FR3121779A3 - Heat sink element for an active heat sink system. - Google Patents

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Abstract

Elément dissipateur de chaleur pour un système de dissipation actif de chaleur. L’invention concerne un élément dissipateur de chaleur (50) destiné au refroidissement d’un dispositif électronique, comprenant un substrat (10) et un capot (30) recouvrant au moins en partie le substrat (10), le substrat comprenant une face inférieure (11) plane, une face supérieure plane (12) parallèle à la face inférieure (11), et quatre faces latérales joignant les faces supérieure et inférieure (11,12), dont une face avant (13) et une face arrière (14), parallèles et en regard l’une de l’autre, le substrat (10) comprenant une pluralité d’orifices traversants (15), dits premiers orifices, s’étendant longitudinalement de la face avant jusqu’à la face arrière (13,14), parallèlement à la face supérieure (12) et une pluralité d’orifices non traversants (16), dits seconds orifices, s’étendant à partir de la face supérieure (12) et perpendiculairement aux premiers orifices (15), et où chaque second orifice (16) traverse plusieurs premiers orifices (15), chacun des premiers orifices ayant une première extrémité (15a) sur la face avant (13) destiné à l’entrée du fluide caloporteur et une seconde extrémité (15b) sur la face arrière (14) destiné à l’évacuation du fluide caloporteur, chacun des seconds orifices ayant une unique extrémité (16a) obturé par le capot (30) recouvrant la face supérieure (12). Figure pour l’abrégé : Fig. 2Heat sink element for an active heat sink system. The invention relates to a heat sink element (50) intended for cooling an electronic device, comprising a substrate (10) and a cover (30) at least partially covering the substrate (10), the substrate comprising an underside (11) flat, a flat upper face (12) parallel to the lower face (11), and four side faces joining the upper and lower faces (11,12), including a front face (13) and a rear face (14 ), parallel and facing each other, the substrate (10) comprising a plurality of through holes (15), called first holes, extending longitudinally from the front face to the rear face (13 ,14), parallel to the upper face (12) and a plurality of non-through orifices (16), called second orifices, extending from the upper face (12) and perpendicular to the first orifices (15), and wherein each second port (16) passes through a plurality of first ports (15), each of the first ports having a first end (15a) on the front face (13) intended for the inlet of the heat transfer fluid and a second end (15b) on the rear face (14) intended for the evacuation of the heat transfer fluid, each of the second orifices having a single end (16a) closed off by the cover (30) covering the upper face (12). Figure for abstract: Fig. 2

Description

Elément dissipateur de chaleur pour un système de dissipation actif de chaleur.Heat sink element for an active heat sink system.

La présente demande se rapporte à un élément dissipateur de chaleur utilisé pour transférer de la chaleur hors d'une source de chaleur telle que, par exemple, un dispositif électronique en fonctionnement. L'invention concerne également un système de dissipation actif de chaleur comprenant un tel élément dissipateur de chaleur.The present application relates to a heat sink element used to transfer heat away from a heat source such as, for example, an electronic device in operation. The invention also relates to an active heat dissipation system comprising such a heat dissipating element.

Il est connu qu’un dispositif électronique, comme un microprocesseur d’un calculateur d’un aéronef, génère une grande quantité de chaleur lors de son fonctionnement. La chaleur doit être efficacement évacuée pour que le dispositif électronique conserve ses pleines capacités fonctionnelles et ne soit pas, à la longue, endommagé.It is known that an electronic device, such as a microprocessor of an aircraft computer, generates a large amount of heat during its operation. The heat must be efficiently evacuated so that the electronic device retains its full functional capacities and is not, in the long run, damaged.

Les systèmes dissipateurs de chaleurs passifs, tels que ceux comprenant une plaque de substrat thermo conductrice fixée sur le dispositif électronique à refroidir et un ensemble de plaques ou d'ailettes s'étendant depuis la plaque de substrat pour dissiper la chaleur par convection dans l’air ambiant, ne sont pas assez efficaces pour refroidir les dispositifs électroniques de forte puissance.Passive heat sink systems, such as those comprising a thermally conductive substrate plate attached to the electronic device to be cooled and a set of plates or fins extending from the substrate plate to dissipate heat by convection into the ambient air, are not efficient enough to cool high power electronic devices.

