ES2939238T3 - Un disipador térmico con un tubo de calor integrado - Google Patents

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Abstract

Se describen disipadores de calor y sistemas de refrigeración térmica. Los disipadores de calor y los sistemas de refrigeración térmica incluyen aletas, que se extienden alejándose de la superficie de una base del disipador de calor, y que están situadas en una región con aletas en la superficie. Los disipadores de calor y los sistemas de enfriamiento térmico también incluyen uno o más tubos de calor que están posicionados y conformados de manera que una primera parte de cada tubo de calor esté en contacto con la superficie de la base, mientras que al menos una segunda parte de cada tubo de calor la tubería se eleva por encima de la superficie de la base en contacto con las aletas en la región con aletas. Elevar los tubos de calor lejos de la superficie de la base evita que los componentes en contacto con la base o adyacentes a la misma sean calentados por los tubos de calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un disipador térmico con un tubo de calor integrado
Campo técnico
Los aspectos de la descripción se refieren generalmente a enfriamiento térmico y en particular enfriamiento térmico de dispositivos electrónicos usando un disipador térmico que comprende uno o más tubos de calor integrados.
Antecedentes
Generalmente, los disipadores de calor se usan en una amplia variedad de aplicaciones para difundir el calor residual lejos de los componentes que producen calor. Por ejemplo, se pueden usar disipadores de calor para mantener componentes electrónicos en o por debajo de sus temperaturas de funcionamiento máximas. Algunos disipadores de calor convencionales tienen una base y un lado con aletas. La base puede tener tubos de calor o cámaras de vapor totalmente integradas en la base. El desafío con tubos de calor integrados en la base de un disipador de calor es el calor capaz de difundirse fuera del tubo de calor a lo largo de su longitud completa, los componentes de calentamiento a lo largo del tramo. El documento US-2010/0238630 A1 describe un dispositivo de disipación de calor con un disipador de calor y un par de tubos de calor fijados al disipador de calor. El disipador de calor incluye un poste rectangular, cuatro ramas que se extienden hacia fuera desde cuatro esquinas del poste, respectivamente, y una pluralidad de aletas que se extienden entre las ramas. Cada tubo de calor incluye una sección de evaporación unida a una parte inferior del poste, una sección de condensación paralela a la sección de evaporación y unida a una parte superior del poste, y una sección adiabática que interconecta la sección de evaporación y la sección de condensación. Un bloque está sujeto a las partes inferiores de las secciones de condensación de los tubos de calor. El documento US-9.013.874B2 describe un dispositivo de disipación de calor para un dispositivo electrónico con una base, una pluralidad de aletas y al menos un tubo de calor. La base tiene una superficie frontal y una superficie trasera opuesta a la superficie frontal. Un componente generador de calor del dispositivo electrónico está dispuesto adyacente a la superficie trasera. La pluralidad de aletas se extiende desde la superficie frontal de la base. El tubo de calor está dispuesto en la superficie frontal de la base y en una porción recortada de la pluralidad de aletas. El dispositivo de disipación de calor, que elimina el calor del componente generador de calor, tiene un perfil bajo y una capacidad de disipación de calor mejorada.
Por lo tanto, existen dispositivos y sistemas deseados que superan los desafíos en la técnica, algunos de los cuales se han descrito anteriormente.
Resumen
En la presente invención se describen y revelan disipadores de calor y sistemas de enfriamiento térmico que utilizan tubos de calor elevados en la región con aletas de un disipador de calor para mejorar la transferencia de calor al tiempo que se minimiza el calentamiento de componentes adyacentes. Al elevar el tubo de calor hacia el área con aletas, el tubo de calor solo hace contacto en la región del evaporador, la cubierta de la aleta y las aletas, evitando que los componentes adyacentes se calienten.
