SE533224C2 - Kylkropp för kretskortkomponenter - Google Patents

Description

25 30 l Jfl l .LJ iZi-Ill Pl-.ïi FU! »Fä-H Det gäller i synnerhet de fall då komponenterna kyls av ett kylmedel i serie- anslutna kanaler, då den halvledarkomponent som ligger längst nedströms att kommer att utsättas för de högsta drifttemperaturerna. En 10°C ökning av drifttemperaturen förkortar normalt en komponents livslängd med 50%.

Sålunda finns det ett behov av förbättrad kylning av kretskortkomponenter.

Det viktigaste är att få en så jämn kylning som möjligt, så att temperaturen hos två eller flera komponenter, alternativt två eller flera komponentdelar, kan hållas på samma nivå. Kylkapaciteten måste också optimeras i förhållande till flödeshastigheten. Konstruktionen måste vara kompakt, enkel och kostnads- effektiv.

SAMMANFATTNING Syftet med uppfinningen är att få bukt med nackdelarna i känd teknik. genom att tillhandahålla blir en jämn, effektiv och optimal kylning av kretskortkompo- nenter. Detta mål uppnås med föreliggande strängpressade kyl- kropp/komponentplatta med kylfunktion i aluminium, på vilken en eller flera kretskortkomponenter kan monteras. Kylkroppen omfattar en första och en andra sidodel. Sagda första sidodel innefattar ett område för montage av minst en kretskortkomponentdel, och sagda andra sidodel innefattar ett om- råde för montage av minst en andra kretskortkomponentdel.

Kylkroppen har också ett inlopp till vilket ett inloppsrör för kylvätskan kan an- slutas, samt ett utlopp till vilket en utloppsrör för kylvätskan kan anslutas. En eller flera ingångskanaler löper genom kylkroppens första sidodel, och en eller flera returkanaler löper genom kylkroppens andra sidodel. lngångs- och returkanalerna serieansluts, varigenom inloppet för ingångskanalerna kom- mer att vara på samma sida av kylkroppen som utloppet för returkanalema.

En synnerligen enhetlig kylning av kretskortkomponenterna åstadkoms där- igenom att tvärsnittssytan på returkanalerna görs mindre än tvärsnittsytan på ingångskanalerna. Kylkretsen för föreliggande kylkropp, inklusive ingångs- 10 15 20 25 30 och returkanaler, är avsedd att kyla ner två eller flera kretskortkomponentde- lar efter varandra. Den mindre tvärsnittssytan för returkanalerna ökar kyl- vätskans flödeshastighet genom returkanalerna, varvid kylningen av minst en andra kretskortkomponentdel förbättras. Den förbättrade kylningen uppväger nackdelen med den högre kylvätsketemperaturen i returkanalerna. Tack vare en kompakt kylkropp för kretskortkomponenter erhålls alltså enhetlig nedkyl- ning av en första och en andra kretskortkomponentdel.

Den första och andra sidodelen kan utgöras av kylkroppens vänstra eller högra, alternativt övre eller nedre delar. De åtminstone två kretskortkompo- nentdelarna kan antingen utgöras av två eller flera individuella komponenter, eller av två delar av en och samma komponent.

En platt strängpressad kylkropp i aluminium konstruerad i enlighet med före- liggande uppfinning medför hög hållfasthet trots enkel och kostnadseffektiv konstruktion. Aluminium är ett material med hög värmekonduktivitet, vilket är en fördel.

Kanalernas tvärsnitt kan vara exempelvis runda, elliptiska eller polygona.

Men kylningen kan förbättras genom att tillförsel- och/eller returkanalernas tvärsnitt anpassas så att de gynnar ett tvärgående flöde. För att uppnå detta är ett polygonalt tvärsnitt bäst. lnnerhörnen i en kanal med polygonalt tvär- snitt har en bromsande inverkan på flödeshastigheten i hörnområdena, och det har l sin tur en positiv inverkan pâ det tvärgående flödet. Ett tvärsnitt med ett skarpt innerhörn, helst med spetsig vinkel, är särskilt fördelaktigt. Optimal kylning kan erhållas med i huvudsak triangelformade tvärsnitt för retur- och/eller tillförselkanalerna. Optimering av tvärsnittet kan användas antingen för såväl tiilförsel- som returkanalerna eller för det ena alternativet.

