EP1285213B1 - Mikrostruktur-wärmetauscher und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Mikrostruktur-wärmetauscher und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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EP1285213B1
EP1285213B1 EP01935996A EP01935996A EP1285213B1 EP 1285213 B1 EP1285213 B1 EP 1285213B1 EP 01935996 A EP01935996 A EP 01935996A EP 01935996 A EP01935996 A EP 01935996A EP 1285213 B1 EP1285213 B1 EP 1285213B1
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EP
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heat exchanger
graphite
hollow fibre
fibre structure
microstructured heat
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Norbert Breuer
Peter Satzger
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F28F1/22—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means having portions engaging further tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/02—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of carbon, e.g. graphite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels

Definitions

  • the invention relates to a microstructure heat exchanger and a method for producing such a microstructure heat exchanger according to the preamble of the independent claims.
  • the cooling of electronic components has hitherto been predominantly by solid-state heat conduction through the housing or external Heatsink.
  • the payable performance is through the thermal conductivity, the wall thicknesses and the specific Surface of the components used limited. If one fluid-cooled heat exchanger begins to occur at the Cooling electronic components the problem of thermal Coupling of the heat exchanger to this component. moreover are fluid-cooled heat exchangers far more expensive than Heat exchangers based on conventional concepts.
  • a cooling element in which one or more cooling coils embedded in a carbon derivative environment such as graphite.
  • a carbon derivative environment such as graphite.
  • the metallic cooling coils in a pasty carbon mass embedded which is then solidified by strong heating, so that the cooling coils is enclosed by a graphite matrix.
  • Object of the present invention is the preparation of a Microstructure heat exchanger, on the one hand a good thermal Coupling to the component to be cooled allows, and on the other hand is cheap to produce, as well as the provision a suitable, simple manufacturing process.
  • the microstructure heat exchanger according to the invention and the inventive Method has over the prior art the advantage that it is thus possible in a simple manner a large number of small tubes or hollow fibers within a hollow fiber structure parallel to switch, and so on Due to the resulting large heat exchanger surface a high Transfer or dissipate heat output.
  • Next is advantageous that through the use of graphite as a matrix body a particularly good thermal coupling or thermal conductivity the microstructure heat exchanger according to the invention given is.
  • the used Hollow fiber structure in a variety of variants or structures produced, and therefore in a particular case in a simpler Adaptable to the particular task.
  • the production process according to the invention is characterized Simplicity and versatility in terms of the manufacturable Microstructure heat exchanger off. It is next for both graphite and other elastic or by Presses plastically malleable materials suitable simultaneously have a good thermal conductivity.
  • the hollow fiber structure used a particular regular arrangement of metallic Is tubes that are gas permeable or liquid permeable with a common supply line and a common discharge line in connection.
  • a matrix body is particularly advantageous is a graphite body pressed together, preferably before graphite foils made of expanded graphite into which the particular metallic hollow fiber structure during pressing has been embedded. It can be advantageous both unstructured, d. H. flat graphite foils are used, as well as graphite foils, which before pressing with a the arrangement of the tubes of the hollow fiber structure corresponding Negative structuring have been provided.
  • thermal coupling of a to be cooled Component to the matrix body it is also advantageous if this is formed flat in the form of a plate, and by pressing against the cooling member thermally conductive with this is connected.
  • This compression is due to the elasticity or plastic formability of the graphite body used especially simple, and there are also possible bumps balanced on the cooling component, which in addition to an improved thermal coupling leads.
  • a thermal Conductive paste for example in the form of a on the flat Graphite body applied conductive layer, are used.
  • Figure 1 a metallic hollow fiber structure
  • Figure 2a the compression of these Hollow fiber structure with two graphite foils
  • Figure 2b the after the compression of Figure 2a obtained matrix body with integrated hollow fiber structure
  • Figure 3 shows a microstructure heat exchanger in the form of a plate with an applied Cooling plate.
  • the invention is initially based on a metallic hollow fiber structure 10 as described in the application DE 199 10 985.0 in similar form has been described. Insofar should on details dispensed with the manufacturing process.