En la presente invención se describen diversas realizaciones de disipadores térmicos. Uno de estos disipadores térmicos comprende un disipador de calor que está al menos parcialmente compuesto por un material térmicamente conductor que tiene uno o más tubos de calor integrados en el mismo. El disipador de calor tiene un primer lado que puede colocarse en contacto con o próximo a uno o más componentes productores de calor y un segundo lado opuesto al primer lado. El segundo lado tiene una región con aletas y una región sin aletas con la región con aletas que tiene aletas sobre la misma y valles entre las aletas. Cada una de las aletas tiene una o más alturas. El uno o más tubos de calor tienen cada uno una longitud. Al menos uno de los uno o más tubos de calor tiene al menos una primera porción de su longitud en contacto con la región sin aletas del segundo lado y al menos una segunda porción de su longitud está integrada al menos parcialmente en las una o más alturas de las aletas de la región con aletas. La segunda porción del al menos un tubo de calor integrado en la una o más alturas de las aletas de la región con aletas se eleva lejos de los valles entre las aletas.
El uno o más tubos de calor pueden tener una geometría de sección transversal que puede ser circular, oval, cuadrada, rectangular, triangular y similares.
La longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor puede extenderse al menos parcialmente a través de una longitud del disipador de calor, al menos parcialmente a través de un ancho del disipador de calor, más allá de una longitud del disipador de calor, o más allá de un ancho del disipador de calor.
Alternativa u opcionalmente, la segunda porción del al menos un tubo de calor integrado en la una o más alturas de las aletas de la región con aletas puede estar en contacto con una o más de las aletas.
Alternativa u opcionalmente, el disipador de calor puede estar compuesto al menos parcialmente de aluminio 6101 o cobre.
Alternativa u opcionalmente, la primera porción de al menos uno de los tubos de calor puede estar al menos parcialmente integrada en la región sin aletas del disipador de calor.
Alternativa u opcionalmente, los tubos de calor integrados en las una o más alturas de las aletas de la región con aletas pueden configurarse de manera que una parte superior de cada uno de los tubos de calor esté alineada con o por debajo de una parte superior de las aletas.
También se describen en la esta invención diversas realizaciones de sistemas de enfriamiento térmico. Uno de estos sistemas de enfriamiento térmico comprende un disipador de calor, en donde el disipador de calor está compuesto al menos parcialmente de material térmicamente conductor. El disipador de calor tiene un primer lado y un segundo lado opuesto al primer lado, teniendo el segundo lado una región con aletas y una región sin aletas. La región con aletas tiene aletas sobre la misma y valles entre las aletas, teniendo cada aleta una o más alturas. El disipador de calor comprende además uno o más tubos de calor que discurren a través de las aletas del disipador de calor y cada uno con una longitud, en donde al menos uno de los uno o más tubos de calor tiene al menos una primera porción de su longitud en contacto con la región sin aletas del segundo lado y al menos una segunda porción de su longitud está al menos parcialmente integrada en las una o más alturas de las aletas de la región con aletas. La segunda porción del al menos un tubo de calor integrado en la una o más alturas de las aletas de la región con aletas se eleva lejos de los valles entre las aletas. El sistema de enfriamiento térmico puede comprender además una placa primaria que cubre al menos parcialmente las aletas del disipador de calor y una placa de circuito impreso (PCB - Printed Circuit Board) con uno o más componentes productores de calor en el mismo. El primer lado del disipador de calor está en contacto con o próximo a al menos uno de los uno o más componentes productores de calor de la PCB. El sistema de enfriamiento térmico también puede incluir una placa con aletas en contacto con o próximo a un segundo lado de la PCB.
Los uno o más tubos de calor de los sistemas de enfriamiento térmico pueden tener una geometría de sección transversal que puede ser circular, oval, cuadrada, rectangular, triangular y similares.
La longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor de los sistemas de enfriamiento térmico puede extenderse al menos parcialmente a través de una longitud del disipador de calor, al menos parcialmente a través de un ancho del disipador de calor, más allá de una longitud del disipador de calor, o más allá de un ancho del disipador de calor.
Alternativa u opcionalmente, la segunda porción del al menos un tubo de calor integrado en la una o más alturas de las aletas de la región con aletas puede estar en contacto con una o más de las aletas.
Alternativa u opcionalmente, el disipador de calor de los sistemas de enfriamiento térmico puede estar compuesto al menos parcialmente de aluminio 6101 o cobre.
Alternativa u opcionalmente, la primera porción de al menos uno de los tubos de calor de los sistemas de enfriamiento térmico puede estar al menos parcialmente integrada en la región sin aletas del disipador de calor.
