 81a) zum Aufnehmen des Arbeitsfluids (60), wobei das Fluid (60) die Wärme über das wärmeübertragende Blatt (62, 71, 76, 82) aufnimmt;
einen Rohrabschnitt (61a, 64, 67, 67a, 73a, 78a, 81b) , in dem das Fluid (60), das im Fluidbehälter (61, 65, 70, 73, 75, 75a, 78, 81, 81a) verdampft ist, emporsteigt; und
ein Wärmeverteilungsabschnitt (63, 68, 72, 77, 83) zum Verteilen der Wärme, die in dem verdampften Fluid (60) enthalten ist, das im Rohrabschnitt (61a, 64, 67, 67a, 73a, 78a, 81b) emporsteigt, wobei das verdampfte Fluid (60) durch Verteilung seiner Wärme im Wärmeverteilungsabschnitt (63, 68, 72, 77, 83) kondensiert.
ein Arbeitsfluid (60) zum Aufnehmen der im Teil (1) erzeugten Wärme und zum Verdampfen;
ein wärmeübertragendes Blatt (62, 71, 76, 82) zum Übertragen der im Teil (1) erzeugten Wärme auf das Arbeitsfluid (60);
ein Fluid-Behälter (61, 65, 70, 73, 75, 75a, 78, 81, 81a) zum Aufnehmen des Arbeitsfluids (60), wobei das Fluid (60) die Wärme über das wärmeübertragende Blatt (62, 71, 76, 82) aufnimmt;
einen Rohrabschnitt (61a, 64, 67, 67a, 73a, 78a, 81b) , in dem das Fluid (60), das im Fluidbehälter (61, 65, 70, 73, 75, 75a, 78, 81, 81a) verdampft ist, emporsteigt; und
ein Wärmeverteilungsabschnitt (63, 68, 72, 77, 83) zum Verteilen der Wärme, die in dem verdampften Fluid (60) enthalten ist, das im Rohrabschnitt (61a, 64, 67, 67a, 73a, 78a, 81b) emporsteigt, wobei das verdampfte Fluid (60) durch Verteilung seiner Wärme im Wärmeverteilungsabschnitt (63, 68, 72, 77, 83) kondensiert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeverteilungsabschnitt (63, 68, 72, 77, 83)
Rippen umfaßt, die einstückig am Rohrabschnitt (61a,
64, 67, 67a, 73a, 78a, 81b) angeformt sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fluidbehälter (65, 70, 73, 75, 75a, 78, 81,
81a) eine Dampfpassage umfaßt, durch die hindurch das
verdampfte Fluid (60) strömt, bevor es in den
Rohrabschnitt (61a, 64, 67, 67a, 73a, 78a, 81b)
emporsteigt und eine Flüssigkeits-Rückkehrpassage,
durch die hindurch das im Wärmeverteilungsabschnitt
(63, 68, 72, 77, 83) kondensierte Fluid (60)
hindurchgeht, um in den Fluidbehälter (61, 65, 70, 73,
75, 75a, 78, 81, 81a) zurückzukehren.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fluidbehälter (70, 73, 75, 75a, 78, 81, 81a)
eine vertikale Bauart hat, in der im Arbeitsfluid (30)
eine Konvektion entsteht, weil das verdampfte Fluid
(60) durch die Dampfpassage entweicht und das
kondensierte Fluid (60) aus der
Flüssigkeits-Rückkehrpassage zugeführt wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fluidbehälter (75, 75a, 78, 81, 81a) einen
Balg-Teil (75a, 81a) umfaßt, der sich zusammenziehen
kann, um sein Volumen so zu verkleinern, daß das Fluid
(60) den Fluidbehälter (75, 75a, 78, 81, 81a) und den
Rohrabschnitt (78a, 81b) dann ausfüllt, wenn keine
Wärme im wärmeerzeugenden Teil (1) erzeugt wird und
dessen Volumen sich dann ausdehnt, um das verdampfte
Fluid (60) in sich aufzunehmen, wenn im
wärmeerzeugenden Teil Wärme erzeugt wird.
18. Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden
Teiles (1) durch Abführen der im Teil (1) erzeugten
Wärme, gekennzeichnet durch:
ein Arbeitsfluid (204) zum Aufnehmen der im Teil (1) erzeugten Wärme und zum Verdampfen;
einen Fluidbehälter (203) zum Aufnehmen des Arbeitsfluids (204) und
einen Rippenrohr-Wärmetauscher (210) zum Abführen der Wärme aus dem Fluid (204), das im Fluidbehälter (203) verdampft ist, um die Wärme zu absorbieren, die im wärmeerzeugenden Teil (1) erzeugt worden ist.
ein Arbeitsfluid (204) zum Aufnehmen der im Teil (1) erzeugten Wärme und zum Verdampfen;
einen Fluidbehälter (203) zum Aufnehmen des Arbeitsfluids (204) und
einen Rippenrohr-Wärmetauscher (210) zum Abführen der Wärme aus dem Fluid (204), das im Fluidbehälter (203) verdampft ist, um die Wärme zu absorbieren, die im wärmeerzeugenden Teil (1) erzeugt worden ist.
19. Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden
Teiles (1) durch Abführen der im Teil (1) erzeugten
Wärme, gekennzeichnet durch:
ein Arbeitsfluid (60) zum Absorbieren der im Teil (1) erzeugten Wärme und zum Verdampfen;
einen Fluidbehälter (85) zum Aufnehmen des Arbeitsfluids (60);
einen ersten Rippenrohr-Wärmetauscher (85a, 86) zum Abführen der Wärme des Fluids (60), das im Fluidbehälter (85) verdampft ist, um auf diese Weise die Wärme abzuführen, die im wärmeerzeugenden Teil (1) erzeugt worden ist; und
einen zweiten Rippenrohr-Wärmetauscher (85a, 86) zum Abführen der Wärme des Fluids (60), das in flüssiger Phase im Fluidbehälter (85) enthalten ist.
ein Arbeitsfluid (60) zum Absorbieren der im Teil (1) erzeugten Wärme und zum Verdampfen;
einen Fluidbehälter (85) zum Aufnehmen des Arbeitsfluids (60);
einen ersten Rippenrohr-Wärmetauscher (85a, 86) zum Abführen der Wärme des Fluids (60), das im Fluidbehälter (85) verdampft ist, um auf diese Weise die Wärme abzuführen, die im wärmeerzeugenden Teil (1) erzeugt worden ist; und
einen zweiten Rippenrohr-Wärmetauscher (85a, 86) zum Abführen der Wärme des Fluids (60), das in flüssiger Phase im Fluidbehälter (85) enthalten ist.
20. Kühlvorrichtung zum Kühlen eines wärmeerzeugenden
Teiles (1) durch Abführen der Wärme, die im Teil (1)
erzeugt worden ist, gekennzeichnet durch:
einen wärmeübertragenden Block (90), der thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
eine Gruppe von Wärmeverteilungsrippen (91), die auf der äußeren Fläche des wärmeübertragenden Blockes (90) vorgesehen ist, wobei die Rippen (91) in versetzter Anordnung ausgeformt sind; und
ein Kühlmittel zum Abführen der Wärme, die auf den wärmeübertragenden Block (90) übertragen worden ist, wobei das Kühlmittel zwischen den Wärmeverteilungsrippen (91) hindurchfließt.