Används triangelforrnat tvärsnitt kan tillförsel- och/eller returkanalerna place- ras så att triangelns ena sida är vänd mot kylkroppen, vilket ger stor värme- överföringsyta mellan kretskortkomponenterna och kylmedlet. För att optime- 10 15 20 25 30 IJ! C13 ra kylkapaciteten kan tvärsnittstrianglarna ha ett höjd/breddförhållande av minst 2.

Kylkroppen för kretskortkomponenter kan också vara försedd med lnlopps- tank, samlingstank och utlopptank. ln- och utloppstankar ansluts till kylkrop- pens ena ände och samlingstanken ansluts till kylkroppens andra ände. Des- sa in- och utloppstankar kan antingen bestå av en enda komponent eller av två separata delar. lnloppstanken förbinder kylvätskans inloppsrör med tillförselkanalerna. På samma sätt förbinder utloppstanken utloppsröret med returkanalerna. Sam- lingstanken förbinder tillförselkanalerna med returkanalerna. För att utjämna eventuella temperaturskillnader mellan kylmedlet i de olika tillförselkanalerna kan samlingstanken förses med en blandningskammare, där kylmedlet från samtliga tillförselkanaler samlas upp och blandas. Därefter leds kylmedlet uti de olika returkanalerna via samlingstanken.

Tack vare dessa tankar som är anslutna till kylkroppen kan en strängpressad kylkropp användas. Tankarna kan anpassas till rådande förhållanden, medan däremot kylkroppen med fördel kan massproduceras.

Kylkroppen kan också innehålla ett kylsystem med inloppsrör, utloppsrör och kylvätskepump. Pumpen ansluts mellan in- och utloppsrör.

KORT BESKRIVNING AV FIGURERNA Uppfinningens övriga egenskaper och fördelar beskrivs nedan med referens till bifogade figurer, där figur 1 visar en planritning för ett exempel på en kylkropp för kretskort- komponenter konstmerad i enlighet med uppfinningen, med kretskortkomponenterna monterade på en övre yta, figur 2 visar ett tvärsnitt genom kylkroppen i figur 1, 10 15 20 25 30 5 figur 3 visar ett tvärsnitt- genom en kylkropp konstruerad i enlighet med uppfinningen, med komponenterna monterade på en övre resp. en nedre yta. figur4 illustrerar tvärsnittet med en annan typ av tillförsel- och returka- naler, och figur 5 visar en förstoring av kanaler med två olika tvärsnitt.

Varken figurerna eller beskrivningen nedan begränsar omfattningen av före- liggande uppfinning. Samma referensnumrering har använts i alla ritningar för samma eller motsvarande komponenter.

DETALJERAD BESKRIVNING Figur 1 visar en kylkropp för kretskortkomponenter 12 utförd i enlighet med föreliggande uppfinning. Kylkroppen 12 är försedd med en första och en andra kretskortkomponent 14, 16. Det sätt på vilket komponenterna 14, 16 har monterats på kylkroppens 12 yta tas inte upp till diskussion här. Syftet med kylkroppen 12 är att utgöra installationsutrymme för komponenterna 14, 16 och samtidigt kyla ned komponenterna 14, 16. Tillförsel- och returkanaler- na, 30, 32, för kylvätskan går genom kylkroppen 12 alldeles intill dess yta, där komponenterna 14, 16 är monterade, se figur 2.

Kylkroppen 12 kan också vara utrustad med inloppsrör 22, utloppsrör 24 och pump 26. lnloppsröret 22 ansluts till inloppstanken 38, som fördelar kylvätska från inloppsröret 22 till tillförselkanalerna 30. På motsvarande sätt ansluts utloppsröret 24 till returkanalerna 32 via utloppstanken 46. I föreliggande ex- empel används två tillförselkanaler 30 och två returkanaler 32. lnloppstanken 38 och utloppstanken 46 är anslutna i samma ände, 40, av kylkroppen 12. l motsatta änden, 44, av kylkroppen 12 ansluts en samlingstank, 42. Sam- lingstankens 42 uppgift är att förbinda tillförselkanalerna med returkanalerna 32. Antalet kanaler 30, 32 kan varieras efter behov. En fördel med många tillförsel- och returkanaler, 30 respektive 32, är förbättrad kylning i och med att kylfunktionen sprids över en större yta av kylkroppen 12. Dessutom för- 10 15 20 25 30 533 Eâå bättras kylningen i och med att flödet distribueras över flera mindre kanaler 30, 32.