Pour pallier au manque d’efficacité des systèmes dissipateurs de chaleurs passifs, des systèmes de dissipation actifs de chaleur utilisant une circulation forcée de liquide caloporteur dans un circuit en boucle fermé sont utilisés. Un tel système 1, représenté à la , comprend reliés deux à deux par des conduits 6a, une pompe 3, un élément de refroidissement du fluide 4 (exemple : un radiateur exposé à l’air frais soufflé par un ventilateur), un élément dissipateur de chaleur 5 qui s'interface directement avec le dispositif électronique 2 à refroidir. Un fluide caloporteur circule dans le système sous l’action de la pompe 3 et emmagasine dans l’élément dissipateur de chaleur 5, une partie de la chaleur produite lors du fonctionnement du dispositif électronique 2, et perd, dans l’élément de refroidissement du fluide 4, la chaleur emmagasinée.To overcome the lack of efficiency of passive heat dissipation systems, active heat dissipation systems using forced circulation of coolant in a closed loop circuit are used. Such a system 1, shown in , comprises connected two by two by conduits 6a, a pump 3, a fluid cooling element 4 (example: a radiator exposed to fresh air blown by a fan), a heat sink element 5 which interfaces directly with the electronic device 2 to be cooled. A heat transfer fluid circulates in the system under the action of the pump 3 and stores in the heat dissipating element 5, part of the heat produced during the operation of the electronic device 2, and loses, in the cooling element of the fluid 4, stored heat.

Une architecture d’un élement dissipateur de chaleur 5 est présentée dans l’article « A Honeycomb Microchannel Cooling System for Microelectronics Cooling » Xiaobing Luoa et al, School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China Department of Mechanical and Power Engineering, Nanchang Institute of Technology, Nanchang, 03 March 2011.An architecture of a heat sink element 5 is presented in the article "A Honeycomb Microchannel Cooling System for Microelectronics Cooling" Xiaobing Luoa et al, School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China Department of Mechanical and Power Engineering, Nanchang Institute of Technology, Nanchang, 03 March 2011.

L’élément dissipateur de chaleur présenté dans ce papier comprend un substrat métallique de forme parallélépipédique creux avec une face thermocollée au dispositif électronique à refroidir et qui forme la face inférieure de l’élément dissipateur. Le substrat comprend une chambre, destinée à recevoir le liquide caloporteur en circulation, qui est hermétiquement fermée par un capot qui forme la face supérieure de l’élément dissipateur. Un empilement de plaques en métal, chacune étant disposée parallèlement à la face inférieure, est arrangée dans la chambre. Chacune des plaques comprend des évidements formant des motifs en nid d’abeille et les évidements sont alignés d’une plaque à l’autre. La superposition de plaques permet ainsi la formation d’une pluralité de canaux dont les parois sont les contours des évidements alignés des différentes plaques. La chaleur du dispositif électrique va, par convection naturelle, monter dans les canaux depuis la face inférieure vers la face supérieure. Le liquide présent dans les canaux, renouvelé en permanence sous l’action de la pompe, emmagasine une partie de la chaleur du dispositif électronique. Les micro-canaux, du fait de leur forme particulière, procurent une surface d’échange maximisée avec le fluide dans le volume considéré pour favoriser la dissipation de chaleur par convection forcée.The heat dissipating element presented in this paper comprises a hollow parallelepiped-shaped metal substrate with one face heat-sealed to the electronic device to be cooled and which forms the lower face of the dissipating element. The substrate comprises a chamber, intended to receive the circulating heat transfer liquid, which is hermetically closed by a cover which forms the upper face of the dissipating element. A stack of metal plates, each arranged parallel to the underside, is arranged in the chamber. Each of the plates includes recesses forming honeycomb patterns and the recesses are aligned from plate to plate. The superposition of plates thus allows the formation of a plurality of channels whose walls are the contours of the aligned recesses of the different plates. The heat from the electrical device will, by natural convection, rise in the channels from the lower face to the upper face. The liquid present in the channels, constantly renewed under the action of the pump, stores part of the heat of the electronic device. The micro-channels, due to their particular shape, provide a maximized exchange surface with the fluid in the volume considered to promote heat dissipation by forced convection.

Un tel élément dissipateur de chaleur est efficace, mais sa fabrication est délicate, car il n’est pas aisé de produire rapidement et à moindre coût une multitude de motifs en nid d’abeille sur une plaque. Il existe un besoin de trouver un élément dissipateur de chaleur destiné à un système de dissipation actif de chaleur qui est plus simple à fabriquer tout en ayant une efficacité équivalente en termes de dissipation de chaleur.Such a heat-dissipating element is efficient, but its manufacture is tricky, because it is not easy to quickly and inexpensively produce a multitude of honeycomb patterns on a plate. There is a need to find a heat dissipating element intended for an active heat dissipation system which is simpler to manufacture while having equivalent efficiency in terms of heat dissipation.

