WO2009146694A2 - Cooling element for an electronic component and apparatus comprising an electronic component - Google Patents

Cooling element for an electronic component and apparatus comprising an electronic component Download PDF

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WO2009146694A2
WO2009146694A2 PCT/DE2009/000795 DE2009000795W WO2009146694A2 WO 2009146694 A2 WO2009146694 A2 WO 2009146694A2 DE 2009000795 W DE2009000795 W DE 2009000795W WO 2009146694 A2 WO2009146694 A2 WO 2009146694A2
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    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar

Definitions

  • Cooling element for an electronic component and device with an electronic component
  • the invention relates to a cooling element for at least one electronic component, in particular a laser diode or a laser diode bar or stack thereof and a device with an electronic component.
  • a cooling element typically comprises channels, which are arranged in superimposed planes and flowed through by a cooling liquid.
  • the cooling element for cooling the electronic component on the one hand should be as small and compact as possible, but on the other hand allow efficient cooling.
  • Such efficient cooling requires a high heat exchange performance, which in turn can only be achieved with a high coolant throughput.
  • the structural design of the cooling element i. In the arrangement and geometric shaping of the channels running in the interior of the cooling element for supplying and discharging the coolant to the microchannels or of the microchannels, it is therefore desirable to ensure that the pressure drop within the cooling element is sufficient for a given cooling element of the electronic component Coolant flow rate is as low as possible.
  • the multiplicity of known microchannel heat sinks contain different functional levels in a sequence of merged structured layers, wherein the electronic component to be cooled is applied to an upper cover layer, eg by soldering.
  • the layer structure also the functions of the supply and the discharge of the cooling liquid and the actual cooling are accommodated via the microchannels.
  • DE 43 15580 A1 discloses a five-layer microchannel heat sink.
  • the coolant supplied via an inflow is distributed to the microchannels which are located below the diode laser mounted on the cover layer.
  • Via connecting channels in an intermediate layer the cooling liquid is led into a collection plate, from where there is a connection to a drain.
  • a baseplate closes the microchannel heat sink down.
  • the modular structure is in principle suitable for vertical stacking.
  • DE 10047780 A1 provides a device for cooling diode lasers in which the heat transfer coefficient is increased at a low overall height of the device in such a way that the occurring pressure losses also effectively ensure parallel operation of stacked heat sinks in a fluidic manner.
  • the channels in each level are divided into fluidically successive groups connected in series, which open for the succession circuit in common for the superimposed planes fluidic connection links.
  • the groups of channels a first group with a common inflow and another, last downstream group with a common outlet for the cooling liquid in combination.
  • the object of the invention is to disclose a cooling element for an electronic component, in particular a laser diode or a laser diode bar or a stack thereof, in which the flow required to produce a predetermined coolant throughput can be kept low.
  • the invention provides a cooling element for at least one electronic component with at least one receiving surface for the at least one electronic component, which is at least one Part of the width of the cooling element extends and is equipped with at least a first coolant guide structure.
  • the first coolant guide structure comprises a first number of substantially parallel first channel sections which are distributed over the width of the receiving surface and in particular form a microchannel structure, wherein a first part number of the first channel sections of a first group of channel sections and at least a second part number of the first channel sections of a second group of channel sections are assigned.
  • the channel sections of the second group are downstream of the channel sections of the first group.
  • the channel sections of the first and second group of channel sections are coupled to one another such that they can all be flowed through by coolant in the same direction.
  • the assignment of the first and second part numbers of the first channel sections to a first and second group of channel sections and their fluidic succession ensure that the channel sections of the respective group are flowed through in succession by coolant.
  • pressure loss and flow conditions compared to cooling elements, which rely on Strömungssp Dahl- or -Verengung chambers, better avoid.
  • a feed cross section need not be widened / spread to the entire width of the cooling element, in particular not to the entire width of the receiving surface, but depending on the number of first part number of the first channel sections of the first group of channel sections only on the smaller Width.
  • the pressure loss can thereby be reduced in comparison to a conventional arrangement both in the inlet and in the outlet.
  • the pressure loss of an optionally existing riser of a stack of several cooling elements can be reduced.
  • the cooling element according to the invention also has the advantage that it has a reduced thermal resistance compared to known cooling elements with constant coolant flow rate. In other words, when the coolant flow rate is halved, the thermal resistance can be kept constant. The low flow allows for a thinner configuration of the cooling element, whereby a larger number of diode laser elements can be arranged in a stack.
  • a cooling element according to the invention can be combined with known microchannel structures, in particular with so-called cascade coolers, as described, for example, in DE 10047780 A1.
  • a "cascading" is to be understood as meaning the fluidic series connection of adjacent, mutually parallel channel sections. - A -
  • the inventive arrangement and fluidic connection of the channel sections advantageously enforces a spiralfömigen in cross-section of the cooling element flow of the coolant, the fluiddynamic advantages in particular at Generalangro of channel sections of greater than three opposite, for example, a serpentine flow with groupwise alternately opposite directions of flow
  • the refrigerant exiting the first group of passage portions may be supplied to the second group of passage portions via a connection portion in another plane, the width of the connection portion being substantially equal to those of the first and second sets of passage portions.
  • a resulting from the deflection of the coolant from the first to the second group of channel sections pressure loss can be kept so low.
  • parallel channel sections is to be understood as meaning that the longitudinal axes of the (first) channel sections are adjacent to one another and parallel to one another in a direction perpendicular to their longitudinal axes. "Substantially parallel” means that small angular deviations of parallelism is allowed.
  • the distribution of the first channel sections can be made over the entire width of the receiving surface. It is particularly expedient if the first channel sections are distributed over at least 90% of the width. In a preferred variant, the first channel sections can be arranged at an equidistant distance from each other. The first channel sections may also be distributed discontinuously across the width of the receiving surface.
  • the channel sections of the first group of channel sections are adjacent to one another and / or the channel sections of the second group of channel sections are arranged adjacent to one another.
  • the channel sections of the first group of channel sections and / or the channel sections of the second group of channel sections can be flowed through in parallel by coolant.
  • Particularly favorable flow conditions are obtained when a first and a second subgroup of the second group of channel sections are arranged on opposite sides of the first group of channel sections and are connected in parallel in terms of flow.
  • Another concrete embodiment provides that the channel sections of the first group of channel sections are distributed over less than 60% of the width of the receiving surface. As already explained, this does not require that the inlet cross-section be widened to the entire width of the receiving surface of the cooling element, whereby the pressure loss and flow conditions are favored.
  • the cooling element according to the invention has a first recess for the inlet or outlet of the coolant, which is connected to a first group of channel sections and upstream of this flow. Furthermore, a second recess is provided for the outlet or inlet of the coolant, which is connected to the second group of channel sections and is stored downstream of this in terms of flow.
  • first channel sections are formed parallel to Resonatorlteilsachsen of the formed as a laser diode bar electronic component.
  • the first group of channel sections is connected to the first recess via a first connecting section, the first connecting section having at least at one point a width which is less than 60% of the width of the receiving area.
  • the first connecting portion has a portion with a constriction, which has a smaller width than the first recess. The constriction ensures that the coolant flowing out of the first group of channel sections can be supplied via further channel sections to the second group of channel sections,
  • the second group of channel sections is connected to the first group of channel sections via the following connection sections: a second connection section arranged in a first plane in which the first and the second group of channel sections are located and that of the second Group of channel end remote end into the constriction of the first connection portion projects, a third connection portion, which is located in a third plane in which the second recess is disposed, a fourth connection portion, which is located in a second plane, which the second and third connection portion connects to each other, and a fifth connection portion which is located in the second plane and connects the third connection portion with the first group of channel sections.
  • a cooling element according to the invention by the interconnection of the various connecting sections in cross-section, has a spiral-shaped coolant guide structure which makes it possible to improve pressure losses and flow conditions.
  • the second group of channel sections is further coupled to the second recess via a sixth connection section in the third plane.
  • the first to third levels are arranged as layers one above the other and between an upper and lower cover layer. It can be provided that the third connecting portion and / or the sixth connecting portion each have a number of parallel extending second channel sections, which are distributed over the width of the receiving surface. In particular, the number of second channel sections corresponds to the number of first channel sections. This embodiment enables improved heat input into the cooling element.
  • a further embodiment provides that the channel sections of the first group of channel sections and / or the channel sections of the second group of channel sections have a different length.
  • the length of at least two in a group of adjacent channel sections may increase with increasing distance of the channel sections from the respective other group. This version also helps to optimize pressure losses and flow conditions.
  • cooling element has at least one second coolant guide structure having the features of the first coolant guide structure of the type described above.
  • the invention further comprises a device with at least one electronic component, in particular a laser diode or a laser diode bar or stack thereof, which has at least one cooling element of the type described above.
  • the device according to the invention in this case has the same advantages as have been described in connection with the above cooling element.
  • 1a to 1d a first embodiment of a coolant guide structure of a cooling element according to the invention, 2a to 2d, a second embodiment of a coolant guide structure of a cooling element according to the invention, and
  • FIG. 2e shows a cross section through a stackable cooling element with a laser diode bar on a coolant guide structure of the second embodiment
  • Fig. 2f the cooling element of Fig. 2e in a plan view.
  • the illustrated coolant guide structures are incomplete in that their connection to inlets and outlets in the cooling element is not shown.
  • FIG. 1a here shows a plan view of the first coolant-carrying structure, which is composed of the planes arranged one above another in FIGS. 1b, 1c and 1d, lying parallel to one another.
  • Each of the planes shown in FIGS. 1b to 1d may for example be in a layer S1, S2 and S3, which are arranged one above the other between an upper and a lower cover layer.
  • the coolant guide structure described in the exemplary embodiments does not necessarily have to be formed from layers arranged one above the other. Instead, the coolant guide structure may be e.g. be made by molding in the whole. Therefore, when reference is made to layers in the following description, this is not to be construed as limiting.
  • the coolant guide structure KM1 is formed in a good heat-conductive material of the cooling element 1.
  • the edge boundaries of the cooling element 1 are not shown in the present figures, since they are of minor importance to the invention.
  • the cooling element 1 has a receiving surface 2 whose dimensions are marked bA and IA in FIG. 1a.
  • bA denotes the width of the receiving surface 2
  • IA the length of the receiving surface.