einen wärmeübertragenden Block (90), der thermisch mit dem wärmeerzeugenden Teil (1) verbunden ist;
eine Gruppe von Wärmeverteilungsrippen (91), die auf der äußeren Fläche des wärmeübertragenden Blockes (90) vorgesehen ist, wobei die Rippen (91) in versetzter Anordnung ausgeformt sind; und
ein Kühlmittel zum Abführen der Wärme, die auf den wärmeübertragenden Block (90) übertragen worden ist, wobei das Kühlmittel zwischen den Wärmeverteilungsrippen (91) hindurchfließt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch
einen Kühlmittel-Zuführabschnitt (93) zum Zuführen eines Kühlmittels zur Außenfläche des wärmeübertragenden Blocks (90), einen Abschnitt (93), der auf einer ersten Seite der Rippen (91) angeordnet ist und
einen Kühlmittel-Auslaßabschnitt (94) zum Ablassen des Kühlmittels von der Außenseite des wärmeübertragenden Blockes (90), wobei der Abschnitt (94) an einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite angeordnet ist und
wobei die Wärmeverteilungsrippen (91) in einem Sektor angeordnet sind, der längs des Durchflusses des Kühlmittels vom Zuführabschnitt (93) zum Ablaßabschnitt (94) angeordnet ist.
einen Kühlmittel-Zuführabschnitt (93) zum Zuführen eines Kühlmittels zur Außenfläche des wärmeübertragenden Blocks (90), einen Abschnitt (93), der auf einer ersten Seite der Rippen (91) angeordnet ist und
einen Kühlmittel-Auslaßabschnitt (94) zum Ablassen des Kühlmittels von der Außenseite des wärmeübertragenden Blockes (90), wobei der Abschnitt (94) an einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite angeordnet ist und
wobei die Wärmeverteilungsrippen (91) in einem Sektor angeordnet sind, der längs des Durchflusses des Kühlmittels vom Zuführabschnitt (93) zum Ablaßabschnitt (94) angeordnet ist.
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---|---|---|---|
JP17334290 | 1990-06-30 | ||
JP5229491A JP2962429B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 冷却装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4121534A1 true DE4121534A1 (de) | 1992-01-09 |
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---|---|
US (1) | US5198889A (de) |
DE (1) | DE4121534C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2704356A1 (fr) * | 1993-01-18 | 1994-10-28 | Fujitsu Ltd | Boîtier de circuit intégré. |
EP2469214A3 (de) * | 2010-12-27 | 2015-07-22 | HS Marston Aerospace Limited | Oberflächenkühlungsgerät mit Kanalrippen |
Families Citing this family (86)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2938704B2 (ja) * | 1993-03-19 | 1999-08-25 | 富士通株式会社 | 集積回路パッケージ |
US5420752A (en) * | 1993-08-18 | 1995-05-30 | Lsi Logic Corporation | GPT system for encapsulating an integrated circuit package |
US5458189A (en) * | 1993-09-10 | 1995-10-17 | Aavid Laboratories | Two-phase component cooler |
US5704416A (en) * | 1993-09-10 | 1998-01-06 | Aavid Laboratories, Inc. | Two phase component cooler |
US5972736A (en) * | 1994-12-21 | 1999-10-26 | Sun Microsystems, Inc. | Integrated circuit package and method |
TW307837B (de) * | 1995-05-30 | 1997-06-11 | Fujikura Kk | |
JPH10154781A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-06-09 | Denso Corp | 沸騰冷却装置 |
US6288895B1 (en) | 1996-09-30 | 2001-09-11 | Intel Corporation | Apparatus for cooling electronic components within a computer system enclosure |
US6459576B1 (en) | 1996-09-30 | 2002-10-01 | Intel Corporation | Fan based heat exchanger |
US6118654A (en) | 1997-04-22 | 2000-09-12 | Intel Corporation | Heat exchanger for a portable computing device and docking station |