Vid drift cirkulerar kylvätskan från inloppsröret 22 genom inloppstanken 38, tillförselkanalerna 30, samlingstanken 42, returkanalerna 32, utloppstanken 46, utloppsröret 24 och därefter åter tillbaka till inloppsröret via pumpen 26.

Tillförselkanalerna 30 går genom en första sidodel 18 av kylkroppen 12, och returkanalerna 32 går genom en andra sidodel 20 av kylkroppen. l figurerna 1 och 2 utgörs den första sidodelen 18 av den högra halvan av den parallell- epipediska kylkroppen 12, och den andra sidodelen 20 utgörs av den vänstra halvan.

Tillförsel- och returkanalerna 30, 32 är seriekopplade. Det betyder att samma kylmedelflöde passerar genom tillförsel- och returkanalerna 30, 32. Tvär- snittsytan hos returkanalerna 32 är mindre än tvärsnittsytan hos tillförselka- nalerna 30. Detta betyder högre flödeshastighet i returkanalerna 32. Tester har visat att ökad flödeshastighet medför förbättrad kylkapacitet. Sålunda innebär de smalare kanalerna 32 genom den andra sidodelen 20 förbättrad kylkapacitet för den andra sidodelen 20. Ytterligare en faktor som påverkar kylkapaciteten är temperaturskillnaden mellan kylvätskan och de komponen- ter som ska kylas. Kylvätskans temperatur är högre i returkanalerna 32 än l tillförselkanalerna 30. eftersom den kylvätska som kommer in i returkanaler- na 32 redan har absorberat värme från kretskortkomponenten 14 som är monterad på den första sidodelen 18. Den förhöjda temperaturen, som nor- malt skulle leda till sänkt kylkapacitet för den andra sidodelen 20, kompense- ras av den ökade flödeshastigheten genom returkanalerna 32 i den andra sidodelen 20.

Den första och den andra kretskortkomponenten, 14, 16, se figur 1, kan ock- så utgöra delar av samma komponent. Den skulle då monteras över såväl första som andra sidodelen, 18, 20, av kylkroppen 12. Kylkroppen 12 jämnar 10 15 20 25 30 Råå-l då ut temperaturskillnaderna mellan olika delar av en enda kretskortkompo- nent, snarare än mellan olika kretskortkomponenter 14, 16.

Tvärsnittet i tillförselkanalerna 30 och returkanalerna 32 kan vara triangulärt, så som illustreras vid 34 i figur 1. Tester har visat att triangulära tvärsnitt medför hög kylkapacitet. Det är ett faktum att detta kan öka kylkapaciteten med upp till 20% jämfört med cirkelformade kanaler. Anledningen till den ökade kylkapaciteten är att flödeshastigheten varierar över den triangelfor- made tvärsnittsytan. Enkelt uttryckt blir flödeshastigheten, på grund av visköst verkande krafter, lägre i triangelns tre hörn och högre i triangelns mitt.

Detta ger upphov till en tryckstegring, med lägre tryck i de områden där flö- deshastigheten är högre, samt ett tvärgående flöde. Med tvärgående flöde, “in-plane flow", avses ett flöde som går vinkelrätt mot ett flöde som går i flö- deskanalens längdriktning. Detta tvärgående flöde leder till ökad turbulens, vilket förbättrar värmeöverföringen från materialet i kylkropp 12 till kylvätskan i kanalerna 30, 32.