La présente invention vise à remédier en tout ou partie à ce besoin. A cet effet, l’invention a pour objet un élément dissipateur de chaleur comprenant un substrat et un capot recouvrant au moins en partie le substrat, le substrat comprenant une face inférieure plane destinée à être apposée contre une face d’un dispositif électronique à refroidir, une face supérieure plane parallèle à la face inférieure, et quatre faces latérales planes joignant les faces supérieure et inférieure, dont une face avant et une face arrière, parallèles et en regard l’une de l’autre, caractérisé en ce que le substrat comprend une pluralité d’orifices traversants, dits premiers orifices, tous parallèles entre eux et s’étendant longitudinalement de la face avant jusqu’à la face arrière, parallèlement à la face supérieure et une pluralité d’orifices non traversants, dits seconds orifices, s’étendant à partir de la face supérieure et perpendiculairement aux premiers orifices, et où chaque second orifice traverse plusieurs premiers orifices, chacun des premiers orifices ayant une première extrémité sur la face avant destiné à l’entrée du fluide caloporteur dans le substrat et une seconde extrémité sur la face arrière destiné à l’évacuation du fluide caloporteur hors du substrat, chacun des seconds orifices ayant une unique extrémité, arrangé sur la face supérieure, obturé par le capot recouvrant la face supérieure.The present invention aims to remedy all or part of this need. To this end, the subject of the invention is a heat sink element comprising a substrate and a cover covering at least part of the substrate, the substrate comprising a flat lower face intended to be affixed against a face of an electronic device to be cooled. , a flat upper face parallel to the lower face, and four flat lateral faces joining the upper and lower faces, including a front face and a rear face, parallel and facing each other, characterized in that the substrate comprises a plurality of through holes, called first holes, all parallel to each other and extending longitudinally from the front face to the rear face, parallel to the upper face and a plurality of non-through holes, called second holes, extending from the top face and perpendicular to the first apertures, and wherein each second aperture passes through a plurality of first apertures, each of the first apertures having a first end on the front face intended for the entry of the heat transfer fluid into the substrate and a second end on the rear face intended for the evacuation of the heat transfer fluid from the substrate, each of the second orifices having a single end, arranged on the face upper, closed by the cover covering the upper face.

L’invention a également pour objet un système de dissipation actif de chaleur par circulation forcée de liquide caloporteur comprenant un tel élément dissipateur de chaleur.The invention also relates to an active heat dissipation system by forced circulation of heat transfer liquid comprising such a heat dissipating element.

Les caractéristiques de l’invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d’autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquels :The characteristics of the invention mentioned above, as well as others, will appear more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, said description being made in relation to the attached figures, among which:

la est une vue schématique d’un système de dissipation actif de chaleur par circulation forcée de liquide caloporteur qui comprend un élément dissipateur de chaleur ; the is a schematic view of an active heat dissipation system by forced circulation of coolant liquid which comprises a heat dissipating element;

la est une vue en coupe d’un élément dissipateur de chaleur selon l’invention ; the is a sectional view of a heat sink element according to the invention;

la est une vue en perspective du substrat de l’élément dissipateur de chaleur représenté à la , selon un mode de réalisation de l’invention. the is a perspective view of the substrate of the heat sink element shown in , according to one embodiment of the invention.

En relation avec la , un élément dissipateur de chaleur 50 selon l’invention pour un système de dissipation actif de chaleur 1 tel que décrit ci-dessus, prend la forme d’un élément parallélépipédique et comprend un substrat usiné 10, un capot 30 qui recouvre au moins en partie le substrat 10, et des couvercles 41-42 pour permettre la connexion hydraulique de l’élément dissipateur de chaleur 50 avec des conduits 6a pour la circulation du fluide caloporteur.In relation to the , a heat dissipating element 50 according to the invention for an active heat dissipating system 1 as described above, takes the form of a parallelepipedal element and comprises a machined substrate 10, a cover 30 which covers at least part of the substrate 10, and covers 41-42 to allow the hydraulic connection of the heat sink element 50 with conduits 6a for the circulation of the heat transfer fluid.

La substrat 10 est réalisé, par exemple, en un matériau composite ou en métal (ex :cuivre), ou en en graphite. Le capot 30 est réalisé, par exemple, en métal, ou en matériau composite, ou en graphite ou encore en silicone. Les couvercles 41-42 sont, par exemple, réalisés en un matériau souple comme du silicone.The substrate 10 is made, for example, of a composite material or of metal (eg copper), or of graphite. The cover 30 is made, for example, of metal, or of composite material, or of graphite or else of silicone. The covers 41-42 are, for example, made of a flexible material such as silicone.

Le substrat 10 comprend une face inférieure plane 11, une face supérieure 12 parallèle à la face inférieure 11, et quatre faces latérales planes joignant les faces supérieure 12 et inférieure 11. Parmi les faces latérales, il y a une face avant 13 et une face arrière 14, parallèles et en regard l’une de l’autre, et perpendiculaires aux autres faces du substrat.The substrate 10 comprises a flat lower face 11, an upper face 12 parallel to the lower face 11, and four flat side faces joining the upper faces 12 and lower faces 11. Among the side faces, there is a front face 13 and a face rear 14, parallel and facing each other, and perpendicular to the other faces of the substrate.

La face inférieure 11 est destinée à être apposée contre une face du dispositif électronique à refroidir 2 et fixée à cette dernière au moyen, par exemple, d’une colle thermo-conductrice.The lower face 11 is intended to be affixed against a face of the electronic device to be cooled 2 and fixed to the latter by means, for example, of a thermally conductive glue.