US5880524A (en) * | 1997-05-05 | 1999-03-09 | Intel Corporation | Heat pipe lid for electronic packages |
US6111748A (en) * | 1997-05-15 | 2000-08-29 | Intel Corporation | Flat fan heat exchanger and use thereof in a computing device |
SG64996A1 (en) | 1997-07-08 | 1999-05-25 | Dso National Laborataries | A heat sink |
US6031721A (en) | 1997-11-19 | 2000-02-29 | Intel Corporation | Cooling fan for computing devices with split motor and fan blades |
US6018192A (en) * | 1998-07-30 | 2000-01-25 | Motorola, Inc. | Electronic device with a thermal control capability |
FI981783A (fi) * | 1998-08-19 | 2000-02-20 | Nokia Networks Oy | Menetelmä ja lämmönsiirrin lämmönlähteen generoiman lämpöenergian muualle johtamiseksi työaineeseen olomuodon muutoksessa sitoutuvan lämpöenergian avulla |
US20010040788A1 (en) | 1998-09-30 | 2001-11-15 | O'connor Michael | Thermal connector for joining mobile electronic devices to docking stations |
US6094347A (en) * | 1999-01-08 | 2000-07-25 | Intel Corporation | Airflow heat exchanger for a portable electronic device and port replicator, docking station, or mini-docking station |
US20030156400A1 (en) * | 1999-07-15 | 2003-08-21 | Dibene Joseph Ted | Method and apparatus for providing power to a microprocessor with intergrated thermal and EMI management |
US6801431B2 (en) * | 1999-07-15 | 2004-10-05 | Incep Technologies, Inc. | Integrated power delivery and cooling system for high power microprocessors |
US6947293B2 (en) * | 1999-07-15 | 2005-09-20 | Incep Technologies | Method and apparatus for providing power to a microprocessor with integrated thermal and EMI management |
US6847529B2 (en) * | 1999-07-15 | 2005-01-25 | Incep Technologies, Inc. | Ultra-low impedance power interconnection system for electronic packages |
US6490160B2 (en) * | 1999-07-15 | 2002-12-03 | Incep Technologies, Inc. | Vapor chamber with integrated pin array |
US20030214800A1 (en) * | 1999-07-15 | 2003-11-20 | Dibene Joseph Ted | System and method for processor power delivery and thermal management |
US6623279B2 (en) | 1999-07-15 | 2003-09-23 | Incep Technologies, Inc. | Separable power delivery connector |
US20010050164A1 (en) * | 1999-08-18 | 2001-12-13 | Agilent Technologies, Inc. | Cooling apparatus for electronic devices |
JP3376346B2 (ja) * | 2000-09-25 | 2003-02-10 | 株式会社東芝 | 冷却装置、この冷却装置を有する回路モジュールおよび電子機器 |
JP2002141449A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Denso Corp | 沸騰冷却器 |
US7167379B2 (en) * | 2001-02-16 | 2007-01-23 | Dibene Ii Joseph T | Micro-spring interconnect systems for low impedance high power applications |
US6600651B1 (en) * | 2001-06-05 | 2003-07-29 | Macronix International Co., Ltd. | Package with high heat dissipation |
US6657121B2 (en) * | 2001-06-27 | 2003-12-02 | Thermal Corp. | Thermal management system and method for electronics system |
US6388882B1 (en) | 2001-07-19 | 2002-05-14 | Thermal Corp. | Integrated thermal architecture for thermal management of high power electronics |
JP2003060371A (ja) * | 2001-08-16 | 2003-02-28 | Nec Corp | 通信機器筐体の放熱構造 |
US6433413B1 (en) | 2001-08-17 | 2002-08-13 | Micron Technology, Inc. | Three-dimensional multichip module |
US6747347B2 (en) * | 2001-08-30 | 2004-06-08 | Micron Technology, Inc. | Multi-chip electronic package and cooling system |
JP3918502B2 (ja) * | 2001-10-25 | 2007-05-23 | 株式会社デンソー | 沸騰冷却装置 |
US7385821B1 (en) * | 2001-12-06 | 2008-06-10 | Apple Inc. | Cooling method for ICS |
US6845013B2 (en) * | 2002-03-04 | 2005-01-18 | Incep Technologies, Inc. | Right-angle power interconnect electronic packaging assembly |