  • FIG. 1 shows first a hollow fiber structure 10 according to FIG the application DE 199 10 985.0 has been produced.
  • This has a plurality of mutually parallel metallic tubes 13, the gas-permeable or fluid-continuous with a common supply line 12 and a common discharge line 11 are in communication.
  • the tubes 13 and the supply line 12 and the discharge line 11 consist for example of nickel.
  • the wall thickness the tubes 13 of the hollow fiber structure 10 according to FIG. 1 is between 100 nm and 50 microns, especially 500 nm to 5 ⁇ m.
  • the mean distance of the tubes 13 of the hollow fiber structure 10 according to Figure 1 is usually between 5 microns and 10 mm, in particular between 20 microns and 200 microns.
  • microstructure heat exchanger 5 To get from the microstructure of Figure 1 now a microstructure heat exchanger 5, are initially two graphite foils 14 prepared from previously expanded graphite, between which the hollow fiber structure 10 is arranged. This will be explained with the aid of FIG. 2a.
  • the hollow fiber structure 10 is further preferably so between placed the graphite foils 14 that the tubes 13th lie between the sheets 14, while the discharge line 11th and the supply line 12 is not covered by the graphite foils 14 becomes.
  • the hollow fiber structure is provided 10 first between two lightly pressed graphite foils 14 to arrange expanded graphite, and then these two graphite foils 14 together with the Hollow fiber structure 10 to press.
  • this pressing is due to the elasticity and plastic formability the graphite foils 14 no additional binder required.
  • the after pressing resulting matrix body 15 in the form of a plate is shown in Figure 2b.
  • two flat graphite foils 14 according to FIG. 2a may also be at least one of these two Graphite sheets before pressing with one of the arrangement of Tubes 13 of the hollow fiber structure 10 corresponding negative structuring be provided.
  • the negative structuring at least one of the graphite foils 14 may be, for example by a corresponding embossing with one of the hollow fiber structure 10 corresponding pressure structure or a corresponding Stamp done.
  • microstructure heat exchanger according to the invention 5 according to the illustrated embodiment not even on a fluid guide or gas guide according to FIG 1 restricted.
  • FIG. 3 explains how with the produced matrix body 15 a cooling of a cooling component in the form of a cooling plate 17 takes place.
  • the cooling plate 17 by a suitable Contact pressure with the matrix body 15 compressed, wherein the cooling plate 17 thermally coupled to the matrix body 15 becomes.
  • the good thermal coupling results here again by the elasticity and thermal conductivity of the used Graphite.
  • the electrical connections then preferably on the surface facing away from the matrix body 15 are located.
  • the thermal coupling between matrix body 15 and Cooling plate 17 also be provided that on the matrix body 15 applied a layer of a thermal conductive paste 16 becomes.
  • cooling can be achieved by the use of fluids or gases such as air, water or a refrigerant.
  • the fluid is, for example, by a with the supply line 12 related pump or gas for example, by a with the supply line 12 in connection standing fan through the microstructure heat exchanger 5 guided.
  • microstructure heat exchanger 5 d. H. within the matrix body 15 embedded hollow fiber structure 10, an evaporation of a Make liquid, so that, for example, a cooling in the microstructure heat exchanger 5 according to the principle of Heat pipe takes place.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrostruktur-Wärmetauscher und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Mikrostruktur-Wärmetauschers nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Die Kühlung elektronischer Bauteile erfolgt bisher überwiegend durch Festkörperwärmeleitung über das Gehäuse oder externe Kühlkörper. Die abführbare Leistung ist dabei durch die Wärmeleitfähigkeit, die Wandstärken und die spezifische Oberfläche der eingesetzten Bauteile begrenzt. Sofern man fluidgekühlte Wärmetauscher einsetzt, tritt weiter bei der Kühlung elektronischer Bauteile das Problem der thermischen Ankopplung des Wärmetauschers an dieses Bauteil auf. Zudem sind fluidgekühlte Wärmetauscher bisher deutlich teurer als Wärmetauscher auf Basis herkömmlicher Konzepte.