Alternativa u opcionalmente, los tubos de calor de los sistemas de enfriamiento térmico integrados en una o más alturas de las aletas de la región con aletas pueden configurarse de manera que una parte superior de cada uno de los tubos de calor esté alineada con o por debajo de una parte superior de las aletas.
Las ventajas adicionales se expondrán en parte en la descripción que sigue o pueden ser aprendidas por la práctica. Las ventajas se realizarán y se obtendrán por medio de los elementos y combinaciones particularmente señalados en las reivindicaciones adjuntas. Debe entenderse que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son solo ilustrativas y explicativas y no son restrictivas, como se reivindica.
Breve descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos, que se incorporan y constituyen parte de esta especificación, ilustran realizaciones y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de los procedimientos y sistemas:
La Figura 1A es una ilustración de un disipador de calor de la técnica anterior que tiene tubos de calor aplanados integrados en su base;
La Figura 1B es una ilustración de un disipador de calor que tiene tubos de calor no aplanados que están integrados en las aletas del disipador de calor y se elevan por encima de la base del disipador de calor;
La Figura 1C es el disipador de calor de la Figura 1B que comprende además una placa primaria que cubre sustancialmente las aletas;
Las Figuras 2A y 2B son una vista en alzado o lateral (Figura 2A) y una vista en planta o superior (Figura 2B) de una realización de un disipador de calor que tiene uno o más tubos de calor integrados
La Figura 2C es una vista en planta o superior de una realización de un disipador de calor sin una placa primaria, teniendo el disipador de calor uno o más tubos de calor integrados donde al menos uno de los uno o más tubos de calor se extiende más allá de la longitud del disipador de calor y al menos uno de los uno o más tubos de calor se extiende más allá del ancho del disipador de calor;
Las Figuras 3A, 3B y 3C ilustran vistas laterales o en alzado de realizaciones de un sistema de enfriamiento térmico que incluye un disipador de calor;
La Figura 4 ilustra una realización ejemplar de un disipador de calor, con una placa primaria retirada para mayor claridad, teniendo el disipador de calor una región con aletas y una región sin aletas;
La Figura 5 ilustra el disipador de calor de la Figura 4 que comprende además la placa primaria que cubre sustancialmente las regiones con aletas y sin aletas del disipador de calor.
Descripción detallada
Antes de que se describan y revelen los presentes procedimientos y sistemas, debe entenderse que los procedimientos y sistemas no se limitan a procedimientos sintéticos específicos, componentes específicos o composiciones particulares. Debe entenderse también que la terminología usada en la presente descripción tiene el propósito de describir realizaciones particulares solamente y no pretende ser limitante.
Como se usa en esta especificación y las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares “ un” , “una” y “el/la” incluyen referentes plurales a menos que el contenido indique claramente lo contrario. Los intervalos se pueden expresar en la presente invención como “ aproximadamente” un valor particular y/o a “aproximadamente” otro valor particular. Cuando se expresa dicho intervalo, otra realización incluye desde un valor particular y/o al otro valor particular. De manera similar, cuando los valores se expresan como aproximaciones, mediante el uso del antecedente “aproximadamente” , se entenderá que el valor particular forma otra realización. Se entenderá además que los puntos finales de cada uno de los intervalos son significativos tanto en relación con el otro punto final como independientemente del otro punto final.
“Opcional” u “opcionalmente” significa que el evento o circunstancia descrito posteriormente puede ocurrir o no, y que la descripción incluye casos donde dicho evento o circunstancia ocurre y casos en los que no ocurre.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de esta memoria descriptiva, la palabra “comprender” y variaciones de la palabra, tales como “que comprende” y “comprende” significa “que incluye, pero no se limita a” y no pretende excluir, por ejemplo, otros aditivos, componentes, números enteros o etapas. “ Ilustrativo” significa “un ejemplo de” y no pretende transmitir una indicación de una realización preferida o ideal. “Tal como” no se usa en un sentido restrictivo, sino con fines explicativos.