En triangulär kylvätskekanal är alltså det bästa alternativet, men man kan också tänka sig ett antal andra utformningar. Ett polygonalt tvärsnitt har bland annat den fördelen att flödesegenskaperna i kanalerna 30, 32 påver- kas och det tvärgående flödet gynnas på det sätt som beskrivits ovan. Sär- skilt fördelaktiga är tvärsnitt med spetsiga vinklar. Dessutom bör ett tvärsnitt helst innefatta en rak sida som kan placeras så att den vetter mot de kompo- nenter som ska kylas ner.

I våra exempel har såväl tillförselkanaler 30 som returkanaler 32 tvärsnitt som gynnar tvärgående flöde. Men det är också tänkbart att endast tillförsel- kanaler 30, eller alternativt bara returkanaler 32, har tvärsnitt som gynnar tvärgående flöde. De andra kanalerna, 30, 32, skulle då ha cirkulärt tvärsnitt.

På så sätt kan kylkapaciteten ökas lokalt antingen i den första eller i den andra sidodelen, 18, 20. 10 15 20 25 30 Kylkroppen 12 kan också inkludera en värmeväxlare, 28, som då är placerad utanför kylkroppen, 12. Värmeväxlaren, 28, kan användas för att sänka kyl- vätskans temperatur när den passerat genom kylkroppen, 12. Värmeväxla- ren, 28, kan anslutas uppströms eller nedströms om pumpen, 26, och kan utnyttja omgivningsluften för att kyla ned kylvätskan. istället för värmeväxlare kan kylsystemet inkludera en kyltank, 28, i vilken den uppvärmda kylvätskan i kylkroppen, 12, blandas med en stor volym kylvätska med lägre temperatur innan kylvätskan återcirkuleras genom kylkroppen, 12. Värmeenergin i kyl- tanken, 28, kan sedan ledas bort från kyltankens yta och ut i omgivningen genom strålning, överföring eller/och konvektion.

Genom att ha en blandningskammare (visas ej) i samlingstanken, 42, och ansluta de olika tillförselkanalema 30 till denna kammare jämnas temperatu- ren i kylvätskan från de olika tillförselkanalema 30 ut innan den kommer in i returkanalerna 32. Det innebär att temperaturen på inkommande kylvätska i returkanalerna 32 är densamma i alla returkanaler 32, vilket i sin tur säker- ställer enhetlig kylning. l exemplen i figurerna 3 och 4 utgörs den första sidodelen (18) av den övre delen av en parallellepipedisk kylkropp 12. Den andra sidodelen (20) utgörs av den nedre halvan. Den första kretskortkomponenten 14 är monterad på kylkroppens 12 övre sidoyta, och den andra kretskortkomponenten 16 är monterad på den nedre sidoytan. Figurerna 3 och 4 visar ett exempel på kyl- kropp 12 med tre tillförselkanaler 30 och tre returkanaler 32. Kanalerna 30, 32, täcker, som vi ser, i stort sett kretskortkomponenternas, 14, 16, hela yta vilket har en positiv effekt på kylningen av komponenterna 14, 16.

I figurerna 1 och 2 pekar spetsarna på tvärsnittstrianglarna för tillförsel- och returkanalerna 30, 32 i samma riktning. l figurerna 3 och 4 pekar spetsarna på tvärsnittstrianglarna för tillförsel- och returkanalerna 30, 32 i riktning mot varandra. 10 15 20 25 30 E24 När kretskortkomponenterna 14, 16 är monterade på kylkroppens 12 övre och nedre sidor går tillförsel- och returkanalerna 30, 32 intill kylkroppens 12 övre resp. nedre ytor, se figur 3. Kylvätskan leds först genom tillförselkana- lerna 30 för att kyla ned den första kretskortkomponenten 14, och därefter genom returkanalerna 32 för att kyla ned den andra kretskortkomponenten 16, vilket redan beskrivits i figurtexterna till till figur 1 och 2.

Figur 4 visar samma exempel som figur 3, dock med den skillnaden att i figur 4 överstiger höjden vidden i kanalerna 30, 32. Tester har visat att triangel- formade kylvätskekanaler med en höjd som väsentligt överstiger bredden ger mycket bra kylkapacitet/effektiv kylning. Med andra ord så är det önskvärt med triangelformat tvärsnitt med större yta åt ena hållet och mindre åt det andra.