Ein erster Ansatz zur Realisierung von Mikrostruktur-Wärmetauschern mit definierter Fluidführung durch die Kapillarinnenräume von metallischen Hohlfaserstrukturen ist in der Anmeldung DE 199 10 985.0 vorgeschlagen worden.
Aus der FR 23 73 498 A1 ist ein Kühlelement bekannt, bei dem eine oder mehrere Kühlschlangen in eine Kohlenstoffderivatumgebung, wie beispielsweise Graphit, eingebettet sind. Bei der Herstellung dieses Kühlelementes werden die metallischen Kühlschlangen in eine pastöse Kohlenstoffmasse eingebettet, die anschließend durch starke Erhitzung verfestigt wird, so dass die Kühlschlangen von einer Graphitmatrix umschlossen ist.
Aus der EP 0 572 187 A2 ist bekannt, einen Wärmetauscher dadurch zu erzeugen, dass eine Reihe von Rohren, die ein Kühlmedium transportieren sollen, zwischen zwei Plastikelementen derart eingeschlossen werden, dass die Plastikelemente die Rohre umschließen und im wesentlichen die äußere Form der Rohre annehmen. Zwischen den einzelnen Rohren werden die Plastikelemente miteinander verbunden, so dass sich eine zusammenhängende Struktur ergibt, die der Fixierung der einzelnen Rohre dient. Um die Plastikelemente an die Form der Rohre anzupassen, werden bei einem in der EP 0 572 187 A2 offenbarten Herstellungsverfahren für einen solchen Wärmetauscher sowohl die Rohre, als auch die Plastikelemente erhitzt, so dass das weiche Plastikmaterial um die Rohrstruktur herumfließt bzw. auf die Rohrstruktur aufgeschrumpft wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Mikrostruktur-Wärmetauschers, der einerseits eine gute thermische Ankopplung an das zu kühlende Bauteil ermöglicht, und andererseits günstig zu produzieren ist, sowie die Bereitstellung eines dazu geeigneten, einfachen Herstellungsverfahrens.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Mikrostruktur-Wärmetauscher und das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass es damit in einfacher Weise möglich ist, eine große Anzahl kleiner Röhrchen bzw. Hohlfasern innerhalb einer Hohlfaserstruktur parallel zu schalten, und damit auf Grund der entstehenden großen Wärmetauscherfläche eine hohe Wärmeleistung zu übertragen bzw. abzuführen. Weiter ist vorteilhaft, dass durch die Verwendung von Graphit als Matrixkörper eine besonders gute thermische Ankoppelung bzw. Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemäßen Mikrostruktur-Wärmetauschers gegeben ist. Darüber hinaus ist die eingesetzte Hohlfaserstruktur in einer Vielzahl von Varianten oder Strukturen herstellbar, und daher im Einzelfall in einfacher Weise an die jeweils gestellte Aufgabe anpassbar.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zeichnet sich Einfachheit und Vielseitigkeit hinsichtlich der damit herstellbaren Mikrostruktur-Wärmetauscher aus. Weiter ist es sowohl für Graphit als auch andere elastische bzw. durch Pressen plastisch formbare Werkstoffe geeignet, die gleichzeitig eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.
So ist besonders vorteilhaft, wenn die eingesetzte Hohlfaserstruktur eine insbesondere regelmäßige Anordnung von metallischen Röhren ist, die gasdurchlässig oder flüssigkeitsdurchlässig mit einer gemeinsamen Zufuhrleitung und einer gemeinsamen Abfuhrleitung in Verbindung stehen.
Als Matrixkörper eignet sich besonders vorteilhaft ein Graphitkörper aus miteinander verpressten, vorzugsweise zuvor aus expandiertem Graphit hergestellten Graphitfolien, in die die insbesondere metallische Hohlfaserstruktur beim Verpressen eingebettet worden ist. Dabei können vorteilhaft sowohl unstrukturierte, d. h. ebene Graphitfolien eingesetzt werden, als auch Graphitfolien, die vor dem Verpressen mit einer der Anordnung der Röhren der Hohlfaserstruktur entsprechenden Negativstrukturierung versehen worden sind.
