EP4317887A1 - Cooling body comprising a pulsating heat pipe - Google Patents

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EP4317887A1
EP4317887A1 EP22188443.0A EP22188443A EP4317887A1 EP 4317887 A1 EP4317887 A1 EP 4317887A1 EP 22188443 A EP22188443 A EP 22188443A EP 4317887 A1 EP4317887 A1 EP 4317887A1
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EP
European Patent Office
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heat pipe
heat sink
main channel
base body
heat
Prior art date
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Pending
Application number
EP22188443.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Volker Müller
Stephan Neugebauer
Florian Schwarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to PCT/EP2023/065716 priority patent/WO2024027970A1/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

Definitions

  • the invention relates to a heat sink with a pulsating heat pipe, in particular for an electronic assembly, and a method for producing it.
  • a pulsating heat pipe which is also known as an oscillating heat pipe, has a thin channel that is usually curved many times and is partially filled with a liquid. Since the liquid does not completely fill the volume of the channel, liquid areas filled with liquid are formed in the channel due to the surface tension of the liquid on the wall of the channel, which are separated from one another by vapor areas formed by steam. Due to temperature differences in different sections of the heat pipe, the liquid areas pulsate or oscillate and enable heat transport and temperature equalization between objects that are thermally connected to these sections.
  • Heat pipes are used, among other things, in heat sinks of electronic assemblies. With such assemblies, heat is generated during operation, which must be dissipated in order to prevent the respective assembly from overheating. The heat is often spatially concentrated.
  • the heat sink can have, for example, a heat pipe near its surface facing the assembly, the channel of which extends over a large area in a plane parallel to the surface and thereby improves the heat spread .
  • the invention is based on the object of specifying an improved heat sink with a pulsating heat pipe, in particular for an electronic assembly.
  • the object is achieved according to the invention by a heat sink with the features of claim 1, a method for producing it with the features of claim 8 and an electronic assembly with the features of claim 12.
  • a heat sink according to the invention has a pulsating heat pipe which has a channel structure of interconnected main channel sections and connecting channel sections. Each main channel section runs in one of at least two different heat pipe levels and each connecting channel section connects two main channel sections running in different heat pipe levels.
  • a heat sink according to the invention thus has a pulsating heat pipe that can distribute heat not only in one level, but in at least two levels and can also conduct heat through the connecting channel sections between these levels.
  • This makes it possible to use the pulsating heat pipe to distribute heat not only two-dimensionally but three-dimensionally in the heat sink and thereby improve the heat spreading and heat transport in the heat sink.
  • heat can be collected in a first heat pipe level that runs close to a heat source and distributed in this level, and can be conducted through the connecting channel sections to one or more other heat pipe levels that run close to heat-dissipating components of the heat sink , for example near cooling pipes or cooling fins.
  • the heat pipe levels are parallel to one another.
  • At least one connecting channel section has a different cross section than a main channel section connected to it on.
  • Different cross-sections of channel sections are understood to mean, for example, different diameters and/or different shapes of the cross-sections.
  • connection point at which a main channel section is connected to a connecting channel section is rounded or chamfered.
  • the main channel sections run in a meandering, star-shaped, spiral-like or cloverleaf-like manner in at least one heat pipe level.
  • the course of the main channel sections in a heat pipe level is adapted to the desired heat distribution in the heat pipe level.
  • At least one heat pipe plane is parallel to an outer surface of the heat sink.
  • at least one heat pipe level runs, for example, parallel to and close to an outer surface of the heat sink, which is in thermal contact with a heat source.
  • At least one cooling channel of the heat sink runs between at least two heat pipe levels. This means that heat can advantageously be supplied to the cooling channel from two heat pipe levels and thus the heat transport to the cooling channel can be improved.
  • At least one base body is first produced. Recesses for main channel sections for the pulsating heat pipe are then created in at least one outer surface of each base body. At least one recess for a connecting channel section is then created in at least one base body. Finally, each outer surface of a base body having recesses for main channel sections is closed either by connecting to an outer surface of another base body or by a cover. The difference between closing an outer surface of a base body with a cover and closing this outer surface with another base body is simply that a “lid” does not have to have a main channel section.
  • each base body is produced by welding, rolling, casting, extrusion, vacuum soldering and/or vacuum brazing.
  • the recesses for main channel sections are created in an outer surface of each base body by milling, casting, eroding or embossing.
  • each recess for a connecting channel section is created in a base body by drilling.
  • An electronic assembly according to the invention has a heat sink according to the invention.
  • FIG 1 shows a perspective view of a first exemplary embodiment of a heat sink 1.
  • the heat sink 1 has a base body 3, a pulsating heat pipe 5 arranged in the base body 3 and a cooling channel 7 arranged in the base body 3.
  • the base body 3 is shown transparently in order to show the heat pipe 5 and the cooling channel 7 within the base body 3.
