WO2024027970A1 - Kühlkörper mit einer pulsierenden heatpipe - Google Patents

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WO2024027970A1
WO2024027970A1 PCT/EP2023/065716 EP2023065716W WO2024027970A1 WO 2024027970 A1 WO2024027970 A1 WO 2024027970A1 EP 2023065716 W EP2023065716 W EP 2023065716W WO 2024027970 A1 WO2024027970 A1 WO 2024027970A1
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WO
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heat pipe
heat sink
main channel
base body
heat
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PCT/EP2023/065716
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English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Müller
Stephan Neugebauer
Florian Schwarz
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

Definitions

  • the invention relates to a heat sink with a pulsating heat pipe, in particular for an electronic assembly, and a method for producing it.
  • a pulsating heat pipe which is also known as an oscillating heat pipe, has a thin channel that is usually curved many times and is partially filled with a liquid . Since the liquid does not completely fill the volume of the channel, liquid areas filled with liquid are formed in the channel due to the surface tension of the liquid on the wall of the channel, which are separated from one another by vapor areas formed by steam. Due to temperature differences in different sections of the heat pipe, the liquid areas pulsate or oscillate and enable heat transport and temperature equalization between objects thermally connected to these sections.
  • Heat pipes are used, among other things, in heat sinks of electronic assemblies. With such assemblies, heat is generated during operation, which must be dissipated in order to prevent the respective assembly from overheating. The heat is often spatially concentrated.
  • the heat sink can have, for example, a heat pipe near its surface facing the assembly, the channel of which extends over a large area in a plane parallel to the surface and thereby the heat spread is improved.
  • the invention is based on the object of specifying an improved heat sink with a pulsating heat pipe, in particular for an electronic assembly.
  • the object is achieved according to the invention by a heat sink with the features of claim 1, a method for its production with the features of claim 8 and an electronic assembly with the features of claim 12.
  • a heat sink according to the invention has a pulsating heat pipe which has a channel structure of interconnected main channel sections and connecting channel sections. Each main channel section runs in one of at least two different heat pipe levels and each connecting channel section connects two main channel sections running in different heat pipe levels.
  • a heat sink according to the invention thus has a pulsating heat pipe that can distribute heat not only in one level but in at least two levels and can also conduct heat through the connecting channel sections between these levels.
  • This makes it possible to use the pulsating heat pipe to distribute heat not only two-dimensionally but also three-dimensionally in the heat sink and thereby improve the heat spread and heat transport in the heat sink.
  • heat can be collected in a first heat pipe level that runs close to a heat source and distributed in this level, and can be conducted through the connecting channel sections to one or more other heat pipe levels that run close to heat-dissipating components of the heat sink , for example near cooling pipes or cooling fins.
  • the heat pipe levels are parallel to one another.
  • At least one connecting channel section has a different cross section than a main channel connected to it. channel section on .
  • Different cross-sections of channel sections are understood to mean, for example, different diameters and/or different shapes of the cross-sections.
  • connection point at which a main channel section is connected to a connecting channel section is rounded or chamfered.
  • the main channel sections run in a meandering, star-shaped, spiral-like or cloverleaf-like manner in at least one heat pipe level.
  • the course of the main channel sections in a heat pipe level is adapted to the desired heat distribution in the heat pipe level.
  • At least one heat pipe plane is parallel to an outer surface of the heat sink.
  • at least one heat pipe level runs, for example, parallel to and close to an outer surface of the heat sink, which is in thermal contact with a heat source.
  • At least one cooling channel of the heat sink runs between at least two heat pipe levels. This means that heat can be advantageously added to the cooling channel from two heat pipe levels. leads and thus the heat transport to the cooling channel can be improved.
  • At least one base body is first produced. Recesses for main channel sections for the pulsating heat pipe are then created in at least one outer surface of each base body. Thereafter, at least one recess for a connecting channel section is created in at least one base body. Finally, each outer surface of a base body that has recesses for main channel sections is closed either by connecting it to an outer surface of another base body or by a cover. The difference between closing an outer surface of a base body with a cover and closing this outer surface with another base body is simply that a “lid” does not have to have a main channel section.
  • each base body is produced by welding, rolling, casting, extrusion, vacuum soldering and/or vacuum brazing.