Se divulgan componentes que pueden usarse para realizar los procedimientos y sistemas descritos. Estos y otros componentes se describen en la presente invención, y se entiende que cuando se describen combinaciones, subconjuntos, interacciones, grupos, etc. de estos componentes, aunque la referencia específica de cada una de las diversas combinaciones individuales y colectivas y la permutación de estos no se pueden describir explícitamente, cada una se contempla específicamente y se describe en la presente invención, para todos los procedimientos y sistemas. Esto se aplica a todos los aspectos de esta solicitud que incluyen, pero no se limitan a, etapas en los procedimientos descritos. Por lo tanto, si hay una variedad de etapas adicionales que pueden realizarse, se entiende que cada una de estas etapas adicionales puede realizarse con cualquier realización específica o combinación de realizaciones de los procedimientos descritos.
Los presentes procedimientos y sistemas pueden entenderse más fácilmente haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas y a los ejemplos incluidos en la misma y a las figuras y a su descripción anterior y posterior.
En la presente invención se describen y revelan disipadores de calor y sistemas de enfriamiento térmico que utilizan tubos de calor elevados en la región con aletas de un disipador de calor para mejorar la transferencia de calor al tiempo que se minimiza el calentamiento de componentes adyacentes. Las ventajas de este diseño incluyen transportar calor a una ubicación preferida para convección, mejorar las capacidades de enfriamiento proporcionando una segunda trayectoria en las aletas, reduciendo el riesgo de que grandes puntos calientes se planten a componentes sensibles al calor y similares.
Actualmente, como se muestra en la Figura 1A, los tubos de calor aplanados 102 están integrados en la base 104 de un disipador de calor 100. Como se muestra por las flechas en la Figura 1A que ilustran trayectorias de conducción térmica, los disipadores de calor con tubos de calor integrados en base 102 tienen un rendimiento de tubo de calor 102 reducido en configuración aplanada (una reducción de aproximadamente un 25 % en la capacidad de transporte de calor), provocan el calentamiento de componentes adyacentes, y no hacen uso de la parte superior de las aletas 106 para el enfriamiento. Como se muestra en la Figura 1B, las realizaciones de un disipador de calor 108 que tienen tubos de calor no aplanados 110 dan como resultado una trayectoria de conducción térmica mejorada que minimiza el calentamiento de componentes adyacentes, da como resultado una capacidad de usar tubos de calor no aplanados (recuperando aproximadamente el 25 % del rendimiento perdido por tubos de calor aplanados), mejora la transferencia de calor a la región con aletas, y expande las opciones de material para el disipador de calor. Además, si se usa una placa o cubierta primaria 112 (Figura 1C), hay una difusividad térmica mejorada en la cubierta superior 112.
Las Figuras 2A y 2B son una vista en alzado o lateral (Figura 2A) y una vista en planta o superior (Figura 2B) de una realización de un disipador de calor 200 que tiene uno o más tubos de calor integrados 202. Como se usa en esta invención, “tubo de calor” se refiere a un dispositivo de transferencia de calor que proporciona tanto conductividad térmica como transición de fase para regular la transferencia de calor entre dos interfaces sólidas, como es conocido por un experto en la técnica. Generalmente, el disipador de calor 200 está compuesto al menos parcialmente de materiales térmicamente conductores tales como cobre y/o aluminio. En una realización específica, el disipador de calor 200 está compuesto por aluminio 6101. El disipador de calor 200 tiene un primer lado 204 que puede colocarse en contacto con o próximo a uno o más componentes productores de calor (no mostrados en las Figuras 2A y 2B). Este primer lado 204 del disipador de calor 200 puede ser plano o liso, o puede fresarse o desplazarse de otro modo para acomodar los componentes de producción de calor y el tamaño y/o forma de cualquier tablero en el que se montan los componentes. El disipador de calor 200 comprende además un segundo lado 206 que está opuesto al primer lado 204. El segundo lado 206 tiene una región con aletas 208 y una región sin aletas 210. La región con aletas 208 comprende aletas 212 en el segundo lado 206 y valles 214 entre las aletas 212. Aunque las aletas 212 mostradas en la Figura 2A son todas de la misma altura 216, debe apreciarse que cada una de las aletas 212 puede tener una o más alturas 216 y/o alturas variables 216, así como espesores variables. Las aletas 212 proporcionan un área de superficie adicional para facilitar el enfriamiento.