  • the heat pipe 5 has a channel structure of interconnected main channel sections 9 and connecting channel sections 11.
  • Each main channel section 9 runs in one of two mutually different and mutually parallel heat pipe levels 13, 15.
  • the main channel sections 9 are essentially U-shaped, that is to say they each have two mutually parallel sections which are connected to one another by a curved section .
  • the mutually parallel sections of all U-shaped main channel sections 9 are also parallel to one another.
  • Each connecting channel section 11 runs perpendicular to the heat pipe levels 13, 15 and between the two heat pipe levels 13, 15 and connects one end of a main channel section 9 of the first heat pipe level 13 with one end of a main channel section 9 of the second heat pipe level 15.
  • the main channel sections 9 of the first heat pipe level 13 run in a first outer surface 17 of the base body 3.
  • the main channel sections 9 of the second heat pipe level 15 run in a second outer surface 19 of the base body 3, which is opposite the first outer surface 17.
  • These two outer surfaces 17, 19 of the base body 3 are, for example each by one in FIG 1 lids 21, 23, not shown (see FIG 3 ) locked.
  • the cooling channel 7 runs in a meandering manner between the two heat pipe levels 13, 15 and is flowed through, for example, by a cooling liquid through which heat is removed from the heat sink 1.
  • the heat sink 1 is manufactured, for example, as follows. First, the base body 3 with the cooling channel 7 is produced, for example by welding, rolling, casting or extrusion. Recesses for the main channel sections 9 are then created in the two outer surfaces 17, 19 of the base body 3, for example by milling or embossing. Thereafter, 3 recesses for the connecting channel sections 11 are created in the base body, for example by drilling. Finally, the outer surfaces 17, 19 of the base body 3 are each closed by a cover 21, 23.
  • FIG 2 shows a perspective view of a second exemplary embodiment of a heat sink 1, analogous to the view of the first exemplary embodiment of a heat sink 1 in Figure 1 .
  • the exemplary embodiment of a heat sink 1 shown differs from that in FIG 1 illustrated embodiment essentially only by the design and number of the main channel sections 9 and their connection by connecting channel sections 11.
  • the main channel sections 9 of the first heat pipe level 13 are in this exemplary embodiment each U-shaped or hook-shaped, each with two mutually parallel sections, which are connected by a curved section.
  • the mutually parallel sections of all of these main channel sections 9 are also parallel to one another.
  • the main channel sections 9 of the second heat pipe level 15 are each U-shaped, that is to say they each have two mutually parallel sections which are connected to one another by a curved section.
  • the mutually parallel sections of all of these main channel sections 9 are also parallel to one another and perpendicular to the mutually parallel sections of the main channel sections 9 of the first heat pipe level 13.
  • each connecting channel section 11 runs perpendicular to the heat pipe levels 13, 15 and between the two heat pipe levels 13, 15 and connects one end of a main channel section 9 of the first heat pipe level 13 to one end of a main channel section 9 of the second heat pipe level 15.
  • FIG 3 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an electronic assembly 30.
  • the electronic assembly 30 has a heat sink 1 and a base plate 32.
  • the base plate 32 rests on an outer surface 25 of the heat sink 1.
  • electronic components of the electronic assembly 30 are arranged, which are not in the cutting plane of the FIG 3 and are therefore not shown.
  • the heat sink 1 is similar to the one in the Figures 1 and 2 shown heat sink 1 and has a base body 3 with a pulsating heat pipe 5 and a cooling channel 7.
  • the heat pipe 5 points like the one in the Figures 1 and 2 shown embodiments of a heat sink 1 main channel sections 9 and connecting channel sections 11, the main channel sections 9 each running in one of two different heat pipe levels 13, 15, and the Connecting channel sections 11 each connect two of these main channel sections 9 running in different heat pipe levels 13, 15.
  • the main channel sections 9 of the first heat pipe level 13 run in a first outer surface 17 of the base body 3, which is closed by a first cover 21.
  • the main channel sections 9 of the second heat pipe level 15 run in a second outer surface 19 of the base body 3, which is opposite the first outer surface 17 and is closed by a second cover 23.
  • the outer surface of the first cover 21 facing the base plate 32 forms the outer surface 25 of the heat sink 1.
  • FIG 3 also shows, by way of example, liquid regions 27 filled with a liquid in the main channel sections 9 and the connecting channel sections 11 of the heat pipe 5, which are separated from one another by steam regions 29 formed by steam and move oscillating or pulsating during operation of the electronic assembly 30.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper (1) mit einer pulsierenden Heatpipe (5), die eine Kanalstruktur miteinander verbundener Hauptkanalabschnitte (9) und Verbindungskanalabschnitte (11) aufweist. Jeder Hauptkanalabschnitt (9) verläuft in einer von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Heatpipeebenen (13,15). Jeder Verbindungskanalabschnitt (11) verbindet zwei in verschiedenen Heatpipeebenen (13,15) verlaufende Hauptkanalabschnitte (9) miteinander.The invention relates to a heat sink (1) with a pulsating heat pipe (5), which has a channel structure of interconnected main channel sections (9) and connecting channel sections (11). Each main channel section (9) runs in one of at least two different heat pipe levels (13, 15). Each connecting channel section (11) connects two main channel sections (9) running in different heat pipe levels (13, 15) to one another.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper mit einer pulsierenden Heatpipe, insbesondere für eine elektronische Baugruppe, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a heat sink with a pulsating heat pipe, in particular for an electronic assembly, and a method for producing it.