  • the receiving surface 2 serves to receive an electronic component, wherein in the region of the receiving surface 2 due to the channel structure of the cooling element 1, a reliable cooling of the electronic component is ensured.
  • the electronic component (not shown) is in particular in particular around a laser diode or a laser diode bar or stacking thereof.
  • the cooling element according to the invention or the coolant guide structure formed therein is in principle also suitable for cooling other and / or a plurality of electronic components.
  • the coolant structure KM 1 has a first number of first channel sections 3 running parallel to one another. These are distributed in the embodiment over the width bA of the receiving surface 2 approximately uniformly, i. the longitudinal axes of two adjacent channel sections 3 each have the same distance from each other.
  • the first channel sections 3 form a microchannel structure. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a total of 16 first channel sections 3 arranged parallel to one another are shown. In principle, a different number of first channel sections 3 can also be provided.
  • a first part number of eight first channel sections 3 is assigned to a first group 11 of channel sections.
  • a second part number of eight of the first channel sections is associated with a second group 12 of 5 channel sections.
  • the first and second part number of the first channel sections 3, which is assigned to the first and second group 11, 12 of channel sections is selected to be identical. However, this is not mandatory.
  • the channel sections of the first group 11 of channel sections are advantageously distributed over less than 60% of the width bA of the receiving surface 2.
  • the channel sections of the first groups 11, 12 of channel sections have a lower section.
  • the length of at least two in a group 11, 12 adjacent channel sections increases with increasing distance of the channel sections of the other group.
  • this embodiment is not mandatory.
  • the channel sections of one or both groups could be the same length.
  • FIG. 1b The assignment of respective channel sections 3 to the first or the second group 11, 12 can best be taken from FIG. 1b. It can be clearly seen that the eight channel sections of the first group 11 of channel sections are arranged adjacent to each other. Further, the four channel portions of the second group 12 of channel portions are arranged adjacent to each other and provided on the left of the first group 11, while the four channel portions of the second group 12, which are also mutually are adjacent to the right of the first group 11 of channel sections are provided. In this case, the four channel sections of the second group 12 of channel sections, which are arranged in the plan view of the left of the first group 11, a first subgroup 19 of channel sections of the second group 12 and the right of the first group 11 arranged channel sections of the second group 12 form a second subgroup 20 of channel sections.
  • a coolant structure KM1 according to the invention could also be formed only by the part shown on the left or right of the axis of symmetry 10.
  • the channel sections of the first group 11 of channel sections are fluidically connected via a first connecting section 13 with a first recess 4, which forms an inlet.
  • the channel sections of the first group 11 of channel sections can be flowed through in parallel by coolant.
  • the first connecting portion is provided on both sides with a constriction 18, so that the connecting portion 13 has at this point a width b ⁇ , which is less than 60% of the width bA of the receiving surface 2.
  • the first connecting section 13 has a width which is smaller than the width of the first group 11 of channel sections.
  • the width b ⁇ is also smaller than a width bANi of the first recess 4, which is formed by two horseshoe-shaped interconnected chambers and results from the symmetrical shape of the coolant guide structure.
  • the other end of the second connection section 14 is connected to the channel sections of the second group 12 of channel sections, which can be flowed through in parallel by coolant in each of the subgroups 19, 20.
  • the subgroups 19, 20 of the second group 12 of channel sections can also be flowed through in parallel by coolant.
  • a second recess 6, which is designed to be mirrored to the left and to the right of the symmetry axis 10 due to the symmetrical design of the coolant guide structure KM1, can also be seen in the first layer S1.
  • the channel sections of the first group 11 of channel sections in the first layer S1 are coupled via a fifth connecting section 21 in the second layer S2 to a third connecting section 15 in the third layer S3.
  • connection section 15 is fluidly connected via a fourth connection section 16 located in the second layer S2 to the ends of the second connection section 14 projecting into the constriction 18. It follows that the channel sections of the second group 12 are downstream of the channel sections of the first group 11, wherein the channel sections of the first and second groups 11, 12 of channel sections are coupled together in such a way that they (in temporal succession) in the same direction can flow through the coolant.
  • the third connecting portion 15 which extends away from the first recess 4 in the third layer S3, formed as an uninterruptible chamber.
  • the third connection section 15 has a number of parallel channel sections associated with a first group of second channel sections 24.
  • the sixth connection portion 17 which extends away from the second recess 6 in the third layer S3, formed as an uninterruptible chamber.
  • the sixth connection portion 17 has a number of parallel channel portions associated with a second group of second channel portions 24.
  • the second channel sections 24 are distributed over the width of the receiving surface 2 corresponding to the first channel sections 3. 1, the fifth and seventh connecting portions 21 (see Fig.
  • the second channel sections 24 a corresponding shape.
  • FIG. 2e shows a cross-sectional view of a stackable cooling element 1 with a laser diode bar 2a mounted on the receiving surface 2 as an electronic component, wherein the coolant guide structure KM1 of the cooling element 1 according to FIG. 2a is formed. 5
  • FIG. 2f shows the stackable cooling element 1 provided with the laser diode bar 2a in a top view, wherein the uppermost layer (S1) of the internal coolant guide structure KM1 is indicated by dots.
  • An inlet 26 designed as a breakthrough is connected to the inlet 4, and an outlet 27 designed as an opening is connected to the outlet 6. 0
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a cooling element 1, which has two coolant guide structures KM1 and KM2 arranged symmetrically with respect to an axis of symmetry 25.
  • the receiving surface 2 which is virtually square in the exemplary embodiment, is for the or the electronic components, wherein on two opposite sides of the receiving surface 2
  • the coolant guide structure KM1 corresponds in principle to that of the exemplary embodiment in FIG. 1a. The same applies to the coolant guide structure KM2, which is mirrored on the symmetry axis 25.
  • the sixth connecting portion 17 is formed approximately U-shaped to the side of the receiving surface of the second
  • the Ausappeltingen 4 is at least one - not shown - inlet of the cooling element pre-connected.
  • the recesses 6 is at least one - not shown - outlet of the cooling element downstream.
  • first recess e.g., inlet
  • second recess e.g., drain

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Abstract

The invention relates to a cooling element (1) for at least one electronic component, particularly a laser diode or a laser diode bar, having at least one receiving surface (2) for the at least one electronic component. The receiving surface (2) extends at least across part of the width of the cooling element (1) and has at least one first coolant conducting structure (KM1). The coolant conducting structure comprises a first number of first channel sections (3), which extend substantially parallel, are distributed across the width (bA) of the receiving surface (2) and form in particular a micro-channel structure, wherein a first partial number of the first channel sections (3) is associated with a first group (11) of channel sections and at least one second partial number of first channel sections (3) is associated with a second group (12) of channel sections. The channel sections of the second group (12) are fluidically connected downstream of the channel sections of the first group (11) The channel sections of the first and second groups (11, 12) of channel sections are coupled to each other such that coolant can flow through them all in the same direction.

Description

Kühlelement für ein elektronisches Bauelement und Vorrichtung mit einem elektronischen Bauelement Cooling element for an electronic component and device with an electronic component
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2008 026 856,9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.This patent application claims the priority of German Patent Application 10 2008 026 856.9, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Kühlelement für zumindest ein elektronisches Bauelement, insbesondere eine Laserdiode oder einen Laserdiodenbarren oder Stapeln davon sowie eine Vorrichtung mit einem elektronischen Bauelement. Ein derartiges Kühlelement umfasst typischerweise Kanäle, die in übereinander liegenden Ebenen angeordnet und von einer Kühlflüssigkeit durchflössen sind.The invention relates to a cooling element for at least one electronic component, in particular a laser diode or a laser diode bar or stack thereof and a device with an electronic component. Such a cooling element typically comprises channels, which are arranged in superimposed planes and flowed through by a cooling liquid.
Der Einsatz von z.B. Hochleistungs-Laserdioden ist immer mit dem Erfordernis einer Kühlung verbunden, die sich auf besonders effiziente Weise durch eine fluiddynamische Mikrokanalkühlung mit Wasser als Kühlflüssigkeit realisieren lässt. So werden beachtliche Wärmeeintragsflächen mit sog. Mikrokanalwär- mesenken erreicht, in denen die Mikrokanäle mit unterschiedlichen Methoden in ein Material von guter Wärmeleitfähigkeit eingearbeitet sind.The use of e.g. High-power laser diodes are always associated with the requirement for cooling, which can be realized in a particularly efficient manner by fluid-dynamic microchannel cooling with water as the cooling fluid. Thus, considerable heat input surfaces are achieved with so-called microchannel heat sinks, in which the microchannels are incorporated with different methods into a material of good thermal conductivity.
Allgemein soll das Kühlelement zur Kühlung des elektronischen Bauelements einerseits möglicht klein und kompakt sein, andererseits aber eine effiziente Kühlung ermöglichen. Eine solche effiziente Kühlung erfordert eine hohe Wärmeaustauschleistung, die ihrerseits nur mit einem hohen Kühlmitteldurchsatz erreicht werden kann. Bei der konstruktiven Ausgestaltung des Kühlelements, d.h. bei der Anordnung und geometrischen Formgebung der im Inneren des Kühlelements verlaufenden Kanäle zum Zu- und Abfüh- ren des Kühlmittels an die Mikrokanäle bzw. von den Mikrokanälen ist somit anzustreben, dass der Druckabfall innerhalb des Kühlelements für einen gegebenen und zur Kühlung des elektronischen Bauelements erforderlichen Kühlmitteldurchsatz möglichst gering ist.Generally, the cooling element for cooling the electronic component on the one hand should be as small and compact as possible, but on the other hand allow efficient cooling. Such efficient cooling requires a high heat exchange performance, which in turn can only be achieved with a high coolant throughput. In the structural design of the cooling element, i. In the arrangement and geometric shaping of the channels running in the interior of the cooling element for supplying and discharging the coolant to the microchannels or of the microchannels, it is therefore desirable to ensure that the pressure drop within the cooling element is sufficient for a given cooling element of the electronic component Coolant flow rate is as low as possible.