  • the recesses for main channel sections are created in an outer surface of each base body by milling, casting, eroding or embossing.
  • each recess for a connecting channel section in a base body is created by drilling.
  • An electronic assembly according to the invention has a heat sink according to the invention.
  • FIG. 1 shows a perspective, partially transparent representation of a first exemplary embodiment of a heat sink
  • FIG. 2 shows a perspective, partially transparent representation of a second exemplary embodiment of a heat sink
  • FIG 3 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an electronic assembly.
  • the heat sink 1 shows a perspective view of a first exemplary embodiment of a heat sink 1.
  • the heat sink 1 has a base body 3, a pulsating heat pipe 5 arranged in the base body 3 and a cooling channel 7 arranged in the base body 3.
  • the base body 3 is shown transparently in order to show the heat pipe 5 and the cooling channel 7 within the base body 3 .
  • the heat pipe 5 has a channel structure of interconnected main channel sections 9 and connecting channel sections 11.
  • Each main channel section 9 runs in one of two different and parallel heat pipe levels 13, 15.
  • the main channel sections 9 are essentially U-shaped, that is to say they each have two mutually parallel sections which are connected to one another by a curved section.
  • the mutually parallel sections of all U-shaped main channel sections 9 are also parallel to one another.
  • Each connecting channel section 11 runs perpendicular to the heat pipe levels 13, 15 and between the two heat pipe levels 13, 15 and connects one end of a main channel section. Section 9 of the first heat pipe level 13 with one end of a main channel section 9 of the second heat pipe level 15.
  • the main channel sections 9 of the first heat pipe level 13 run in a first outer surface 17 of the base body 3.
  • the main channel sections 9 of the second heat pipe level 15 run in a second outer surface 19 of the base body 3 that is opposite the first outer surface 17.
  • These two outer surfaces 17, 19 of the base body 3 are each closed, for example, by a cover 21, 23 (not shown in FIG. 1) (see FIG. 3).
  • the cooling channel 7 runs in a meandering manner between the two heat pipe levels 13 , 15 and is flowed through by a cooling liquid, for example, through which heat is removed from the heat sink 1 .
  • the heat sink 1 is manufactured, for example, as follows. First, the base body 3 with the cooling channel 7 is produced, for example by welding, rolling, casting or extrusion. Recesses for the main channel sections 9 are then created in the two outer surfaces 17 , 19 of the base body 3 , for example by milling or embossing. Recesses for the connecting channel sections 11 are then created in the base body 3 , for example by drilling. Finally, the outer surfaces 17, 19 of the base body 3 are each closed by a cover 21, 23.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a second exemplary embodiment of a heat sink 1, analogous to the view of the first exemplary embodiment of a heat sink 1 in FIG.
  • the exemplary embodiment of a heat sink 1 shown in FIG. 2 differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 1 essentially only in the design and number of the main channel sections 9 and their connection by connecting channel sections 11.
  • the main channel sections 9 of the first heat pipe level 13 are in this embodiment exemplary embodiment, each designed in a U-shaped or hook-shaped manner, each with two mutually parallel sections, which are connected by a curved section.
  • the mutually parallel sections of all of these main channel sections 9 are also parallel to one another.
  • the main channel sections 9 of the second heat pipe level 15 are each U-shaped, that is to say they each have two mutually parallel sections which are connected to one another by a curved section.
  • the mutually parallel sections of all of these main channel sections 9 are also parallel to one another and perpendicular to the mutually parallel sections of the main channel sections 9 of the first heat pipe level 13.
  • each connecting channel section 11 runs perpendicular to the heat pipe levels 13, 15 and between the two heat pipe levels 13, 15 and connects one end of a main channel section 9 of the first heat pipe level 13 to one end of a main channel section 9 of the second heat pipe level 15.
  • FIG. 3 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an electronic assembly 30.
  • the electronic assembly 30 has a heat sink 1 and a base plate 32.
  • the base plate 32 rests on an outer surface 25 of the heat sink 1.
  • electronic components of the electronic assembly 30 are arranged, which do not lie in the sectional plane of FIG. 3 and are therefore not shown.
  • the heat sink 1 is designed similarly to the heat sink 1 shown in FIGS. 1 and 2 and has a base body 3 with a pulsating heat pipe 5 and a cooling channel 7.
