WO1999009594A1 - Sintered heat sink - Google Patents

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WO1999009594A1
WO1999009594A1 PCT/DE1998/002405 DE9802405W WO9909594A1 WO 1999009594 A1 WO1999009594 A1 WO 1999009594A1 DE 9802405 W DE9802405 W DE 9802405W WO 9909594 A1 WO9909594 A1 WO 9909594A1
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Frank Baxmann
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Frank Baxmann
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    • F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
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    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
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    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
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    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
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    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the invention relates to a sintered heat sink for general use.
  • Cooling elements made of extruded aluminum profiles or composite systems are often used to transfer the excess heat generated by a heat source to the environment. With these heat sinks, only a surface / volume ratio of approx. 8 cm 2 maximum heat-exchanging surface per 1 cm 3 heat sink volume is achieved. The cooling effect that can be achieved with this is relatively low. The removal of large
  • EP 0 559 092 proposes a porous metal foam as a heat sink. With such a heat sink, the available cooling surface per unit volume is large. In such a heat sink, heat conduction poses problems because the pore density must be small for better heat conduction, which in turn requires a high flow resistance. The opposing requirements for heat conduction and flow resistance mean that only smaller heat transfer rates can be achieved with such heat sinks.
  • Utility model G 91 02 117 describes a heat sink for Peltier elements, which consists of a block of sintered material. With such a heat sink, more favorable conditions can be created since the heat conduction in sintered material is better than in metal foam. However, the performance of such a heat sink is considerably limited. Experiments have shown that if air is used as the coolant, this solution can only be used because of the high flow resistance if the sintered block is relatively coarse
  • Sintered material from about a particle size of 200 microns, is formed and the coolant is pressed at high pressure through the heat sink. Since a coarse sintered matrix has poorer thermal conductivity, larger amounts of heat can only be absorbed Be removed using liquid coolant. This leads to considerable additional expenses because liquid coolants can usually only be used as an intermediate medium.
  • the invention has for its object to provide such a sintered heat sink, in which a large surface area / volume ratio of the sintered matrix, good heat transfer properties and relatively small flow resistances are possible.
  • a heat sink should have a light and compact design and be easily adapted to different operating conditions.
  • Claim 8 possible. Its subclaim 9 is an advantageous embodiment of the solution according to claim 8. The other subclaims 10 to 16 are equally advantageous embodiments of the solutions according to claims 1 and 8
  • a coolant can flow into the heat sink without having to overcome a large flow resistance and exit on the opposite side after it has passed the sintered matrix wall. Since channels open to the inlet opening are adjacent to channels that are open to the outlet opening, the entire surface of the sintered matrix wall is available as a flow cross section. With the same surface area / volume ratio, the flow resistance of the sintered matrix can thereby be significantly reduced or, with the same flow resistance, a heat sink with a much larger one can be used Surface / volume ratio can be realized.
  • a heat sink for forced ventilation can be designed with a low-pressure fan with a surface / volume ratio of 12 to 20 cm 2 / cm 3 .
  • This type of heat sink according to the invention can be divided into two
  • the heat sink is cubic, i. H.
  • the sintered matrix is cubic on a substantially rectangular base plate, which serves as a carrier and heat distribution plate and with which the connection to the heat source is established.
  • the heat sink according to the invention is excellently suitable for practically all conventional applications in which heat sinks made from extruded profiles or similar constructions have previously been used.
  • heat sinks made from extruded profiles or similar constructions have previously been used.
  • With appropriate design of the heat sink it is possible to use the use of fans, blowers or even compressors to transfer much larger amounts of heat with a relatively small heat sink volume.
  • such a heat sink can also be designed such that the long sides of the sintered matrix walls are arranged at such an angle that the channels formed by them are the largest on the open side and the smallest on the closed side have a wide open space.
  • the transverse walls can be omitted in this variant of the invention. The longitudinal walls are then directly connected to one another and thus result in a sawtooth-shaped structure of the sintered matrix wall.
  • the heat sink is designed in the form of a cylinder ring, ie the sintered matrix is over a generally circular base plate in the form of a cylinder ring which serves as a carrier and heat distribution plate built up.
  • the longitudinal walls of the meandering sintered matrix wall are arranged radially or at an angle to the respective radial of the cylinder ring, running straight or in an arc shape.
  • the longitudinal walls do not run radially but at an angle to the radial, since pressure losses in the heat sink can thereby be avoided.
  • the adaptation can be further improved with an arcuate course.
  • the coolant is fed in via the inlet opening on the inside and discharged via its outer diameter.
  • the width of the channels increases with the diameter. This is particularly the case with the forced ventilation of the
  • heat sink is centrally attached to a rotating component to be cooled, it itself acts as a blower, making additional measures for forced ventilation unnecessary.
  • the surface / volume ratio can be increased for all the variants described above while simultaneously reducing the flow resistance in that the sintered matrix is divided into several levels by thin sintered matrix ceilings arranged parallel to the base plate .
  • the meandering sintered matrix walls are in each level is offset from one another so that their transverse walls are each above openings formed by the meandering sintered matrix wall immediately below.
  • a thin sintered, meandering sintered matrix wall is arranged between a base plate serving as a carrier and heat distribution plate and a cover plate in such a way that the flat parts of the transverse walls on one side with the base plate and are connected on the other side to the cover plate.
  • the channels formed with the cover plate are closed on the front side by sintered matrix parts, while the channels formed with the base plate are open at their front ends and form the outlet openings for the coolant.
  • the inlet opening for the coolant is formed by a recess in the cover plate, which is arranged there in relation to the extent of the longitudinal walls and extends over the entire width of the heat sink.
  • the transverse walls of the sintered matrix wall cannot generally be flowed through in this aforementioned variant, it is expedient to increase the usable surface area so that the transverse walls are designed with the smallest possible expansion.
  • the transverse walls are omitted in this variant of the invention, since the longitudinal walls are connected directly to one another and to the cover or base plate and thus result in a sawtooth structure of the sintered matrix wall.
  • cover plate itself is designed as a thin sintered matrix and can therefore be flowed through.
  • a recess forming the entry opening in the cover plate can, if necessary. omitted.
  • the sintered heat sink is made of
  • Sintered powders with a particle size of 20 to 600 ⁇ m are built up, whereby the best reproducibility is achieved with spherical particles.
  • Aluminum, copper or silver is particularly suitable as the sintered material.
  • Wall thicknesses of 0.5 to 3 mm and distances between the sintered matrix walls of 0.5 to 10 mm have proven to be advantageous dimensions for the sintered matrix walls.
  • Such fine structure sizes of 500 ⁇ m can be produced using new sintering processes, such as laser sintering.
  • a surface / volume ratio of up to a maximum of 500 cm 2 / cm 3 can be achieved.
  • At least the longitudinal walls of the sintered matrix walls are made thicker in the area of the base plate than in their areas further away from the base plate.
  • a continuous course results in a wedge-shaped cross section of the longitudinal walls.
  • the sintered matrix walls are formed from several layers with sintered powder of different particle sizes.
  • the area adjacent to the base plate has the smallest and more distant layers of larger particles.
  • the particles of the sintered matrix are sintered to one another to a greater extent in the region of the base plate than in regions which are further away from the base plate.
  • Variants to improve the heat conduction of the sintered matrix can be used in combination.
  • a wedge-shaped cross section can be realized, in whose lower area, which is closest to the base plate, the sintering is higher than in the areas above it. This has the advantage that the wedge shape does not have to be so strong in order to improve the thermal conductivity.
  • a further improvement of the heat sink according to the invention in particular if forced ventilation with coolant of higher pressure is to take place, is further possible in that the sintered matrix has a sintered chamber at the inlet opening in order to relax and distribute the coolant. If the coolant is from a compressor or other compressed air Provided source, it is useful that a connection element for the coolant is sintered to the chamber.
  • FIG. 2 shows a heat sink according to FIG. 1 in section parallel to the base plate
  • Fig. 4 shows a heat sink in the form of a cylinder ring
  • Fig. 5 is an axial section through a heat sink in the form of a cylinder ring
  • FIG. 6 is a perspective view of a heat sink in cubic form with a meandering matrix for a cooling air flow supplied perpendicular to the base plate,
  • FIG. 9 shows a greatly enlarged illustration of a sintered matrix wall with areas of different degrees of sintering
  • Fig. 10 Schematic representation of a heat sink with sintered expansion and distribution chamber and a sintered compressed air connection element.
  • FIG. 1 shows a heat sink according to the invention in a perspective view.
  • Sintered matrix walls 2 which also consist of copper, are arranged on a base plate 1 made of copper.
  • the base plate 1 is designed as a carrier and heat distribution plate for an electronic component, not shown.
  • the heat sink is laterally covered by the wall elements 4.
  • the base plate 1, the cover plate 3 and the wall elements 4 delimit the cooling air inlet side 5 and the cooling air outlet side 6 of the heat sink.
  • FIG. 2 shows a section A-A through the heat sink according to FIG. 1.
  • the section is parallel to the base plate 1.
  • the thin, porous sintered matrix wall 2 consists of a continuous series of longitudinal walls 7 and transverse walls 8.
  • the longitudinal walls 7 are arranged approximately in the direction of flow of the coolant and the transverse walls 8 are arranged perpendicularly thereto.
  • the cooling air inlet side 5 is separated from the cooling air outlet side 6 with the meandering sintered matrix wall 2, the base plate 1 and the cover plate 3.
  • the cooling air therefore flows inevitably from the cooling air inlet side 5 via the channels 9 formed between the longitudinal walls 7, through longitudinal walls 7 into the adjacent channels 10 and from there to the cooling air outlet side 6.
  • the cooling air can also directly from the cooling air inlet side 5 via the transverse walls 8 into the channels 10 leading to the cooling air outlet side 6, or flow out of the channels 9 directly via the transverse walls 10 bordering the cooling air outlet side 6.
  • the channels 9 formed by the longitudinal walls 7 have on the cooling air inlet side 5 the largest and on the cooling air outlet side 6 the smallest clear width.
  • the channels 10, however, have the smallest clear width on the cooling air inlet side 5 and the largest clear width on the side of the cooling air outlet side 6.