Die Vielzahl bekannter Mikrokanalwärmesenken enthält in einer Folge zusammengeführter strukturierter Schichten unterschiedliche funktionale Ebenen, wobei das zu kühlende elektronische Bauelement auf eine obere Deckschicht, z.B. durch Löten, aufgebracht ist. In der Schichtenstruktur sind außerdem die Funktionen der Zu- und der Ableitung der Kühlflüssigkeit sowie der eigentlichen Kühlung über die Mikrokanäle untergebracht. Aus der DE 43 15580 A1 ist eine aus fünf Schichten bestehende Mikrokanalwärmesenke bekannt. In einer Mikrokanal- bzw. Verteilerplatte wird die über einen Zufluss zugeführte Kühlflüssigkeit auf die Mikro- kanäle verteilt, die sich unterhalb des auf der Deckschicht befestigten Diodenlasers befinden. Über Verbindungskanäle in einer Zwischenschicht wird die Kühlflüssigkeit in eine Sammelplatte geleitet, von wo aus eine Verbindung zu einem Abfluss besteht. Eine Grundplatte schließt die Mikrokanalwärmesenke nach unten ab. Der modulare Aufbau ist prinzipiell für eine vertikale Stapelung geeignet.The multiplicity of known microchannel heat sinks contain different functional levels in a sequence of merged structured layers, wherein the electronic component to be cooled is applied to an upper cover layer, eg by soldering. In the layer structure also the functions of the supply and the discharge of the cooling liquid and the actual cooling are accommodated via the microchannels. DE 43 15580 A1 discloses a five-layer microchannel heat sink. In a microchannel or distributor plate, the coolant supplied via an inflow is distributed to the microchannels which are located below the diode laser mounted on the cover layer. Via connecting channels in an intermediate layer, the cooling liquid is led into a collection plate, from where there is a connection to a drain. A baseplate closes the microchannel heat sink down. The modular structure is in principle suitable for vertical stacking.
Aufbauend auf der DE 43 15580 A1 ist in der DE 197 10716 A1 eine Vorrichtung zum Kühlen von elektronischen Bauelementen beschrieben, bei welcher der Druckverlust, den'die Kühlflüssigkeit beim Passie- ren durch die Mikrokanalwärmesenke erfährt, gesenkt werden kann. Dazu wird die Zwischenplatte durch eine Schichtung derart modifiziert, dass über eine Treppenstruktur eine sukzessive Strömungsquerschnittsanpassung erreicht wird. Nachteilig hieran ist, dass durch die Schichtung eine Vergrößerung der Bauhöhe erfolgt.Based on the DE 43 15580 A1 is experienced through the microchannel heat sink in DE 197 10716 A1 describes a device for cooling electronic components described in which the pressure loss, the 'ren the cooling liquid when Passie-, can be lowered. For this purpose, the intermediate plate is modified by a layering in such a way that a successive flow cross-section adaptation is achieved via a staircase structure. The disadvantage of this is that the stratification increases the height.
Die DE 10047780 A1 schafft eine Einrichtung zur Kühlung von Diodenlasern, bei der der Wärmeübergangskoeffizient bei niedriger Bauhöhe der Einrichtung derart vergrößert ist, dass die auftretenden Druckverluste auch einen strömungstechnisch parallelen Betrieb von gestapelten Wärmesenken in effektiver Weise gewährleisten. Bei dieser Einrichtung sind die Kanäle in jeder Ebene in strömungstechnisch seriell nacheinander geschaltete Gruppen aufgeteilt, die zur Nacheinanderschaltung in für die übereinander liegenden Ebenen gemeinsame strömungstechnische Verbindungsglieder münden. Dabei stehen von den Gruppen der Kanäle eine erste Gruppe mit einem gemeinsamen Zufluss und eine andere, zuletzt nachgeschaltete Gruppe mit einem gemeinsamen Abfluss für die Kühlflüssigkeit in Verbindung.DE 10047780 A1 provides a device for cooling diode lasers in which the heat transfer coefficient is increased at a low overall height of the device in such a way that the occurring pressure losses also effectively ensure parallel operation of stacked heat sinks in a fluidic manner. In this device, the channels in each level are divided into fluidically successive groups connected in series, which open for the succession circuit in common for the superimposed planes fluidic connection links. Here are of the groups of channels a first group with a common inflow and another, last downstream group with a common outlet for the cooling liquid in combination.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Kühlelement für ein elektronisches Bauelement, insbe- sondere eine Laserdiode oder einen Laserdiodenbarren oder einen Stapel davon, anzugeben, bei dem der zum Erzeugen eines vorgegebenen Kühlmitteldurchsatzes erforderliche Durchfluss gering gehalten werden kann.The object of the invention is to disclose a cooling element for an electronic component, in particular a laser diode or a laser diode bar or a stack thereof, in which the flow required to produce a predetermined coolant throughput can be kept low.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kühlelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kühlelements ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a cooling element with the features of claim 1 and a device having the features of claim 16. Advantageous embodiments of the cooling element according to the invention will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung schafft ein Kühlelement für zumindest ein elektronisches Bauelement mit zumindest einer Aufnahmefläche für das zumindest eine elektronische Bauelement, welches sich zumindest über einen Teil der Breite des Kühlelements erstreckt und mit zumindest einer ersten Kühlmittelführungsstruktur ausgestattet ist. Die erste Kühlmittelführungsstruktur umfasst eine erste Anzahl an im Wesentlichen parallel verlaufenden ersten Kanalabschnitten, welche über die Breite der Aufnahmefläche verteilt sind und insbesondere eine Mikrokanalstruktur ausbilden, wobei eine erste Teilanzahl der ersten Kanalabschnitte einer ersten Gruppe von Kanalabschnitten und zumindest eine zweite Teilanzahl der ersten Kanalabschnitte einer zweiten Gruppe von Kanalabschnitten zugeordnet sind. Die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe sind den Kanalabschnitten der ersten Gruppe strömungstechnisch nachgeschaltet. Dabei sind die Kanalabschnitte der ersten und zweiten Gruppe von Kanalabschnitten derart miteinander gekoppelt, dass diese sämtlich in der gleichen Richtung von Kühlmittel durchströmbar sind.The invention provides a cooling element for at least one electronic component with at least one receiving surface for the at least one electronic component, which is at least one Part of the width of the cooling element extends and is equipped with at least a first coolant guide structure. The first coolant guide structure comprises a first number of substantially parallel first channel sections which are distributed over the width of the receiving surface and in particular form a microchannel structure, wherein a first part number of the first channel sections of a first group of channel sections and at least a second part number of the first channel sections of a second group of channel sections are assigned. The channel sections of the second group are downstream of the channel sections of the first group. In this case, the channel sections of the first and second group of channel sections are coupled to one another such that they can all be flowed through by coolant in the same direction.
Die Zuordnung der ersten und zweiten Teilanzahl der ersten Kanalabschnitte zu einer ersten und zweiten Gruppe von Kanalabschnitten sowie deren strömungstechnische Nacheinanderschaltung sorgen dafür, dass die Kanalabschnitte der jeweiligen Gruppe zeitlich nacheinander von Kühlmittel durchströmt werden. Hierdurch lassen sich Druckverlust- und Strömungsverhältnisse gegenüber Kühlelementen, welche auf Strömungsspreiz- oder -Verengungskammern zurückgreifen, besser vermeiden. Bei dem vorliegenden Kühlelement braucht ein Zulaufquerschnitt nämlich nicht auf die gesamte Breite des Kühlelements, insbesondere nicht auf die gesamte Breite der Aufnahmefläche, aufgeweitet/aufgespreizt zu werden, sondern je nach Anzahl der ersten Teilanzahl der ersten Kanalabschnitte der ersten Gruppe von Kanalabschnitten lediglich über deren geringere Breite. Bei einem hohen Kühlmitteldurchfluss kann hierdurch der Druckver- lust im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung sowohl in dem Zu- als auch in dem Ablauf gesenkt werden. Ebenso kann der Druckverlust einer gegebenenfalls vorhandenen Steigleitung eines Stapels mehrerer Kühlelemente reduziert werden.The assignment of the first and second part numbers of the first channel sections to a first and second group of channel sections and their fluidic succession ensure that the channel sections of the respective group are flowed through in succession by coolant. As a result, pressure loss and flow conditions compared to cooling elements, which rely on Strömungsspreiz- or -Verengung chambers, better avoid. In the present cooling element, a feed cross section need not be widened / spread to the entire width of the cooling element, in particular not to the entire width of the receiving surface, but depending on the number of first part number of the first channel sections of the first group of channel sections only on the smaller Width. With a high coolant flow rate, the pressure loss can thereby be reduced in comparison to a conventional arrangement both in the inlet and in the outlet. Likewise, the pressure loss of an optionally existing riser of a stack of several cooling elements can be reduced.
Das erfindungsgemäße Kühlelement weist ferner den Vorteil auf, dass dieses im Vergleich zu bekannten Kühlelementen bei konstantem Kühlmitteldurchsatz einen verringerten thermischen Widerstand aufweist. Anders ausgedrückt kann bei halbiertem Kühlmitteldurchfluss der thermische Widerstand konstant gehalten werden. Der niedrige Durchfluss ermöglicht eine schlankere Ausgestaltung des Kühlelements, wodurch eine größere Anzahl von Diodenlaserelementen in einem Stapel angeordnet werden können. Dabei ist ein erfindungsgemäßes Kühlelement kombinierbar mit bekannten Mikrokanalstrukturen, insbesondere mit sog. Kaskadenkühlern, wie diese beispielsweise in der DE 10047780 A1 beschrieben sind. Unter einer „Kaskadierung" ist die strömungstechnische Serienschaltung von nebeneinander liegenden, zueinander parallelen Kanalabschnitten zu verstehen. - A -The cooling element according to the invention also has the advantage that it has a reduced thermal resistance compared to known cooling elements with constant coolant flow rate. In other words, when the coolant flow rate is halved, the thermal resistance can be kept constant. The low flow allows for a thinner configuration of the cooling element, whereby a larger number of diode laser elements can be arranged in a stack. In this case, a cooling element according to the invention can be combined with known microchannel structures, in particular with so-called cascade coolers, as described, for example, in DE 10047780 A1. A "cascading" is to be understood as meaning the fluidic series connection of adjacent, mutually parallel channel sections. - A -
Weiterhin erzwingt die erfindungsgemäße Anordnung und strömungstechnische Verknüpfung der Kanalabschnitte vorteilhafterweise einen im Querschnitt des Kühlelementes spiralfömigen Fluss des Kühlmittels, der insbesondere bei Teilanzahlen von Kanalabschnitten von größer, als drei gegenüber beispielsweise einem serpentinenförmigen Fluss mit gruppenweise wechselnd entgegengesetzten Durchflussrich- tungen fluiddynamische Vorteile aufweist: Das aus der ersten Gruppe von Kanalabschnitten austretende Kühlmittel kann nämlich über einen Verbindungsabschnitt in einer anderen Ebene der zweiten Gruppe von Kanalabschnitten zugeführt werden, wobei die Breite des Verbindungsabschnittes im wesentlichen denjenigen der ersten und zweiten Gruppe von Kanalabschnitten entspricht. Ein durch die Umlenkung der Kühlmittels von der ersten zur zweiten Gruppe von Kanalabschnitten entstehender Druckverlust kann so gering gehalten werden.Furthermore, the inventive arrangement and fluidic connection of the channel sections advantageously enforces a spiralfömigen in cross-section of the cooling element flow of the coolant, the fluiddynamic advantages in particular at Teilanzahlen of channel sections of greater than three opposite, for example, a serpentine flow with groupwise alternately opposite directions of flow Namely, the refrigerant exiting the first group of passage portions may be supplied to the second group of passage portions via a connection portion in another plane, the width of the connection portion being substantially equal to those of the first and second sets of passage portions. A resulting from the deflection of the coolant from the first to the second group of channel sections pressure loss can be kept so low.