  • the heat pipe 5 has, as in the exemplary embodiments of a heat sink 1 shown in Figures 1 and 2, main channel sections 9 and connecting channel sections 11, the main channel sections 9 each running in one of two different heat pipe levels 13, 15, and the Connecting channel sections 11 each connect two of these main channel sections 9 running in different heat pipe levels 13, 15.
  • the main channel sections 9 of the first heat pipe level 13 run in a first outer surface 17 of the base body 3, which is closed by a first cover 21.
  • the main channel sections 9 of the second heat pipe level 15 run in a second outer surface 19 of the base body 3, which is opposite the first outer surface 17 and is closed by a second cover 23.
  • the outer surface of the first cover 21 facing the base plate 32 forms the outer surface 25 of the heat sink 1.
  • FIG. 3 also shows, by way of example, liquid areas 27 filled with a liquid in the main channel sections 9 and the connecting channel sections 11 of the heat pipe 5, which are separated from one another by vapor areas 29 formed by steam and move in a cillating or pulsating manner during operation of the electronic assembly 30.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper (1) mit einer pulsierenden Heatpipe (5), die eine Kanalstruktur miteinander verbundener Hauptkanalabschnitte (9) und Verbindungskanalabschnitte (11) aufweist. Jeder Hauptkanalabschnitt (9) verläuft in einer von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Heatpipeebenen (13,15). Jeder Verbindungskanalabschnitt (11) verbindet zwei in verschiedenen Heatpipeebenen (13,15) verlaufende Hauptkanalabschnitte (9) miteinander.

Description

Beschreibung
Kühlkörper mit einer pulsierenden Heatpipe
Die Erfindung betri f ft einen Kühlkörper mit einer pulsierenden Heatpipe , insbesondere für eine elektronische Baugruppe , und ein Verfahren zu dessen Herstellung .
Eine pulsierende Heatpipe ( engl . Pulsating Heat Pipe , abgekürzt : PHP ) , die auch als os zillierende Heatpipe ( engl . Oscillating Heat Pipe ) bezeichnet wird, weist einen in der Regel viel fach gebogenen dünnen Kanal auf , der partiell mit einer Flüssigkeit gefüllt ist . Da die Flüssigkeit das Volumen des Kanals nicht vollständig aus füllt , bilden sich in dem Kanal durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Wand des Kanals von der Flüssigkeit ausgefüllte Flüssigkeitsbereiche , die voneinander durch von Dampf gebildeten Dampfbereichen getrennt sind . Durch Temperaturunterschiede in verschiedenen Abschnitten der Heatpipe pulsieren beziehungsweise oszillieren die Flüssigkeitsbereiche und ermöglichen einen Wärmetransport und Temperaturausgleich zwischen mit diesen Abschnitten thermisch verbundenen Obj ekten .
Heatpipes werden unter anderem in Kühlkörpern elektronischer Baugruppen eingesetzt . Bei derartigen Baugruppen entsteht im Betrieb Wärme , die abgeführt werden muss , um eine Überhitzung der j eweiligen Baugruppe zu verhindern . Die Wärme entsteht dabei häufig räumlich konzentriert . Um in einem Kühlkörper zur Kühlung einer Baugruppe die Wärmesprei zung und damit die Wärmeabfuhr zu verbessern, kann der Kühlkörper nahe seiner der Baugruppe zugewandten Oberfläche beispielsweise eine He- atpipe aufweisen, deren Kanal in einer zur Oberfläche parallelen Ebene über eine große Fläche verteilt verläuft und dadurch die Wärmesprei zung verbessert .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , einen verbesserten Kühlkörper mit einer pulsierenden Heatpipe , insbesondere für eine elektronische Baugruppe , anzugeben . Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kühlkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und eine elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Ein erfindungsgemäßer Kühlkörper weist eine pulsierende Heat- pipe auf , die eine Kanalstruktur miteinander verbundener Hauptkanalabschnitte und Verbindungskanalabschnitte aufweist . Dabei verläuft j eder Hauptkanalabschnitt in einer von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Heatpipeebenen und j eder Verbindungskanalabschnitt verbindet zwei in verschiedenen Heatpipeebenen verlaufende Hauptkanalabschnitte miteinander .