Hinsichtlich der thermischen Ankopplung eines zu kühlenden Bauteils an den Matrixkörper ist es weiter vorteilhaft, wenn dieser in Form einer Platte flächig ausgebildet ist, und durch Anpressen an das Kühlbauteil wärmeleitend mit diesem verbunden wird. Dieses Verpressen ist auf Grund der Elastizität bzw. plastischen Formbarkeit des eingesetzten Graphitkörpers besonders einfach, und es werden zudem mögliche Unebenheiten am Kühlbauteil ausgeglichen, was zusätzlich zu einer verbesserten thermischen Ankopplung führt. Alternativ oder zusätzlich kann zur Verbesserung der thermischen Ankopplung bzw. zur Verbesserung der Wärmeleitung zwischen dem Graphitkörper und dem zu kühlenden Bauteil auch eine thermische Leitpaste, beispielsweise in Form einer auf den flächigen Graphitkörper aufgebrachten Leitschicht, eingesetzt werden.
Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Figur 1 eine metallische Hohlfaserstruktur, Figur 2a das Verpressen dieser Hohlfaserstruktur mit zwei Graphitfolien, Figur 2b den nach dem Verpressen gemäß Figur 2a erhaltenen Matrixkörper mit integrierter Hohlfaserstruktur und Figur 3 einen Mikrostruktur-Wärmetauscher in Form einer Platte mit aufgebrachter Kühlplatte.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung geht zunächst aus von einer metallischen Hohlfaserstruktur 10 wie sie in der Anmeldung DE 199 10 985.0 in ähnlicher Form beschrieben worden ist. Insofern soll auf Details zum Herstellungsprozess verzichtet werden.
Die Figur 1 zeigt zunächst eine Hohlfaserstruktur 10 die gemäß der Anmeldung DE 199 10 985.0 hergestellt worden ist. Diese weist eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten metallischen Röhren 13 auf, die gasdurchgängig oder flüssigkeitsdurchgängig mit einer gemeinsamen Zufuhrleitung 12 und einer gemeinsamen Abfuhrleitung 11 in Verbindung stehen. Die Röhren 13 und die Zufuhrleitung 12 bzw. die Abfuhrleitung 11 bestehen beispielsweise aus Nickel. Die Wandstärke der Röhren 13 der Hohlfaserstruktur 10 gemäß Figur 1 liegt zwischen 100 nm und 50 µm, insbesondere 500 nm bis 5 µm. Der mittlere Abstand der Röhren 13 der Hohlfaserstruktur 10 gemäß Figur 1 liegt üblicherweise zwischen 5 µm und 10 mm, insbesondere zwischen 20 µm und 200 µm.
Um aus der Mikrostruktur gemäß Figur 1 nun einen Mikrostruktur-Wärmetauscher 5 herzustellen, werden zunächst zwei Graphitfolien 14 aus zuvor expandiertem Graphit vorbereitet, zwischen denen die Hohlfaserstruktur 10 angeordnet wird. Dies wird mit Hilfe der Figur 2a erläutert.
Unter expandiertem Graphit wird dabei flockenartiger Graphit verstanden, der eine typische Schüttdichte von ca. 2 g/l bis 200 g/l aufweist, und der beispielsweise aus mit Säure getränkten Graphitplättchen, sogenanntem Graphitsalz, gebildet wurde, die bei hohen Temperaturen von beispielsweise 1200°C schockartig expandiert worden sind.
Die Hohlfaserstruktur 10 wird weiter bevorzugt derart zwischen den Graphitfolien 14 platziert, dass die Röhren 13 zwischen den Folien 14 liegen, während die Abfuhrleitung 11 und die Zufuhrleitung 12 nicht von den Graphitfolien 14 bedeckt wird.