Unter dem Begriff „parallel verlaufende Kanalabschnitte" ist im Rahmen dieser Beschreibung zu verstehen, dass die Längsachsen der (ersten) Kanalabschnitte benachbart und in einer Richtung senkrecht zu ihren Längsachsen parallel zueinander liegen. „Im Wesentlichen parallel" bedeutet, dass geringe Winkel- abweichungen von der Parallelität erlaubt sind.In the context of this description, the term "parallel channel sections" is to be understood as meaning that the longitudinal axes of the (first) channel sections are adjacent to one another and parallel to one another in a direction perpendicular to their longitudinal axes. "Substantially parallel" means that small angular deviations of parallelism is allowed.
Die Verteilung der ersten Kanalabschnitte kann über die gesamte Breite der Aufnahmefläche erfolgen. Es ist insbesondere zweckmäßig, wenn die ersten Kanalabschnitte über wenigstens 90 % der Breite verteilt sind. Die ersten Kanalabschnitte können hierbei in einer bevorzugten Variante in einem äquidistanten Abstand zueinander angeordnet sein. Die ersten Kanalabschnitte können auch diskontinuierlich über die Breite der Aufnahmefläche verteilt sein.The distribution of the first channel sections can be made over the entire width of the receiving surface. It is particularly expedient if the first channel sections are distributed over at least 90% of the width. In a preferred variant, the first channel sections can be arranged at an equidistant distance from each other. The first channel sections may also be distributed discontinuously across the width of the receiving surface.
Zweckmäßigerweise sind die Kanalabschnitte der ersten Gruppe von Kanalabschnitten einander benachbart und/oder die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe von Kanalabschnitten einander benachbart ange- ordnet.Expediently, the channel sections of the first group of channel sections are adjacent to one another and / or the channel sections of the second group of channel sections are arranged adjacent to one another.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Kanalabschnitte der ersten Gruppe von Kanalabschnitten und/oder die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe von Kanalabschnitten parallel von Kühlmittel durchströmbar. Besonders günstige Strömungsverhältnisse ergeben sich dann, wenn von der zweiten Gruppe von Kanalabschnitten eine erste und eine zweite Untergruppe auf einander gegenüberliegenden Seiten der ersten Gruppe von Kanalabschnitten angeordnet und strömungstechnisch parallel geschaltet sind. Hierdurch ergibt sich eine symmetrische Ausgestaltung der ersten Kühlmittelführungsstruktur, wodurch die Druckverlust- und Strömungsverhältnisse optimiert werden können. Eine weitere konkrete Ausgestaltung sieht vor, dass die Kanalabschnitte der ersten Gruppe von Kanalabschnitten über weniger als 60 % der Breite der Aufnahmefläche verteilt sind. Wie bereits erläutert, braucht hierdurch der Zulaufquerschnitt nicht auf die gesamte Breite der Aufnahmefläche des Kühlelements aufgeweitet werden, wodurch die Druckverlust- und Strömungsverhältnisse begünstigt werden.In a further embodiment, the channel sections of the first group of channel sections and / or the channel sections of the second group of channel sections can be flowed through in parallel by coolant. Particularly favorable flow conditions are obtained when a first and a second subgroup of the second group of channel sections are arranged on opposite sides of the first group of channel sections and are connected in parallel in terms of flow. This results in a symmetrical design of the first coolant guide structure, whereby the pressure loss and flow conditions can be optimized. Another concrete embodiment provides that the channel sections of the first group of channel sections are distributed over less than 60% of the width of the receiving surface. As already explained, this does not require that the inlet cross-section be widened to the entire width of the receiving surface of the cooling element, whereby the pressure loss and flow conditions are favored.
Das erfindungsgemäße Kühlelement weist eine erste Ausnehmung für den Zu- oder Ablauf des Kühlmittels auf, die mit einer ersten Gruppe von Kanalabschnitten verbunden und dieser strömungstechnisch vorgelagert ist. Es ist ferner eine zweite Ausnehmung für den Ab- oder Zulauf des Kühlmittels vorgesehen, die mit der zweiten Gruppe von Kanalabschnitten verbunden und dieser strömungstechnisch nach- gelagert ist.The cooling element according to the invention has a first recess for the inlet or outlet of the coolant, which is connected to a first group of channel sections and upstream of this flow. Furthermore, a second recess is provided for the outlet or inlet of the coolant, which is connected to the second group of channel sections and is stored downstream of this in terms of flow.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass die ersten Kanalabschnitte parallel zu Resonatorlängsachsen von dem als Laserdiodenbarren ausgebildeten elektronischen Bauelements ausgebildet sind.It is further provided that the first channel sections are formed parallel to Resonatorlängsachsen of the formed as a laser diode bar electronic component.
In einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist die erste Gruppe von Kanalabschnitten über einen ersten Verbindungsabschnitt mit der ersten Ausnehmung verbunden, wobei der erste Verbindungsabschnitt zumindest an einer Stelle eine Breite besitzt, die weniger als 60 % der Breite der Aufnahmefläche beträgt. Mit anderen Worten weist der erste Verbindungsabschnitt einen Abschnitt mit einer Einschnürung auf, welcher eine geringere Breite als die erste Ausnehmung aufweist. Durch die Einschnürung ist sicherge- stellt, dass das aus der ersten Gruppe von Kanalabschnitten ausströmende Kühlmittel über weitere Kanalabschnitte der zweiten Gruppe von Kanalabschnitten zugeführt werden kann,In a further concrete embodiment, the first group of channel sections is connected to the first recess via a first connecting section, the first connecting section having at least at one point a width which is less than 60% of the width of the receiving area. In other words, the first connecting portion has a portion with a constriction, which has a smaller width than the first recess. The constriction ensures that the coolant flowing out of the first group of channel sections can be supplied via further channel sections to the second group of channel sections,
Insbesondere ist die zweite Gruppe von Kanalabschnitten mit der ersten Gruppe von Kanalabschnitten über folgende Verbindungsabschnitte verbunden: - einen zweiten Verbindungsabschnitt, der in einer ersten Ebene angeordnet ist, in welcher die erste und die zweite Gruppe von Kanalabschnitten gelegen sind und der mit seinem von der zweiten Gruppe von Kanalabschnitten abgewandten Ende in die Einschnürung des ersten Verbindungsabschnitts ragt, einen dritten Verbindungsabschnitt, der in einer dritten Ebene gelegen ist, in welcher die zweite Ausnehmung angeordnet ist, einen vierten Verbindungsabschnitt, welcher in einer zweiten Ebene gelegen ist, welche den zweiten und den dritten Verbindungsabschnitt miteinander verbindet, und einen fünften Verbindungsabschnitt, welcher in der zweiten Ebene gelegen ist und den dritten Verbindungsabschnitt mit der ersten Gruppe von Kanalabschnitten verbindet. Konkret bedeutet dies, dass ein erfindungsgemäßes Kühlelement durch die Zusammenschaltung der verschiedenen Verbindungsabschnitte im Querschnitt eine spiralförmige Kühlmittelführungsstruktur aufweist, welche die Verbesserung von Druckverlusten und Strömungsverhältnissen ermöglicht.In particular, the second group of channel sections is connected to the first group of channel sections via the following connection sections: a second connection section arranged in a first plane in which the first and the second group of channel sections are located and that of the second Group of channel end remote end into the constriction of the first connection portion projects, a third connection portion, which is located in a third plane in which the second recess is disposed, a fourth connection portion, which is located in a second plane, which the second and third connection portion connects to each other, and a fifth connection portion which is located in the second plane and connects the third connection portion with the first group of channel sections. Concretely, this means that a cooling element according to the invention, by the interconnection of the various connecting sections in cross-section, has a spiral-shaped coolant guide structure which makes it possible to improve pressure losses and flow conditions.
Insbesondere ist die zweite Gruppe von Kanalabschnitten ferner über einen sechsten Verbindungsabschnitt in der dritten Ebene mit der zweiten Ausnehmung gekoppelt.In particular, the second group of channel sections is further coupled to the second recess via a sixth connection section in the third plane.