Le substrat 10 comprend une pluralité d’orifices 15,16 qui forment des canaux pour l’écoulement du fluide caloporteur dans la substrat, dont :The substrate 10 comprises a plurality of orifices 15,16 which form channels for the flow of the heat transfer fluid in the substrate, including:

- une pluralité d’orifices traversants 15, dits premiers orifices, tous parallèles entre eux et s’étendant longitudinalement de la face avant 13 jusqu’à la face arrière 14, parallèlement aux faces supérieure 12 et inférieure 11. Chacun des premiers orifices a ainsi une extremité 15a sur la face avant 13 et une extremité 15b sur la face arrière 14. Les extrémités 15a, 15b des premiers orifices sont prévues pour l’entrée/sortie de fluide caloporteur à l’intérieur du substrat 10.- a plurality of through orifices 15, called first orifices, all parallel to each other and extending longitudinally from the front face 13 to the rear face 14, parallel to the upper 12 and lower 11 faces. Each of the first orifices thus has an end 15a on the front face 13 and an end 15b on the rear face 14. The ends 15a, 15b of the first orifices are provided for the inlet/outlet of heat transfer fluid inside the substrate 10.

- une pluralité d’orifices non débouchants 16, dits seconds orifices, percés sur la face supérieure 12, tous parallèles entre eux et s’étendant longitudinalement, à partir de la face supérieure 12, entre la face supérieure 12 et la face inférieure 11, perpendiculairement à la face supérieure 12 et donc aux premiers alésages 15. Chacun des seconds orifices a ainsi une unique extrémité 16a arrangée sur la face supérieure 12.- a plurality of blind orifices 16, called second orifices, pierced on the upper face 12, all parallel to each other and extending longitudinally, from the upper face 12, between the upper face 12 and the lower face 11, perpendicular to the upper face 12 and therefore to the first bores 15. Each of the second orifices thus has a single end 16a arranged on the upper face 12.

Ces premiers et seconds orifices 15, 16 sont obtenus par un usinage (perçage) du substrat 10. Le substrat 10 est usiné de telle sorte que chaque second orifice 16 traverse plusieurs premiers orifices 15 dans la hauteur du substrat 10 définie comme étant la plus petite distance entre les faces supérieures 12 et inférieure 11.These first and second orifices 15, 16 are obtained by machining (drilling) the substrate 10. The substrate 10 is machined such that each second orifice 16 passes through several first orifices 15 in the height of the substrate 10 defined as being the smallest distance between the upper 12 and lower 11 faces.

Le capot 30, installé sur le substrat 10 après l’usinage de ce dernier, recouvre la face supérieure 12 pour obturer les seconds orifices 16. Le capot 30 est fixé au substrat, de manière étanche, par un procédé de soudage ou de collage selon le matériau dans lequel il est réalisé.The cover 30, installed on the substrate 10 after the machining of the latter, covers the upper face 12 to close the second orifices 16. The cover 30 is fixed to the substrate, in a sealed manner, by a welding or gluing process according to the material from which it is made.

Dans le mode de réalisation illustré à la , les premiers et seconds orifices 15,16 sont dimensionnés et percées selon un schéma permettant d’obtenir un rapport optimal entre un nombre élevé d’orifices 15,16 réalisés et une bonne tenue mécanique du substrat 10. Ainsi, les premiers et seconds orifices 15,16 ont tous le même diamètre et, suivant le schéma de perçage, les premiers orifices 15 sont repartis dans le substrat 10 selon un premier motif répétitif et les seconds orifices 16 sont repartis dans le substrat 10 selon un second motif répétitif.In the embodiment illustrated in , the first and second orifices 15,16 are dimensioned and drilled according to a diagram making it possible to obtain an optimal ratio between a high number of orifices 15,16 made and a good mechanical strength of the substrate 10. Thus, the first and second orifices 15,16 all have the same diameter and, according to the drilling diagram, the first orifices 15 are distributed in the substrate 10 according to a first repeating pattern and the second orifices 16 are distributed in the substrate 10 according to a second repeating pattern.