  • transverse walls 8 are so wide in at least two places that fastening elements, for example for an air fan, can be arranged at these points
  • the sintered matrix wall 2 is made of approximately spherical particles with a diameter of approximately 450 ⁇ m and a wall thickness of approximately 1 mm, forced ventilation with a pressure of 20 Pa, a heat sink temperature of 39 ° C and an ambient temperature of 20 ° C can be used a heat output of 100 W can be dissipated over a heat sink volume of 1170 cm 3 . This is significantly more than with conventional heat sinks made from extruded aluminum profiles under the same conditions.
  • the representation is greatly simplified.
  • the longitudinal walls 7 and transverse walls 8 are arranged in a continuous sequence in a first plane 11 in such a way that an open channel 9 lies on the cooling air inlet side 5 next to a channel 10 closed by a transverse wall 8.
  • the arrangement of the longitudinal walls 7 and transverse walls 8 on the cooling air inlet side 5 is such that a channel 10 closed with a transverse wall 8 lies above an open channel 9 of the level below.
  • the channels 10 are open and the channels 9 with transverse walls 8 closed.
  • the longitudinal walls 7 are arranged congruently across all levels 11.
  • the transverse walls 8 are only congruently arranged in every second plane 11.
  • the cooling air which flows into the channels 9 on the cooling air inlet side 5 can flow via the longitudinal walls 7 and sintered matrix ceilings 12 into the respective adjacent channels 10 and from there to the cooling air outlet side 6.
  • the flow path of the cooling air is symbolized by the streamlined arrows 13.
  • the cooling air can also flow directly into the channels 10 from the cooling air inlet side 5 via the transverse walls 8, or can reach the cooling air outlet side 6 directly from the channels 9 via the transverse walls 8.
  • FIG. 4 shows a heat sink according to the invention in the form of a cylinder ring.
  • the meandering sintered matrix wall 2 is arranged between a circular base plate 1 here and an annular cover plate 3.
  • the inner surface of the cylinder ring forms the cooling air inlet side 5 and the outer surface of the cylinder ring forms the cooling air outlet side 6 of the heat sink.
  • FIG. 5 shows the course of the sintered matrix wall 2 in a radial section BB through the cylindrical ring-shaped heat sink according to FIG. 4.
  • the longitudinal walls 7 of the sintered matrix wall 2 run on a straight line which, at the point of intersection with the inner surface of the cylinder ring, has an angle ⁇ of 55 ° with a radial 14 running through this point.
  • the longitudinal walls 7 are mutually connected on the cooling air inlet side 5 and the cooling air outlet side 6 to the transverse walls 8 and thus form the channels 9 closed on the cooling air inlet side 5 and the channels 10 closed on the cooling air outlet side 6.
  • the flow path of the cooling air is symbolized by the streamlined arrows 13.
  • Such a cylindrical ring-shaped heat sink is mounted centrally on a rotating object to be cooled, it itself acts as a blower, sucking in the cooling air via the cooling air inlet side 5 and blowing it out via the cooling air outlet side 6. Under favorable conditions, additional forced ventilation can be dispensed with in such a heat sink.
  • Fig. 6 shows a heat sink in cubic form, which is an advantageous embodiment for applications in which the cooling air is to be supplied perpendicular to the base plate 1.
  • the sintered matrix wall 2 is not connected to the end faces, but rather to the transverse walls 8 with the base plate 1 or with the cover plate 3.
  • the transverse walls 8 are made very short so as not to reduce the cross-section through which the flow can flow, because at the points at which the sintered matrix wall 2 is connected to the cover plate 3 or the base plate 1, the cooling air cannot flow through the sintered matrix wall.
  • the sintered matrix walls 2 form the channels 9 together with the cover plate 3 and, in conjunction with the base plate 1, the channels 10.
  • the cover plate 3 has a recess which extends over the entire width of the heat sink and forms the cooling air inlet side 5.
  • the channels 9 are on the cooling air outlet sides 6 with the
  • Sintered matrix parts 15 closed, the channels 10, however, open.
  • the cooling air flows from the cooling air inlet side 5 into the channels 9, from there through the sintered matrix walls 2 into the channels 10 and from there to the cooling air outlet side 6.
  • the flow path of the cooling air is symbolized by the streamlined arrows 13.
  • the cooling air can also pass directly from the channels 9 to the cooling air outlet side 6 via the sintered matrix parts 15.
  • FIG. 7 shows a wedge-shaped sintered matrix wall 2.
  • the heat conduction of this sintered matrix wall 2 is improved by this wedge shape.
  • the thermal conductivity is greater there and at the same time the heat dissipation is reduced because of the higher flow resistance.
  • the dimensioning of the wall thickness of the sintered matrix wall 2 takes place in such a way that in the area of the sintered matrix wall 2 facing away from the base plate 1, depending on the circumstances, the heat conduction and heat dissipation are approximately balanced. In the areas of the sintered matrix wall 2 closer to the base plate 1, the heat conduction outweighs the heat dissipation.
  • FIG. 8 shows a detail of a sintered matrix wall 2 which is arranged on the base plate 1 of a heat sink and is divided into four regions 16a to 16d.
  • a sinter powder with different particle diameters is used in each of these areas 16a to 16d.
  • the sintered powder with the smallest particle size is arranged in the region 16a and sintered powder with larger particles in each of the subsequent regions 16b to 16c.
  • the optimum sinter powder for the air pressure present in the application is the sinter powder with the largest particles in the 16d range. This means that the particle diameter for this area 16d is selected such that heat conduction and heat dissipation are approximately in equilibrium.
  • the sintered matrix wall 2 can be designed higher than a comparable sintered matrix wall 2 with uniformly large particles.
  • FIG. 9 finally shows a detail of a heat sink according to the invention in which the heat sinks arranged on the base plate 1
  • Sintered matrix wall 2 is divided into four layers 17a to 17d.
  • the sintered powder is sintered to one another to a different degree.
  • the optimum degree of sintering is present, for example, when the particles of the sinter powder are connected to one another via sinter necks, which make up about 30% of the particle diameter. This degree of verse tion is selected for the area 17d.
  • Its structure shows the magnification 17d '.
  • heat conduction and heat emission are then approximately equal in this area 17d.
  • the degree of sintering of the particles is greater in regions 17a to 17c.
  • the sintered necks In the region 17c, the structure of which shows the enlargement 17c, the sintered necks have a diameter of 60% of the particle diameter.
  • area 17b the structure of which shows enlargement 17b ', two to three and in each case form
  • Area 17a the structure of which shows enlargement 17a ', four to five particles of a conglomerate.
  • the heat conduction outweighs the heat dissipation in the regions 17a to 17c.
  • the overall height and thus the overall performance of the heat sink according to the invention can be increased.
  • Fig. 10 finally shows the cooling air inlet side 5 of a cubic sintered heat sink.
  • a chamber 18 for relaxing and distributing the cooling air is sintered in front of the cooling air inlet side 5.
  • the chamber 18 has a sintered pneumatic coupling 19 for the connection of a compressed air line. This arrangement can, using the
  • Laser sintering process can be produced in one operation with the heat sink. Despite relatively high expenditure for the necessary technological equipment, it is inexpensive to manufacture.
  • the invention is not tied to these exemplary embodiments. In particular, it is possible to use the sintered heat sink for heating components.

Abstract

The invention concerns a sintered heat sink for general use, having a very high surface/volume ratio up to 500 cm3/cm2 and enabling to dissipate very large amounts of heat. Essentially, the heat sink consists of a sintered matrix made up of thin sinuous walls arranged between a base plate and a covering plate. The sintered matrix walls thus form between them a plurality of channels whereby the cooling fluid can reach up to very important surfaces of the matrix thin walls, with minimal loss of pressure.

Description

Gesinterter KühlkörperSintered heat sink
Die Erfindung betrifft einen gesinterten Kühlkörper für allgemeine Anwendung.The invention relates to a sintered heat sink for general use.
Zur Übertragung der an einer Wärmequelle entstehenden über- schüssigen Wärme an die Umgebung, werden vielfach Kühlkörper aus Aluminium-Strangpreßprofilen oder -Verbundsystemen eingesetzt. Mit diesen Kühlkörpern wird nur ein Oberflächen/ Volumenverhältnis von ca. maximal 8 cm2 wärmetauschende Oberfläche pro 1 cm3 Kühlkörpervolumen erreicht. Die damit erziel- bare Kühlwirkung ist relativ gering. Die Abführung großerCooling elements made of extruded aluminum profiles or composite systems are often used to transfer the excess heat generated by a heat source to the environment. With these heat sinks, only a surface / volume ratio of approx. 8 cm 2 maximum heat-exchanging surface per 1 cm 3 heat sink volume is achieved. The cooling effect that can be achieved with this is relatively low. The removal of large
Wärmemengen erfordert deshalb extrem große Kühlkörper . Neben dem hohen Platzbedarf ist vor allem das hohe Gewicht der Kühlkörper nachteilig. In der EP 0 559 092 wird ein poröser Metallschaum als Kühlkörper vorgeschlagen. Bei einem derartigen Kühlkörper ist die zur Verfügung stehende Kühloberfläche je Volumeneinheit groß . Probleme bereitet in einem solchen Kühlkörper die Wärmeleitung, weil zur besseren Wärmeleitung die Porendichte klein sein muß, was wiederum einen hohen Strömungswiderstand bedingt. Die gegenläufigen Anforderungen an die Wärmeleitung und den Strömungswiderstand ergeben, daß bei derartigen Kühlkörpern nur kleinere Wärmeübertragungsleistungen zu realisieren sind.Heat quantities therefore require extremely large heat sinks. In addition to the high space requirement, the high weight of the heat sink is disadvantageous. EP 0 559 092 proposes a porous metal foam as a heat sink. With such a heat sink, the available cooling surface per unit volume is large. In such a heat sink, heat conduction poses problems because the pore density must be small for better heat conduction, which in turn requires a high flow resistance. The opposing requirements for heat conduction and flow resistance mean that only smaller heat transfer rates can be achieved with such heat sinks.