US20040011509A1 (en) * | 2002-05-15 | 2004-01-22 | Wing Ming Siu | Vapor augmented heatsink with multi-wick structure |
US6665187B1 (en) * | 2002-07-16 | 2003-12-16 | International Business Machines Corporation | Thermally enhanced lid for multichip modules |
US6588498B1 (en) * | 2002-07-18 | 2003-07-08 | Delphi Technologies, Inc. | Thermosiphon for electronics cooling with high performance boiling and condensing surfaces |
JP2004125381A (ja) * | 2002-08-02 | 2004-04-22 | Mitsubishi Alum Co Ltd | ヒートパイプユニット及びヒートパイプ冷却器 |
JP3847691B2 (ja) * | 2002-09-26 | 2006-11-22 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
US7431071B2 (en) * | 2003-10-15 | 2008-10-07 | Thermal Corp. | Fluid circuit heat transfer device for plural heat sources |
US20050178532A1 (en) * | 2004-02-18 | 2005-08-18 | Huang Meng-Cheng | Structure for expanding thermal conducting performance of heat sink |
JP4056504B2 (ja) * | 2004-08-18 | 2008-03-05 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 冷却装置及びこれを備えた電子機器 |
US20060090885A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Stephen Montgomery | Thermally conductive channel between a semiconductor chip and an external thermal interface |
US20060196640A1 (en) * | 2004-12-01 | 2006-09-07 | Convergence Technologies Limited | Vapor chamber with boiling-enhanced multi-wick structure |
US7481312B2 (en) * | 2004-12-02 | 2009-01-27 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Direct cooling pallet assembly for temperature stability for deep ion mill etch process |
US7642644B2 (en) * | 2004-12-03 | 2010-01-05 | Mayo Foundation For Medical Education And Research | Packaging for high power integrated circuits |
US7292439B2 (en) * | 2005-01-19 | 2007-11-06 | Raytheon Company | Thermal management system and method for electronic assemblies |
US7077189B1 (en) | 2005-01-21 | 2006-07-18 | Delphi Technologies, Inc. | Liquid cooled thermosiphon with flexible coolant tubes |
US7506682B2 (en) * | 2005-01-21 | 2009-03-24 | Delphi Technologies, Inc. | Liquid cooled thermosiphon for electronic components |
US20060162903A1 (en) * | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Bhatti Mohinder S | Liquid cooled thermosiphon with flexible partition |
US7656028B2 (en) * | 2005-02-23 | 2010-02-02 | Mayo Foundation For Medical Education And Research | System for controlling the temperature of an associated electronic device using an enclosure having a working fluid arranged therein and a chemical compound in the working fluid that undergoes a reversible chemical reaction to move heat from the associated electronic device |
WO2006094505A2 (de) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Asetek A/S | Kühlsystem für elektronische geräte, insbesondere computer |
US20060274502A1 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Rapp Robert J | Electronic package whereby an electronic assembly is packaged within an enclosure that is designed to act as a heat pipe |
US7324341B2 (en) * | 2005-09-22 | 2008-01-29 | Delphi Technologies, Inc. | Electronics assembly and heat pipe device |
JP4593438B2 (ja) * | 2005-10-24 | 2010-12-08 | 富士通株式会社 | 電子機器および冷却モジュール |
US20070119572A1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-05-31 | Raytheon Company | System and Method for Boiling Heat Transfer Using Self-Induced Coolant Transport and Impingements |
JP4637734B2 (ja) * | 2005-11-30 | 2011-02-23 | 富士通株式会社 | 電子装置の冷却装置 |
US20070227701A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Bhatti Mohinder S | Thermosiphon with flexible boiler plate |