Plus précisément, de manière identique pour la face avant et la face arrière 13,14, les premiers orifices 15 sont arrangés en colonnes 17a-b sur la largeur de la face avant/arrière 13,14, ou chaque colonne 17a-b s’étend sur la hauteur (définie comme la plus petite dimension entre la face inférieure et la face supérieure) de la face avant/arrière 13,14. Les colonnes 17a-b sont séparées entre elles d’une distance constante. Dans chaque colonne 17a-b, les orifices 15 sont séparés entre eux d’un premier pas constant entre chaque orifice, et identique pour toutes les colonnes 17a-b. Le premier motif répétitif se compose de deux colonnes 17a-b, avec une première et une seconde colonne, et où les centres des premiers orifices 15 de la première colonne 17a sont décalés, suivant la hauteur de la face avant/arrière 13,14, du centre des premiers orifices 15 de la seconde colonne 17b, d’une distance égale à la moitié du diamètre d’un premier orifice 15.More specifically, identically for the front face and the rear face 13,14, the first orifices 15 are arranged in columns 17a-b over the width of the front/rear face 13,14, where each column 17a-b is extends over the height (defined as the smallest dimension between the lower face and the upper face) of the front/rear face 13,14. Columns 17a-b are separated from each other by a constant distance. In each column 17a-b, the orifices 15 are separated from each other by a first constant pitch between each orifice, and identical for all the columns 17a-b. The first repeating pattern consists of two columns 17a-b, with a first and a second column, and where the centers of the first orifices 15 of the first column 17a are offset, according to the height of the front/rear face 13,14, from the center of the first orifices 15 of the second column 17b, by a distance equal to half the diameter of a first orifice 15.

Sur la largeur de la face supérieure 12, les seconds orifices 16 sont arrangés en lignes 18a-b séparées entre elles d’une distance constante, et chaque ligne lignes 18a-b s’étend sur la longueur (définie comme la plus petite distance entre la face avant et la face arrière) de la face supérieure 12. Chaque ligne 18a-b comprend une pluralité de seconds orifices 16 avec un second pas (le second pas est supérieur au premier pas, de l’ordre de dix fois supérieur) constant entre chaque second orifice 16 d’une même ligne 18a-b et identique pour toutes les lignes 18a-b. Le second motif répétitif se compose de deux lignes 18a-b, avec une première et une seconde ligne, et où les centres des seconds orifices 16 de la première ligne 18a sont décalés, suivant la longueur de la face supérieure 12, du centre des seconds orifices 16 de la seconde ligne 18b, d’une distance égale à la moitié du diamètre d’un orifice 16a.Across the width of the upper face 12, the second orifices 16 are arranged in lines 18a-b separated from each other by a constant distance, and each line lines 18a-b extends over the length (defined as the smallest distance between the front face and the rear face) of the upper face 12. Each line 18a-b comprises a plurality of second orifices 16 with a second pitch (the second pitch is greater than the first pitch, of the order of ten times greater) between each second orifice 16 of the same line 18a-b and identical for all lines 18a-b. The second repeating pattern consists of two lines 18a-b, with a first and a second line, and where the centers of the second orifices 16 of the first line 18a are offset, along the length of the upper face 12, from the center of the second orifices 16 of the second line 18b, a distance equal to half the diameter of an orifice 16a.

Du point de vue hydraulique, pour le substrat 10 recouvert de son capot 30, les premiers orifices 15 forment des premiers canaux de fluide C1, dits canaux horizontaux ouverts à leurs deux extrémités 15a-b, tandis que les second orifices 16, forment des seconds canaux C2, dit canaux verticaux, obturés à leurs extrémités 16a.From the hydraulic point of view, for the substrate 10 covered with its cover 30, the first orifices 15 form first fluid channels C1, called horizontal channels open at their two ends 15a-b, while the second orifices 16 form second C2 channels, called vertical channels, closed at their ends 16a.

Les premiers canaux C1 sont connectés à un premier conduit 6a au niveau de la face avant 13 et à un second conduit 6a au niveau de la face arrière 14 du substrat 10. A cet effet, chacune de la face arrière 14 et de la face 13 avant est fermée par un couvercle 41-42 qui est emmanché de manière étanche (par exemple au moyen de joints, non représentés) sur le substrat 10 muni de son capot 30. Le couvercle 41-42 a une forme de dôme ou de cloche de sorte à définir une chambre 41a-42a avec la face avant/arrière et dans laquelle débouchent tous les premiers canaux C1. Le couvercle 41-42 comprend un passage de fluide 41b-42b, dans lequel est emmanché, de manière étanche, un raccord (non représenté) pour la connexion d’un conduit 6a afin de permettre à un fluide de passer du conduit 6a à la chambre 41a-42a ou inversement.The first channels C1 are connected to a first conduit 6a at the level of the front face 13 and to a second conduit 6a at the level of the rear face 14 of the substrate 10. For this purpose, each of the rear face 14 and of the face 13 front is closed by a cover 41-42 which is fitted in a sealed manner (for example by means of gaskets, not shown) on the substrate 10 provided with its cover 30. The cover 41-42 has the shape of a dome or bell of so as to define a chamber 41a-42a with the front/rear face and into which all the first channels C1 open. The cover 41-42 comprises a fluid passage 41b-42b, into which is fitted, in a sealed manner, a connector (not shown) for the connection of a conduit 6a in order to allow a fluid to pass from the conduit 6a to the room 41a-42a or vice versa.