Im Gebrauchsmuster G 91 02 117 ist ein Kühlkörper für Peltier- elemente beschrieben, der aus einem Block gesinterten Materials besteht. Mit einem solchen Kühlkörper können günstigere Ver- hältnisse geschaffen werden, da die Wärmeleitung in Sintermaterial besser ist, als in Metallschaum. Die Leistungsfähigkeit eines solchen Kühlkörpers ist jedoch erheblich eingeschränkt. Versuche haben ergeben, daß bei Verwendung von Luft als Kühlmittel diese Lösung wegen des hohen Strömungswiderstandes nur nutzbar ist, wenn der Sinterblock aus relativ grobenUtility model G 91 02 117 describes a heat sink for Peltier elements, which consists of a block of sintered material. With such a heat sink, more favorable conditions can be created since the heat conduction in sintered material is better than in metal foam. However, the performance of such a heat sink is considerably limited. Experiments have shown that if air is used as the coolant, this solution can only be used because of the high flow resistance if the sintered block is relatively coarse
Sintermaterial, ab etwa einer Partikelgröße von 200 um, gebildet ist und das Kühlmittel mit hohem Druck durch den Kühlkörper gepreßt wird. Da eine grobe Sintermatrix eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit hat, können größere Wärmemengen nur unter Verwendung flussiger Kuhlmittel abgeführt werden. Das fuhrt zu erheblichen Mehraufwendungen, weil flussige Kuhlmittel in der Regel nur als Zwischenmedium verwendbar sind.Sintered material, from about a particle size of 200 microns, is formed and the coolant is pressed at high pressure through the heat sink. Since a coarse sintered matrix has poorer thermal conductivity, larger amounts of heat can only be absorbed Be removed using liquid coolant. This leads to considerable additional expenses because liquid coolants can usually only be used as an intermediate medium.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , einen derartigen gesinterten Kühlkörper zu schaffen , bei dem ein großes Ober- flachen/Volumenverhaltnis der Sintermatrix gute Warmeuber- tragungseigenschaften und verhältnismäßig kleine Stromungswiderstande möglich sind. Darüber hinaus soll ein solcher Kühlkörper eine leichte und kompakte Bauweise aufweisen und auf einfache Weise an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepaßt werden können .The invention has for its object to provide such a sintered heat sink, in which a large surface area / volume ratio of the sintered matrix, good heat transfer properties and relatively small flow resistances are possible. In addition, such a heat sink should have a light and compact design and be easily adapted to different operating conditions.
Er mdungsgemaß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost. Die Unteranspruche 2 bis 7 geben vorteilhafte Ausfuhrungen dieses erfindungsgemaßen Kühlkörpers an Eine weitere Losung der Aufgabe ist mit den Merkmalen desHe mdungsgemaß the task is solved with the features of claim 1. The subclaims 2 to 7 give advantageous designs of this heat sink according to the invention. Another solution to the problem is with the features of
Anspruchs 8 möglich. Dessen Unteranspruch 9 ist eine vorteilhafte Ausfuhrung der Losung nach Anspruch 8 Die übrigen Unteranspruche 10 bis 16 sind gleichermaßen vorteilhafte Ausgestaltungen der Losungen nach den Ansprüchen 1 und 8Claim 8 possible. Its subclaim 9 is an advantageous embodiment of the solution according to claim 8. The other subclaims 10 to 16 are equally advantageous embodiments of the solutions according to claims 1 and 8
Durch die erfindungsgemaße Anordnung einer d nnen gesinterten, in Längs- und Querwände unterteilte, maanderformige Sinter- matπxwand, die stirnseitig mit der Grund- bzw der Deckplatte verbunden ist, ergeben sich im K hlkörper eine Vielzahl nebeneinander liegende Kanäle, die jeweils abwechselnd auf den gegen- uberliegenden Seiten einseitig verschlossen sind. Durch dieseThe arrangement according to the invention of a thin sintered, meandering sintered mat wall, divided into longitudinal and transverse walls, which is connected at the end to the base plate or cover plate, results in a large number of channels lying next to one another in the cooling body, each alternating on the opposite - Overlying pages are closed on one side. Through this
Kanäle kann ein Kuhlmittel, ohne daß es einen großen Stromungswiderstand überwinden muß, in den Kühlkörper einströmen und auf der gegenüberliegenden Seite , nachdem es die Sintermatrixwand passiert hat, austreten. Da jeweils zur Eintrittsoffnung hm offene Kanäle neben Kanälen liegen, die zur Austrittsoffnung hm offen sind, steht die gesamte Oberflache der Sintermatrixwand als Stromungsquerschnitt zur Verfugung. Bei gleichem Oberflachen/Volumenverhaltnis kann dadurch der Stromungswiderstand der Sintermatrix wesentlich gesenkt oder es kann bei gleichem Stro- mungswiderstand ein Kühlkörper mit einem wesentlich größeren Oberflächen/Volumenverhältnis realisiert werden . In einer solchen Ausführung kann ein Kühlkörper für die Zwangsbelüftung mit einem Niederdrucklüfter mit einem Oberflächen/Volumenverhältnis von 12 bis 20 cm2 /cm3 ausgeführt werden.Channels, a coolant can flow into the heat sink without having to overcome a large flow resistance and exit on the opposite side after it has passed the sintered matrix wall. Since channels open to the inlet opening are adjacent to channels that are open to the outlet opening, the entire surface of the sintered matrix wall is available as a flow cross section. With the same surface area / volume ratio, the flow resistance of the sintered matrix can thereby be significantly reduced or, with the same flow resistance, a heat sink with a much larger one can be used Surface / volume ratio can be realized. In such an embodiment, a heat sink for forced ventilation can be designed with a low-pressure fan with a surface / volume ratio of 12 to 20 cm 2 / cm 3 .
Diese Art des erfindungsgemäßen Kühlkörpers kann in zweiThis type of heat sink according to the invention can be divided into two
Grundformen hergestellt werden. In der ersten Grundform ist der Kühlkörper kubisch ausgeführt, d. h. die Sintermatrix ist, auf einer im wesentlichen rechteckigen, als Träger- und Wärmeverteilungsplatte dienenden Grundplatte, mit welcher die Verbindung zu der Wärmequelle hergestellt ist, kubisch aufgebaut.Basic shapes are made. In the first basic form, the heat sink is cubic, i. H. the sintered matrix is cubic on a substantially rectangular base plate, which serves as a carrier and heat distribution plate and with which the connection to the heat source is established.
In dieser Ausführung ist der erfindungsgemäße Kühlkörper für praktisch alle herkömmlichen Anwendungsfälle hervorragend geeignet, in denen bisher Kühlkörper aus Strangpreßprofilen oder ähnliche Konstruktionen eingesetzt wurden. In vielen Fällen wird es möglich sein, bei einer Verkleinerung des Kühlkörpervolumens auf Zwangsbelüftungsmaßnahmen zu verzichten, da mit der natürlichen Konvektion eine ausreichende Wärmeübertragung erfolgen kann. Es ist bei entsprechender Auslegung des Kühlkörpers durch den Einsatz von Lüfter, Gebläsen oder gar Kompressoren möglich, wesentlich größere Wärmemengen mit einem relativ kleinen Kühlkörpervolumen zu übertragen .In this embodiment, the heat sink according to the invention is excellently suitable for practically all conventional applications in which heat sinks made from extruded profiles or similar constructions have previously been used. In many cases it will be possible to dispense with forced ventilation measures if the heat sink volume is reduced, since natural convection can provide adequate heat transfer. With appropriate design of the heat sink, it is possible to use the use of fans, blowers or even compressors to transfer much larger amounts of heat with a relatively small heat sink volume.
Zur besseren Anpassung an die Druckverhältnisse innerhalb der Sintermatrix kann ein solcher Kühlkörper auch so ausgeführt werden, daß die Längsseiten der Sintermatrixwände zueinander in einem solchen Winkel angeordnet sind, daß die von ihnen gebildeten Kanäle an der offenen Seite die größte und an der geschlossenen Seite die geringste lichte Weite haben. Im Extremfall können in dieser Variante der Erfindung die Querwände entfallen. Die Längswände sind dann direkt miteinander verbunden und ergeben so eine sägezahnförmige Struktur der Sintermatrixwand.For better adaptation to the pressure conditions within the sintered matrix, such a heat sink can also be designed such that the long sides of the sintered matrix walls are arranged at such an angle that the channels formed by them are the largest on the open side and the smallest on the closed side have a wide open space. In extreme cases, the transverse walls can be omitted in this variant of the invention. The longitudinal walls are then directly connected to one another and thus result in a sawtooth-shaped structure of the sintered matrix wall.
In der zweiten Grundform ist der Kühlkörper in Form eines Zylinderringes ausgebildet, d. h. die Sintermatrix ist über einer als Träger- und Wärmeverteilungsplatte dienenden in der Regel kreisförmigen Grundplatte in Form eines Zylinderringes aufgebaut. Die Längswände der mäanderförmigen Sintermatrixwand sind in dieser Variante radial oder unter einem Winkel zur jeweiligen Radialen des Zylinderrings , gerade oder bogenförmig verlaufend, angeordnet. Insbesondere für die Anwendung mit Lüftern und Gebläsen, welche regelmäßig das Kühlmittel in eine stärkere Rotationsbewegung versetzen, ist es sinnvoll, daß die Längswände nicht radial sondern unter einem Winkel zu Radialen verlaufen, da dadurch Druckverluste im Kühlkörper vermieden werden können. Mit einem bogenförmigen Verlauf kann die Anpas- sung weiter verbessert werden.In the second basic form, the heat sink is designed in the form of a cylinder ring, ie the sintered matrix is over a generally circular base plate in the form of a cylinder ring which serves as a carrier and heat distribution plate built up. In this variant, the longitudinal walls of the meandering sintered matrix wall are arranged radially or at an angle to the respective radial of the cylinder ring, running straight or in an arc shape. In particular for use with fans and blowers, which regularly set the coolant into a stronger rotational movement, it makes sense that the longitudinal walls do not run radially but at an angle to the radial, since pressure losses in the heat sink can thereby be avoided. The adaptation can be further improved with an arcuate course.