Eine pulsierende Heatpipe (engl. Pulsating Heat Pipe, abgekürzt: PHP), die auch als oszillierende Heatpipe (engl. Oscillating Heat Pipe) bezeichnet wird, weist einen in der Regel vielfach gebogenen dünnen Kanal auf, der partiell mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Da die Flüssigkeit das Volumen des Kanals nicht vollständig ausfüllt, bilden sich in dem Kanal durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Wand des Kanals von der Flüssigkeit ausgefüllte Flüssigkeitsbereiche, die voneinander durch von Dampf gebildeten Dampfbereichen getrennt sind. Durch Temperaturunterschiede in verschiedenen Abschnitten der Heatpipe pulsieren beziehungsweise oszillieren die Flüssigkeitsbereiche und ermöglichen einen Wärmetransport und Temperaturausgleich zwischen mit diesen Abschnitten thermisch verbundenen Objekten.A pulsating heat pipe (PHP for short), which is also known as an oscillating heat pipe, has a thin channel that is usually curved many times and is partially filled with a liquid. Since the liquid does not completely fill the volume of the channel, liquid areas filled with liquid are formed in the channel due to the surface tension of the liquid on the wall of the channel, which are separated from one another by vapor areas formed by steam. Due to temperature differences in different sections of the heat pipe, the liquid areas pulsate or oscillate and enable heat transport and temperature equalization between objects that are thermally connected to these sections.

Heatpipes werden unter anderem in Kühlkörpern elektronischer Baugruppen eingesetzt. Bei derartigen Baugruppen entsteht im Betrieb Wärme, die abgeführt werden muss, um eine Überhitzung der jeweiligen Baugruppe zu verhindern. Die Wärme entsteht dabei häufig räumlich konzentriert. Um in einem Kühlkörper zur Kühlung einer Baugruppe die Wärmespreizung und damit die Wärmeabfuhr zu verbessern, kann der Kühlkörper nahe seiner der Baugruppe zugewandten Oberfläche beispielsweise eine Heatpipe aufweisen, deren Kanal in einer zur Oberfläche parallelen Ebene über eine große Fläche verteilt verläuft und dadurch die Wärmespreizung verbessert.Heat pipes are used, among other things, in heat sinks of electronic assemblies. With such assemblies, heat is generated during operation, which must be dissipated in order to prevent the respective assembly from overheating. The heat is often spatially concentrated. In order to improve the heat spread and thus the heat dissipation in a heat sink for cooling an assembly, the heat sink can have, for example, a heat pipe near its surface facing the assembly, the channel of which extends over a large area in a plane parallel to the surface and thereby improves the heat spread .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kühlkörper mit einer pulsierenden Heatpipe, insbesondere für eine elektronische Baugruppe, anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved heat sink with a pulsating heat pipe, in particular for an electronic assembly.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kühlkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und eine elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.The object is achieved according to the invention by a heat sink with the features of claim 1, a method for producing it with the features of claim 8 and an electronic assembly with the features of claim 12.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Ein erfindungsgemäßer Kühlkörper weist eine pulsierende Heatpipe auf, die eine Kanalstruktur miteinander verbundener Hauptkanalabschnitte und Verbindungskanalabschnitte aufweist. Dabei verläuft jeder Hauptkanalabschnitt in einer von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Heatpipeebenen und jeder Verbindungskanalabschnitt verbindet zwei in verschiedenen Heatpipeebenen verlaufende Hauptkanalabschnitte miteinander.A heat sink according to the invention has a pulsating heat pipe which has a channel structure of interconnected main channel sections and connecting channel sections. Each main channel section runs in one of at least two different heat pipe levels and each connecting channel section connects two main channel sections running in different heat pipe levels.

Ein erfindungsgemäßer Kühlkörper weist somit eine pulsierende Heatpipe auf, die Wärme nicht nur in einer Ebene, sondern in wenigstens zwei Ebenen verteilen kann und außerdem Wärme durch die Verbindungskanalabschnitte zwischen diesen Ebenen leiten kann. Dies ermöglicht, mit der pulsierenden Heatpipe Wärme nicht nur zweidimensional sondern dreidimensional in dem Kühlkörper zu verteilen und dadurch die Wärmespreizung und den Wärmetransport in dem Kühlkörper zu verbessern. Beispielsweise kann mit der pulsierenden Heatpipe Wärme in einer ersten Heatpipeebene, die nahe an einer Wärmequelle verläuft, gesammelt und in dieser Ebene verteilt werden, und durch die Verbindungskanalabschnitte zu einer oder mehreren anderen Heatpipeebenen geleitet werden, die in der Nähe von wärmeableitenden Komponenten des Kühlkörpers verlaufen, beispielsweise in der Nähe von Kühlrohren oder Kühlrippen.A heat sink according to the invention thus has a pulsating heat pipe that can distribute heat not only in one level, but in at least two levels and can also conduct heat through the connecting channel sections between these levels. This makes it possible to use the pulsating heat pipe to distribute heat not only two-dimensionally but three-dimensionally in the heat sink and thereby improve the heat spreading and heat transport in the heat sink. For example, with the pulsating heat pipe, heat can be collected in a first heat pipe level that runs close to a heat source and distributed in this level, and can be conducted through the connecting channel sections to one or more other heat pipe levels that run close to heat-dissipating components of the heat sink , for example near cooling pipes or cooling fins.