Generellt sett så är värmeöverföringen mellan en fast form och en vätska proportionell mot värmeöverföringskoefficienten, h.

Dittus-Boelter-ekvationen uttrycker värrneöverföringskoefficienten på följande sätt: h: D lc-Nu h där k är vätskans värmeledningsförmåga, Dh är den hydrauliska diametern och Nu är Nusselts tal. Baserat på denna ekvation kan man förvänta sig att värmeöverföringskoefficienten ökar med minskad hydraulisk diameter.

Den hydrauliska diametern Dh erhålls med ekvationen: 4-A Dh='_í p 10 15 20 25 30 10 där A är kanalens tvärsnittsyta och p är dess våta omkrets. Med konstant tvärsnitt så minskar den hydrauliska diametern när den våta Omkretsen, dvs. tvärsnlttstriangelns omkrets, ökar. l enlighet med föreliggande uppfinning har det visat sig att triangulära kanaler med stort omfång i en riktning och liten l en annan är överlägsna vad gäller kylning av el-komponenter monterade på en aluminiumyta.

Figur 5 visar tvärsnittet för två olika kanaler, 34a, 34b. Det första tvärsnittet 34a är en liksidig triangel, vilken också visas i exemplen i figurerna 2 och 3. l triangelns tre hörn finns streckade cirklar som ringar in områden med låg flö- deshastighet. Eftersom alla tre vinklarna är lika minskar flödeshastlgheten lika mycket i alla hörn. Enligt Bernoullis princip så resulterar den minskade flödeshastigheten i ett högre tryck i de inringade områdena. Ett tvärgående flöde utjämnar då tryckskillnaderna inom tvärsnittsytan och därmed ökar vär- meöverföringskoefficienten_ l princip kan man säga att det tvärgående flödet går från hörnen i den liksldiga triangeln 34a, mot triangelns 34a mitt.

Det andra tvärsnittet 34b i figur 5 är en triangel med stort höjd-bredd- förhållande, dvs. liknande det i tvärsnittet vid 34 i figur 1. Triangeln 34b är en likbent triangel där basens längd a motsvarar ungefär halva benlängden i triangeln 2a. Även här är hörnområdena med den lägre flödeshastlgheten inringade. Vi ser att i de två trubbigare vinklarna är de inringade områdena ganska små, medan den vassare vinkeln har ett större inringat område. Stor- leken på de inringade områdena visar på omfattningen av den lokalt minska- de flödeshastlgheten och det därigenom ökade trycket. Den skarpare vinkeln skapar ett omfattande tvärgående flöde i riktning uppåt i figuren, dvs. mot triangelns bas. Detta tvärgående flöde är betydligt större än det som skapas av de trubbigare vinklarna i såväl det första som det andra tvärsnittet 34a, 34b i figur 5. Det uppåtgående flödet i det andra tvärsnittet 34a är fördelaktigt eftersom det går mot triangelns 34a bas, där kretskortkomponenflerna) 14, 16 är placerade. 10 15 20 25 30 EEÄ 11 I såväl figur 2 som figur 3 ser man att de triangelformade kylkanalerna alltid ligger så att en av triangelns sidor är riktad mot kylkroppens, 12, yta och där- med också mot de kretskortkomponenter 14, 16 som ska kylas. När man an- vänder ett tvärsnitt med stort höjd-bredd-förhållande ska triangelns bas vetta mot ytan på kylkroppen 12. Flödeshastigheten är maximal vid triangelns bas, vilket ökar kylkapaciteten i det området. Även om kylkanaler med tvärsnitt i form av likbenta trianglar valts i figurema 1, 4 och 5 (andra tvärsnittet 34b) kan också andra triangulära former använ- das för att optimera värmeöverföringskoefficienten, t.ex. en rätvinklad triang- el. En av fördelarna med tvärsnitt i form av en likbent triangel är att den geo- metriska symmetrin kan bidra till maximalt tvärgående flöde i riktning mot triangelns bas. Oberoende av vald triangelform så är det viktigt att höjd- bredd-förhållandet är minst i storleksordningen 2, för att man ska uppnå max- imal värmeöverföringskoefficient.