Ein erfindungsgemäßer Kühlkörper weist somit eine pulsierende Heatpipe auf , die Wärme nicht nur in einer Ebene , sondern in wenigstens zwei Ebenen verteilen kann und außerdem Wärme durch die Verbindungskanalabschnitte zwischen diesen Ebenen leiten kann . Dies ermöglicht , mit der pulsierenden Heatpipe Wärme nicht nur zweidimensional sondern dreidimensional in dem Kühlkörper zu verteilen und dadurch die Wärmesprei zung und den Wärmetransport in dem Kühlkörper zu verbessern . Beispielsweise kann mit der pulsierenden Heatpipe Wärme in einer ersten Heatpipeebene , die nahe an einer Wärmequelle verläuft , gesammelt und in dieser Ebene verteilt werden, und durch die Verbindungskanalabschnitte zu einer oder mehreren anderen Heatpipeebenen geleitet werden, die in der Nähe von wärmeableitenden Komponenten des Kühlkörpers verlaufen, beispielsweise in der Nähe von Kühlrohren oder Kühlrippen .
Bei einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers sind die Heatpipeebenen zueinander parallel .
Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers weist wenigstens ein Verbindungskanalabschnitt einen anderen Querschnitt als ein mit ihm verbundener Haupt- kanalabschnitt auf . Unter verschiedenen Querschnitten von Kanalabschnitten werden dabei beispielsweise verschiedene Durchmesser und/oder verschiedene Formen der Querschnitte verstanden . Durch eine geeignete Wahl der relativen Querschnitte der Verbindungskanalabschnitte und Hauptkanalab- schnitte kann vorteilhaft der Wärmetransport zwischen den Heatpipeebenen beeinflusst und optimiert werden .
Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers ist wenigstens eine Verbindungsstelle , an der ein Hauptkanalabschnitt mit einem Verbindungskanalabschnitt verbunden ist , abgerundet oder angefast ausgebildet . Durch eine geeignete Ausbildung der Verbindungsstellen zwischen Verbindungskanalabschnitten und Hauptkanalabschnitten kann ebenfalls vorteilhaft der Wärmetransport zwischen den Heatpipeebenen beeinflusst und optimiert werden .
Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers verlaufen in wenigstens einer Heatpipeebene die Hauptkanalabschnitte mäanderartig, sternförmig, spiralartig oder kleeblattartig . Der Verlauf der Hauptkanalabschnitte in einer Heatpipeebene wird dabei der gewünschten Wärmeverteilung in der Heatpipeebene angepasst .
Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers ist wenigstens eine Heatpipeebene parallel zu einer Außenoberfläche des Kühlkörpers . Insbesondere verläuft wenigstens eine Heatpipeebene beispielsweise parallel zu und nahe an einer Außenoberfläche des Kühlkörpers , die in thermischem Kontakt mit einer Wärmequelle steht . Dadurch ermöglicht die pulsierende Heatpipe eine gute Abführung und Verteilung von Wärme , die von der Wärmequelle erzeugt wird .
Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers verläuft zwischen wenigstens zwei Heatpipeebenen wenigstens ein Kühlkanal des Kühlkörpers . Dadurch kann dem Kühlkanal vorteilhaft von zwei Heatpipeebenen aus Wärme zuge- führt und somit der Wärmetransport zu dem Kühlkanal verbessert werden .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers wird zunächst wenigstens ein Grundkörper hergestellt . Anschließend werden in wenigstens einer Außenoberfläche j edes Grundkörpers Ausnehmungen für Hauptkanalabschnitte für die pulsierende Heatpipe erzeugt . Danach wird in wenigstens einem Grundkörper wenigstens eine Ausnehmung für einen Verbindungskanalabschnitt erzeugt . Abschließend wird j ede Ausnehmung für Hauptkanalabschnitte aufweisende Außenoberfläche eines Grundkörpers entweder durch Verbinden mit einer Außenoberfläche eines anderen Grundkörpers oder durch einen Deckel verschlossen . Der Unterschied zwischen dem Verschließen einer Außenoberfläche eines Grundkörpers durch einen Deckel und dem Verschließen dieser Außenoberfläche durch einen anderen Grundkörper besteht dabei lediglich darin, dass ein „Deckel" keinen Hauptkanalabschnitt aufweisen muss .