In bekannter Weise sind die erste bis dritte Ebene als Schichten übereinander und zwischen einer oberen und unteren Deckschicht angeordnet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der dritte Verbindungsabschnitt und/oder der sechste Verbindungsabschnitt jeweils eine Anzahl an parallel verlaufenden zweiten Kanalabschnitten aufweisen, welche über die Breite der Aufnahmefläche verteilt sind. Insbesondere entspricht die Anzahl an zweiten Kanalabschnitten der Anzahl an ersten Kanalabschnitten. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen verbesserten Wärmeeintrag in das Kühlelement.In known manner, the first to third levels are arranged as layers one above the other and between an upper and lower cover layer. It can be provided that the third connecting portion and / or the sixth connecting portion each have a number of parallel extending second channel sections, which are distributed over the width of the receiving surface. In particular, the number of second channel sections corresponds to the number of first channel sections. This embodiment enables improved heat input into the cooling element.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Kanalabschnitte der ersten Gruppe von Kanalabschnitten und/oder die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe von Kanalabschnitten eine unterschiedliche Länge aufweisen. Hierbei kann die Länge wenigstens zweier in einer Gruppe benachbarter Kanalabschnitte mit zunehmender Entfernung der Kanalabschnitte von der jeweils anderen Gruppe zunehmen. Diese Ausfüh- rungsvariante trägt zusätzlich dazu bei, die Druckverluste und Strömungsverhältnisse zu optimieren.A further embodiment provides that the channel sections of the first group of channel sections and / or the channel sections of the second group of channel sections have a different length. In this case, the length of at least two in a group of adjacent channel sections may increase with increasing distance of the channel sections from the respective other group. This version also helps to optimize pressure losses and flow conditions.
Eine andere Ausbildung sieht vor, dass das Kühlelement wenigstens eine zweite Kühlmittelführungsstruktur aufweist, die die Merkmale der ersten Kühlmittelführungsstruktur der oben beschriebenen Art aufweist.Another embodiment provides that the cooling element has at least one second coolant guide structure having the features of the first coolant guide structure of the type described above.
Von der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung mit zumindest einem elektronischen Bauelement, insbesondere einer Laserdiode oder einem Laserdiodenbarren oder Stapeln davon, umfasst, welche zumindest ein Kühlelement der oben beschriebenen Art aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierbei die gleichen Vorteile auf, wie sie in Verbindung mit dem vorstehenden Kühlelement beschrieben wurden.The invention further comprises a device with at least one electronic component, in particular a laser diode or a laser diode bar or stack thereof, which has at least one cooling element of the type described above. The device according to the invention in this case has the same advantages as have been described in connection with the above cooling element.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments in the figures. Show it:
Fig. 1a bis 1d ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kühlmittelführungsstruktur eines erfindungsgemäßen Kühlelements, Fig. 2a bis 2d ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kühlmittelführungsstruktur eines erfindungsgemäßen Kühlelements, und1a to 1d a first embodiment of a coolant guide structure of a cooling element according to the invention, 2a to 2d, a second embodiment of a coolant guide structure of a cooling element according to the invention, and
Fig. 2e einen Querschnitt durch ein stapelbares Kühlelement mit einem Laserdiodenbarren auf einer Kühlmittelführungsstruktur des zweiten Ausführungsbeispiels,2e shows a cross section through a stackable cooling element with a laser diode bar on a coolant guide structure of the second embodiment,
Fig. 2f das Kühlelement aus Fig. 2e in einer Draufsicht.Fig. 2f the cooling element of Fig. 2e in a plan view.
Fig.3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer ersten und einer zweiten Kühlmittelführungsstruktur in einem erfindungsgemäßen Kühlelement.A third embodiment with a first and a second coolant guide structure in a cooling element according to the invention.
Die dargestellten Kühlmittelführungsstrukturen sind insofern unvollständig, als dass ihre Verbindung mit Ein- und Auslässen im Kühlelement nicht dargestellt ist.The illustrated coolant guide structures are incomplete in that their connection to inlets and outlets in the cooling element is not shown.
In der Fig. 1, umfassend Fig. 1a bis 1d, ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer ersten Kühlmittelführungsstruktur KM1 eines Kühlelements 1 dargestellt. Fig. 1a zeigt hierbei eine Draufsicht auf die erste Kühlmittelführungsstruktur, welche sich aus den in den Fig. 1b, 1c und 1d übereinander angeordneten parallel zueinander liegenden Ebenen zusammensetzt. Jede der in den Fig. 1b bis 1d gezeigten Ebenen kann beispielsweise in einer Schicht S1 , S2 und S3 liegen, welche zwischen einer oberen und einer unteren Deckschicht übereinander angeordnet sind. Die in den Ausführungsbeispielen beschriebene Kühlmittelführungsstruktur braucht jedoch nicht zwingend aus übereinander angeordneten Schichten gebildet zu werden. Stattdessen kann die Kühlmittelführungsstruktur z.B. durch Abformen auch im Ganzen gefertigt werden. Wenn in der folgenden Beschreibung deshalb auf schichten Bezug genommen wird, so ist dies nicht als einschränkend zu verstehen.1, comprising FIGS. 1a to 1d, a first exemplary embodiment of a first coolant-carrying structure KM1 of a cooling element 1 is shown. FIG. 1a here shows a plan view of the first coolant-carrying structure, which is composed of the planes arranged one above another in FIGS. 1b, 1c and 1d, lying parallel to one another. Each of the planes shown in FIGS. 1b to 1d may for example be in a layer S1, S2 and S3, which are arranged one above the other between an upper and a lower cover layer. However, the coolant guide structure described in the exemplary embodiments does not necessarily have to be formed from layers arranged one above the other. Instead, the coolant guide structure may be e.g. be made by molding in the whole. Therefore, when reference is made to layers in the following description, this is not to be construed as limiting.
Die Kühlmittelführungsstruktur KM1 ist in einem gut wärmeleitenden Material des Kühlelements 1 ausgebildet. Die Randbegrenzungen des Kühlelements 1 sind in den vorliegenden Figuren nicht eingezeichnet, da diese für die Erfindung von untergeordneter Bedeutung sind. In bekannter Weise weist das Kühlele- ment 1 jedoch eine Aufnahmefläche 2 auf, deren Abmaße in Fig. 1a mit bA und IA gekennzeichnet sind. bA kennzeichnet hierbei die Breite der Aufnahmefläche 2, IA die Länge der Aufnahmefläche. Die Aufnahmefläche 2 dient zur Aufnahme eines elektronischen Bauelements, wobei im Bereich der Aufnahmefläche 2 aufgrund der Kanalstruktur des Kühlelements 1 eine zuverlässige Kühlung des elektronischen Bauelements sichergestellt ist. Bei dem elektronischen Bauelement (nicht dargestellt) handelt es sich insbeson- dere um eine Laserdiode oder einen Laserdiodenbarren oder Stapeln davon. Das erfindungsgemäße Kühlelement bzw. die darin ausgebildete Kühlmittelführungsstruktur eignet sich prinzipiell jedoch auch zur Kühlung anderer und/oder mehrerer elektronischer Bauelemente.The coolant guide structure KM1 is formed in a good heat-conductive material of the cooling element 1. The edge boundaries of the cooling element 1 are not shown in the present figures, since they are of minor importance to the invention. However, in a known manner, the cooling element 1 has a receiving surface 2 whose dimensions are marked bA and IA in FIG. 1a. In this case, bA denotes the width of the receiving surface 2, IA the length of the receiving surface. The receiving surface 2 serves to receive an electronic component, wherein in the region of the receiving surface 2 due to the channel structure of the cooling element 1, a reliable cooling of the electronic component is ensured. The electronic component (not shown) is in particular in particular around a laser diode or a laser diode bar or stacking thereof. However, the cooling element according to the invention or the coolant guide structure formed therein is in principle also suitable for cooling other and / or a plurality of electronic components.
5 Im Bereich der Aufnahmefläche 2 weist die Kühlmittelstruktur KM 1 eine erste Anzahl an parallel zueinander verlaufenden ersten Kanalabschnitten 3 auf. Diese sind im Ausführungsbeispiel über die Breite bA der Aufnahmefläche 2 in etwa gleichförmig verteilt, d.h. die Längsachsen zweier benachbarter Kanalabschnitte 3 weisen jeweils den gleichen Abstand zueinander auf. Die ersten Kanalabschnitte 3 bilden eine Mikro- kanalstruktur aus. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind insgesamt 16 parallel nebeneinan- 0 der angeordnete erste Kanalabschnitte 3 dargestellt. Grundsätzlich kann auch eine davon abweichende Anzahl an ersten Kanalabschnitten 3 vorgesehen sein.In the region of the receiving surface 2, the coolant structure KM 1 has a first number of first channel sections 3 running parallel to one another. These are distributed in the embodiment over the width bA of the receiving surface 2 approximately uniformly, i. the longitudinal axes of two adjacent channel sections 3 each have the same distance from each other. The first channel sections 3 form a microchannel structure. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a total of 16 first channel sections 3 arranged parallel to one another are shown. In principle, a different number of first channel sections 3 can also be provided.
Eine erste Teilanzahl von acht ersten Kanalabschnitten 3 ist einer ersten Gruppe 11 von Kanalabschnitten zugeordnet. Eine zweite Teilanzahl von acht der ersten Kanalabschnitte ist einer zweiten Gruppe 12 von 5 Kanalabschnitten zugeordnet. Aus strömungstechnischen und druckverlusttechnischen Gründen ist es zweckmäßig, wenn die erste und zweite Teilanzahl der ersten Kanalabschnitte 3, welche der ersten bzw. zweiten Gruppe 11, 12 von Kanalabschnitten zugeordnet ist, identisch gewählt ist. Dies ist jedoch nicht zwingend. Die Kanalabschnitte der ersten Gruppe 11 von Kanalabschnitten sind vorteilhafterweise über weniger als 60 % der Breite bA der Aufnahmefläche 2 verteilt. Die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe 12A first part number of eight first channel sections 3 is assigned to a first group 11 of channel sections. A second part number of eight of the first channel sections is associated with a second group 12 of 5 channel sections. For flow and pressure loss reasons, it is advantageous if the first and second part number of the first channel sections 3, which is assigned to the first and second group 11, 12 of channel sections, is selected to be identical. However, this is not mandatory. The channel sections of the first group 11 of channel sections are advantageously distributed over less than 60% of the width bA of the receiving surface 2. The channel sections of the second group 12
-0 von Kanalabschnitten sind zweckmäßigerweise über den Rest der Breite bA der Aufnahmefläche 2 verteilt. Dient das erfindungsgemäße Kühlelement zur Kühlung eines Laserdiodenbarrens, so ist dieser derart auf der Aufnahmefläche 2 angeordnet, dass die ersten Kanalabschnitte 3 parallel zu Resonatorlängsachsen von Emittern des Laserdiodenbarrens ausgerichtet sind. Wie gut aus den Fig. 1a und 1b zu erkennen ist, weisen die Kanalabschnitte der ersten Gruppen 11 , 12 von Kanalabschnitten eine unter--0 of channel sections are expediently distributed over the remainder of the width b A of the receiving surface 2. Serves the cooling element according to the invention for cooling a laser diode bar, it is so arranged on the receiving surface 2 that the first channel sections 3 are aligned parallel to Resonatorlängsachsen of emitters of the laser diode bar. As can be seen well from FIGS. 1 a and 1 b, the channel sections of the first groups 11, 12 of channel sections have a lower section.