Bei einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers sind die Heatpipeebenen zueinander parallel.In one embodiment of a heat sink according to the invention, the heat pipe levels are parallel to one another.

Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers weist wenigstens ein Verbindungskanalabschnitt einen anderen Querschnitt als ein mit ihm verbundener Hauptkanalabschnitt auf. Unter verschiedenen Querschnitten von Kanalabschnitten werden dabei beispielsweise verschiedene Durchmesser und/oder verschiedene Formen der Querschnitte verstanden. Durch eine geeignete Wahl der relativen Querschnitte der Verbindungskanalabschnitte und Hauptkanalabschnitte kann vorteilhaft der Wärmetransport zwischen den Heatpipeebenen beeinflusst und optimiert werden.In a further embodiment of a heat sink according to the invention, at least one connecting channel section has a different cross section than a main channel section connected to it on. Different cross-sections of channel sections are understood to mean, for example, different diameters and/or different shapes of the cross-sections. Through a suitable choice of the relative cross sections of the connecting channel sections and main channel sections, the heat transport between the heat pipe levels can be advantageously influenced and optimized.

Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers ist wenigstens eine Verbindungsstelle, an der ein Hauptkanalabschnitt mit einem Verbindungskanalabschnitt verbunden ist, abgerundet oder angefast ausgebildet. Durch eine geeignete Ausbildung der Verbindungsstellen zwischen Verbindungskanalabschnitten und Hauptkanalabschnitten kann ebenfalls vorteilhaft der Wärmetransport zwischen den Heatpipeebenen beeinflusst und optimiert werden.In a further embodiment of a heat sink according to the invention, at least one connection point at which a main channel section is connected to a connecting channel section is rounded or chamfered. By appropriately designing the connection points between connecting channel sections and main channel sections, the heat transport between the heat pipe levels can also be advantageously influenced and optimized.

Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers verlaufen in wenigstens einer Heatpipeebene die Hauptkanalabschnitte mäanderartig, sternförmig, spiralartig oder kleeblattartig. Der Verlauf der Hauptkanalabschnitte in einer Heatpipeebene wird dabei der gewünschten Wärmeverteilung in der Heatpipeebene angepasst.In a further embodiment of a heat sink according to the invention, the main channel sections run in a meandering, star-shaped, spiral-like or cloverleaf-like manner in at least one heat pipe level. The course of the main channel sections in a heat pipe level is adapted to the desired heat distribution in the heat pipe level.

Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers ist wenigstens eine Heatpipeebene parallel zu einer Außenoberfläche des Kühlkörpers. Insbesondere verläuft wenigstens eine Heatpipeebene beispielsweise parallel zu und nahe an einer Außenoberfläche des Kühlkörpers, die in thermischem Kontakt mit einer Wärmequelle steht. Dadurch ermöglicht die pulsierende Heatpipe eine gute Abführung und Verteilung von Wärme, die von der Wärmequelle erzeugt wird.In a further embodiment of a heat sink according to the invention, at least one heat pipe plane is parallel to an outer surface of the heat sink. In particular, at least one heat pipe level runs, for example, parallel to and close to an outer surface of the heat sink, which is in thermal contact with a heat source. As a result, the pulsating heat pipe enables good dissipation and distribution of heat generated by the heat source.

Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers verläuft zwischen wenigstens zwei Heatpipeebenen wenigstens ein Kühlkanal des Kühlkörpers. Dadurch kann dem Kühlkanal vorteilhaft von zwei Heatpipeebenen aus Wärme zugeführt und somit der Wärmetransport zu dem Kühlkanal verbessert werden.In a further embodiment of a heat sink according to the invention, at least one cooling channel of the heat sink runs between at least two heat pipe levels. This means that heat can advantageously be supplied to the cooling channel from two heat pipe levels and thus the heat transport to the cooling channel can be improved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers wird zunächst wenigstens ein Grundkörper hergestellt. Anschließend werden in wenigstens einer Außenoberfläche jedes Grundkörpers Ausnehmungen für Hauptkanalabschnitte für die pulsierende Heatpipe erzeugt. Danach wird in wenigstens einem Grundkörper wenigstens eine Ausnehmung für einen Verbindungskanalabschnitt erzeugt. Abschließend wird jede Ausnehmung für Hauptkanalabschnitte aufweisende Außenoberfläche eines Grundkörpers entweder durch Verbinden mit einer Außenoberfläche eines anderen Grundkörpers oder durch einen Deckel verschlossen. Der Unterschied zwischen dem Verschließen einer Außenoberfläche eines Grundkörpers durch einen Deckel und dem Verschließen dieser Außenoberfläche durch einen anderen Grundkörper besteht dabei lediglich darin, dass ein "Deckel" keinen Hauptkanalabschnitt aufweisen muss.In the method according to the invention for producing a heat sink according to the invention, at least one base body is first produced. Recesses for main channel sections for the pulsating heat pipe are then created in at least one outer surface of each base body. At least one recess for a connecting channel section is then created in at least one base body. Finally, each outer surface of a base body having recesses for main channel sections is closed either by connecting to an outer surface of another base body or by a cover. The difference between closing an outer surface of a base body with a cover and closing this outer surface with another base body is simply that a “lid” does not have to have a main channel section.

Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jeder Grundkörper durch Schweißen, Walzen, Gießen, Extrusion, Vakuumlöten und/oder Vakuumhartlöten hergestellt.In one embodiment of the method according to the invention, each base body is produced by welding, rolling, casting, extrusion, vacuum soldering and/or vacuum brazing.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Ausnehmungen für Hauptkanalabschnitte in einer Außenoberfläche eines jeden Grundkörpers durch Fräsen, Gießen, Erodieren oder Prägen erzeugt.In a further embodiment of the method according to the invention, the recesses for main channel sections are created in an outer surface of each base body by milling, casting, eroding or embossing.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jede Ausnehmung für einen Verbindungskanalabschnitt in einem Grundkörper durch Bohren erzeugt.In a further embodiment of the method according to the invention, each recess for a connecting channel section is created in a base body by drilling.

Eine erfindungsgemäße elektronische Baugruppe weist einen erfindungsgemäßen Kühlkörper auf.An electronic assembly according to the invention has a heat sink according to the invention.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

FIG 1
eine perspektivische, teilweise transparente Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kühlkörpers,
FIG 2
eine perspektivische, teilweise transparente Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kühlkörpers,
FIG 3
eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektronischen Baugruppe.
The above described characteristics, features and advantages of this invention and the manner in which it is achieved will become clearer and more clearly understandable in connection with the following description of exemplary embodiments, which will be explained in more detail in connection with the drawings. Show:
FIG 1
a perspective, partially transparent representation of a first exemplary embodiment of a heat sink,
FIG 2
a perspective, partially transparent representation of a second embodiment of a heat sink,
FIG 3
a sectional view of an exemplary embodiment of an electronic assembly.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numbers in the figures.

FIG 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kühlkörpers 1. Der Kühlkörper 1 weist einen Grundkörper 3, eine in dem Grundkörper 3 angeordnete pulsierende Heatpipe 5 und einen in dem Grundkörper 3 angeordneten Kühlkanal 7 auf. Der Grundkörper 3 ist transparent dargestellt, um die Heatpipe 5 und den Kühlkanal 7 innerhalb des Grundkörpers 3 zu zeigen. FIG 1 shows a perspective view of a first exemplary embodiment of a heat sink 1. The heat sink 1 has a base body 3, a pulsating heat pipe 5 arranged in the base body 3 and a cooling channel 7 arranged in the base body 3. The base body 3 is shown transparently in order to show the heat pipe 5 and the cooling channel 7 within the base body 3.

Die Heatpipe 5 weist eine Kanalstruktur miteinander verbundener Hauptkanalabschnitte 9 und Verbindungskanalabschnitte 11 auf. Jeder Hauptkanalabschnitt 9 verläuft in einer von zwei voneinander verschiedenen und zueinander parallelen Heatpipeebenen 13, 15. Die Hauptkanalabschnitte 9 sind mit einer Ausnahme im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, das heißt weisen jeweils zwei zueinander parallele Abschnitte auf, die miteinander durch einen gebogenen Abschnitt verbunden sind. Dabei sind die zueinander parallelen Abschnitte aller U-förmigen Hauptkanalabschnitte 9 ebenfalls zueinander parallel. Jeder Verbindungskanalabschnitt 11 verläuft senkrecht zu den Heatpipeebenen 13, 15 und zwischen den beiden Heatpipeebenen 13, 15 und verbindet ein Ende eines Hauptkanalabschnitts 9 der ersten Heatpipeebene 13 mit einem Ende eines Hauptkanalabschnitts 9 der zweiten Heatpipeebene 15.The heat pipe 5 has a channel structure of interconnected main channel sections 9 and connecting channel sections 11. Each main channel section 9 runs in one of two mutually different and mutually parallel heat pipe levels 13, 15. With one exception, the main channel sections 9 are essentially U-shaped, that is to say they each have two mutually parallel sections which are connected to one another by a curved section . The mutually parallel sections of all U-shaped main channel sections 9 are also parallel to one another. Each connecting channel section 11 runs perpendicular to the heat pipe levels 13, 15 and between the two heat pipe levels 13, 15 and connects one end of a main channel section 9 of the first heat pipe level 13 with one end of a main channel section 9 of the second heat pipe level 15.