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird j eder Grundkörper durch Schweißen, Wal zen, Gießen, Extrusion, Vakuumlöten und/oder Vakuumhartlöten hergestellt .
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Ausnehmungen für Hauptkanalabschnitte in einer Außenoberfläche eines j eden Grundkörpers durch Fräsen, Gießen, Erodieren oder Prägen erzeugt .
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird j ede Ausnehmung für einen Verbindungskanalabschnitt in einem Grundkörper durch Bohren erzeugt .
Eine erfindungsgemäße elektronische Baugruppe weist einen erfindungsgemäßen Kühlkörper auf .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise , wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Aus führungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden . Dabei zeigen :
FIG 1 eine perspektivische , teilweise transparente Darstellung eines ersten Aus führungsbeispiels eines Kühlkörpers ,
FIG 2 eine perspektivische , teilweise transparente Darstellung eines zweiten Aus führungsbeispiels eines Kühlkörpers ,
FIG 3 eine Schnittdarstellung eines Aus führungsbeispiels einer elektronischen Baugruppe .
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugs zeichen versehen .
FIG 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Aus führungsbeispiels eines Kühlkörpers 1 . Der Kühlkörper 1 weist einen Grundkörper 3 , eine in dem Grundkörper 3 angeordnete pulsierende Heatpipe 5 und einen in dem Grundkörper 3 angeordneten Kühlkanal 7 auf . Der Grundkörper 3 ist transparent dargestellt , um die Heatpipe 5 und den Kühlkanal 7 innerhalb des Grundkörpers 3 zu zeigen .
Die Heatpipe 5 weist eine Kanalstruktur miteinander verbundener Hauptkanalabschnitte 9 und Verbindungskanalabschnitte 11 auf . Jeder Hauptkanalabschnitt 9 verläuft in einer von zwei voneinander verschiedenen und zueinander parallelen Heat- pipeebenen 13 , 15 . Die Hauptkanalabschnitte 9 sind mit einer Ausnahme im Wesentlichen U- förmig ausgebildet , das heißt weisen j eweils zwei zueinander parallele Abschnitte auf , die miteinander durch einen gebogenen Abschnitt verbunden sind . Dabei sind die zueinander parallelen Abschnitte aller U- förmigen Hauptkanalabschnitte 9 ebenfalls zueinander parallel . Jeder Verbindungskanalabschnitt 11 verläuft senkrecht zu den Heatpipeebenen 13 , 15 und zwischen den beiden Heatpipe- ebenen 13 , 15 und verbindet ein Ende eines Hauptkanalab- Schnitts 9 der ersten Heatpipeebene 13 mit einem Ende eines Hauptkanalabschnitts 9 der zweiten Heatpipeebene 15 .
Die Hauptkanalabschnitte 9 der ersten Heatpipeebene 13 verlaufen in einer ersten Außenoberfläche 17 des Grundkörpers 3 . Die Hauptkanalabschnitte 9 der zweiten Heatpipeebene 15 verlaufen in einer der ersten Außenoberfläche 17 gegenüberliegenden zweiten Außenoberfläche 19 des Grundkörpers 3 . Diese beiden Außenoberflächen 17 , 19 des Grundkörpers 3 sind beispielsweise j eweils durch einen in FIG 1 nicht dargestellten Deckel 21 , 23 ( siehe FIG 3 ) verschlossen .
Der Kühlkanal 7 verläuft mäanderartig zwischen den beiden Heatpipeebenen 13 , 15 und wird beispielsweise von einer Kühlflüssigkeit durchströmt , durch die Wärme aus dem Kühlkörper 1 abgeführt wird .
Der Kühlkörper 1 wird beispielsweise folgendermaßen hergestellt . Zunächst wird der Grundkörper 3 mit dem Kühlkanal 7 hergestellt , beispielsweise durch Schweißen, Wal zen, Gießen oder Extrusion . Anschließend werden in den beiden Außenoberflächen 17 , 19 des Grundkörpers 3 Ausnehmungen für die Hauptkanalabschnitte 9 erzeugt , beispielsweise durch Fräsen oder Prägen . Danach werden in dem Grundkörper 3 Ausnehmungen für die Verbindungskanalabschnitte 11 erzeugt , beispielsweise durch Bohren . Abschließend werden die Außenoberflächen 17 , 19 des Grundkörpers 3 j eweils durch einen Deckel 21 , 23 verschlossen .