Im Einzelnen ist gemäß Figur 2a vorgesehen, die Hohlfaserstruktur 10 zunächst zwischen zwei leicht gepressten Graphitfolien 14 aus expandiertem Graphit anzuordnen, und anschließend diese beiden Graphitfolien 14 gemeinsam mit der Hohlfaserstruktur 10 zu verpressen. Bei diesem Verpressen ist auf Grund der Elastizität und der plastischen Formbarkeit der Graphitfolien 14 kein zusätzlicher Binder erforderlich. Zudem gewährleistet die Elastizität der eingesetzten Graphitfolien 14 eine besonders gute thermische Ankoppelung der Röhren 13 an die Graphitfolien 14, so dass sich eine sehr effektive Wärmezufuhr bzw. Wärmeabfuhr aus dem nach dem Verpressen der Graphitfolien 14 mit der Hohlfaserstruktur 10 entstandenen Matrixkörper 15 ergibt. Der nach dem Verpressen entstandene Matrixkörper 15 in Form einer Platte ist dabei in Figur 2b dargestellt.
Alternativ zu dem Verpressen von zwei ebenen Graphitfolien 14 gemäß Figur 2a kann ebenso mindestens einer dieser beiden Graphitfolien vor dem Verpressen mit einer der Anordnung der Röhren 13 der Hohlfaserstruktur 10 entsprechenden Negativstrukturierung versehen werden. Auf diese Weise ist das Verpressen mit geringerer Presskraft möglich, und es verringert sich die Gefahr von durch das Verpressen an der Hohlfaserstruktur 10 entstehenden Schäden. Die Negativstrukturierung mindestens einer der Graphitfolien 14 kann beispielsweise durch ein entsprechendes Prägen mit einer der Hohlfaserstruktur 10 entsprechenden Druckstruktur bzw. einem entsprechenden Stempel erfolgen.
Es ist offensichtlich, dass sich das vorgestellte Herstellungsverfahren für weitgehend beliebige Hohlfaserstrukturen 10 und neben Graphit auch für andere Matrixkörper bzw. Folien als Matrixteilkörper vor dem Verpressen eignet; die sowohl elastisch sind bzw. plastisch formbar sind, als auch eine für Wärmetauscher ausreichend gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Insofern ist der erfindungsgemäße Mikrostruktur-Wärmetauscher 5 gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel auch nicht auf eine Fluidführung bzw. Gasführung gemäß Figur 1 eingeschränkt.
Die Figur 3 erläutert wie mit dem hergestellten Matrixkörper 15 eine Kühlung eines Kühlbauteiles in Form einer Kühlplatte 17 erfolgt. Dazu wird die Kühlplatte 17 durch einen geeigneten Anpressdruck mit dem Matrixkörper 15 verpresst, wobei die Kühlplatte 17 thermisch an den Matrixkörper 15 angekoppelt wird. Die gute thermische Ankopplung ergibt sich dabei wieder durch die Elastizität und Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Graphites. An Stelle der Kühlplatte 17 kann im Übrigen auch ein elektronisches Leistungsbauteil wie beispielsweise ein Transistor oder ein integrierter Schaltkreis vorgesehen sein, dessen elektrische Anschlüsse sich dann vorzugsweise auf der dem Matrixkörper 15 abgewandten Oberfläche befinden. Weiter kann gemäß Figur 3 zur Verbesserung der thermischen Ankopplung zwischen Matrixkörper 15 und Kühlplatte 17 auch vorgesehen sein, dass auf dem Matrixkörper 15 eine Schicht aus einer thermischen Leitpaste 16 aufgebracht wird. Die Verwendung derartiger Leitpasten ist jedoch in vielen Fällen nicht erwünscht, da sie einerseits eine kleinere thermische Leitfähigkeit als Graphit aufweisen, und andererseits vielfach viskos sind, so dass sie in Langzeitstabilitätstests gelegentlich zum Verfließen neigen.