EP1860695A3 (de) | 2006-05-24 | 2010-06-16 | Raytheon Company | System und Verfahren zur Düsenprallkühlung mit erweiterten Oberflächen |
US7561425B2 (en) * | 2006-06-07 | 2009-07-14 | The Boeing Company | Encapsulated multi-phase electronics heat-sink |
TWI315815B (en) * | 2006-06-08 | 2009-10-11 | Compal Electronics Inc | Cooler module and heat pipe for cooler module |
US7965511B2 (en) * | 2006-08-17 | 2011-06-21 | Ati Technologies Ulc | Cross-flow thermal management device and method of manufacture thereof |
US8176972B2 (en) * | 2006-08-31 | 2012-05-15 | International Business Machines Corporation | Compliant vapor chamber chip packaging |
TW200848683A (en) * | 2007-03-08 | 2008-12-16 | Convergence Technologies Ltd | Heat transfer device |
US7518861B2 (en) * | 2007-04-20 | 2009-04-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Device cooling system |
JP5117101B2 (ja) | 2007-05-08 | 2013-01-09 | 株式会社東芝 | 蒸発器およびこれを用いた循環型冷却装置 |
US20090266514A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Abb Research Ltd | Heat exchange device |
US20100014251A1 (en) * | 2008-07-15 | 2010-01-21 | Advanced Micro Devices, Inc. | Multidimensional Thermal Management Device for an Integrated Circuit Chip |
US8910706B2 (en) * | 2009-02-05 | 2014-12-16 | International Business Machines Corporation | Heat sink apparatus with extendable pin fins |
WO2011028924A2 (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-10 | University Of Washington | Porous thermoplastic foams as heat transfer materials |
KR101057885B1 (ko) | 2009-12-18 | 2011-08-19 | 이상갑 | 발열소자용 방열장치 및 그 제조방법 |
JP5401419B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-01-29 | 株式会社日立製作所 | 鉄道車両用電力変換装置 |
JP2013216216A (ja) | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Ntn Corp | インバータ装置の冷却構造 |
US20170321966A1 (en) * | 2014-12-03 | 2017-11-09 | Ge Intelligent Platforms, Inc. | Combined energy dissipation apparatus and method |
US20170020026A1 (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-19 | Celsia Technologies Taiwan, Inc. | Vapor chamber structure |
GB2543549B (en) * | 2015-10-21 | 2020-04-15 | Andor Tech Limited | Thermoelectric Heat pump system |
GB2543790A (en) * | 2015-10-28 | 2017-05-03 | Sustainable Engine Systems Ltd | Pin fin heat exchanger |
US20170314870A1 (en) * | 2016-04-30 | 2017-11-02 | Taiwan Microloops Corp. | Heat dissipating structure and water-cooling heat dissipating apparatus including the structure |
US9748381B1 (en) | 2016-10-11 | 2017-08-29 | International Business Machines Corporation | Pillar formation for heat dissipation and isolation in vertical field effect transistors |
CN110351993B (zh) * | 2019-07-25 | 2024-07-23 | 何昊 | 一种相变液冷散热系统 |
US11435144B2 (en) * | 2019-08-05 | 2022-09-06 | Asia Vital Components (China) Co., Ltd. | Heat dissipation device |
WO2024010754A1 (en) * | 2022-07-08 | 2024-01-11 | Samtec, Inc. | Invertible two-phase module cooling apparatus and method |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE913557C (de) * | 1941-06-19 | 1954-06-14 | Siemens Ag | Kuehlanordnung fuer stromdurchflossene Leiter, insbesondere Hochleistungswiderstaende |
DE2107010A1 (de) * | 1971-02-13 | 1972-08-17 | Bbc Brown Boveri & Cie | Einrichtung zur Kühlung von Leistungs-Halbleiterbauelementen |
DE2449433A1 (de) * | 1974-10-17 | 1976-04-29 | Gen Electric | Waermerohrgekuehlte leistungshalbleitervorrichtungsanordnung |
US4027728A (en) * | 1975-03-31 | 1977-06-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vapor cooling device for semiconductor device |