FIG 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines zweiten Aus führungsbeispiels eines Kühlkörpers 1 , analog zu der Darstellung des ersten Aus führungsbeispiels eines Kühlkörpers 1 in Figur 1 . Das in FIG 2 gezeigte Aus führungsbeispiel eines Kühlkörpers 1 unterscheidet sich von dem in FIG 1 dargestellten Aus führungsbeispiel im Wesentlichen nur durch die Ausbildung und Anzahl der Hauptkanalabschnitte 9 und deren Verbindung durch Verbindungskanalabschnitte 11 . Die Hauptkanalab- schnitte 9 der ersten Heatpipeebene 13 sind bei diesem Aus- führungsbeispiel j eweils U- förmig oder hakenförmig mit j eweils zwei zueinander parallelen Abschnitten ausgebildet , die durch einen gebogenen Abschnitt verbunden sind . Dabei sind die zueinander parallelen Abschnitte aller dieser Hauptkanalabschnitte 9 ebenfalls zueinander parallel . Die Hauptkanalab- schnitte 9 der zweiten Heatpipeebene 15 sind j eweils U- förmig ausgebildet , das heißt weisen j eweils zwei zueinander parallele Abschnitte auf , die miteinander durch einen gebogenen Abschnitt verbunden sind . Dabei sind die zueinander parallelen Abschnitte aller dieser Hauptkanalabschnitte 9 ebenfalls zueinander parallel und senkrecht zu den zueinander parallelen Abschnitten der Hauptkanalabschnitte 9 der ersten Heatpipeebene 13 . Wie bei dem in FIG 1 dargestellten Aus führungsbeispiel eines Kühlkörpers 1 verläuft j eder Verbindungskanalabschnitt 11 senkrecht zu den Heatpipeebenen 13 , 15 und zwischen den beiden Heatpipeebenen 13 , 15 und verbindet ein Ende eines Hauptkanalabschnitts 9 der ersten Heatpipeebene 13 mit einem Ende eines Hauptkanalabschnitts 9 der zweiten Heatpipeebene 15 .
FIG 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Aus führungsbeispiels einer elektronischen Baugruppe 30 . Die elektronische Baugruppe 30 weist einen Kühlkörper 1 und eine Bodenplatte 32 auf . Die Bodenplatte 32 liegt an einer Außenoberfläche 25 des Kühlkörpers 1 an . Auf einer dem Kühlkörper 1 abgewandten Seite der Bodenplatte 32 sind elektronische Bauelemente der elektronischen Baugruppe 30 angeordnet , die nicht in der Schnittebene der FIG 3 liegen und daher nicht dargestellt sind .
Der Kühlkörper 1 ist ähnlich wie die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Kühlkörper 1 ausgebildet und weist einen Grundkörper 3 mit einer pulsierenden Heatpipe 5 und einem Kühlkanal 7 auf . Die Heatpipe 5 weist wie bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Aus führungsbeispielen eines Kühlkörpers 1 Hauptkanalabschnitte 9 und Verbindungskanalabschnitte 11 auf , wobei die Hauptkanalabschnitte 9 j eweils in einer von zwei voneinander verschiedenen Heatpipeebenen 13 , 15 verlaufen, und die Verbindungskanalabschnitte 11 j eweils zwei dieser in verschiedenen Heatpipeebenen 13 , 15 verlaufenden Hauptkanalab- schnitte 9 verbinden .
Die Hauptkanalabschnitte 9 der ersten Heatpipeebene 13 verlaufen in einer ersten Außenoberfläche 17 des Grundkörpers 3 , die durch einen ersten Deckel 21 verschlossen ist . Die Hauptkanalabschnitte 9 der zweiten Heatpipeebene 15 verlaufen in einer der ersten Außenoberfläche 17 gegenüberliegenden zweiten Außenoberfläche 19 des Grundkörpers 3 , die durch einen zweiten Deckel 23 verschlossen ist . Die der Bodenplatte 32 zugewandte Außenoberfläche des ersten Deckels 21 bildet die Außenoberfläche 25 des Kühlkörpers 1 .