In der Regel wird bei dieser zylinderringförmigen Grundform des Kühlkörpers das Kühlmittel über die innen liegende Eintrittsöffnung zugeführt und über dessen Außendurchmesser abgegeben . Die Weite der Kanäle nimmt bei dieser Bauform mit dem Durch- esser zu. Dies ist insbesondere bei der Zwangsbelüftung desAs a rule, in this cylindrical ring-shaped basic form of the heat sink, the coolant is fed in via the inlet opening on the inside and discharged via its outer diameter. With this design, the width of the channels increases with the diameter. This is particularly the case with the forced ventilation of the
Kühlkörpers mit höherem Druck günstig, da durch die Erweiterung des Strömungsquerschnittes zur Austrittsoffnung hin der Druck des Kühlmittel durch Erweiterung des Strömungsquerschnittes gesenkt und damit der Geräuschpegel wesentlich reduziert werden kann.Heat sink with higher pressure cheap, because by expanding the flow cross-section to the outlet opening, the pressure of the coolant is reduced by expanding the flow cross-section and thus the noise level can be significantly reduced.
Wird ein solcher Kühlkörper auf einem zu kühlenden rotierenden Bauteil zentrisch befestigt, wirkt dieser selbst zugleich als Gebläse, wodurch sich zusätzliche Maßnahmen zur Zwangsbelüftung erübrigen. Für diese Variante ist es weiterhin vorteilhaft, die Längswände wie an einem radialen Gebläse bogenförmig so anzuordnen , daß die Winkel zwischen den Längswänden und den zugehörigen Radialen mit größer werdendem Durchmesser kleiner werden .If such a heat sink is centrally attached to a rotating component to be cooled, it itself acts as a blower, making additional measures for forced ventilation unnecessary. For this variant, it is also advantageous to arrange the longitudinal walls in an arcuate manner, as on a radial fan, in such a way that the angles between the longitudinal walls and the associated radial become smaller with increasing diameter.
Außer bei der Kühlkörpervariante nach Anspruch 4 , bei welcher die Sintermatrixwand sagezahnförmig gestaltet ist, kann für alle zuvor beschriebenen Varianten das Oberflächen/Volumenverhältnis bei gleichzeitiger Senkung des Strömungswiderstandes dadurch erhöht werden, daß die Sintermatrix durch parallel zur Grundplatte angeordnete dünne Sintermatrixdecken in mehrere Ebenen unterteilt ist. Die mäanderförmigen Sintermatrixwände sind in jeder Ebene zueinander so versetzt angeordnet, daß sich deren Querwände jeweils über Öffnungen befinden, die von der unmittelbar darunter liegenden mäanderförmigen Sintermatrixwand gebildet sind.Except for the heat sink variant according to claim 4, in which the sintered matrix wall is sawtooth-shaped, the surface / volume ratio can be increased for all the variants described above while simultaneously reducing the flow resistance in that the sintered matrix is divided into several levels by thin sintered matrix ceilings arranged parallel to the base plate . The meandering sintered matrix walls are in each level is offset from one another so that their transverse walls are each above openings formed by the meandering sintered matrix wall immediately below.
Durch eine solche Anordnung wird das Oberflächen/Volumenverhältnis des Kühlkörpers bei gleichzeitiger Senkung des Strömungswiderstandes deutlich erhöht. Dies ergibt sich daraus, daß die Kanäle im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Varianten im gleichen Volumen nahezu die doppelte Kühlkörperoberfläche und für das Kühlmittel annähernd der doppelte Strömungsquerschnitt zur Verfügung steht.Such an arrangement significantly increases the surface area / volume ratio of the heat sink while simultaneously reducing the flow resistance. This results from the fact that, compared to the variants described above, the ducts have almost twice the heat sink surface in the same volume and approximately twice the flow cross section for the coolant.
Für Anwendungsfälle, in denen das Kühlmittel senkrecht zur zu kühlenden Oberfläche zugeführt werden soll, ist eine weitere Lösung für die Aufgabe der Erfindung gefunden worden. Danach ist eine dünne gesinterte, in Längs- und Querwände unterteilte, mä- anderförmige Sintermatrixwand zwischen einer als Träger- und Wärmeverteilungsplatte dienenden Grundplatte und einer Deckplatte so angeordnet, daß die an Stelle der Stirnseiten die flächigen Teile der Querwände auf einer Seite mit der Grund- platte und auf der anderen Seite mit der Deckplatte verbunden sind. Dadurch ergeben sich zwischen den Querwänden, den Längswänden und der Grundplatte einerseits und den Querwänden, den Längswänden und der Deckplatte andererseits eine Vielzahl nebeneinander liegender Kanäle .For applications in which the coolant is to be supplied perpendicular to the surface to be cooled, a further solution to the object of the invention has been found. Thereafter, a thin sintered, meandering sintered matrix wall, divided into longitudinal and transverse walls, is arranged between a base plate serving as a carrier and heat distribution plate and a cover plate in such a way that the flat parts of the transverse walls on one side with the base plate and are connected on the other side to the cover plate. This results in a large number of adjacent channels between the transverse walls, the longitudinal walls and the base plate on the one hand and the transverse walls, the longitudinal walls and the cover plate on the other hand.
Die mit der Deckplatte gebildeten Kanäle sind stirnseitig durch Sintermatrixteile verschlossen, während die mit der Grundplatte gebildeten Kanäle an ihren stirnseitigen Enden offen sind und die Austrittsöffnungen für das Kühlmittel bilden. Die Eintrittsöffnung für das Kühlmittel wird durch eine Aussparung in der Deckplatte gebildet, die dort bezogen auf die Ausdehnung der Längswände mittig, über die gesamte Breite des Kühlkörpers reichend, angeordnet ist. Durch die mittige Öffnung in der Deckplatte kann das Kühlmittel in den Kühlkörper einströmen und sich in den mit der Deckplatte gebildeten Kanälen, ohne daß es einen großen Strömungswiderstand überwinden muß , auf die gesamte Ober- fläche der mäanderförmigen Sintermatrixwand verteilen, die Sintermatrixwand passieren und über die stirnseitigen Öffnungen der mit der Grundplatte gebildeten Kanäle austreten. Da in dieser vorgenannten Variante die Querwände der Sintermatrixwand in der Regel nicht durchströmbar sind, ist es zweckmäßig, zur Vergrößerung der nutzbaren Oberfläche, daß die Querwände mit einer möglichst geringen Ausdehnung ausgeführt werden. Im Extremfall entfallen in dieser Variante der Erfindung die Querwände, da die Längswände direkt miteinander und mit der Deck- bzw. Grundplatte verbunden sind und so eine sägezahnförmige Struktur der Sintermatrixwand ergeben.The channels formed with the cover plate are closed on the front side by sintered matrix parts, while the channels formed with the base plate are open at their front ends and form the outlet openings for the coolant. The inlet opening for the coolant is formed by a recess in the cover plate, which is arranged there in relation to the extent of the longitudinal walls and extends over the entire width of the heat sink. Through the central opening in the cover plate, the coolant can flow into the heat sink and in the channels formed with the cover plate, without having to overcome a large flow resistance, on the entire upper Spread the surface of the meandering sintered matrix wall, pass through the sintered matrix wall and emerge through the front openings of the channels formed with the base plate. Since the transverse walls of the sintered matrix wall cannot generally be flowed through in this aforementioned variant, it is expedient to increase the usable surface area so that the transverse walls are designed with the smallest possible expansion. In the extreme case, the transverse walls are omitted in this variant of the invention, since the longitudinal walls are connected directly to one another and to the cover or base plate and thus result in a sawtooth structure of the sintered matrix wall.
Eine weitere Variante dieser Ausführungsform sieht vor, daß die Deckplatte selbst als dünne Sintermatrix und damit durchströmbar ausgeführt ist. In einem solchen Fall kann eine die Eintritts- Öffnung bildende Aussparung in der Deckplatte ggf . entfallen . Zur Verteilung des Kühlmittels ist es in dieser Variante sinnvoll, zur Austrittsoffnung hin die Deckplatte mit einer dichter werdenden SinterStruktur auszuführen.Another variant of this embodiment provides that the cover plate itself is designed as a thin sintered matrix and can therefore be flowed through. In such a case, a recess forming the entry opening in the cover plate can, if necessary. omitted. To distribute the coolant, it makes sense in this variant to design the cover plate towards the outlet opening with a densifying sintered structure.
Für alle vorgenannten Varianten der Erfindung ist es je nach Anwendungsfall günstig, daß die gesinterten Kühlkörper ausFor all of the aforementioned variants of the invention, depending on the application, it is advantageous for the sintered heat sink to be made of
Sinterpulver mit einer Partikelgröße von 20 bis 600 μm aufgebaut sind, wobei die beste Reproduzierbarkeit mit kugelförmigen Partikeln erreicht wird. Als Sintermaterial ist Aluminium, Kupfer oder Silber besonders geeignet. Als vorteilhafte Dimen- sionen für die Sintermatrixwände haben sich Wandstärken von 0,5 bis 3 mm und Abstände zwischen den Sintermatrixwänden von 0,5 bis 10 mm erwiesen. Solch feine Strukturgrößen von 500 um sind mit neuen Sinterverfahren, wie zum Beispiel mit Lasersintern, herstellbar. Es kann dabei ein Oberflächen/Volumenverhältnis bis maximal 500 cm2 /cm3 erzielt werden.Sintered powders with a particle size of 20 to 600 μm are built up, whereby the best reproducibility is achieved with spherical particles. Aluminum, copper or silver is particularly suitable as the sintered material. Wall thicknesses of 0.5 to 3 mm and distances between the sintered matrix walls of 0.5 to 10 mm have proven to be advantageous dimensions for the sintered matrix walls. Such fine structure sizes of 500 µm can be produced using new sintering processes, such as laser sintering. A surface / volume ratio of up to a maximum of 500 cm 2 / cm 3 can be achieved.
Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der Sintermatrix selbst dienen weitere Ausgestaltungen der Erfindung, die in allen Varianten der Erfindung Anwendung finden können . So hat sich als günstig erwiesen, daß zur Verbesserung des Wärmeübergangs von der Grundplatte auf die Sintermatri , diese direkt auf die Grundplatte au gesintert ist.Further embodiments of the invention, which can be used in all variants of the invention, serve to improve the thermal conductivity of the sintered matrix itself. It has proven to be favorable that to improve the heat transfer of the base plate onto the sintering matrix, which is sintered directly onto the base plate.