Die Hauptkanalabschnitte 9 der ersten Heatpipeebene 13 verlaufen in einer ersten Außenoberfläche 17 des Grundkörpers 3. Die Hauptkanalabschnitte 9 der zweiten Heatpipeebene 15 verlaufen in einer der ersten Außenoberfläche 17 gegenüberliegenden zweiten Außenoberfläche 19 des Grundkörpers 3. Diese beiden Außenoberflächen 17, 19 des Grundkörpers 3 sind beispielsweise jeweils durch einen in FIG 1 nicht dargestellten Deckel 21, 23 (siehe FIG 3) verschlossen.The main channel sections 9 of the first heat pipe level 13 run in a first outer surface 17 of the base body 3. The main channel sections 9 of the second heat pipe level 15 run in a second outer surface 19 of the base body 3, which is opposite the first outer surface 17. These two outer surfaces 17, 19 of the base body 3 are, for example each by one in FIG 1 lids 21, 23, not shown (see FIG 3 ) locked.

Der Kühlkanal 7 verläuft mäanderartig zwischen den beiden Heatpipeebenen 13, 15 und wird beispielsweise von einer Kühlflüssigkeit durchströmt, durch die Wärme aus dem Kühlkörper 1 abgeführt wird.The cooling channel 7 runs in a meandering manner between the two heat pipe levels 13, 15 and is flowed through, for example, by a cooling liquid through which heat is removed from the heat sink 1.

Der Kühlkörper 1 wird beispielsweise folgendermaßen hergestellt. Zunächst wird der Grundkörper 3 mit dem Kühlkanal 7 hergestellt, beispielsweise durch Schweißen, Walzen, Gießen oder Extrusion. Anschließend werden in den beiden Außenoberflächen 17, 19 des Grundkörpers 3 Ausnehmungen für die Hauptkanalabschnitte 9 erzeugt, beispielsweise durch Fräsen oder Prägen. Danach werden in dem Grundkörper 3 Ausnehmungen für die Verbindungskanalabschnitte 11 erzeugt, beispielsweise durch Bohren. Abschließend werden die Außenoberflächen 17, 19 des Grundkörpers 3 jeweils durch einen Deckel 21, 23 verschlossen.The heat sink 1 is manufactured, for example, as follows. First, the base body 3 with the cooling channel 7 is produced, for example by welding, rolling, casting or extrusion. Recesses for the main channel sections 9 are then created in the two outer surfaces 17, 19 of the base body 3, for example by milling or embossing. Thereafter, 3 recesses for the connecting channel sections 11 are created in the base body, for example by drilling. Finally, the outer surfaces 17, 19 of the base body 3 are each closed by a cover 21, 23.

FIG 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kühlkörpers 1, analog zu der Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels eines Kühlkörpers 1 in Figur 1. Das in FIG 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers 1 unterscheidet sich von dem in FIG 1 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur durch die Ausbildung und Anzahl der Hauptkanalabschnitte 9 und deren Verbindung durch Verbindungskanalabschnitte 11. Die Hauptkanalabschnitte 9 der ersten Heatpipeebene 13 sind bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils U-förmig oder hakenförmig mit jeweils zwei zueinander parallelen Abschnitten ausgebildet, die durch einen gebogenen Abschnitt verbunden sind. Dabei sind die zueinander parallelen Abschnitte aller dieser Hauptkanalabschnitte 9 ebenfalls zueinander parallel. Die Hauptkanalabschnitte 9 der zweiten Heatpipeebene 15 sind jeweils U-förmig ausgebildet, das heißt weisen jeweils zwei zueinander parallele Abschnitte auf, die miteinander durch einen gebogenen Abschnitt verbunden sind. Dabei sind die zueinander parallelen Abschnitte aller dieser Hauptkanalabschnitte 9 ebenfalls zueinander parallel und senkrecht zu den zueinander parallelen Abschnitten der Hauptkanalabschnitte 9 der ersten Heatpipeebene 13. Wie bei dem in FIG 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers 1 verläuft jeder Verbindungskanalabschnitt 11 senkrecht zu den Heatpipeebenen 13, 15 und zwischen den beiden Heatpipeebenen 13, 15 und verbindet ein Ende eines Hauptkanalabschnitts 9 der ersten Heatpipeebene 13 mit einem Ende eines Hauptkanalabschnitts 9 der zweiten Heatpipeebene 15. FIG 2 shows a perspective view of a second exemplary embodiment of a heat sink 1, analogous to the view of the first exemplary embodiment of a heat sink 1 in Figure 1 . This in FIG 2 The exemplary embodiment of a heat sink 1 shown differs from that in FIG 1 illustrated embodiment essentially only by the design and number of the main channel sections 9 and their connection by connecting channel sections 11. The main channel sections 9 of the first heat pipe level 13 are in this exemplary embodiment each U-shaped or hook-shaped, each with two mutually parallel sections, which are connected by a curved section. The mutually parallel sections of all of these main channel sections 9 are also parallel to one another. The main channel sections 9 of the second heat pipe level 15 are each U-shaped, that is to say they each have two mutually parallel sections which are connected to one another by a curved section. The mutually parallel sections of all of these main channel sections 9 are also parallel to one another and perpendicular to the mutually parallel sections of the main channel sections 9 of the first heat pipe level 13. As in the case in FIG 1 In the illustrated embodiment of a heat sink 1, each connecting channel section 11 runs perpendicular to the heat pipe levels 13, 15 and between the two heat pipe levels 13, 15 and connects one end of a main channel section 9 of the first heat pipe level 13 to one end of a main channel section 9 of the second heat pipe level 15.