FIG 3 zeigt außerdem beispielhaft in den Hauptkanalabschnit- ten 9 und den Verbindungskanalabschnitten 11 der Heatpipe 5 von einer Flüssigkeit ausgefüllte Flüssigkeitsbereiche 27 , die voneinander durch von Dampf gebildeten Dampfbereichen 29 getrennt sind und sich im Betrieb der elektronischen Baugruppe 30 os zillierend beziehungsweise pulsierend bewegen .
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Aus führungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Kühlkörper (1) mit einer pulsierenden Heatpipe (5) ,
- die eine Kanalstruktur miteinander verbundener Hauptkanalabschnitte (9) und Verbindungskanalabschnitte (11) aufweist, wobei
- jeder Hauptkanalabschnitt (9) in einer von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Heatpipeebenen (13,15) verläuft und
- jeder Verbindungskanalabschnitt (11) zwei in verschiedenen Heatpipeebenen (13,15) verlaufende Hauptkanalabschnitte (9) miteinander verbindet.
2. Kühlkörper (1) nach Anspruch 1, wobei die Heatpipeebenen (13, 15) zueinander parallel sind.
3. Kühlkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens ein Verbindungskanalabschnitt (11) einen anderen Querschnitt als ein mit ihm verbundener Hauptkanalabschnitt (9) aufweist.
4. Kühlkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Verbindungsstelle, an der ein Hauptkanalabschnitt (9) mit einem Verbindungskanalabschnitt (11) verbunden ist, abgerundet oder angefast ausgebildet ist.
5. Kühlkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in wenigstens einer Heatpipeebene (13,15) die Hauptkanalabschnitte (9) mäanderartig, sternförmig, spiralartig oder kleeblattartig verlaufen.
6. Kühlkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Heatpipeebene (13,15) parallel zu einer Außenoberfläche (25) des Kühlkörpers (1) ist.
7. Kühlkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen wenigstens zwei Heatpipeebenen (13,15) wenigstens ein Kühlkanal (7) des Kühlkörpers (1) verläuft.
8. Verfahren zum Herstellen eines gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Kühlkörpers (1) , wobei
- wenigstens ein Grundkörper (3) hergestellt wird,
- in wenigstens einer Außenoberfläche (17,19) jedes Grundkörpers (3) Ausnehmungen für Hauptkanalabschnitte (9) für die pulsierende Heatpipe (5) erzeugt werden,
- in wenigstens einem Grundkörper (3) wenigstens eine Ausnehmung für einen Verbindungskanalabschnitt (11) erzeugt wird,
- jede Ausnehmung für Hauptkanalabschnitte (9) aufweisende Außenoberfläche (17,19) eines Grundkörpers (3) entweder durch Verbinden mit einer Außenoberfläche (17,19) eines anderen Grundkörpers (3) oder durch einen Deckel (21,23) verschlossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei jeder Grundkörper (3) durch Schweißen, Walzen, Gießen oder Extrusion hergestellt wird .
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Ausnehmungen für Hauptkanalabschnitte (9) in einer Außenoberfläche (17, 19) eines jeden Grundkörpers (3) durch Fräsen, Gießen, Erodieren oder Prägen erzeugt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei jede Ausnehmung für einen Verbindungskanalabschnitt (11) in einem Grundkörper (3) durch Bohren erzeugt wird.
12. Elektronische Baugruppe (30) mit einem gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 7 ausgebildeten Kühlkörper (1) .
PCT/EP2023/065716 2022-08-03 2023-06-13 Kühlkörper mit einer pulsierenden heatpipe WO2024027970A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22188443.0A EP4317887A1 (de) 2022-08-03 2022-08-03 Kühlkörper mit einer pulsierenden heatpipe
EP22188443.0 2022-08-03

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20090011546A1 (en) * 2004-09-02 2009-01-08 Minhua Lu Cooling of substrate using interposer channels
US20130133871A1 (en) * 2010-04-12 2013-05-30 Thermavant Technologies Llc Multiple Thermal Circuit Heat Spreader
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