In einer Modifikation sind zumindest die Längswände der Sintermatrixwände im Bereich der Grundplatte dicker ausgeführt, als in deren weiter von der Grundplatte entfernten Bereichen. Bei einem kontinuierlichen Verlauf ergibt sich ein keilförmiger Querschnitt der Längswände.In a modification, at least the longitudinal walls of the sintered matrix walls are made thicker in the area of the base plate than in their areas further away from the base plate. A continuous course results in a wedge-shaped cross section of the longitudinal walls.
In einer weiteren Modifikation sind die Sintermatrixwände aus mehreren Schichten mit Sinterpulver unterschiedlicher Parti- kelgröße gebildet. Der an der Grundplatte anliegende Bereich weist die kleinsten und weiter entfernte Schichten größere Partikel auf .In a further modification, the sintered matrix walls are formed from several layers with sintered powder of different particle sizes. The area adjacent to the base plate has the smallest and more distant layers of larger particles.
Schließlich sind in einer dritten Modifikation im Bereich der Grundplatte die Partikel der Sintermatrix in höherem Maße miteinander versintert, als in Bereichen, die weiter von der Grundplatte entfernt sind.Finally, in a third modification, the particles of the sintered matrix are sintered to one another to a greater extent in the region of the base plate than in regions which are further away from the base plate.
Durch diese Maßnahmen wird die Wärmeverteilung in der Sintermatrix verbessert. Die Bauhöhe des gesinterten Kühlkörpers, in welcher eine Wärmeabführung möglich ist, kann damit vergrößert werden. Natürlich können zwei oder alle drei vorgenanntenThese measures improve the heat distribution in the sinter matrix. The overall height of the sintered heat sink, in which heat can be dissipated, can thus be increased. Of course, two or all three of the above
Varianten zur Verbesserung der Wärmeleitung der Sintermatrix miteinander kombiniert zur Anwendung kommen. Zum Beispiel kann bei einer solchen Sintermatrixwand ein keilförmiger Querschnitt realisiert sein, in dessen unteren, der Grundplatte am nächsten liegenden Bereich, die Versinterung höher ist, als in den darüber liegenden Bereichen. Dies hat den Vorteil, daß die Keilform nicht so stark ausgebildet sein muß, um die Wärmeleiteigenschaften zu verbessern.Variants to improve the heat conduction of the sintered matrix can be used in combination. For example, in the case of such a sintered matrix wall, a wedge-shaped cross section can be realized, in whose lower area, which is closest to the base plate, the sintering is higher than in the areas above it. This has the advantage that the wedge shape does not have to be so strong in order to improve the thermal conductivity.
Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Kühlkörpers ist, insbesondere wenn eine Zwangsbelüftung mit Kühlmittel höheren Drucks erfolgen soll, weiterhin dadurch möglich, daß zur Entspannung und Verteilung des Kühlmittels die Sintermatrix an der Eintrittsöffnung eine angesinterte Kammer aufweist. Wird das Kühlmittel von einem Kompressor oder einer anderen Druckluft- quelle bereitgestellt, ist es sinnvoll, daß an die Kammer ein Anschlußelement für das Kühlmittel angesintert ist.A further improvement of the heat sink according to the invention, in particular if forced ventilation with coolant of higher pressure is to take place, is further possible in that the sintered matrix has a sintered chamber at the inlet opening in order to relax and distribute the coolant. If the coolant is from a compressor or other compressed air Provided source, it is useful that a connection element for the coolant is sintered to the chamber.
Die Erfindungen sollen nachfolgend anhand von Ausführungsbei- spielen näher erläutert werden.The inventions are to be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:In the accompanying drawings:
Fig. 1 einen Kühlkörper in kubischer Form mit einer mäanderförmigen Matrix für einen parallel zur Grundplatte geführten Kühlluftstrom,1 shows a heat sink in cubic form with a meandering matrix for a cooling air flow guided parallel to the base plate,
Fig. 2 einen Kühlkörper gemäß Fig. 1 im Schnitt parallel zur Grundplatte,2 shows a heat sink according to FIG. 1 in section parallel to the base plate,
Fig. 3 vereinfachte Darstellung eines Kühlkörpers in kubischer Form mit mehreren übereinander angeordneten Ebenen von mäanderförmigen Sintermatrixwänden ,3 simplified representation of a heat sink in cubic form with a plurality of superimposed levels of meandering sintered matrix walls,
Fig. 4 einen Kühlkörper in Form eines ZylinderringesFig. 4 shows a heat sink in the form of a cylinder ring
Fig. 5 ein axialer Schnitt durch einen Kühlkörper in Form eines ZylinderringesFig. 5 is an axial section through a heat sink in the form of a cylinder ring
Fig. 6 einen Kühlkörper in kubischer Form mit einer mäanderförmigen Matrix für einen senkrecht zur Grundplatte zugeführten Kühlluftstrom, perspektivisch dargestellt,6 is a perspective view of a heat sink in cubic form with a meandering matrix for a cooling air flow supplied perpendicular to the base plate,
Fig. 7 stark vergrößerte Darstellung einer Sintermatrixwand in keilförmiger Ausführung,7 greatly enlarged representation of a sintered matrix wall in a wedge-shaped design,
Fig. 8 stark vergrößerte Darstellung einer Sintermatrixwand aus Sintermaterial unterschiedlicher Partikelgröße ,8 shows a greatly enlarged illustration of a sintered matrix wall made of sintered material of different particle sizes,
Fig. 9 stark vergrößerte Darstellung einer Sintermatrixwand mit Bereichen unterschiedlichen Versinterungsgrades , Fig. 10 Prinzipdarstellung eines Kühlkörpers mit angesinterter Entspannungs- und Verteilerkammer sowie einem angesinterten Druckluft-Anschlußelement.9 shows a greatly enlarged illustration of a sintered matrix wall with areas of different degrees of sintering, Fig. 10 Schematic representation of a heat sink with sintered expansion and distribution chamber and a sintered compressed air connection element.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Kühlkörper in perspekti- vischer Ansicht dargestellt. Auf einer Grundplatte 1 aus Kupfer sind Sintermatrixwand 2 angeordnet, die ebenfalls aus Kupfer bestehen. Die Grundplatte 1 ist als Träger- und Wärmeverteilungsplatte für ein nicht näher dargestelltes elektronisches Bauelemente ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite der Sintermatrixwand 2 sind diese mit einer Deckplatte 3 verbunden. Seitlich ist der Kühlkörper durch die Wandelemente 4 abgedeckt. Die Grundplatte 1, die Deckplatte 3 sowie die Wandelemente 4 umgrenzen die Kühllufteintrittsseite 5 und die Kühlluftaustrittsseite 6 des Kühlkörpers .1 shows a heat sink according to the invention in a perspective view. Sintered matrix walls 2, which also consist of copper, are arranged on a base plate 1 made of copper. The base plate 1 is designed as a carrier and heat distribution plate for an electronic component, not shown. On the opposite end face of the sintered matrix wall 2, these are connected to a cover plate 3. The heat sink is laterally covered by the wall elements 4. The base plate 1, the cover plate 3 and the wall elements 4 delimit the cooling air inlet side 5 and the cooling air outlet side 6 of the heat sink.
In Fig. 2 ist ein Schnitt A-A durch den Kühlkörper nach Fig. 1 dargestellt. Der Schnittverlauf ist parallel zur Grundplatte 1. Die dünne poröse Sintermatrixwand 2 besteht aus einer fortlaufenden Folge von Längswänden 7 und Querwänden 8. Die Längswände 7 sind etwa in Strömungsrichtung des Kühlmittels und die Quer- wände 8 senkrecht dazu angeordnet. Mit der so mäanderförmig ausgestalteten Sintermatrixwand 2 , der Grundplatte 1 und der Deckplatte 3 ist die Kühllufteintrittsseite 5 von der Kühlluft- austrittsseite 6 abgetrennt. Die Kühlluft strömt deshalb zwangsweise von der Kühllufteintrittsseite 5 über die zwischen den Längswänden 7 gebildeten Kanäle 9 , durch Längswände 7 in die benachbarten Kanäle 10 und von dort zur Kühlluftaustrittsseite 6. Natürlich kann die Kühlluft auch direkt von der Kühllufteintrittsseite 5 über die Querwände 8 in die zur Kühlluftaustrittsseite 6 führenden Kanäle 10, bzw. aus den Kanälen 9 direkt über die an die Kühlluftaustrittsseite 6 grenzenden Querwände 10 fließen.FIG. 2 shows a section A-A through the heat sink according to FIG. 1. The section is parallel to the base plate 1. The thin, porous sintered matrix wall 2 consists of a continuous series of longitudinal walls 7 and transverse walls 8. The longitudinal walls 7 are arranged approximately in the direction of flow of the coolant and the transverse walls 8 are arranged perpendicularly thereto. The cooling air inlet side 5 is separated from the cooling air outlet side 6 with the meandering sintered matrix wall 2, the base plate 1 and the cover plate 3. The cooling air therefore flows inevitably from the cooling air inlet side 5 via the channels 9 formed between the longitudinal walls 7, through longitudinal walls 7 into the adjacent channels 10 and from there to the cooling air outlet side 6. Of course, the cooling air can also directly from the cooling air inlet side 5 via the transverse walls 8 into the channels 10 leading to the cooling air outlet side 6, or flow out of the channels 9 directly via the transverse walls 10 bordering the cooling air outlet side 6.
Die von den Längswänden 7 gebildeten Kanäle 9 weisen auf der Kühllufteintrittsseite 5 die größte und auf Kühlluf austrittsseite 6 die geringste lichte Weite auf. Die Kanäle 10 dagegen weisen auf der Kühllufteintrittsseite 5 die kleinste und auf der Seite der Kühlluftaustrittsseite 6 die größte lichte Weite auf.The channels 9 formed by the longitudinal walls 7 have on the cooling air inlet side 5 the largest and on the cooling air outlet side 6 the smallest clear width. The channels 10, however, have the smallest clear width on the cooling air inlet side 5 and the largest clear width on the side of the cooling air outlet side 6.