Cada uno de los tubos de calor 202 tiene una longitud. Si hay más de un tubo de calor 202, la longitud de cada tubo de calor puede variar desde el tubo de calor hasta el tubo de calor. Alternativamente, todos o un subconjunto de los tubos de calor 202 pueden tener longitudes idénticas. Al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 tiene una primera porción de su longitud que está en contacto con la región sin aletas 210 del segundo lado 206. En un aspecto, los tubos de calor 202 se fijan a la región sin aletas 210 y/o las aletas 212 mediante cualquier procedimiento conocido por un experto en la técnica, incluyendo la soldadura o epoxi térmicamente conductor, entre otros procedimientos. Alternativamente, al menos una porción del tubo de calor 202 puede estar integrada en la base 218 del disipador de calor 200 en la región sin aletas 210. Los tubos de calor 202 pasan a través de las aletas 212 del disipador de calor 200. Al menos una segunda porción de la longitud de cualquier tubo de calor 202 que está en contacto o integrado dentro de la región sin aletas 210 del segundo lado 206 está al menos parcialmente integrada en la una o más alturas 216 de las aletas 212 de la región con aletas 208. Las aletas 212 pueden fresarse o moldearse para acomodar los tubos de calor 202. Los tubos de calor 202 pueden estar en contacto con algunas o todas las aletas 212 y/o próximos a algunas o todas las aletas 212. Como puede verse en la Figura 2A, la segunda porción del al menos un tubo de calor 202 integrada en una o más alturas 216 de las aletas 212 de la región con aletas 208 se aleja de los valles 214 entre las aletas 212. Aunque no se requiere, en algunos casos, el al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 están integrados en las alturas 216 de las aletas 212 de manera que la parte superior del tubo de calor 202 esté a ras con la altura 216 de la aleta más alta 212 o menor que la altura 216 de la aleta más alta 212. En otros casos, al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 puede tener una altura que es mayor que la altura 216 de la aleta más alta 212.
Los tubos de calor 202 pueden tener geometrías de sección transversal de cualquier forma. Por ejemplo, cualquiera de los tubos de calor 202 puede tener geometrías de sección transversal circulares, ovaladas, cuadradas, rectangulares, triangulares y similares. La geometría de la sección transversal de cualquiera de los tubos de calor 202 puede cambiar a lo largo de su longitud o permanecer igual.
Con referencia a la Figura 2B, el disipador de calor 200 puede tener una longitud 220 y un ancho 222. Aunque el disipador de calor de la Figura 2B se muestra como rectangular, debe apreciarse que el disipador de calor 202 puede tener cualquier forma, incluyendo formas irregulares. Se puede ver en la Figura 2B que la longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 puede extenderse al menos parcialmente a través de la longitud 220 del disipador de calor 200. Asimismo, se puede ver en la Figura 2B que la longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 puede extenderse al menos parcialmente a través del ancho 222 del disipador de calor 200. En la Figura 2C se puede ver que en algunos casos al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 puede extenderse más allá de la longitud 220 del disipador de calor 200. Asimismo, en algunos casos, al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 puede extenderse más allá del ancho 222 del disipador de calor 200.
Las Figuras 3A, 3B y 3C ilustran vistas laterales o en alzado de realizaciones de un sistema de enfriamiento térmico 300 que incluye un disipador de calor 200. El disipador de calor 200 está compuesto al menos parcialmente de material térmicamente conductor, tal como cobre y/o aluminio o cualquier otro material térmicamente conductor. Por ejemplo, el disipador de calor 200 puede estar compuesto de aluminio 6101. El disipador de calor 200 tiene un primer lado 204 que está en contacto con o próximo a uno o más componentes que producen calor, tales como los componentes 302 mostrados en las Figuras 3A-3C que están montados en una placa de circuito impreso (PCB) 304. Aunque la PCB 304 muestra los componentes 302 en un solo lado, debe apreciarse que los componentes 302 pueden estar ubicados en uno o ambos lados de la PCB 304 y el término “componente” 302 no está limitado a ningún lado de la PCB 304. El primer lado 204 del disipador de calor 200 puede ser plano o liso, o puede fresarse o desplazarse de otro modo para acomodar los componentes de producción de calor y el tamaño y/o forma de cualquier placa 304 sobre la que se montan los componentes. El disipador de calor 200 comprende además un segundo lado 206 que está opuesto al primer lado 204. El segundo lado 206 tiene una región con aletas 208 y una región sin aletas 210 (véanse las Figuras 2B y 2C). La región con aletas 208 comprende aletas 212 en el segundo lado 206 y valles 214 entre las aletas 212. Aunque las aletas 212 mostradas en las Figuras 3A, 3B y 3C son todas de la misma altura 216, debe apreciarse que cada una de las aletas 212 puede tener una o más alturas 216 y/o alturas variables 216, así como espesores variables. Las aletas 212 proporcionan un área de superficie adicional para facilitar el enfriamiento. Generalmente, los componentes productores de calor se ubicarán cerca de la región sin aletas 210 del disipador de calor 200, aunque esto no es necesario.