!5 schiedliche Länge auf. Dabei nimmt die Länge wenigstens zweier in einer Gruppe 11, 12 benachbarter Kanalabschnitte mit zunehmender Entfernung der Kanalabschnitte von der jeweils anderen Gruppe zu. Diese Ausgestaltung ist jedoch nicht zwingend. Ebenso könnten die Kanalabschnitte einer oder beider Gruppen gleich lang sein.! 5 different length. In this case, the length of at least two in a group 11, 12 adjacent channel sections increases with increasing distance of the channel sections of the other group. However, this embodiment is not mandatory. Likewise, the channel sections of one or both groups could be the same length.
0 Die Zuordnung jeweiliger Kanalabschnitte 3 zu der ersten oder der zweiten Gruppe 11, 12 kann am Besten Fig. 1b entnommen werden. Dabei ist gut erkennbar, dass die acht Kanalabschnitte der ersten Gruppe 11 von Kanalabschnitten einander benachbart angeordnet sind. Ferner sind die vier Kanalabschnitte der zweiten Gruppe 12 von Kanalabschnitten einander benachbart angeordnet und links der ersten Gruppe 11 vorgesehen, während die vier Kanalabschnitte der zweiten Gruppe 12, welche ebenfalls einander benachbart sind, rechts der ersten Gruppe 11 von Kanalabschnitten vorgesehen sind. Dabei bilden die vier Kanalabschnitte der zweiten Gruppe 12 von Kanalabschnitten, welche in der Draufsicht links der ersten Gruppe 11 angeordnet sind, eine erste Untergruppe 19 von Kanalabschnitten der zweiten Gruppe 12 und die rechts der ersten Gruppe 11 angeordneten Kanalabschnitte der zweiten Gruppe 12 eine zweite Untergruppe 20 von Kanalabschnitten. Es ist somit ohne Weiteres die bezüglich einer Symmetrieachse 10 symmetrische Anordnung der ersten Kanalabschnitte 3 bzw. der ersten und zweiten Untergruppe 19, 20 bezüglich der ersten Gruppe 11 von Kanalabschnitten erkennbar. Eine erfindungsgemäße Kühlmittelstruktur KM1 könnte allerdings auch lediglich durch den links oder rechts der Symmetrieachse 10 dargestellten Teil ausgebildet sein.0 The assignment of respective channel sections 3 to the first or the second group 11, 12 can best be taken from FIG. 1b. It can be clearly seen that the eight channel sections of the first group 11 of channel sections are arranged adjacent to each other. Further, the four channel portions of the second group 12 of channel portions are arranged adjacent to each other and provided on the left of the first group 11, while the four channel portions of the second group 12, which are also mutually are adjacent to the right of the first group 11 of channel sections are provided. In this case, the four channel sections of the second group 12 of channel sections, which are arranged in the plan view of the left of the first group 11, a first subgroup 19 of channel sections of the second group 12 and the right of the first group 11 arranged channel sections of the second group 12 form a second subgroup 20 of channel sections. It is thus readily apparent with respect to a symmetry axis 10 symmetrical arrangement of the first channel sections 3 and the first and second subgroups 19, 20 with respect to the first group 11 of channel sections recognizable. However, a coolant structure KM1 according to the invention could also be formed only by the part shown on the left or right of the axis of symmetry 10.
Die Kanalabschnitte der ersten Gruppe 11 von Kanalabschnitten sind über einen ersten Verbindungsabschnitt 13 mit einer ersten Ausnehmung 4, welche einen Zulauf ausbildet, strömungstechnisch verbunden. Dabei sind die Kanalabschnitte der ersten Gruppe 11 von Kanalabschnitten parallel von Kühlmittel durchströmbar. Der erste Verbindungsabschnitt ist beidseitig mit einer Einschnürung 18 versehen, so dass der Verbindungsabschnitt 13 an dieser Stelle eine Breite bε besitzt, die geringer als 60 % der Breite bA der Aufnahmefläche 2 ist. Insbesondere weist der erste Verbindungsabschnitt 13 im Bereich der Einschnürung 18 eine Breite auf, welche geringer ist als die Breite der ersten Gruppe 11 von Kanalabschnitten. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Breite bε auch kleiner als eine Breite bANi der ersten Ausnehmung 4, welche durch zwei hufeisenförmig miteinander verbundene Kammern gebildet ist und aus der symmet- rischen Gestalt der Kühlmittelführungsstruktur resultiert.The channel sections of the first group 11 of channel sections are fluidically connected via a first connecting section 13 with a first recess 4, which forms an inlet. In this case, the channel sections of the first group 11 of channel sections can be flowed through in parallel by coolant. The first connecting portion is provided on both sides with a constriction 18, so that the connecting portion 13 has at this point a width bε, which is less than 60% of the width bA of the receiving surface 2. In particular, in the region of the constriction 18, the first connecting section 13 has a width which is smaller than the width of the first group 11 of channel sections. In the embodiment of FIG. 1, the width bε is also smaller than a width bANi of the first recess 4, which is formed by two horseshoe-shaped interconnected chambers and results from the symmetrical shape of the coolant guide structure.
In den Bereich der Einschnürung 18 ragt ein zweiter Verbindungsabschnitt 14, der- wie aus Fig. 1b hervorgeht - in der Ebene S1 angeordnet ist, in welcher die erste und die zweite Gruppe 11 , 12 von Kanalabschnitten gelegen sind. Das andere Ende des zweiten Verbindungsabschnitts 14 ist mit den Kanalab- schnitten der zweiten Gruppe 12 von Kanalabschnitten verbunden, welche in jeder der Untergruppen 19, 20 parallel von Kühlmittel durchströmbar sind. Wie aus der späteren Beschreibung der Kühlmittelführungsstruktur ersichtlich werden wird, sind auch die Untergruppen 19, 20 der zweiten Gruppe 12 von Kanalabschnitten parallel von Kühlmittel durchströmbar. In der ersten Schicht S1 ferner erkennbar ist eine zweite Ausnehmung 6, welche aufgrund der symmetrischen Ausbildung der Kühlmittelführungsstruktur KM1 links und rechts der Symmetrieachse 10 gespiegelt ausgebildet ist. Sowohl die erste Ausnehmung 4 als auch die zweite Ausnehmung 6 durchdringen jeweils die erste Schicht S1 , die zweite Schicht S2 (vgl. Fig. 1c) und die dritte Schicht S3 (vgl. Fig. 1d). Die zweite Ausnehmung 6, welche einen Ablauf der Kühlmittelführungsstruktur KM 1 ausbildet, ist über einen sechsten Verbindungsabschnitt 17 in der dritten Schicht S3 und einen siebten Verbindungsabschnitt 22 in der Schicht S2 mit der zweiten Gruppe 12 von Kanalabschnitten in der ersten Schicht S1 gekoppelt. Die Kanalabschnitte der ersten Gruppe 11 von Kanalabschnitten in der ersten Schicht S1 sind über einen fünften Verbindungsabschnitt 21 in der zweiten Schicht S2 mit einem dritten Verbindungsabschnitt 15 in der dritten Schicht S3 gekoppelt. Der dritte Verbindungsabschnitt 15 ist hierbei strömungstechnisch über einen in der zweiten Schicht S2 liegenden vierten Verbindungsabschnitt 16 mit den in die Einschnürung 18 ragenden Enden des zweiten Verbindungsabschnitts 14 verbunden. Hieraus ergibt sich, dass die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe 12 den Kanalabschnitten der ersten Gruppe 11 strömungs- technisch nachgeschaltet sind, wobei die Kanalabschnitte der ersten und zweiten Gruppe 11, 12 von Kanalabschnitten derart miteinander gekoppelt sind, dass diese (zeitlich aufeinanderfolgend) in dergleichen Richtung von Kühlmittel durchströmbar sind.In the region of the constriction 18, a second connecting portion 14, which-as is apparent from FIG. 1b-projects in the plane S1, in which the first and the second group 11, 12 of channel sections are located. The other end of the second connection section 14 is connected to the channel sections of the second group 12 of channel sections, which can be flowed through in parallel by coolant in each of the subgroups 19, 20. As will be apparent from the later description of the coolant guide structure, the subgroups 19, 20 of the second group 12 of channel sections can also be flowed through in parallel by coolant. A second recess 6, which is designed to be mirrored to the left and to the right of the symmetry axis 10 due to the symmetrical design of the coolant guide structure KM1, can also be seen in the first layer S1. Both the first recess 4 and the second recess 6 penetrate the first layer S1, the second layer S2 (see Fig. 1c) and the third layer S3 (see Fig. 1d). The second recess 6, which forms a drain of the coolant guide structure KM 1, is coupled to the second group 12 of channel sections in the first layer S1 via a sixth connection section 17 in the third layer S3 and a seventh connection section 22 in the layer S2. The channel sections of the first group 11 of channel sections in the first layer S1 are coupled via a fifth connecting section 21 in the second layer S2 to a third connecting section 15 in the third layer S3. In this case, the third connection section 15 is fluidly connected via a fourth connection section 16 located in the second layer S2 to the ends of the second connection section 14 projecting into the constriction 18. It follows that the channel sections of the second group 12 are downstream of the channel sections of the first group 11, wherein the channel sections of the first and second groups 11, 12 of channel sections are coupled together in such a way that they (in temporal succession) in the same direction can flow through the coolant.