DE2814809A1 (de) * | 1977-05-04 | 1978-11-16 | Ckd Praha | Fluessigkeitskuehlkoerper, insbesondere zum kuehlen von leistungshalbleiterbauelementen |
EP0007015A1 (de) * | 1978-07-11 | 1980-01-23 | International Business Machines Corporation | Vorrichtung zum Kühlen von Halbleiterchips mit monolithisch integrierten Schaltungen |
DE3117758A1 (de) * | 1980-05-13 | 1982-01-21 | Telefonaktiebolaget LM Ericsson, 126 25 Stockholm | Kuehlvorrichtung fuer diskrete elektronische bauteile und/oder schaltungsplatten, auf denen die bauteile montiert sind |
DE2825582C2 (de) * | 1977-06-13 | 1985-10-24 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | Kühlvorrichtung für Halbleiterelemente |
EP0167665B1 (de) * | 1983-12-26 | 1988-06-29 | Hitachi, Ltd. | Apparat zur Kühlung von integrierten Schaltungschips |
US4870477A (en) * | 1986-05-23 | 1989-09-26 | Hitachi, Ltd. | Integrated circuit chips cooling module having coolant leakage prevention device |
EP0348838A2 (de) * | 1988-06-27 | 1990-01-03 | THE TEXAS A&M UNIVERSITY SYSTEM | Ausdehnbares Wärmeleitungsrohr für die thermische Regulierung von elektronischen Bauelementen |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3586101A (en) * | 1969-12-22 | 1971-06-22 | Ibm | Cooling system for data processing equipment |
DE2341097A1 (de) * | 1973-08-14 | 1975-02-27 | Siemens Ag | Kuehlanordnung fuer flache halbleiterbauelemente, insbesondere fuer scheibenzellen-thyristoren |
US4103737A (en) * | 1976-12-16 | 1978-08-01 | Marantz Company, Inc. | Heat exchanger structure for electronic apparatus |
JPS5623764A (en) * | 1979-08-01 | 1981-03-06 | Hitachi Ltd | Enclosed boiling type cooler |
JPS5796557A (en) * | 1980-12-08 | 1982-06-15 | Toshiba Corp | Cooling supporting base for semiconductor substrate |
JPS57133654A (en) * | 1981-02-12 | 1982-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | Cooling unit for wiring board |
JPS5994859A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-05-31 | Akutoronikusu Kk | 平形発熱体冷却用積層構造体 |
JPS59217346A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | 沸騰冷却装置 |
JPS6072252A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-24 | Fujitsu Ltd | 半導体素子の冷却構造 |
JPH0799504B2 (ja) * | 1986-03-10 | 1995-10-25 | 富士通株式会社 | 電源制御装置 |
DE3877438T2 (de) * | 1987-07-10 | 1993-06-03 | Hitachi Ltd | Halbleiter-kuehlungsapparat. |
JPS6417457A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Fujitsu Ltd | Cooling fin |
JPS6419754A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-23 | Fujitsu Ltd | Cooling module |
KR890007419A (ko) * | 1987-10-21 | 1989-06-19 | 미다가쓰시게 | 반도체모듈 및 그 냉각장치 |
US5019880A (en) * | 1988-01-07 | 1991-05-28 | Prime Computer, Inc. | Heat sink apparatus |
DE68918156T2 (de) * | 1988-05-09 | 1995-01-12 | Nippon Electric Co | Flache Kühlungsstruktur für integrierte Schaltung. |
US5077601A (en) * | 1988-09-09 | 1991-12-31 | Hitachi, Ltd. | Cooling system for cooling an electronic device and heat radiation fin for use in the cooling system |
JPH02130948A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体冷却装置 |
US4910642A (en) * | 1988-12-05 | 1990-03-20 | Sundstrand Corporation | Coolant activated contact compact high intensity cooler |
US4882654A (en) * | 1988-12-22 | 1989-11-21 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Method and apparatus for adjustably mounting a heat exchanger for an electronic component |
US4884169A (en) * | 1989-01-23 | 1989-11-28 | Technology Enterprises Company | Bubble generation in condensation wells for cooling high density integrated circuit chips |