Durch diese etwa sagezahnformige Gestaltung der Sintermatrixwand 2 stellen sich im gesamten Kühlkörper etwa konstante Druck- Verhältnisse ein. Daraus ergeben sich etwa gleich große Stromungsgeschwindigkeiten des Kuhlmittels und eine ausgeglichene, für eine optimale Wärmeübertragung gunstige Temperaturvertei- lung. Im Bereich der Kühllufteintrittsseite 5 liegende Querwände 8 sind an zumindest zwei Stellen so breit ausgeführt, daß an diesen Stellen Befestigungselemente, zum Beispiel für einen Lufter, angeordnet werden könnenThis approximately sawtooth-shaped design of the sintered matrix wall 2 results in approximately constant pressure conditions in the entire heat sink. This results in approximately the same flow rates of the coolant and a balanced, favorable temperature distribution for optimal heat transfer. In the area of the cooling air inlet side 5 transverse walls 8 are so wide in at least two places that fastening elements, for example for an air fan, can be arranged at these points
Ist die Sintermatrixwand 2 aus annähernd kugelförmigen Partikeln mit einem Durchmesser von ca. 450 μm und mit einer Wandstarke von etwa 1 mm hergestellt, kann bei einer Zwangsbelüftung mit einem Druck von 20 Pa, einer Kühlkörpertemperatur von 39°C und einer Umgebungstemperatur von 20 °C über ein Kuhlkorpervolumen von 1170 cm3 eine Wärmeleistung von 100 W ableitet werden. Das ist deutlich mehr als mit bisher üblichen Kühlkörpern aus Aluminium-Strangpreßprofilen bei gleichen Bedingungen.If the sintered matrix wall 2 is made of approximately spherical particles with a diameter of approximately 450 μm and a wall thickness of approximately 1 mm, forced ventilation with a pressure of 20 Pa, a heat sink temperature of 39 ° C and an ambient temperature of 20 ° C can be used a heat output of 100 W can be dissipated over a heat sink volume of 1170 cm 3 . This is significantly more than with conventional heat sinks made from extruded aluminum profiles under the same conditions.
In Fig. 3 ist ein Kühlkörper in kubischer Form dargestellt, bei dem die zwischen der Grundplatte 1 und der Deckplatte 3 angeordnete Sintermatrix durch die parallel zur Grundplatte 1 verlaufenden Sintermatrixdecken 12 in mehrere Ebenen 11 unterteilt ist. Der Übersichtlichkeit wegen ist die Darstellung stark ver- einfacht. Auf einer rechteckigen Grundplatte 1 sind in einer ersten Ebene 11 die Langswande 7 und Querwände 8 in einer fortlaufenden Folge so angeordnet, daß auf der Kühllufteintrittsseite 5 ein offener Kanal 9 neben einem durch eine Querwand 8 geschlossenen Kanal 10 liegt. In den jeweils darüber angeord- neten Ebenen 11 ist die Anordnung der Langswande 7 und Querwände 8 auf der Kühllufteintrittsseite 5 so, daß jeweils über einem offenen Kanal 9 der darunter liegenden Ebene ein mit einer Querwand 8 geschlossener Kanal 10 liegt. Auf der Kühlluftaustrittsseite 6 sind die Kanäle 10 offen und die Kanäle 9 mit Querwanden 8 verschlossen. Die Längswände 7 sind über alle Ebenen 11 durchgehend deckungsgleich angeordnet. Die Querwände 8 sind dagegen erst in jeder zweiten Ebene 11 deckungsgleich angeordnet. Auf der Kühllufteintrittsseite 5 wie auf selten der Kühlluftaus- trittsseite 6 ergibt sich so ein schachbrettartiges Raster von Öffnungen der Kanäle 9 bzw. 10 mit den Querwänden 8.3 shows a heat sink in a cubic form, in which the sintered matrix arranged between the base plate 1 and the cover plate 3 is divided into a plurality of levels 11 by the sintered matrix ceilings 12 running parallel to the base plate 1. For the sake of clarity, the representation is greatly simplified. On a rectangular base plate 1, the longitudinal walls 7 and transverse walls 8 are arranged in a continuous sequence in a first plane 11 in such a way that an open channel 9 lies on the cooling air inlet side 5 next to a channel 10 closed by a transverse wall 8. In each of the levels 11 arranged above, the arrangement of the longitudinal walls 7 and transverse walls 8 on the cooling air inlet side 5 is such that a channel 10 closed with a transverse wall 8 lies above an open channel 9 of the level below. On the cooling air outlet side 6, the channels 10 are open and the channels 9 with transverse walls 8 closed. The longitudinal walls 7 are arranged congruently across all levels 11. In contrast, the transverse walls 8 are only congruently arranged in every second plane 11. On the cooling air inlet side 5, as rarely on the cooling air outlet side 6, there is a checkerboard pattern of openings in the channels 9 and 10 with the transverse walls 8.
Durch die neben- und übereinander abwechselnde Anordnung von Kanälen 9 und 10 kann die Kühlluft, welche auf der Kühllufteintrittsseite 5 in die Kanäle 9 einströmt, über die Längswände 7 und Sintermatrixdecken 12 in die jeweils benachbarten Kanäle 10 und von dort zur Kühlluftaustrittsseite 6 strömen. Der Strömungsweg der Kühlluft ist mit den Stromlinienpfeilen 13 versinnbildlicht. Die Kühlluft kann aber auch von der Kühllufteintrittsseite 5 über die Querwände 8 direkt in die Kanäle 10 ein- strömen, bzw. aus den Kanälen 9 über die Querwände 8 direkt zur Kühlluftaustrittsseite 6 gelangen.Due to the alternating arrangement of channels 9 and 10 next to one another, the cooling air which flows into the channels 9 on the cooling air inlet side 5 can flow via the longitudinal walls 7 and sintered matrix ceilings 12 into the respective adjacent channels 10 and from there to the cooling air outlet side 6. The flow path of the cooling air is symbolized by the streamlined arrows 13. However, the cooling air can also flow directly into the channels 10 from the cooling air inlet side 5 via the transverse walls 8, or can reach the cooling air outlet side 6 directly from the channels 9 via the transverse walls 8.
In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßer Kühlkörper in Form eines Zylinderringes dargestellt. Die mäanderförmige Sintermatrixwand 2 ist zwischen einer hier kreisförmigen Grundplatte 1 und einer kreisringförmigen Deckplatte 3 angeordnet. Die Zylinderringinnenfläche bildet die Kühllufteintrittsseite 5 und die Zylinderringaußenfläche die Kühlluftaustrittsseite 6 des Kühlkörpers.4 shows a heat sink according to the invention in the form of a cylinder ring. The meandering sintered matrix wall 2 is arranged between a circular base plate 1 here and an annular cover plate 3. The inner surface of the cylinder ring forms the cooling air inlet side 5 and the outer surface of the cylinder ring forms the cooling air outlet side 6 of the heat sink.
In Fig. 5 ist in einem radialen Schnitt B-B durch den zylinderringförmigen Kühlkörper nach Fig. 4 der Verlauf der Sinterma- trixwand 2 ersichtlich. Die Längswände 7 der Sintermatrixwand 2 verlaufen auf einer Geraden, die am Schnittpunkt mit der Zylinderringinnenfläche mit einer durch diesen Punkt verlaufenden Radialen 14 einen Winkel α von 55° aufweisen. Die Längswände 7 sind wechselseitig auf der Kühllufteintrittsseite 5 und der Kühlluftaustrittsseite 6 mit den Querwänden 8 verbunden und bilden so die an der Kühllufteintrittsseite 5 verschlossenen Kanäle 9 und die an der Kühlluftaustrittsseite 6 verschlossenen Kanäle 10. Der Strömungsweg der Kühlluft ist mit den Stromlinienpfeilen 13 versinnbildlicht.5 shows the course of the sintered matrix wall 2 in a radial section BB through the cylindrical ring-shaped heat sink according to FIG. 4. The longitudinal walls 7 of the sintered matrix wall 2 run on a straight line which, at the point of intersection with the inner surface of the cylinder ring, has an angle α of 55 ° with a radial 14 running through this point. The longitudinal walls 7 are mutually connected on the cooling air inlet side 5 and the cooling air outlet side 6 to the transverse walls 8 and thus form the channels 9 closed on the cooling air inlet side 5 and the channels 10 closed on the cooling air outlet side 6. The flow path of the cooling air is symbolized by the streamlined arrows 13.
Ist ein solcher zylinderringförmiger Kühlkörper an einem zu kühlenden rotierenden Gegenstand zentrisch montiert, wirkt er selbst als Gebläse, wobei er über die Kühllufteintrittsseite 5 die Kühlluft ansaugt und über die Kühlluftaustrittsseite 6 ausbläst. Unter günstigen Bedingungen kann bei einem solchen Kühlkörper auf eine zusätzliche Zwangsbelüftung verzichtet werden .If such a cylindrical ring-shaped heat sink is mounted centrally on a rotating object to be cooled, it itself acts as a blower, sucking in the cooling air via the cooling air inlet side 5 and blowing it out via the cooling air outlet side 6. Under favorable conditions, additional forced ventilation can be dispensed with in such a heat sink.