L’action de la pompe 3 permet de faire rentrer le fluide caloporteur amené par le premier conduit 6a dans la chambre 41a formée entre la face avant 13 et son couvercle 41 puis de faire pénétrer le fluide dans la substrat 10 via les extrémités 15a des premiers orifices 15 arrangées sur la face avant 13.The action of the pump 3 makes it possible to bring the heat transfer fluid supplied by the first conduit 6a into the chamber 41a formed between the front face 13 and its cover 41 then to cause the fluid to penetrate into the substrate 10 via the ends 15a of the first orifices 15 arranged on the front face 13.

A l’intérieur du substrat 10 recouvert par son capot 30, l’action de la pompe 3 crée une circulation majoritaire du fluide caloporteur dans les canaux horizontaux C1 dans une direction principale allant de la face avant 13 vers la face arrière 14 du substrat pour l’introduction et l’extraction du fluide caloporteur dans/hors de l’élément de dissipation thermique 50, et d’autre part une circulation minoritaire du fluide dans les canaux verticaux C2 connectés aux canaux principaux C1, dans une direction secondaire, perpendiculaire à la direction principale.Inside the substrate 10 covered by its cover 30, the action of the pump 3 creates a majority circulation of the heat transfer fluid in the horizontal channels C1 in a main direction going from the front face 13 towards the rear face 14 of the substrate to the introduction and extraction of the heat transfer fluid into/out of the heat dissipation element 50, and on the other hand a minority circulation of the fluid in the vertical channels C2 connected to the main channels C1, in a secondary direction, perpendicular to the main direction.

Après la circulation à l’intérieur du substrat 10 recouverte par son capot 30, le fluide caloporteur sort du substrat 10 au travers des extrémités 15b des premiers orifices 15 arrangées sur la face arrière 14, s’accumule dans la chambre 42a définie entre la face arrière 14 et son couvercle 42, puis est ensuite évacué au travers du second conduit 6a.After circulation inside the substrate 10 covered by its cover 30, the heat transfer fluid leaves the substrate 10 through the ends 15b of the first orifices 15 arranged on the rear face 14, accumulates in the chamber 42a defined between the face back 14 and its cover 42, then is then evacuated through the second conduit 6a.

Lorsque l’élément de dissipation de chaleur 50 est arrangé sur un dispositif électronique chaud 2, la direction secondaire va, du fait de la convection thermique, de la face inférieure 11 vers la face supérieure 12 du substrat.When the heat dissipation element 50 is arranged on a hot electronic device 2, the secondary direction goes, due to thermal convection, from the lower face 11 towards the upper face 12 of the substrate.

La vitesse de déplacement du fluide caloporteur dans les canaux verticaux C2 est inférieure à la vitesse de déplacement du fluide dans les canaux horizontaux C1 puisque la direction de l’écoulement dans les canaux verticaux C2 est perpendiculaire à la direction principale. Ces particularités permettent de créer une recirculation du fluide caloporteur entre les canaux horizontaux C1 et verticaux C2 qui va avoir pour effet de « pomper » la chaleur produite par le dispositif électronique 2 et de l’évacuer par un brassage entre le fluide chauffé et le fluide plus frais sans cesse renouvelé sous l’action de la pompe 3.The speed of movement of the heat transfer fluid in the vertical channels C2 is lower than the speed of movement of the fluid in the horizontal channels C1 since the direction of flow in the vertical channels C2 is perpendicular to the main direction. These features make it possible to create a recirculation of the heat transfer fluid between the horizontal C1 and vertical C2 channels which will have the effect of "pumping" the heat produced by the electronic device 2 and of evacuating it by mixing between the heated fluid and the fluid cooler constantly renewed under the action of the pump 3.

Dans le détail, le fluide présent dans les canaux verticaux C2 et au niveau de la face inférieure 11 va emmagasiner de la chaleur produite par le fonctionnement du dispositif électronique 2. La convection forcée déplace le fluide chaud dans la direction verticale, vers la face supérieure 12. A chaque intersection d’un canal vertical C2 avec un canal horizontal C1 le long du déplacement du fluide chaud dans la direction verticale, une partie du fluide chaud, se mélange au fluide plus froid se déplaçant dans le canal horizontal C1 selon la direction principale, et une partie de la chaleur est ainsi évacuée hors de la substrat dans la direction principale.In detail, the fluid present in the vertical channels C2 and at the level of the lower face 11 will store heat produced by the operation of the electronic device 2. The forced convection moves the hot fluid in the vertical direction, towards the upper face 12. At each intersection of a vertical channel C2 with a horizontal channel C1 along the displacement of the hot fluid in the vertical direction, a part of the hot fluid, mixes with the colder fluid moving in the horizontal channel C1 according to the direction main, and part of the heat is thus evacuated out of the substrate in the main direction.