US4928207A (en) * | 1989-06-15 | 1990-05-22 | International Business Machines Corporation | Circuit module with direct liquid cooling by a coolant flowing between a heat producing component and the face of a piston |
US4966226A (en) * | 1989-12-29 | 1990-10-30 | Digital Equipment Corporation | Composite graphite heat pipe apparatus and method |
US5046552A (en) * | 1990-07-20 | 1991-09-10 | Minnesota Mining And Manufacturing | Flow-through heat transfer apparatus with movable thermal via |
-
1991
- 1991-06-28 US US07/723,303 patent/US5198889A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-28 DE DE4121534A patent/DE4121534C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE913557C (de) * | 1941-06-19 | 1954-06-14 | Siemens Ag | Kuehlanordnung fuer stromdurchflossene Leiter, insbesondere Hochleistungswiderstaende |
DE2107010A1 (de) * | 1971-02-13 | 1972-08-17 | Bbc Brown Boveri & Cie | Einrichtung zur Kühlung von Leistungs-Halbleiterbauelementen |
DE2449433A1 (de) * | 1974-10-17 | 1976-04-29 | Gen Electric | Waermerohrgekuehlte leistungshalbleitervorrichtungsanordnung |
US4027728A (en) * | 1975-03-31 | 1977-06-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vapor cooling device for semiconductor device |
DE2814809A1 (de) * | 1977-05-04 | 1978-11-16 | Ckd Praha | Fluessigkeitskuehlkoerper, insbesondere zum kuehlen von leistungshalbleiterbauelementen |
DE2825582C2 (de) * | 1977-06-13 | 1985-10-24 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | Kühlvorrichtung für Halbleiterelemente |
EP0007015A1 (de) * | 1978-07-11 | 1980-01-23 | International Business Machines Corporation | Vorrichtung zum Kühlen von Halbleiterchips mit monolithisch integrierten Schaltungen |
DE3117758A1 (de) * | 1980-05-13 | 1982-01-21 | Telefonaktiebolaget LM Ericsson, 126 25 Stockholm | Kuehlvorrichtung fuer diskrete elektronische bauteile und/oder schaltungsplatten, auf denen die bauteile montiert sind |
EP0167665B1 (de) * | 1983-12-26 | 1988-06-29 | Hitachi, Ltd. | Apparat zur Kühlung von integrierten Schaltungschips |
US4870477A (en) * | 1986-05-23 | 1989-09-26 | Hitachi, Ltd. | Integrated circuit chips cooling module having coolant leakage prevention device |
EP0348838A2 (de) * | 1988-06-27 | 1990-01-03 | THE TEXAS A&M UNIVERSITY SYSTEM | Ausdehnbares Wärmeleitungsrohr für die thermische Regulierung von elektronischen Bauelementen |
Non-Patent Citations (10)
Title |
---|
IBM Technical Disclosure Bulletin, 1977, Vol. 20, Nr. 5, S. 1769-1771 * |
IBM Technical Disclosure Bulletin, 1979, Vol. 22, Nr. 3, S. 1026-1028 * |
IBM Technical Disclosure Bulletin, 1982, Vol. 24, Nr. 9, S. 4796-4797 * |
IBM Technical Disclosure Bulletin, 1983, Vol. 25, Nr. 8, S. 4118-4119 * |
IBM Technical Disclosure Bulletin, 1985, Vol. 27, Nr. 11, S. 6726 * |
JP 1-245550 A. In: Patents Abstr. of Japan, 1989, Vol. 13, No. 581, E-865 * |
JP 1-37898 A. In: Patents Abstr. of Japan, 1989, Vol. 13, Nr. 232, E-765 * |
JP 1-9646 A. In: Patents Abstr. of Japan, 1989, Vol. 13, Nr. 184, E-751 * |
JP 2-7456 A. In: Patents Abstr. of Japan, 1990, Vol. 14, Nr. 142, E-904 * |
JP 58-119659 A. In: Patents Abstr. of Japan, Vol. 7, Nr. 229, E-203 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2704356A1 (fr) * | 1993-01-18 | 1994-10-28 | Fujitsu Ltd | Boîtier de circuit intégré. |
EP2469214A3 (de) * | 2010-12-27 | 2015-07-22 | HS Marston Aerospace Limited | Oberflächenkühlungsgerät mit Kanalrippen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5198889A (en) | 1993-03-30 |
DE4121534C2 (de) | 1998-10-08 |
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---|---|---|
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