Además, comprendiendo los sistemas de enfriamiento térmico mostrados en las Figuras 3A, 3B y 3C están uno o más tubos de calor 202. Cada uno de los tubos de calor 202 tiene una longitud. Si hay más de un tubo de calor 202, la longitud de cada tubo de calor puede variar desde el tubo de calor hasta el tubo de calor. Alternativamente, todos o un subconjunto de los tubos de calor 202 pueden tener longitudes idénticas. Al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 tiene una primera porción de su longitud que está en contacto con la región sin aletas 210 del segundo lado 206. Alternativamente, al menos una porción del tubo de calor 202 puede estar integrada en la base 218 del disipador de calor 200 en la región sin aletas 210. Los tubos de calor 202 pasan a través de las aletas 212 del disipador de calor 200. Al menos una segunda porción de la longitud de cualquier tubo de calor 202 que está en contacto o integrado dentro de la región sin aletas 210 del segundo lado 206 está al menos parcialmente integrada en la una o más alturas 216 de las aletas 212 de la región con aletas 208. Las aletas 212 pueden fresarse o moldearse para acomodar los tubos de calor 202. Los tubos de calor 202 pueden estar en contacto con algunas o todas las aletas 212 y/o próximos a algunas o todas las aletas 212. Como puede verse en las Figuras 3A, 3B y 3C, la segunda porción del al menos un tubo de calor 202 integrada en una o más alturas 216 de las aletas 212 de la región con aletas 208 está elevada lejos de los valles 214 entre las aletas 212. Aunque no se requiere, en algunos casos, el al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 están integrados en las alturas 216 de las aletas 212 de manera que la parte superior del tubo de calor esté a ras con la altura 216 de la aleta más alta 212 o menor que la altura 216 de la aleta más alta 212. En otros casos, al menos uno de los uno o más tubos de calor 202 puede tener una altura que es mayor que la altura 216 de la aleta más alta 212.
Cada uno de los tubos de calor 202 puede tener geometrías de sección transversal de cualquier forma. Por ejemplo, los tubos de calor 202 pueden tener geometrías de sección transversal circulares, ovaladas, cuadradas, rectangulares, triangulares y similares. La geometría de la sección transversal de cualquiera de los tubos de calor 202 puede cambiar a lo largo de su longitud o permanecer igual.
Como se muestra en las Figuras 3A, 3B y 3C, la PCB 304 puede fijarse 306 al disipador de calor 200. Por ejemplo, el disipador de calor 200 puede atornillarse, fijarse con pines, encintarse, pegarse, remacharse, clavarse o fijarse por cualquier otro medio a la PCI 304. En algunos casos, la PCB 304 y el disipador de calor 200 pueden mantenerse en su lugar por gravedad y/o compresión.
Las Figuras 3B y 3C ilustran sistemas de enfriamiento térmico que incluyen una (segunda) placa con aletas 308 en contacto con o cerca de un segundo lado 310 de la PCI 304. Esta placa con aletas 308 está compuesta de material térmicamente conductor tal como aluminio y/o cobre. En algunos casos, la placa con aletas 308 también puede tener uno o más tubos de calor integrados en su base y/o integrados en sus aletas. La longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor puede extenderse al menos parcialmente a través de la longitud de la placa con aletas 308. Asimismo, la longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor puede extenderse al menos parcialmente a través del ancho de la placa con aletas 308. En algunos casos, al menos uno de los uno o más tubos de calor puede extenderse más allá de la longitud de la placa con aletas 308. Asimismo, en algunos casos, al menos uno de los uno o más tubos de calor puede extenderse más allá del ancho de la placa con aletas 308.