Outre son efficacité pour réduire la température d’un dispositif électronique, l’élément de dissipation de chaleur 50 selon l’invention est construit simplement, en particulier par perçage du substrat. Dans le cas où un élément de dissipation de chaleur 50 de grande longueur serait nécessaire, et afin de faciliter sa fabrication ainsi que son implémentation sur le dispositif électronique, le substrat 10 peut être construit en modules soudés les uns aux autres et recouverts ensuite par un capot 30.In addition to its effectiveness in reducing the temperature of an electronic device, the heat dissipation element 50 according to the invention is constructed simply, in particular by drilling the substrate. In the event that a heat dissipation element 50 of great length is necessary, and in order to facilitate its manufacture as well as its implementation on the electronic device, the substrate 10 can be constructed in modules welded to each other and then covered by a hood 30.

Dans un mode de réalisation non illustré de l’invention, l’élément de dissipation de chaleur ne comprend pas de couvercles emmanchés sur ses extrémités. La connexion hydraulique entre un conduit 6a et chaque face avant/arrière 13,14 se fait via une nourrice auquel est connecté le conduit 6a d’une part, et à laquelle sont connectée d’autre part, chacun des orifices premiers arrangés.In a non-illustrated embodiment of the invention, the heat dissipation element does not include fitted covers on its ends. The hydraulic connection between a conduit 6a and each front/rear face 13,14 is made via a manifold to which the conduit 6a is connected on the one hand, and to which are connected on the other hand, each of the first orifices arranged.

Ainsi sur chaque face avant/arrière 13,14 Chaque premier orifice 15 est connecté à la nourrice au moyen d’un flexible souple, dont l’extrémité est maintenue dans le premier orifice 15 par des moyens connus. Par exemple, l’extrémité du flexible souple est filetée et se visse dans un taraudage pratiqué dans chaque premier orifice 15.Thus on each front/rear face 13,14 Each first orifice 15 is connected to the feeder by means of a flexible hose, the end of which is held in the first orifice 15 by known means. For example, the end of the flexible hose is threaded and is screwed into a thread made in each first hole 15.

Claims (9)