FIG 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektronischen Baugruppe 30. Die elektronische Baugruppe 30 weist einen Kühlkörper 1 und eine Bodenplatte 32 auf. Die Bodenplatte 32 liegt an einer Außenoberfläche 25 des Kühlkörpers 1 an. Auf einer dem Kühlkörper 1 abgewandten Seite der Bodenplatte 32 sind elektronische Bauelemente der elektronischen Baugruppe 30 angeordnet, die nicht in der Schnittebene der FIG 3 liegen und daher nicht dargestellt sind. FIG 3 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an electronic assembly 30. The electronic assembly 30 has a heat sink 1 and a base plate 32. The base plate 32 rests on an outer surface 25 of the heat sink 1. On a side of the base plate 32 facing away from the heat sink 1, electronic components of the electronic assembly 30 are arranged, which are not in the cutting plane of the FIG 3 and are therefore not shown.

Der Kühlkörper 1 ist ähnlich wie die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Kühlkörper 1 ausgebildet und weist einen Grundkörper 3 mit einer pulsierenden Heatpipe 5 und einem Kühlkanal 7 auf. Die Heatpipe 5 weist wie bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen eines Kühlkörpers 1 Hauptkanalabschnitte 9 und Verbindungskanalabschnitte 11 auf, wobei die Hauptkanalabschnitte 9 jeweils in einer von zwei voneinander verschiedenen Heatpipeebenen 13, 15 verlaufen, und die Verbindungskanalabschnitte 11 jeweils zwei dieser in verschiedenen Heatpipeebenen 13, 15 verlaufenden Hauptkanalabschnitte 9 verbinden.The heat sink 1 is similar to the one in the Figures 1 and 2 shown heat sink 1 and has a base body 3 with a pulsating heat pipe 5 and a cooling channel 7. The heat pipe 5 points like the one in the Figures 1 and 2 shown embodiments of a heat sink 1 main channel sections 9 and connecting channel sections 11, the main channel sections 9 each running in one of two different heat pipe levels 13, 15, and the Connecting channel sections 11 each connect two of these main channel sections 9 running in different heat pipe levels 13, 15.

Die Hauptkanalabschnitte 9 der ersten Heatpipeebene 13 verlaufen in einer ersten Außenoberfläche 17 des Grundkörpers 3, die durch einen ersten Deckel 21 verschlossen ist. Die Hauptkanalabschnitte 9 der zweiten Heatpipeebene 15 verlaufen in einer der ersten Außenoberfläche 17 gegenüberliegenden zweiten Außenoberfläche 19 des Grundkörpers 3, die durch einen zweiten Deckel 23 verschlossen ist. Die der Bodenplatte 32 zugewandte Außenoberfläche des ersten Deckels 21 bildet die Außenoberfläche 25 des Kühlkörpers 1.The main channel sections 9 of the first heat pipe level 13 run in a first outer surface 17 of the base body 3, which is closed by a first cover 21. The main channel sections 9 of the second heat pipe level 15 run in a second outer surface 19 of the base body 3, which is opposite the first outer surface 17 and is closed by a second cover 23. The outer surface of the first cover 21 facing the base plate 32 forms the outer surface 25 of the heat sink 1.

FIG 3 zeigt außerdem beispielhaft in den Hauptkanalabschnitten 9 und den Verbindungskanalabschnitten 11 der Heatpipe 5 von einer Flüssigkeit ausgefüllte Flüssigkeitsbereiche 27, die voneinander durch von Dampf gebildeten Dampfbereichen 29 getrennt sind und sich im Betrieb der elektronischen Baugruppe 30 oszillierend beziehungsweise pulsierend bewegen. FIG 3 also shows, by way of example, liquid regions 27 filled with a liquid in the main channel sections 9 and the connecting channel sections 11 of the heat pipe 5, which are separated from one another by steam regions 29 formed by steam and move oscillating or pulsating during operation of the electronic assembly 30.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by preferred embodiments, the invention is not limited by the examples disclosed and other variations may be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (12)