Como se muestra en la Figura 3C, en algunos casos el sistema de enfriamiento térmico puede incluir además una placa primaria 312 que cubre al menos parcialmente las aletas 212 del disipador de calor 200. La placa primaria 312 puede fijarse al disipador de calor 200 de cualquier manera conocida incluyendo atornillado, con pines, encintado, pegado, remachado, clavado o fijado por cualquier otro medio al disipador de calor 200. Por ejemplo, la placa primaria 312 puede fijarse al disipador de calor 200 mediante soldadura o epoxi térmicamente conductores, entre otros procedimientos. La placa primaria 312 se puede usar para transferir calor de las aletas 212 y/o los tubos de calor 202, para proteger las aletas 212 del daño, para crear canales para el flujo de aire a través de las aletas 212, y para crear un diseño modular para la manipulación y la instalación. En algunos casos, al menos una porción de los tubos de calor 202 están a ras con la parte superior de las aletas 212 de manera que los tubos de calor 202 están en contacto con la placa primaria 312.
La Figura 4 ilustra una realización ejemplar de un disipador de calor 400 que tiene una región con aletas 402 y una región sin aletas 404. Esta ilustración también muestra los tubos de calor 406 que están en contacto con la región sin aletas 404 y están integrados en la región con aletas 402. La Figura 5 ilustra el disipador de calor de la Figura 4 que comprende además una placa primaria 502 que cubre sustancialmente las regiones con aletas 402 y sin aletas 404 del disipador de calor 400. Como se muestra en la Figura 5, la placa primaria 502 puede incluir uno o más orificios o huecos 504 para flujo de aire y/o enfriamiento adicional, o para fines de montaje.
Los ensayos de laboratorio de los prototipos del sistema de enfriamiento térmico descritos en la presente invención, que incluyen una placa primaria, han mostrado una caída de temperatura de aproximadamente 20 grados Celsius desde el punto de prueba más caliente hasta el punto más frío en el disipador de calor con una entrada de aire de 600 LFM a 75 grados Celsius. Esto da como resultado una caída de presión a través del disipador de calor de aproximadamente 200 pascales. El ensayo de laboratorio ha permitido que un conmutador Ethernet de 108 Vatios tenga un aumento de temperatura de solo aproximadamente 28 grados Celsius sobre el ambiente con 600 LFM que fluye a través del mismo, sin calentar componentes adyacentes sobre sus temperaturas de funcionamiento máximas. Usando tubos de calor convencionales en la base del disipador de calor, o no usando tubos de calor en absoluto, provocaría que el conmutador Ethernet de 108 Vatios caliente los componentes adyacentes bien fuera de sus intervalos de funcionamiento especificados.
A menos que se indique expresamente lo contrario, no se pretende de ninguna manera que cualquier procedimiento expuesto en la presente invención se interprete como que requiere que sus etapas se realicen en un orden específico. Por consiguiente, cuando una reivindicación de procedimiento no expresa realmente un orden que va a ser seguido por sus etapas o no se indica específicamente en las reivindicaciones o descripciones de que las etapas deben limitarse a un orden específico, no se pretende ninguna manera que se infiere un orden, en cualquier aspecto. Esto se mantiene para cualquier base posible no expresada para interpretación, que incluye: cuestiones de lógica con respecto a la disposición de etapas o flujo operativo; un significado inmediato derivado de organización o puntuación gramatical; el número o tipo de realizaciones descritas en la memoria descriptiva.
Será evidente para los expertos en la materia que pueden realizarse diversas modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Otras realizaciones serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la consideración de la memoria descriptiva y la práctica descritas en la presente memoria y dentro de los límites impuestos por las reivindicaciones adjuntas. Se pretende que la memoria descriptiva y los ejemplos se consideren solo de modo ejemplar, siendo indicado un verdadero alcance por las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un disipador térmico que comprende:
un disipador de calor (200) que comprende, al menos parcialmente, un material térmicamente conductor, en donde el disipador de calor (200) tiene una porción de base plana (218), unitaria que comprende un primer lado (204) que puede ponerse en contacto con o próximo a uno o más componentes de producción de calor (302) y un segundo lado (206) opuesto al primer lado (204), teniendo dicho segundo lado (206) una región con aletas (208) y una región sin aletas (210), dicha región con aletas (212) y valles (214) entre las aletas (212), teniendo cada aleta (212) una o más alturas (216);
uno o más tubos de calor (202), que funcionan a través de las aletas (212) del disipador de calor (200), teniendo cada uno longitud, en donde al menos uno de los uno o más tubos de calor (202) tiene al menos una primera porción de su longitud en contacto con la región sin aletas (210) del segundo lado (206) y al menos una segunda porción de su longitud está integrada al menos parcialmente en las una o más alturas (216) de las aletas (212) de la región con aletas (208), en donde la segunda porción del al menos un tubo de calor (202) integrado en la una o más alturas (216) de las aletas (212) de la región con aletas (208) se aleja de los valles (214) entre las aletas (212).