I alla typer av flersidiga tvärsnitt kan en innervinkel göras skarpare med hjälp av inåtböjda sidoväggar. Sålunda kan inåtböjda sidoväggar vara till hjälp för att förbättra det tvärgående flödet. Särskilt fördelaktigt skulle det vara med en triangel med två inåtböjda sidor och en rak sida (se streckade linjer i figur 5).

Då erhålls en hög värmeöverföringskoefficient samtidigt som triangelns raka sida kan vetta mot komponenten och säkerställa god värmeöverföring från komponenterna till kylvätskan i kanalen. l teorin är det så att ju större höjd-bredd-förhållande man har, desto mindre hydraulisk diameter och därigenom högre vämteöverföringskoefflclent får man. En kylvätskekanal med ett tvärsnitt i form av en smal öppning skulle alltså vara att föredra, då det skulle ge ett mycket stort höjd-bredd- förhållande. Fördelarna med ett sådant tvärsnitt förtas emellertid av det öka- de flödesmotståndet och den orimligt höga pumpkapacitet som då skulle er- fordras. Basen på triangeln, som vetter mot kretskortkomponenten, måste ha 10 15 20 25 30 12 en viss bredd för att kunna erbjuda kyla. Alternativt kan flera triangulära ka- naler löpa sida vid sida, men det leder också till ökat flödesmotstånd. Tester har visat att en god värmeöverföringskoefficient, och därmed också god kyl- effekt, erhålls om längden på triangelns bas är mindre än halva sidans längd.

Det motsvarar ett höjd-längd-förhållande på ungefär 2.

Kylkanalernas geometri i figurerna 2 och 3 är inte optimerade men motsvarar den första triangeln 34a i flgur 5. Mer optimerade kanaltvärsnitt visas i figur 4, där triangelns bas är mindre än hälften så lång som den likbenta triangelns sidor. Notera att sådana tvärsnitt också kan användas för kanalerna 30, 32 i figur 2. Genom att tillförselkanalerna 30 löper växelvis med respektive retur- kanaler 32 på det sätt som illustreras i figur 4 erhålls en effektiv och samtidigt kompakt kylkropp 12 för kretskortkomponenter. Kanalerna 30, 32 i figur 4 fyller upp så gott som hela kylkroppen 12.

Trots att det inte visas här så finns det plats för mer än en kretskortkompo- nent 14, 16 på kylkroppens 12 respektive sidodelar 18, 20 . Eftersom retur- kanalerna 32 har ett mindre tvärsnitt än tillförselkanalerna 30 erhålls effektiv kylning av komponenterna på den andra sidodelen, 20, trots att kylvätskans temperatur är högre i returkanalerna i den andra sidodelen, 20.

Samtliga tillförselkanaler 30 har samma tvärsnittsyta och samma sak gäller för returkanalerna 32. Reduceringen av arean för returkanalerna 32, jämfört med tillförselkanalerna, 30, kan justeras så att kretskortkomponenterna 14, 16 på de två sidodelarna 18, 20 får samma temperatur efter kylning. Om mer än en komponent 16 monteras på den andra sidodelen 20, så reduceras för- slagsvis returkanalens tvärsnittsarea med en sådan faktor att temperaturen på den komponent som är placerad längst uppströms på den andra sidode- len 20 begränsas till drifttemperaturen för den komponent 16 som är monte- rad längst uppströms på den första sidodelen 18. För en typisk kylkropp med två eller flera komponenter 14, 16 uppgår en reduceringsfaktor av det här slaget till 15 - 25 %, dock helst till 18 - 22 %. Reduceringsfaktorererna lämpar 10 15 20 25 30 13 sig för utjämning av temperaturskillnader på 10°C mellan den komponent som ligger längst uppströms på den andra sidodelen 20 och den komponent 16 som ligger längst bort uppströms på den första sidodelen 18. Om de före- slagna reduceringsfaktorerna inte räcker till för att utjämna temperaturskillna- den kan reduceringsfaktorn ökas.