1) Elément dissipateur de chaleur (50) comprenant un substrat (10) et un capot (30) recouvrant au moins en partie le substrat (10), le substrat (10) comprenant une face inférieure (11) plane destinée à être apposée contre une face d’un dispositif électronique (2) à refroidir, une face supérieure (12) plane parallèle à la face inférieure (11), et quatre faces latérales planes joignant les faces supérieure et inférieure (11,12), dont une face avant (13) et une face arrière (14), parallèles et en regard l’une de l’autre, caractérisé en ce que le substrat (10) comprend une pluralité d’orifices traversants (15), dits premiers orifices, tous parallèles entre eux et s’étendant longitudinalement de la face avant jusqu’à la face arrière (13,14), parallèlement à la face supérieure (12) et une pluralité d’orifices non traversants (16), dits seconds orifices, s’étendant à partir de la face supérieure (12) et perpendiculairement aux premiers orifices (15), et où chaque second orifice (16) traverse plusieurs premiers orifices (15), chacun des premiers orifices ayant une première extrémité (15a) sur la face avant (13) destiné à l’entrée du fluide caloporteur dans le substrat (10) et une seconde extrémité (15b) sur la face arrière (14) destiné à l’évacuation du fluide caloporteur hors du substrat (10), chacun des seconds orifices ayant une unique extrémité (16a), arrangé sur la face supérieure (12), obturé par le capot (30) recouvrant la face supérieure (12).1) Heat sink element (50) comprising a substrate (10) and a cover (30) at least partially covering the substrate (10), the substrate (10) comprising a flat lower face (11) intended to be affixed against a face of an electronic device (2) to be cooled, a flat upper face (12) parallel to the lower face (11), and four flat side faces joining the upper and lower faces (11,12), including a front face (13) and a rear face (14), parallel and facing each other, characterized in that the substrate (10) comprises a plurality of through orifices (15), called first orifices, all parallel between them and extending longitudinally from the front face to the rear face (13,14), parallel to the upper face (12) and a plurality of non-through orifices (16), called second orifices, extending to from the upper face (12) and perpendicular to the first orifices (15), and where each second orifice (16) crosses a plurality of first orifices (15), each of the first orifices having a first end (15a) on the front face (13) intended for the entry of the heat transfer fluid into the substrate (10) and a second end (15b) on the rear face (14) intended for the evacuation of the heat transfer fluid from the substrate (10), each of the second orifices having a single end (16a), arranged on the upper face (12), closed off by the cover (30) covering the upper face (12). 2) Elément dissipateur de chaleur (50) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers et seconds orifices (15,16) ont tous le même diamètre2) heat sink element (50) according to claim 1, characterized in that the first and second orifices (15,16) all have the same diameter 3) Elément dissipateur de chaleur (50) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers orifices (15) sont repartis dans le substrat (10) en suivant un premier motif répétitif.3) Heat sink element (50) according to claim 1, characterized in that the first orifices (15) are distributed in the substrate (10) following a first repeating pattern. 4) Elément dissipateur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les seconds alésages (16) sont repartis dans le substrat (10) en suivant un second motif répétitif.4) heat sink element according to claim 3, characterized in that the second bores (16) are distributed in the substrate (10) following a second repeating pattern. 5) Elément dissipateur de chaleur (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend, associé à chacune de la face avant/arrière (13,14), un couvercle (41,42) emmanché sur le substrat (10) recouvert du capot (30) et recouvrant la face avant/arrière (13/14) à laquelle le couvercle est associé, le couvercle (41,42) comprenant un passage (41b,42b) pour le passage d’un fluide caloporteur vers ou hors du substrat (10).5) heat sink element (50) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises, associated with each of the front / rear face (13,14), a cover (41,42) fitted onto the substrate (10) covered with the cover (30) and covering the front/rear face (13/14) with which the cover is associated, the cover (41,42) comprising a passage (41b,42b) for the passage of a heat transfer fluid towards or out of the substrate (10). 6) Elément dissipateur de chaleur (50) selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque couvercle (41,42) est réalisé en silicone.6) heat sink element (50) according to claim 5, characterized in that each cover (41,42) is made of silicone. 7) Elément dissipateur de chaleur (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le substrat (10) est réalisé en un matériau pris parmi un matériau composite, un matériau métallique, le graphite.7) heat sink element (50) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the substrate (10) is made of a material selected from a composite material, a metallic material, graphite. 8) Elément dissipateur de chaleur (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le capot (30) est réalisé en un matériau pris parmi un matériau composite, un matériau métallique, le graphite, du silicone.8) heat sink element (50) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the cover (30) is made of a material taken from a composite material, a metallic material, graphite, silicone. 9) Système de dissipation actif de chaleur (1) d’un dispositif électronique à refroidir (2), le système comprenant, reliés deux à deux par des conduits (6a), une pompe (3) adaptée à déplacer un fluide caloporteur, un élément de refroidissement du fluide caloporteur (4), un élément dissipateur de chaleur (50) destiné à s’interfacer avec le dispositif électronique à refroidir (2), l’élément dissipateur de chaleur (50) comprenant un substrat (10) et un capot (30) recouvrant au moins en partie le substrat (10), le substrat (10) comprenant une face inférieure (11) plane destinée à être apposée contre une face du dispositif électronique (2) à refroidir, une face supérieure (12) plane parallèle à la face inférieure (11), et quatre faces latérales planes joignant les faces supérieure et inférieure (11,12), dont une face avant (13) et une face arrière (14), parallèles et en regard l’une de l’autre, caractérisé en ce que le substrat (10) comprend une pluralité d’orifices traversants (15), dits premiers orifices, tous parallèles entre eux et s’étendant longitudinalement de la face avant jusqu’à la face arrière (13,14), parallèlement à la face supérieure (12) et une pluralité d’orifices non traversants (16), dits seconds orifices, s’étendant à partir de la face supérieure (12) et perpendiculairement aux premiers orifices (15), et où chaque second orifice (16) traverse plusieurs premiers orifices (15), chacun des premiers orifices ayant une première extrémité (15a) sur la face avant (13) destiné à l’entrée du fluide caloporteur dans le substrat (10) et une seconde extrémité (15b) sur la face arrière (14) destiné à l’évacuation du fluide caloporteur hors du substrat (10), chacun des seconds orifices ayant une unique extrémité (16a), arrangé sur la face supérieure (12), obturé par le capot (30) recouvrant la face supérieure (12).9) Active heat dissipation system (1) of an electronic device to be cooled (2), the system comprising, connected in pairs by conduits (6a), a pump (3) adapted to move a heat transfer fluid, a heat transfer fluid cooling element (4), a heat dissipating element (50) intended to interface with the electronic device to be cooled (2), the heat dissipating element (50) comprising a substrate (10) and a cover (30) covering at least part of the substrate (10), the substrate (10) comprising a flat lower face (11) intended to be affixed against a face of the electronic device (2) to be cooled, an upper face (12) plane parallel to the lower face (11), and four flat side faces joining the upper and lower faces (11,12), including a front face (13) and a rear face (14), parallel and facing one of the other, characterized in that the substrate (10) comprises a plurality of through orifices (15), called first orifices, all parallel to each other and extending longitudinally from the front face to the rear face (13, 14), parallel to the upper face (12) and a plurality of non-through orifices (16), called second orifices, extending from the upper face (12) and perpendicular to the first orifices (15), and where each second orifice (16) passes through several first orifices (15), each of the first orifices having a first end (15a) on the front face (13) intended for the entry of the heat transfer fluid into the substrate (10) and a second end (15b) on the rear face (14) intended for the evacuation of the heat transfer fluid from the substrate (10), each of the second orifices having a single end (16a), arranged on the upper face (12), closed off by the cover (30) covering the upper face (12).
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