2. El disipador térmico de la reivindicación 1, en donde el uno o más tubos de calor (202) tienen una geometría de sección transversal que consiste en una de circular, oval, cuadrada, rectangular y triangular.
3. El disipador térmico de la reivindicación 1 o 2, en donde la longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor (202) se extiende al menos parcialmente a través de una longitud de la porción de base plana y unitaria (218) del disipador de calor (200).
4. El disipador térmico de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor (202) se extiende al menos parcialmente a través de un ancho de la porción de base plana y unitaria (218) del disipador de calor (200).
5. El disipador térmico de la reivindicación 1 o 2, en donde la longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor (202) se extiende más allá de una longitud de la porción de base plana, unitaria (218) del disipador de calor (200).
6. El disipador térmico de la reivindicación 1, 2 o 5, en donde la longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor (202) se extiende más allá de un ancho de la porción de base plana y unitaria (218) del disipador de calor (200).
7. El disipador térmico de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda porción del al menos un tubo de calor integrado en la una o más alturas (216) de las aletas (212) de la región con aletas (208) está en contacto con una o más de las aletas (212).
8. El disipador térmico de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material conductor térmico comprende aluminio 6101 o cobre.
9. El disipador térmico de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera porción de la longitud del uno o más tubos de calor (202) en contacto con la región sin aletas (210) comprende la primera porción al menos parcialmente integrada en la región sin aletas (210) del disipador de calor (200).
10. El disipador térmico de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la una o más integradas al menos parcialmente en la una o más alturas (216) de las aletas (212) de la región con aletas (208) comprende los tubos de calor (202) integrados en la una o más alturas (216) de las aletas (212) de la región con aletas (208) de manera que una parte superior de cada uno de los tubos de calor (202) está alineada con o por debajo de una parte superior de las aletas (212).
11. Un sistema de enfriamiento térmico que comprende un disipador térmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
una placa primaria (312) que cubre al menos parcialmente y entra en contacto con las aletas (212) del disipador de calor (200);
una placa de circuito impreso (PCB) (304) con uno o más componentes productores de calor en un primer lado (204) de la PCB, en donde el primer lado (204) del disipador de calor (200) está en contacto con o próximo a al menos uno de los uno o más componentes productores de calor de la PCB; y
una placa con aletas (308) en contacto con o próximo a un segundo lado (206) de la PCB.
12. Un sistema de enfriamiento térmico que comprende:
un disipador de calor (200) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10; y
una placa primaria que cubre al menos parcialmente y entra en contacto con las aletas (212) del disipador de calor (200);
una placa de circuito impreso (PCB) con uno o más componentes productores de calor en un primer lado de la PCB, en donde el primer lado del disipador de calor (200) está en contacto con o próximo a al menos uno de los uno o más componentes productores de calor de la PCB; y una placa con aletas en contacto con o cerca de un segundo lado (206) de la PCB.
13. El sistema de enfriamiento térmico de la reivindicación 12, en donde el uno o más tubos de calor (202) tienen una geometría de sección transversal que consiste en una de circular, ovalada, cuadrada, rectangular y triangular.
14. El sistema de enfriamiento térmico de la reivindicación 12, en donde la longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor (202) se extiende al menos parcialmente a través de una longitud de la porción de base plana y unitaria (218) del disipador de calor (200).
15. El sistema de enfriamiento térmico de la reivindicación 12, en donde la longitud de al menos uno de los uno o más tubos de calor (202) se extiende al menos parcialmente a través de un ancho de la porción de base plana y unitaria (218) del disipador de calor (200).
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