Fig. 6 zeigt einen Kühlkörper in kubischer Form, der eine vorteilhafte Ausführung für Anwendungsfälle darstellt, bei denen die Kühlluft senkrecht zur Grundplatte 1 zugeführt werden soll . Die Sintermatrixwand 2 ist bei dieser Ausfuhrungsform nicht mit den Stirnseiten, sondern mit den Querwänden 8 mit der Grund- platte 1, beziehungsweise mit der Deckplatte 3 verbunden. Die Querwänden 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel sehr kurz ausgeführt, um den durchströmbaren Querschnitt nicht zu reduzieren, denn an den Stellen, an denen die Sintermatrixwand 2 mit der Deckplatte 3 bzw. der Grundplatte 1 verbunden ist, kann die Kühlluft die Sintermatrixwand nicht durchströmen. Die Sintermatrixwände 2 bilden zusammen mit der Deckplatte 3 die Kanäle 9 und im Verbund mit der Grundplatte 1 die Kanäle 10. Die Deckplatte 3 weist eine über die gesamte Breite des Kühlkörpers reichende , die Kühllufteintrittsseite 5 bildende Aussparung auf . Die Kanäle 9 sind auf den Kühlluftaustrittsseiten 6 mit denFig. 6 shows a heat sink in cubic form, which is an advantageous embodiment for applications in which the cooling air is to be supplied perpendicular to the base plate 1. In this embodiment, the sintered matrix wall 2 is not connected to the end faces, but rather to the transverse walls 8 with the base plate 1 or with the cover plate 3. In this exemplary embodiment, the transverse walls 8 are made very short so as not to reduce the cross-section through which the flow can flow, because at the points at which the sintered matrix wall 2 is connected to the cover plate 3 or the base plate 1, the cooling air cannot flow through the sintered matrix wall. The sintered matrix walls 2 form the channels 9 together with the cover plate 3 and, in conjunction with the base plate 1, the channels 10. The cover plate 3 has a recess which extends over the entire width of the heat sink and forms the cooling air inlet side 5. The channels 9 are on the cooling air outlet sides 6 with the
Sintermatrixteilen 15 verschlossen, die Kanäle 10 dagegen offen. Die Kühlluft strömt von der Kühllufteintrittsseite 5 in die Kanäle 9, von da durch die Sintermatrixwände 2 in die Kanäle 10 und von da zur Kühlluf austrittsseite 6. Der Strömungsweg der Kühlluft ist mit den Stromlinienpfeilen 13 versinnbildlicht. Die Kühlluft kann aber auch über die Sintermatrixteile 15 direkt aus den Kanälen 9 zur Kühlluftaustrittsseite 6 gelangen.Sintered matrix parts 15 closed, the channels 10, however, open. The cooling air flows from the cooling air inlet side 5 into the channels 9, from there through the sintered matrix walls 2 into the channels 10 and from there to the cooling air outlet side 6. The flow path of the cooling air is symbolized by the streamlined arrows 13. However, the cooling air can also pass directly from the channels 9 to the cooling air outlet side 6 via the sintered matrix parts 15.
In Fig. 7 ist eine keilförmigen Sintermatrixwand 2 dargestellt. Die Wärmeleitung dieser Sintermatrixwand 2 ist durch diese Keilform verbessert. Entsprechend der größeren Dicke an der Anschlußstelle zur Grundplatte 1 ist dort das Wärmeleitvermögen größer und zugleich die Wärmeabführung wegen des höheren Strömungswiderstandes reduziert. Die Dimensionierung der Wandstärke der Sintermatrixwand 2 erfolgt so , daß in dem von der Grund- platte 1 abgewandten Bereich der Sintermatrixwand 2 , entsprechend den Gegebenheiten die Wärmeleitung und Wärmeabgabe sich etwa das Gleichgewicht halten. In den der Grundplatte 1 näher liegenden Bereichen der Sintermatrixwand 2 überwiegt die Wärmeleitung die Wärmeabführung.7 shows a wedge-shaped sintered matrix wall 2. The heat conduction of this sintered matrix wall 2 is improved by this wedge shape. According to the greater thickness at the Connection point to base plate 1, the thermal conductivity is greater there and at the same time the heat dissipation is reduced because of the higher flow resistance. The dimensioning of the wall thickness of the sintered matrix wall 2 takes place in such a way that in the area of the sintered matrix wall 2 facing away from the base plate 1, depending on the circumstances, the heat conduction and heat dissipation are approximately balanced. In the areas of the sintered matrix wall 2 closer to the base plate 1, the heat conduction outweighs the heat dissipation.
Fig. 8 zeigt eine Detail einer auf der Grundplatte 1 eines Kühlkörpers angeordneten Sintermatrixwand 2 welche in vier Bereiche 16a bis 16d unterteilt ist. In jedem dieser Bereiche 16a bis 16d wird ein Sinterpulver mit unterschiedlichem Partikeldurchmesser benutzt. Dabei ist in dem Bereich 16a das Sinterpulver mit der geringsten Partikelgröße und in den anschließenden Bereichen 16b bis 16c Sinterpulver mit jeweils größeren Partikeln angeordnet. Das optimale Sinterpulver für den im Anwendungsfall vorhandenen Luftdruck ist das Sinterpulver mit den größten Partikeln im Bereich 16d. Das heißt, daß der Parti- keldurchmesser für diesen Bereich 16d so gewählt wird, daß Wärmeleitung und Wärmeabgabe sich etwa das Gleichgewicht halten. Weil bei Sinterpulver mit geringerem Partikeldurchmesser die Porosität sinkt, damit der Strömungswiderstand für die Kühlluft und die Wärmeleitung größer wird, überwiegt in den Bereichen 16b bis 16d die Wärmeleitung gegenüber der Wärmeabfuhr. Dadurch kann die Sintermatrixwand 2 höher ausgelegt werden, als eine vergleichbare Sintermatrixwand 2 mit einheitlichen großen Partikeln.8 shows a detail of a sintered matrix wall 2 which is arranged on the base plate 1 of a heat sink and is divided into four regions 16a to 16d. A sinter powder with different particle diameters is used in each of these areas 16a to 16d. The sintered powder with the smallest particle size is arranged in the region 16a and sintered powder with larger particles in each of the subsequent regions 16b to 16c. The optimum sinter powder for the air pressure present in the application is the sinter powder with the largest particles in the 16d range. This means that the particle diameter for this area 16d is selected such that heat conduction and heat dissipation are approximately in equilibrium. Because sintered powder with a smaller particle diameter reduces the porosity so that the flow resistance for the cooling air and the heat conduction increases, the heat conduction outweighs the heat dissipation in the areas 16b to 16d. As a result, the sintered matrix wall 2 can be designed higher than a comparable sintered matrix wall 2 with uniformly large particles.
Fig. 9 schließlich zeigt ein Detail eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers bei dem die auf der Grundplatte 1 angeordnetenFIG. 9 finally shows a detail of a heat sink according to the invention in which the heat sinks arranged on the base plate 1
Sintermatrixwand 2 in vier Schichten 17a bis 17d unterteilt ist. In jeder einzelnen Schicht 17a bis 17d ist das Sinterpulver in unterschiedlichem Grad miteinander versintert. Der optimale Grad der Versinterung liegt etwa vor, wenn die Partikel des Sinter- pulvers über Sinterhälse miteinander verbunden sind, die etwa 30 % des Partikeldurchmesser ausmachen. Dieser Grad der Versinte- rung ist für den Bereich 17d gewählt. Dessen Struktur zeigt die Vergrößerung 17d' . Bei entsprechender Auslegung von Partikelgröße und der Dicke der Sintermatrixwand 2 , entsprechend im Anwendungsfall vorhandenen Luftdruck, sind in diesem Bereich 17d dann Wärmeleitung und Wärmeabgabe etwa gleich groß. In den Bereichen 17a bis 17c ist der Grad der Versinterung der Partikel größer. So weisen im Bereich 17c, dessen Struktur die Vergrößerung 17c zeigt, die Sinterhälse einen Durchmesser von 60 % des Partikeldurchmessers auf. Im Bereich 17b, dessen Struktur die Vergrößerung 17b' zeigt, bilden jeweils zwei bis drei und imSintered matrix wall 2 is divided into four layers 17a to 17d. In each individual layer 17a to 17d, the sintered powder is sintered to one another to a different degree. The optimum degree of sintering is present, for example, when the particles of the sinter powder are connected to one another via sinter necks, which make up about 30% of the particle diameter. This degree of verse tion is selected for the area 17d. Its structure shows the magnification 17d '. With a corresponding design of particle size and the thickness of the sintered matrix wall 2, corresponding to the air pressure present in the application, heat conduction and heat emission are then approximately equal in this area 17d. The degree of sintering of the particles is greater in regions 17a to 17c. In the region 17c, the structure of which shows the enlargement 17c, the sintered necks have a diameter of 60% of the particle diameter. In area 17b, the structure of which shows enlargement 17b ', two to three and in each case form
Bereich 17a, dessen Struktur die Vergrößerung 17a' zeigt, vier bis fünf Partikel ein Konglomerat .Area 17a, the structure of which shows enlargement 17a ', four to five particles of a conglomerate.
Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung überwiegt in den Bereichen 17a bis 17c die Wärmeleitung gegenüber der Wärmeab- fuhr.In this embodiment of the invention, too, the heat conduction outweighs the heat dissipation in the regions 17a to 17c.
Mit jeder dieser Ausführungsformen kann die Bauhöhe und damit die Gesamtleistung des erfindungsgemäßen Kühlkörpers erhöht werden .With each of these embodiments, the overall height and thus the overall performance of the heat sink according to the invention can be increased.
Ein erfindungsgemäßer Kühlkörper nach Fig. 3, der aus gesinter- te Kupfer einer Partikelgröße von 40 μm hergestellt ist und ein Volumen von 18 cm3 aufweist, kann mit einem Kühlluftdruck von 6 bar, einer Umgebungstemperatur von 20 °C und einer Kühlkörpertemperatur von 40°C eine Wärmeleistung von 320 W abgeführt werden .3, which is made of sintered copper with a particle size of 40 μm and has a volume of 18 cm 3 , can with a cooling air pressure of 6 bar, an ambient temperature of 20 ° C and a heat sink temperature of 40 ° C a heat output of 320 W can be dissipated.