Durch diese „spiralähnliche" Kühlmittelführung braucht das aus dem Zulauf in die erste Gruppe 11 von Kanalabschnitten einströmende Kühlmittel nicht über die gesamte Breite bA der Aufnahmefläche 2 verteilt zu werden. Im Ergebnis ergibt sich eine günstigere Verteilung von Druckverlusten und Strömungsverhältnissen. Der thermische Widerstand des Kühlelements kann im Vergleich zu konventionellen Kühlelementen bei konstantem Gesamtdurchfluss verringert oder bei halbiertem Durchfluss nahezu konstant gehalten werden. Ein erniedrigter Durchfluss ermöglicht Kühlelemente geringerer Abmaße und eine größere An- zahl von Diodenlaserelementen in einem Stapel. Dabei ist ein erfindungsgemäßes Kühlelement kombinierbar mit vorhandenen Mikrokanalstrukturen, einschließlich denen der Kaskadenkühler.As a result of this "spiral-like" coolant guide, the coolant flowing from the inlet into the first group 11 of channel sections does not need to be distributed over the entire width bA of the receiving surface 2. As a result, a more favorable distribution of pressure losses and flow conditions results can be reduced at a constant total flow or kept nearly constant at half the flow rate, reduced flow allows for cooler elements of lesser dimensions and a greater number of diode laser elements in a stack, and a cooling element according to the invention can be combined with existing microchannel structures, including those the cascade cooler.
In Fig. 1 ist der dritte Verbindungsabschnitt 15, der sich von der ersten Ausnehmung 4 in der dritten Schicht S3 weg erstreckt, als unterbrechungsfreie Kammer ausgebildet. Im Gegensatz dazu weist in dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der dritte Verbindungsabschnitt 15 eine Anzahl an parallel verlaufenden Kanalabschnitten auf, die einer ersten Gruppe von zweiten Kanalabschnitten 24 zugeordnet sind. Analog dazu ist in Fig. 1 der sechste Verbindungsabschnitt 17, der sich von der zweiten Ausnehmung 6 in der dritten Schicht S3 weg erstreckt, als unterbrechungsfreie Kammer ausgebildet. Im Gegensatz dazu weist in dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der sechste Verbindungsabschnitt 17 eine Anzahl an parallel verlaufenden Kanalabschnitten auf, die einer zweiten Gruppe von zweiten Kanalabschnitten 24 zugeordnet sind. Die zweiten Kanalabschnitte 24 sind entsprechend den ersten Kanalabschnitten 3 über die Breite der Aufnahmefläche 2 verteilt. Um die gegenüber Fig. 1 bauliche Änderung des dritten und sechsten Verbindungsabschnitts 15, 17 zu berücksichtigen, sind der fünfte und siebte Verbindungsabschnitt 21 (vgl. Fig. 1c) in der Schicht S2 durch achte Verbindungsabschnitte 23 ersetzt, die die ersten Kanalabschnitte 3 in der Schicht S1 mit den zweiten Kanalabschnitten 24 in der Schicht S3 verbinden, wobei deren Anordnung und Anzahl der Anordnung 5 und Anzahl der ersten bzw. zweiten Kanalabschnitte 3, 24 entspricht.In Fig. 1, the third connecting portion 15, which extends away from the first recess 4 in the third layer S3, formed as an uninterruptible chamber. In contrast, in the embodiment shown in FIG. 2, the third connection section 15 has a number of parallel channel sections associated with a first group of second channel sections 24. Similarly, in Fig. 1, the sixth connection portion 17, which extends away from the second recess 6 in the third layer S3, formed as an uninterruptible chamber. In contrast, in the embodiment shown in FIG. 2, the sixth connection portion 17 has a number of parallel channel portions associated with a second group of second channel portions 24. The second channel sections 24 are distributed over the width of the receiving surface 2 corresponding to the first channel sections 3. 1, the fifth and seventh connecting portions 21 (see Fig. 1c) in the layer S2 are replaced by eighth connecting portions 23, which cover the first channel sections 3 in the first and third connecting sections 21, 17, respectively Layer S1 connect to the second channel sections 24 in the layer S3, wherein the arrangement and number of the arrangement 5 and number of the first and second channel sections 3, 24 corresponds.
Ebenso wie die Kanalabschnitte der ersten und zweiten Gruppe 11, 12 von Kanalabschnitten eine unterschiedliche Länge aufweisen (bei denen im Ausführungsbeispiel die Länge wenigstens zweier in einer Gruppe benachbarter Kanalabschnitte mit zunehmender Entfernung der Kanalabschnitte von der jeweils0 anderen Gruppe zunimmt) weisen auch die zweiten Kanalabschnitte 24 eine entsprechende Gestalt auf.Just as the channel sections of the first and second groups 11, 12 of channel sections have a different length (in the embodiment, the length of at least two in a group of adjacent channel sections increases with increasing distance of the channel sections from the respective other group), the second channel sections 24 a corresponding shape.
Fig. 2e zeigt eine Querschnittsdarstellung eines stapelbaren Kühlelements 1 mit einem auf der Aufnahmefläche 2 montierten Laserdiodenbarren 2a als elektronischem Bauelement, wobei die Kühlmittelsführungsstruktur KM1 des Kühlelements 1 gemäß Fig.2a ausgebildet ist. 52e shows a cross-sectional view of a stackable cooling element 1 with a laser diode bar 2a mounted on the receiving surface 2 as an electronic component, wherein the coolant guide structure KM1 of the cooling element 1 according to FIG. 2a is formed. 5
Fig. 2f zeigt das mit dem Laserdiodenbarren 2a versehene stapelbare Kühlelement 1 in einer Draufsicht, wobei die oberste Schicht (S1) der internen Kühlmittelführungsstruktur KM 1 gepunktet angedeutet ist. Ein als Durchbruch ausgeführter Einlass 26 ist an den Zulauf 4 angeschlossen, ein als Durchbruch ausgeführter Auslass 27 ist an den Ablauf 6 angeschlossen. 0FIG. 2f shows the stackable cooling element 1 provided with the laser diode bar 2a in a top view, wherein the uppermost layer (S1) of the internal coolant guide structure KM1 is indicated by dots. An inlet 26 designed as a breakthrough is connected to the inlet 4, and an outlet 27 designed as an opening is connected to the outlet 6. 0
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kühlelements 1, welches zwei bezüglich einer Symmetrieachse 25 symmetrisch angeordnete Kühlmittelführungsstrukturen KM1 und KM2 aufweist. Ohne Weiteres ersichtlich ist dabei die im Ausführungsbeispiel nahezu quadratische Aufnahmefläche 2 für das oder die elektronischen Bauelemente, wobei an zwei gegenüber liegenden Seiten der Aufnahmefläche 23 shows a further exemplary embodiment of a cooling element 1, which has two coolant guide structures KM1 and KM2 arranged symmetrically with respect to an axis of symmetry 25. Without further ado, the receiving surface 2, which is virtually square in the exemplary embodiment, is for the or the electronic components, wherein on two opposite sides of the receiving surface 2
!5 eine Zulauföffnung 4 und an den beiden anderen gegenüber liegenden Seiten der Aufnahmefläche 2 eine Ablauföffnung 6 vorgesehen ist. Die Ausgestaltung der Kühlmittelführungsstruktur KM1 entspricht prinzipiell der des Ausführungsbeispiels in Fig. 1a. Gleiches gilt für die Kühlmittelführungsstruktur KM2, welche an der Symmetrieachse 25 gespiegelt ist. Um eine gleichförmige Durchströmung der Kanäle zu erzielen, ist der sechste Verbindungsabschnitt 17 in etwa U-förmig ausgebildet, um seitlich der Aufnahmefläche 2! 5 an inlet opening 4 and at the other two opposite sides of the receiving surface 2, a drain opening 6 is provided. The design of the coolant guide structure KM1 corresponds in principle to that of the exemplary embodiment in FIG. 1a. The same applies to the coolant guide structure KM2, which is mirrored on the symmetry axis 25. In order to achieve a uniform flow through the channels, the sixth connecting portion 17 is formed approximately U-shaped to the side of the receiving surface of the second
0 in die zweite Ausnehmung 6, d.h. den Ablauf, zu münden. Den Ausnehmtingen 4 ist wenigstens ein - nicht dargestellter - Einlass des Kühlelements vorangeschaltet. Den Ausnehmungen 6 ist wenigstens ein - nicht dargestellter- Auslass des Kühlelements nachgeschaltet. Bezugszeichenliste0 in the second recess 6, ie the flow to open. The Ausnehmtingen 4 is at least one - not shown - inlet of the cooling element pre-connected. The recesses 6 is at least one - not shown - outlet of the cooling element downstream. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kühlelement1 cooling element
2 Aufnahmefläche 2a elektronisches Bauelement2 receiving surface 2a electronic component
3 erste Kanalabschnitte erste Ausnehmung (z.B. Zulauf) b zweite Ausnehmung (z.B. Ablauf)3 first channel sections first recess (e.g., inlet) b second recess (e.g., drain)
10 Symmetrieachse10 symmetry axis
11 erste Gruppe von Kanalabschnitten11 first group of channel sections
12 zweite Gruppe von Kanalabschnitten12 second group of channel sections
13 erster Verbindungsabschnitt13 first connection section
14 zweiter Verbindungsabschnitt14 second connecting portion
15 dritter Verbindungsabschnitt15 third connection section
16 vierter Verbindungsabschnitt16 fourth connection section
17 sechster Verbindungsabschnitt17 sixth connection section
18 Einschnürung18 constriction
19 erste Untergruppe von Kanalabschnitten19 first subgroup of channel sections
20 zweite Untergruppe von Kanalabschnitten20 second subgroup of channel sections
21 fünfter Verbindungsabschnitt21 fifth connecting section
22 siebter Verbindungsabschnitt22 seventh connecting section
23 achter Verbindungsabschnitt23 eighth connecting section
24 zweite Kanalabschnitte24 second channel sections
25 Symmetrieachse25 symmetry axis
26 Einlass26 inlet
27 Auslass bA Breite der Aufnahmefläche27 Outlet b A Width of the receiving surface
IA Länge der Aufnahmefläche bAN1 Breite der ersten Ausnehmung bE Breite der EinschnürungIA Length of the receiving surface bAN1 Width of the first recess b E Width of the constriction
KM 1 erste KühlmittelführungsstrukturKM 1 first coolant guide structure
KM2 zweite KühlmittelführungsstrukturKM2 second coolant guide structure
S1 erste SchichtS1 first layer
S2 zweite SchichtS2 second layer
S3 dritte Schicht S3 third shift

Claims

Patentansprüche claims
1. Kühlelement (1 ) für zumindest ein elektronisches Bauelement, insbesondere eine Laserdiode oder einen Laserdiodenbarren, mit zumindest einer Aufnahmefläche (2) für das zumindest eine elektro- nische Bauelement, welche sich zumindest über einen Teil der Breite des Kühlelements (1) erstreckt und mit zumindest einer ersten Kühlmittelführungsstruktur (KM1), die folgende Merkmale aufweist: eine erste Anzahl an im Wesentlichen parallel verlaufenden ersten Kanalabschnitten (3), welche über die Breite (bA) der Aufnahmefläche (2) verteilt sind und insbesondere eine Mikroka- nalstruktur ausbilden, wobei eine erste Teilanzahl der ersten Kanalabschnitte (3) einer ersten1. cooling element (1) for at least one electronic component, in particular a laser diode or a laser diode bar, with at least one receiving surface (2) for the at least one electronic component, which extends over at least part of the width of the cooling element (1) and with at least one first coolant guide structure (KM1), which has the following features: a first number of substantially parallel first channel sections (3) which are distributed over the width (b A ) of the receiving surface (2) and in particular form a microchannel structure , wherein a first part number of the first channel sections (3) of a first
Gruppe (11) von Kanalabschnitten und zumindest eine zweite Teilanzahl der ersten Kanalabschnitte (3) einer zweiten Gruppe (12) von Kanalabschnitten zugeordnet sind; die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe (12) den Kanalabschnitten der ersten Gruppe (11) strömungstechnisch nachgeschaltet sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalabschnitte der ersten und zweiten Gruppe (11, 12) von Kanalabschnitten derart miteinander gekoppelt sind, dass sämtliche Kanalabschnitte der ersten und zweiten Gruppe (11, 12) von Kanalabschnitten in der gleichen Richtung von Kühlmittel durchströmbar sind.Group (11) of channel sections and at least a second part number of the first channel sections (3) are associated with a second group (12) of channel sections; the channel sections of the second group (12) are downstream of the channel sections of the first group (11); characterized in that the channel sections of the first and second groups (11, 12) of channel sections are coupled to each other such that all channel sections of the first and second groups (11, 12) of channel sections are traversed by coolant in the same direction.
2. Kühlelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalabschnitte der ersten Gruppe (11) von Kanalabschnitten einander benachbart sind und/oder die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe (12) von Kanalabschnitten einander benachbart sind.2. Cooling element according to claim 1, characterized in that the channel sections of the first group (11) of channel sections are adjacent to each other and / or the channel sections of the second group (12) of channel sections are adjacent to each other.
3. Kühlelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalabschnitte der ers- ten Gruppe (11) von Kanalabschnitten und/oder die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe (12) von3. Cooling element according to claim 1 or 2, characterized in that the channel sections of the first group (11) of channel sections and / or the channel sections of the second group (12) of
Kanalabschnitten parallel von Kühlmittel durchströmbar sind.Channel sections can be flowed through in parallel by coolant.
4. Kühlelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der zweiten Gruppe (12) von Kanalabschnitten eine erste und eine zweite Untergruppe (19, 20) auf einander gegenüberliegen- den Seiten der ersten Gruppe (11) von Kanalabschnitten angeordnet und strömungstechnisch parallel geschaltet sind. 4. Cooling element according to claim 3, characterized in that of the second group (12) of channel sections a first and a second subgroup (19, 20) arranged on opposite sides of the first group (11) of channel sections and fluidically connected in parallel are.
5. Kühlelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalabschnitte der ersten Gruppe (11 ) von Kanalabschnitten über weniger als 60% der Breite (ÖA) der Aufnahmefläche (2) verteilt sind.5. Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that the channel sections of the first group (11) of channel sections over less than 60% of the width (ÖA) of the receiving surface (2) are distributed.
6. Kühlelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Ausnehmung (4) für den Zu- oder Ablauf des Kühlmittels vorgesehen ist, die mit der ersten Gruppe (11) von Kanalabschnitten verbunden und dieser strömungstechnisch vorgelagert ist; und/oder eine zweite Ausnehmung (6) für den Ab- oder Zulauf des Kühlmittels vorgesehen ist, die mit der zweiten Gruppe (12) von Kanalabschnitten verbunden und dieser strömungstechnisch nachgelagert ist.6. Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that a first recess (4) is provided for the inflow or outflow of the coolant, which is connected to the first group (11) of channel sections and upstream of this flow; and / or a second recess (6) is provided for the outlet or inlet of the coolant, which is connected to the second group (12) of channel sections and downstream of this flow.
7. Kühlelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kanalabschnitte (3) parallel zu Resonatorlängsachsen von Emittern des als Laserdiodenbarren aus- gebildeten elektronischen Bauelements ausgerichtet sind.7. Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that the first channel sections (3) are aligned parallel to resonator longitudinal axes of emitters of the formed as a laser diode bar electronic component.
8. Kühlelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe (11) von Kanalabschnitten über einen ersten Verbindungsabschnitt (13) mit der ersten Ausnehmung (4) verbunden ist, wobei der erste Verbindungsabschnitt (13) zumindest an einer Stelle (18) ein Breite (bE) besitzt, die weniger als 60% der der Breite (bp) der Aufnahmefläche beträgt.8. Cooling element according to claim 6 or 7, characterized in that the first group (11) of channel sections via a first connecting portion (13) with the first recess (4) is connected, wherein the first connecting portion (13) at least at one point ( 18) has a width (bE) that is less than 60% of the width (bp) of the receiving surface.
9. Kühlelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe (12) von Kanalabschnitten mit der ersten Gruppe (11 ) von Kanalabschnitten über folgende Verbindungsabschnitte verbunden ist: - einen zweiten Verbindungsabschnitt (14), der in einer ersten Ebene (S1) angeordnet ist, in welcher die erste und die zweite Gruppe (11, 12) von Kanalabschnitten gelegen sind, und der mit seinem von der zweiten Gruppe (12) von Kanalabschnitten abgewandten Ende in die Ein- schürung (18) des ersten Verbindungsabschnitts (13) ragt, einen dritten Verbindungsabschnitt (15), der in einer dritten Ebene (S3) gelegen ist, in wel- eher die zweite Ausnehmung (6) angeordnet ist, einen vierten Verbindungsabschnitt (16), welcher in einer zweiten Ebene (S2) gelegen ist, welche den zweiten und den dritten Verbindungsabschnitt (14, 15) miteinander verbindet, und einen fünften Verbindungsabschnitt (21 ), welcher in der zweiten Ebene (S2) gelegen ist und den dritten Verbindungsabschnitt (15) mit der ersten Gruppe (11) von Kanalabschnitten verbindet.9. Cooling element according to claim 8, characterized in that the second group (12) of channel sections is connected to the first group (11) of channel sections via the following connecting sections: - a second connecting section (14) arranged in a first plane (S1) in which the first and the second group (11, 12) of channel sections are located, and which, with its end remote from the second group (12) of channel sections, fits into the recess (18) of the first connecting section (13). a third connecting portion (15) located in a third plane (S3), in which the second recess (6) is arranged, a fourth connecting portion (16), which is located in a second plane (S2) connecting the second and third connecting sections (14, 15), and a fifth connection portion (21) located in the second plane (S2) and connecting the third connection portion (15) to the first group (11) of channel portions.
10. Kühlelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe (12) von Kanalabschnitten über einen sechsten Verbindungsabschnitt (17) in der dritten Ebene (S3) mit der zweiten Ausnehmung (6) gekoppelt ist.10. Cooling element according to claim 9, characterized in that the second group (12) of channel sections via a sixth connecting portion (17) in the third plane (S3) is coupled to the second recess (6).
11. Kühlelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste bis dritte Ebene als Schichten (S1 , S2, S3) übereinander und zwischen einer oberen und unteren Deckschicht angeordnet sind.11. Cooling element according to claim 9 or 10, characterized in that the first to third levels as layers (S1, S2, S3) are arranged one above the other and between an upper and lower cover layer.
12. Kühlelement nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Verbindungsabschnitt (15) und/oder der sechste Verbindungsabschnitt (17) jeweils eine Anzahl an parallel verlau- fenden zweiten Kanalabschnitten (24) aufweisen, welche über die Breite (_)A) der Aufnahmefläche12. Cooling element according to claim 10 or 11, characterized in that the third connecting portion (15) and / or the sixth connecting portion (17) each have a number of parallel duri fenden second channel sections (24), which over the width (_) A) the receiving surface
(2) verteilt sind.(2) are distributed.
13. Kühlelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an zweiten Kanalabschnitten (24) der Anzahl an ersten Kanalabschnitten (3) entspricht.13. Cooling element according to claim 12, characterized in that the number of second channel sections (24) corresponds to the number of first channel sections (3).
14. Kühlelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalabschnitte der ersten Gruppe (11) von Kanalabschnitten und/oder die Kanalabschnitte der zweiten Gruppe (12) von Kanalabschnitten eine unterschiedliche Länge aufweisen.14. Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that the channel sections of the first group (11) of channel sections and / or the channel sections of the second group (12) of channel sections have a different length.
15. Kühlelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge wenigstens zweier in einer Gruppe (11, 12) benachbarter Kanalabschnitte mit zunehmender Entfernung der Kanalabschnitte von der jeweils anderen Gruppe zunimmt.15. Cooling element according to claim 14, characterized in that the length of at least two in one group (11, 12) of adjacent channel sections increases with increasing distance of the channel sections of the respective other group.
16 Kühlelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zweite Kühlmittelführungsstruktur (KM2) vorgesehen ist, die die Merkmale der ersten Kühlmittelführungsstruktur (KM 1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche aufweist. 16. Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second coolant guide structure (KM2) is provided which has the features of the first coolant guide structure (KM 1) according to one of the preceding claims.
17. Vorrichtung mit zumindest einem elektronischen Bauelement, insbesondere einer Laserdiode oder einem Laserdiodenbarren, und mit zumindest einem Kühlelement (1), das nach einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist. 17. Device with at least one electronic component, in particular a laser diode or a laser diode bar, and with at least one cooling element (1), which is designed according to one of the preceding claims.
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