Zur Wärmezufuhr bzw. zur Wärmeabfuhr aus dem Mikrostruktur-Wärmetauscher 5 eignen sich eine Vielzahl von Konzepten. So kann eine Kühlung beispielsweise durch Einsatz von Fluiden oder Gasen wie Luft, Wasser oder einem Kältemittel erfolgen. Dabei wird das Fluid beispielsweise durch eine mit der Zufuhrleitung 12 in Verbindung stehenden Pumpe oder das Gas beispielsweise durch ein mit der Zufuhrleitung 12 in Verbindung stehendes Gebläse durch den Mikrostruktur-Wärmetauscher 5 geführt.
Weiter ist es ebenso möglich, innerhalb des Mikrostruktur-Wärmetauschers 5; d. h. innerhalb der in dem Matrixkörper 15 eingebetteten Hohlfaserstruktur 10, eine Verdampfung einer Flüssigkeit vorzunehmen, so dass beispielsweise eine Kühlung in dem Mikrostruktur-Wärmetauscher 5 nach dem Prinzip des Wärmerohres erfolgt.
In diesem Fall erübrigt sich der Einsatz einer Pumpe, da die Umwälzung des Kühlmittels rein durch Schwerkraft oder beispielsweise durch Kapillarkräfte in einer dochtartigen Struktur erfolgen kann, die beispielsweise in die Zufuhrleitung 12 integriert ist.
Gleichfalls bietet sich an, auch den Rücktransport eines entstehenden Kondensates durch ein bereits in die Mikrostruktur-Wärmetauscher 5 integriertes Wärmerohr zu realisieren.

Claims (15)

  1. Mikrostruktur-Wärmetauscher mit mindestens einer von einer Flüssigkeit oder einem Gas durchströmten Hohlfaserstruktur (10) und mindestens einem die Hohlfaserstruktur (10) zumindest bereichsweise umgebenden Matrixkörper (15), wobei der Matrixkörper (15) ein Graphitkörper ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixkörper (15) ein Graphitkörper aus verpresstem Graphit ist.
  2. Mikrostruktur-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixkörper ein Graphitkörper aus miteinander verpressten Graphitfolien (14) aus expandiertem Graphit ist.
  3. Mikrostruktur-Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verpressten Graphitfolien (14) elastisch und/oder plastisch formbar sind und eine Dicke zwischen 250 µm und 3 mm aufweisen.
  4. Mikrostruktur-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixkörper (15) flächig ausgebildet ist und eine Dicke zwischen 500 µm und 5 mm aufweist.
  5. Mikrostruktur-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaserstruktur (10) eine metallische Hohlfaserstruktur ist.
  6. Mikrostruktur-Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaserstruktur (10) eine Anordnung von Röhren (13) ist, die gasdurchgängig oder flüssigkeitsdurchgängig mit mindestens einer Zufuhrleitung (12) und mindestens einer Abfuhrleitung (11) in Verbindung stehen.
  7. Mikrostruktur-Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhren (13) regelmäßig angeordnet sind.
  8. Mikrostruktur-Wärmetauscher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Röhren (13) der Hohlfaserstruktur (10) zwischen 100 nm und 50 µm, insbesondere zwischen 500 nm und 5 µm, liegt.
  9. Mikrostruktur-Wärmetauscher nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abstand der Röhren (13) der Hohlfaserstruktur (10) zwischen 5 µm und 10 mm, insbesondere zwischen 20 µm und 200 µm, liegt.
  10. Kühlvorrichtung mit einem Mikrostruktur-Wärmetauscher (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Matrixkörper (15) wärmeleitend mit einem Kühlbauteil in Kontakt steht.
  11. Kühlvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlbauteil eine Kühlplatte (17) oder ein elektronisches Leistungsbauteil ist.