Fig. 10 schließlich zeigt die Kühllu teintrittsseite 5 eines kubisch ausgeführten gesinterten Kühlkörpers . Vor der Kühllufteintrittsseite 5 ist eine Kammer 18 zur Entspannung und Verteilung der Kühlluft angesintert. Die Kammer 18 weist für den Anschluß einer Druckluftleitung eine angesintert Pneumatik- Kupplung 19 auf. Diese Anordnung kann, unter Anwendung desFig. 10 finally shows the cooling air inlet side 5 of a cubic sintered heat sink. A chamber 18 for relaxing and distributing the cooling air is sintered in front of the cooling air inlet side 5. The chamber 18 has a sintered pneumatic coupling 19 for the connection of a compressed air line. This arrangement can, using the
LaserSinterverf hrens , in einem Arbeitsgang mit dem Kühlkörper hergestellt werden. Sie ist, trotz relativ hoher Aufwendungen für die erforderliche technologische Ausrüstung, kostengünstig herstellbar. Die Erfindung ist nicht an diese Ausführungsbeispiele gebunden . Insbesondere ist es möglich, den gesinterten Kühlkörper auch zur Erwärmung von Bauteilen einzusetzen. Laser sintering process can be produced in one operation with the heat sink. Despite relatively high expenditure for the necessary technological equipment, it is inexpensive to manufacture. The invention is not tied to these exemplary embodiments. In particular, it is possible to use the sintered heat sink for heating components.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Gesinterter Kühlkörper für allgemeine Anwendung, bestehend aus einer von einem Kühlmittel durchströmbaren Sintermatrix, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermatrix aus einer dünnen mäanderförmigen Sintermatrixwand (2) besteht, die eine fortlaufenden Folge von Längswänden (7) und Querwänden (8) aufweist, deren eine Stirnseite mit einer als Träger- und Wärmeverteilungsplatte dienenden Grundplatte (1) und deren andere Stirnseite mit einer Deckplatte (3) so verbunden ist, daß sich zwischen den Längswänden (7) Kanäle (9, 10) ergeben, die durch die Querwänden (8) einseitig verschlossen sind und deren Öffnungen in ihrer Gesamtheit einerseits die Kühlluft- eintrittsseite (5) und andererseits die Kühlluftaustritts- seite (6) des Kühlkörpers bilden.1. Sintered heat sink for general use, consisting of a sinter matrix through which a coolant can flow, characterized in that the sinter matrix consists of a thin meandering sinter matrix wall (2) which has a continuous sequence of longitudinal walls (7) and transverse walls (8), the one end face is connected to a base plate (1) serving as a carrier and heat distribution plate and the other end face is connected to a cover plate (3) in such a way that between the longitudinal walls (7) there are channels (9, 10) which pass through the transverse walls (8 ) are closed on one side and all of their openings form the cooling air inlet side (5) on the one hand and the cooling air outlet side (6) of the heat sink on the other.
2. Gesinterter Kühlkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper die Form eines Kubus hat, bei dem die Kühllufteintrittsseite (5) und die Kühlluftaustrittsseite (6) auf gegenüberliegenden, an die Grundplatte (1) angrenzende Seiten des Kühlkörpers angeordnet sind.2. Sintered heat sink according to claim 1, characterized in that the heat sink has the shape of a cube, in which the cooling air inlet side (5) and the cooling air outlet side (6) are arranged on opposite sides of the heat sink adjacent to the base plate (1).
3. Gesinterter Kühlkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper die Form eines Zylinderringes hat, dessen Kühllufteintrittsseite (5) und dessen Kühlluftaus- trittsseite (6) auf zueinander konzentrischen Ringinnen- und Ringaußenflächen, angeordnet sind.3. Sintered heat sink according to claim 1, characterized in that the heat sink has the shape of a cylinder ring, the cooling air inlet side (5) and the cooling air outlet side (6) are arranged on mutually concentric inner and outer ring surfaces.
4. Gesinterter Kühlkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (9, 10) an deren offener Seite eine größere und an deren verschlossenen Seite eine kleinere lichte Weite zwischen den Längswänden (7) der Sintermatrix- wand (2) aufweisen.4. Sintered heat sink according to claim 2, characterized in that the channels (9, 10) have on their open side a larger and on their closed side a smaller clear width between the longitudinal walls (7) of the sintered matrix wall (2).
5. Gesinterter Kühlkörper nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Längswände (7) der Sintermatrixwand (2) zwischen der Kühlluf eintrittsseite (5) und der Kühlluftaustrittsseite (6) geradlinig oder bogenförmig verlaufen.5. Sintered heat sink according to claim 3, characterized in that the longitudinal walls (7) of the sintered matrix wall (2) between the cooling air inlet side (5) and the cooling air outlet side (6) are straight or curved.
6. Gesinterter Kühlkörper nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Längswände (7) der Sintermatrixwand (2) unter einem Winkel (<x) zu einer Radialen des Kühlkörpers angeordnet sind, der am Schnittpunkt mit dem Zylinderinnenring zwischen 10° und 80° groß ist.6. Sintered heat sink according to claim 5, characterized in that the longitudinal walls (7) of the sintered matrix wall (2) are arranged at an angle (<x) to a radial of the heat sink, which is large at the intersection with the inner cylinder ring between 10 ° and 80 ° is.
7. Gesinterter Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 , 2 , 3 , 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermatrix durch Sintermatrixdecken (12) in mehrere zur Grundplatte 1 parallele Ebenen (11) geteilt ist, wobei die Querwände (8) jeweils über den Öffnungen eines Kanals (9, 10) der unmittelbar darunter angeordneten Ebene (11) angeordnet sind.7. Sintered heat sink according to one of claims 1, 2, 3, 5 or 6, characterized in that the sintered matrix by sintered matrix ceilings (12) is divided into several planes (11) parallel to the base plate 1, the transverse walls (8) in each case over the Openings of a channel (9, 10) of the level (11) arranged immediately below are arranged.
8. Gesinterter Kühlkörper für allgemeine Anwendung, bestehend aus einer von einem Kühlmittel durchströmbaren Sintermatrix, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermatrix aus einer dünnen mäanderförmigen Sintermatrixwand (2) besteht, die eine fortlaufenden Folge von Längs- (7) und Querwänden (8) aufweist, deren Querwände (8) mit den flächigen Teilen - einerseits mit einer als Träger- und Wärmeverteilungsplatte dienenden Grundplatte so verbunden sind, daß sich zwischen den Längswänden (7) und der Grundplatte (1) Kanäle (10) ergeben, deren offenen Seiten die Kühlluftaustrittsseiten (6) bilden und - andererseits mit einer Deckplatte (3) verbunden sind, die mittig eine über alle Querwände (8) reichende durchgehende Öffnung aufweist, welche als Kühllufteintrittsseite (5) dient und daß die sich zwischen den Längswänden (7) und der Deckplatte (3) ergebenden Kanäle (9) stirnseitig mit Sinter- matrixteilen (15) verschlossen sind.8. Sintered heat sink for general use, consisting of a sinter matrix through which a coolant can flow, characterized in that the sinter matrix consists of a thin meandering sinter matrix wall (2) which has a continuous sequence of longitudinal (7) and transverse walls (8), whose transverse walls (8) are connected to the flat parts - on the one hand with a base plate serving as a carrier and heat distribution plate, such that channels (10) result between the longitudinal walls (7) and the base plate (1), the open sides of which are the cooling air outlet sides ( 6) and - on the other hand, are connected to a cover plate (3) which has in the middle a continuous opening extending over all transverse walls (8), which serves as a cooling air inlet side (5) and which is located between the longitudinal walls (7) and the cover plate ( 3) the resulting channels (9) are closed at the end with sintered matrix parts (15).
9. Gesinterter Kühlkörper nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Längswänden (7) und der Grundplatte (1) gebildeten Kanäle (10) an der Seite der Grundplatte (1) die größte und an der Seite der Deckplatte (3) die kleinste lichte Weite aufweisen und die zwischen den Längswänden (7) und der Deckplatte (3) gebildeten Kanäle (9) an der Seite der Deckplatte (3) die größte und an der Seite der Grundplatte (1) die kleinste lichte Weite aufweisen.9. Sintered heat sink according to claim 8, characterized in that between the longitudinal walls (7) and the base plate (1) formed channels (10) on the side of Base plate (1) the largest and on the side of the cover plate (3) have the smallest clear width and the channels (9) formed between the longitudinal walls (7) and the cover plate (3) on the side of the cover plate (3) the largest and have the smallest clear width on the side of the base plate (1).
10. Gesinterter Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermatrixwand (2) aus miteinander versinterten Partikeln aus Aluminium, Kupfer oder Silber mit einem Durchmesser von 20 bis 1500 μm besteht, die eine Wandstärke von 0,5 bis 3 mm und untereinander einen Abstand von 0,5 bis 10 mm aufweisen.10. Sintered heat sink according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sintered matrix wall (2) consists of sintered together particles of aluminum, copper or silver with a diameter of 20 to 1500 microns, the wall thickness of 0.5 to 3 mm and have a distance of 0.5 to 10 mm.
11. Gesinterter Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermatrix aus dem gleichen Material wie die Grundplatte (1) besteht und auf diese aufgesintert ist.11. Sintered heat sink according to one of claims 1 to 10, characterized in that the sintered matrix consists of the same material as the base plate (1) and is sintered onto it.
12. Gesinterter Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermatrixwand (2) keilförmig ausgebildet sind, indem diese an der Grundplatte (1) eine größere Dicke aufweisen, als in weiter von der Grund- platte (1) entfernten Zonen.12. Sintered heat sink according to one of claims 1 to 11, characterized in that the sintered matrix wall (2) are wedge-shaped in that they have a greater thickness on the base plate (1) than in further from the base plate (1) Zones.
13. Gesinterter Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermatrixwand (2) Bereiche13. Sintered heat sink according to one of claims 1 to 12, characterized in that the sintered matrix wall (2) areas
(16a bis 16d) aus Sintermaterial unterschiedlichen Partikeldurchmessers aufweisen, wobei in dem an der Grund- platte (1) anschließenden Bereich (16a) die kleinsten Partikel und in weiter entfernten Bereichen (16b bis 16d) jeweils größere Partikel angeordnet sind.(16a to 16d) made of sintered material of different particle diameters, the smallest particles being arranged in the region (16a) adjoining the base plate (1) and larger particles each being arranged in regions (16b to 16d) further away.
14. Gesinterter Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermatrixwand (2) in Schichten (17a bis 17d) unterteilt ist, in denen das Sintermaterial einen unterschiedlichen Versinterungsgrad aufweist, wobei in dem an der Grundplatte (1) anschließenden Schichten (17a) Sintermaterial mit höherem und in weiter entfernten Schichten (17b bis 17d) Sintermaterial mit jeweils geringerem Versinterungsgrad angeordnet ist.14. Sintered heat sink according to one of claims 1 to 13, characterized in that the sintered matrix wall (2) is subdivided into layers (17a to 17d) in which the sintered material has a different degree of sintering, the one adjoining the base plate (1) Layers (17a) of sintered material with higher and in more distant layers (17b to 17d) sintered material each with a lower degree of sintering is arranged.
15. Gesinterter Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kühllufteintrittsseite (5) der eine Kammer (18) angesintert ist.15. Sintered heat sink according to one of claims 1 to 14, characterized in that a chamber (18) is sintered on the cooling air inlet side (5).
16. Gesinterter Kühlkörper nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (18) ein angesintertes Anschluß- element (19) für das Kühlmittel aufweist. 16. Sintered heat sink according to claim 15, characterized in that the chamber (18) has a sintered connection element (19) for the coolant.
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