Kühlkörper (1) mit einer pulsierenden Heatpipe (5), - die eine Kanalstruktur miteinander verbundener Hauptkanalabschnitte (9) und Verbindungskanalabschnitte (11) aufweist, wobei - jeder Hauptkanalabschnitt (9) in einer von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Heatpipeebenen (13,15) verläuft und - jeder Verbindungskanalabschnitt (11) zwei in verschiedenen Heatpipeebenen (13,15) verlaufende Hauptkanalabschnitte (9) miteinander verbindet. Heat sink (1) with a pulsating heat pipe (5), - which has a channel structure of interconnected main channel sections (9) and connecting channel sections (11), wherein - Each main channel section (9) runs in one of at least two different heat pipe levels (13, 15) and - Each connecting channel section (11) connects two main channel sections (9) running in different heat pipe levels (13, 15). Kühlkörper (1) nach Anspruch 1, wobei die Heatpipeebenen (13, 15) zueinander parallel sind.Heat sink (1) according to claim 1, wherein the heat pipe levels (13, 15) are parallel to one another. Kühlkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens ein Verbindungskanalabschnitt (11) einen anderen Querschnitt als ein mit ihm verbundener Hauptkanalabschnitt (9) aufweist.Heat sink (1) according to claim 1 or 2, wherein at least one connecting channel section (11) has a different cross section than a main channel section (9) connected to it. Kühlkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Verbindungsstelle, an der ein Hauptkanalabschnitt (9) mit einem Verbindungskanalabschnitt (11) verbunden ist, abgerundet oder angefast ausgebildet ist.Heat sink (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one connection point at which a main channel section (9) is connected to a connecting channel section (11) is rounded or chamfered. Kühlkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in wenigstens einer Heatpipeebene (13,15) die Hauptkanalabschnitte (9) mäanderartig, sternförmig, spiralartig oder kleeblattartig verlaufen.Heat sink (1) according to one of the preceding claims, wherein in at least one heat pipe level (13, 15) the main channel sections (9) run in a meandering, star-shaped, spiral-like or cloverleaf-like manner. Kühlkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Heatpipeebene (13,15) parallel zu einer Außenoberfläche (25) des Kühlkörpers (1) ist.Heat sink (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one heat pipe plane (13, 15) is parallel to an outer surface (25) of the heat sink (1). Kühlkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen wenigstens zwei Heatpipeebenen (13,15) wenigstens ein Kühlkanal (7) des Kühlkörpers (1) verläuft.Heat sink (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one cooling channel (7) of the heat sink (1) runs between at least two heat pipe levels (13, 15). Verfahren zum Herstellen eines gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Kühlkörpers (1), wobei - wenigstens ein Grundkörper (3) hergestellt wird, - in wenigstens einer Außenoberfläche (17,19) jedes Grundkörpers (3) Ausnehmungen für Hauptkanalabschnitte (9) für die pulsierende Heatpipe (5) erzeugt werden, - in wenigstens einem Grundkörper (3) wenigstens eine Ausnehmung für einen Verbindungskanalabschnitt (11) erzeugt wird, - jede Ausnehmung für Hauptkanalabschnitte (9) aufweisende Außenoberfläche (17,19) eines Grundkörpers (3) entweder durch Verbinden mit einer Außenoberfläche (17,19) eines anderen Grundkörpers (3) oder durch einen Deckel (21,23) verschlossen wird. Method for producing a heat sink (1) designed according to one of the preceding claims, wherein - at least one base body (3) is produced, - recesses for main channel sections (9) for the pulsating heat pipe (5) are created in at least one outer surface (17, 19) of each base body (3), - at least one recess for a connecting channel section (11) is created in at least one base body (3), - each outer surface (17, 19) of a base body (3) having recesses for main channel sections (9) is closed either by connecting to an outer surface (17, 19) of another base body (3) or by a cover (21, 23). Verfahren nach Anspruch 8, wobei jeder Grundkörper (3) durch Schweißen, Walzen, Gießen oder Extrusion hergestellt wird.Method according to claim 8, wherein each base body (3) is produced by welding, rolling, casting or extrusion. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Ausnehmungen für Hauptkanalabschnitte (9) in einer Außenoberfläche (17, 19) eines jeden Grundkörpers (3) durch Fräsen, Gießen, Erodieren oder Prägen erzeugt werden.Method according to claim 8 or 9, wherein the recesses for main channel sections (9) are created in an outer surface (17, 19) of each base body (3) by milling, casting, eroding or embossing. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei jede Ausnehmung für einen Verbindungskanalabschnitt (11) in einem Grundkörper (3) durch Bohren erzeugt wird.Method according to one of claims 8 to 10, wherein each recess for a connecting channel section (11) in a base body (3) is created by drilling. Elektronische Baugruppe (30) mit einem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildeten Kühlkörper (1).Electronic assembly (30) with a heat sink (1) designed according to one of claims 1 to 7.
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