Ytterligare en fördel med en reducerad tvärsnittsarea för returkanalerna 32 är att det räcker med en lägre flödeshastighet för att bibehålla en temperatur på kretskortkomponenterna 14, 16, som ligger under högsta tillåtna temperatur- nivå. Om inga åtgärder vidtas för att åstadkomma enhetlig kylning kommer kylmedelflödeshastigheten att bestämmas av temperaturen på den kompo- nent 16 som ligger längst nedströms och kyls av en returkanal 32. Det skulle i sin tur leda till att de komponenter 14 som finns uppströms om denna kom- ponent kyls ned mer än nödvändigt. Tack vare den enhetliga nedkylningen kan flödeshastigheten för kylmedlet minskas.

De olika konstruktionerna i figur 2, 3 och 4 kräver olika utformning av in- lopps- och utloppstankarna, 38, 46, samt av samlingstanken, 42. lnlopps- och utloppstankarna 38, 46 kan antingen utgöras av två separata enheter, se figur 1, eller integreras i en och samma enhet (visas ej). Det är också möjligt att bygga in alla dessa behållare/tankar 38, 42, 46 i kylkroppen 12. Om be- hållarna/tankarna, 38, 42, 46, levereras som separata enheter för montage på kylkroppen, 12, kan man använda en strängpressad kylkropp, 12, som inte fordrar någon, eller fordrar mycket lite, efterbehandling. Lämplig sam- manfogningsteknik vid montage av behållarna/tankarna 38, 42, 46 på kyl- kroppen 12 är friktionssvetsning (FSW), en teknik som är både kostnadsef- fektiv och snabb. Lämpligt material för såväl behållare/tankar som kylkropp är aluminium.

Kretskortkomponenter som monteras på kylkroppen har normalt en drifttem- peratur på mellan 60 och 120°C Kylvätskan kan utgöras av vatten och glykol om driftstemperaturen är 50-90°C, där inkommande kylvätska till kylkroppen 10 15 u"l L J m to h: .rs 14 har en temperatur på 50°C och utgående temperatur är 90°C. För högre drift- temperaturer kan olja användas istället för vatten och glykol.

Ett exempel på en effektiv kylkropp för kretskortkomponenter är en kylkropp som är 100 mm bred, 100 mm lång och har en tjocklek på 10 mm. Fyra kretskortkomponenter är monterade på kylkroppen. Två komponenter är monterade på den första sidodelen och två på den andra sidodelen. Detta exempel motsvarar illustrationen i figur 1, dock med fyra komponenter istället för två. Fem tillförsel- och returkanaler används. Alla fyra komponenter gene- rerar 500 W värmebelastning var. Tillförselkanalerna 30 är 1,0 mm breda och 2,0 mm höga, och returkanalerna 32 är 0,8 mm breda och 2,0 mm höga.

Tvärsnittsreduktionen iflödeskanalerna 30, 32 blir då 20%.

Man bör hålla i minnet att kylkroppen operativt kan monteras t.ex. upp och ner. Genom hela denna text används termerna "övre/nedre" samt "väns- ter/höger" för att referera till kylkroppen så som den är placerad i bifogade figurer.

Claims (15)

LW mi” C43 fö? PI, “l 43' PATENTKRAV

1. En strångpressad kylkropp 12 för kretskortkomponenter på vilken man avser att montera en eller flera kretskortkomponenter, där sagda kylkropp innefattar en första sídodel (18) och en andra sídodel (20), där sagda första sídodel (18) innefattar ett område för montage av minst en kretskortkomponentdel (14) och sagda andra sídodel (20) innefattar ett område för montage av minst en andra kretskortkomponentdel (16), samt att kylkroppen (12) också omfattar ett inlopp till vilket ett inloppsrör (22) för kylvätska kan anslutas samt ett utlopp till vilket utloppsrör (24) för kylvätska kan anslutas, samt en eller flera tillförselkanaler (30) för kylvätskan, som löper genom kylkroppens (12) första sídodel (18), samt en eller flera returkanaler (32) för kylvätskan, vilka (32) löper genom kylkroppens (12) andra sídodel (20), med tillförselkanalerna (30) serieanslutna till returkanalema (32), där tvärsnittsytan för returkanalerna (32) är mindre än tvärsnittsytan för tillförselkanalema (30), varvid flödeshastigheten vid drift blir högre i returkanalerna (32) än flödeshastigheten i tillförselkanalerna (30) så att en i allt väsentligt enhetlig kylkapacitet erhålls för kretskortkomponenterna (14, 16) .