  12. Kühlvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixkörper (15) des Mikrostruktur-Wärmetauschers (5) mit dem Kühlbauteil über eine thermische Leitpaste (16) wärmeleitend in Kontakt steht.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Mikrostruktur-Wärmetauschers mit den Verfahrensschritten:
    a.) Bereitstellen einer Hohlfaserstruktur (10),
    b.) Bereitstellen von mindestens einem ersten Matrixteilkörper (14) und mindestens einem zweiten Matrixteilkörper (14), von denen mindestens einer elastisch und/oder plastisch formbar und gut wärmeleitend ist und
    c.) Verpressen der Hohlfaserstruktur (10) und der Matrixteilkörper (14) zu dem Mikrostruktur-Wärmetauscher (5), wobei die Matrixteilkörper (14) zu einem die Hohlfaserstruktur (10) zumindest bereichsweise umgebenden Matrixkörper (15) geformt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als erster und/oder zweiter Matrixteilkörper (14) eine Graphitfolie (14) eingesetzt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Graphitfolie (14) vor dem Verpressen mit einer der Hohlfaserstruktur (10) entsprechenden Negativstrukturierung versehen wird.
EP01935996A 2000-05-11 2001-04-26 Mikrostruktur-wärmetauscher und verfahren zu dessen herstellung Expired - Lifetime EP1285213B1 (de)

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DE (2) DE10022972A1 (de)
ES (1) ES2240457T3 (de)
WO (1) WO2001086221A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020167563A3 (en) * 2019-02-05 2020-10-29 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Vascular composite heat exchanger

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10220705A1 (de) * 2002-05-10 2003-11-27 Abb Patent Gmbh Einrichtung zur chemischen oder biochemischen Analyse von Proben oder Reagenzien unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel
US20040118553A1 (en) * 2002-12-23 2004-06-24 Graftech, Inc. Flexible graphite thermal management devices
JP2006064296A (ja) * 2004-08-27 2006-03-09 Sgl Carbon Ag 膨張黒鉛から成る熱伝導板とその製造方法
DE102005029051A1 (de) * 2005-06-21 2006-12-28 Sgl Carbon Ag Wärmeleitvorrichtung für eine Fußboden-, Wand- oder Deckenheizung
EP1736715A1 (de) * 2005-06-23 2006-12-27 Sgl Carbon Ag Vakuumröhren für Solarkollektoren mit verbessertem Wärmeübergang
EP2597041A1 (de) * 2011-11-22 2013-05-29 Active Space Technologies GmbH Thermischer Streifen
EP2667102B1 (de) 2012-05-23 2014-12-24 Inotec Gmbh & Co.KG Verbundbauelement für eine Fußboden-, Wand- oder Deckenklimatisierungsvorrichtung eines Gebäudes
JP6201458B2 (ja) * 2013-06-28 2017-09-27 富士通株式会社 電子装置及び電子装置の製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE966473C (de) * 1951-07-22 1957-09-12 Huels Chemische Werke Ag Graphitwaermeaustauscher
FR2373498A1 (fr) * 1976-12-09 1978-07-07 Savoie Electrodes Refract Bloc refroidi en materiau carbone
JPS6453438A (en) * 1987-08-25 1989-03-01 Actronics Kk Cooler for power semiconductor element
US5079619A (en) 1990-07-13 1992-01-07 Sun Microsystems, Inc. Apparatus for cooling compact arrays of electronic circuitry
GB9211413D0 (en) * 1992-05-29 1992-07-15 Cesaroni Anthony Joseph Panel heat exchanger formed from tubes and sheets
US5829516A (en) * 1993-12-15 1998-11-03 Aavid Thermal Products, Inc. Liquid cooled heat sink for cooling electronic components
JP3521318B2 (ja) * 1994-08-05 2004-04-19 株式会社日立製作所 高熱流束受熱板及びその製造方法
US5785754A (en) * 1994-11-30 1998-07-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Substrate, semiconductor device, element-mounted device and preparation of substrate
JP3025441B2 (ja) * 1996-08-08 2000-03-27 日本原子力研究所 核融合炉の第１壁の冷却用壁体の製作方法
JP2000082659A (ja) * 1998-09-03 2000-03-21 Miura Co Ltd 現像液塗布システムおよびその制御方法
DE19910985B4 (de) * 1999-03-12 2004-09-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Erzeugung metallischer Hohlfasern oder Hohlfaserstrukturen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020167563A3 (en) * 2019-02-05 2020-10-29 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Vascular composite heat exchanger

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