2. Kylkropp enligt patentkrav 1, i vilken den första sidodelen (18) och den andra sidodelen (20) utgör kylkroppens (12) högra respektive vänstra sidodelar, så att den första och den andra kretskortkomponentdelen (14, 16) kan monteras sida vid sida på kylkroppen (12).

3. Kylkropp enligt patentkrav 1, i vilken den första sidodelen (18) och den andra sidodelen (20) utgör den övre och den nedre delen av kylkroppen (12), så att den första och den andra kretskortkomponenten (14, 16), kan monteras på motsatta sidor av kylkroppen (12).

4. . Kylkropp enligt något av föregående patentkrav, i vilken ytoma på returkanalema (32) justeras i förhållande till tillförselkanalerna (30) på ett sådant sätt att drifttemperaturen på den elektronikkomponent som är placerad längst uppströms (14) på den första sidodelen (18) i stort sett får samma drifttemperatur som den komponentdel som är placerad längst uppströms (16) på den andra sidodelen (20).

5. . Kylkropp enligt patentkrav 4, i vilken tvärsnittsarean hos returkanalerna (32) är ungefär 15 - 25 %, dock helst 18 - 22 %, mindre än tvärsnittsarean hos tillförselkanalerna (30).

6. . Kylkropp enligt patentkrav 4, i vilken tillförselkanalerna (30) har en bredd av ungefär 1 mm och en höjd av ungefär 2 mm, och i vilken returkanalerna (32) har en bredd av ungefär 0,8 mm och en höjd av ungefär 2 mm.

7. . Kylkropp enligt något av patentkraven 1-6, i vilken tillförsel- och/eller returkanalema (30, 32) har ett tvärsnitt (34) som är avsett att främja tvärgående flöde, helst ett polygonalt tvärsnitt.

8. . Kylkropp enligt patentkrav 7, där tillförsel- och/eller returkanaler (30, 32) har ett triangulärt tvärsnitt och löper på ett sådant sätt att en av triangelns sidor vetter mot kylkroppens (12) yta, vilket ger stor värmeöverföringsyta mellan kretskortkomponenterna (14, 16) och kylvätskan.

9. . Kylkropp enligt något av patentkraven 1-8, i vilket tillförsel- och/eller returkanaler (30, 32), har triangulära tvärsnitt med ett höjd-bredd-förhållande av minst 2.

10. Kylkropp enligt något av patentkraven 1-9 där tillförsel- och returkanaler (30, 32) har triangulärt tvärsnitt i form av likbenta trianglar och triangelns bas vetter mot en kylkroppsyta (12).

11.Kylkropp enligt något av patentkraven 1-10, innefattande ett flertal tillförselkanaler (30) och returkanaler (32).

12. Kylkropp enligt någon av föregående patentkrav, som dessutom inkluderar ett kylsystem innefattande ett lnloppsrör (22), ett utloppsrör (24) och en kylvätskepump (26) som är ansluten till och placerad mellan utloppsrör (24) och inloppsrör (22).

13.Kyikropp enligt något av föregående patentkrav, där kylkroppen (12) dessutom omfattar inloppstanken (38) som sitter vid kylkroppens (12) ena ände (40) och ansluter tillförselkanalerna (30) till inloppsröret (22), samlingstank (42) som sitter vid kylkroppens (12) andra ände (44) och ansluter tillförselkanalema (30) till returkanalema (32), samt en utloppstank (46) som sitter vid kylkroppens (12) första ände (40) och ansluter returkanalema (32) till utlopp för utloppsröret (24).

14.Kylkropp eniigt patentkrav 13, i vilken samlingstanken (42) också omfattar en blandningstank till vilken tillförsel- och returkanaler (30, 32) är anslutna.

15.Användningen av en kylkropp (12) enligt något av föregående patentkrav för kylning av en eller flera kretskortkomponenter (14, 16).