DE102005004695B3 - Heat sink for microprocessor, has base body at which lamellas are attached, and heat exchanger made of porous material, and including hollow space, where lamellas are inserted in exchanger so that gap exists between base body and exchanger - Google Patents

Heat sink for microprocessor, has base body at which lamellas are attached, and heat exchanger made of porous material, and including hollow space, where lamellas are inserted in exchanger so that gap exists between base body and exchanger Download PDF

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Abstract

The sink has a base body at which lamellas are attached, and a heat exchanger made of porous material. The heat exchanger has a hollow space and the lamellas are inserted in the heat exchanger such that a gap exists between the base body and the heat exchanger, where the base body is formed in a rotational symmetrical manner. The heat exchanger is connected with the lamellas. The lamellas are angularly arranged at the base body. Independent claims are also included for the following: (1) a cooling arrangement with a heat sink (2) an application of a cooling body in an electrical device.

Description

Die Erfindung betrifft einen unter Verwendung von offenporigen Metallschaum gebildeten Kühlkörper nach Maßgabe des Oberbegriffs des Patentanspruches 1. Seine Anwendung bietet sich bevorzugt im Bereich der Hochleistungselektronik, etwa zur Kühlung von mikroelektronischen Bauelementen und Mikroprozessoren, an. Der erfindungsgemäße Kühlkörper zeichnet sich durch eine runde Bauform aus.The The invention relates to one using open-cell metal foam formed after heat sink proviso The preamble of claim 1. Its application provides preferred in the field of high-performance electronics, such as cooling of microelectronic devices and microprocessors. Of the inventive heatsink records characterized by a round design.

Einhergehend mit einer ständigen Erhöhung der Leistung von Motherbords und Hardware in elektronischen Geräten steht die Forderung, durch kompaktere Bauweise und höhere Integrationsdichte zumindest die gleichen Funktionen mit kleineren Oberflächen auszuführen. Da die Lebensdauer und Funktionalität elektronischer Komponenten direkt von einer ausreichenden Wärmeabfuhr abhängig sind, ist es erforderlich, parallel zur Erhöhung der Leistung die Kapazität der Kühlung zu erhöhen. Die Aufgabe der zusätzlichen Kühlung muss entweder das Gehäuse des Elektroniksystems oder ein Kühlkörper übernehmen.accompanying with a permanent Increase the Performance of motherbords and hardware in electronic devices stands the demand, through more compact design and higher integration density at least to perform the same functions with smaller surfaces. Because the life and functionality electronic components directly from a sufficient heat dissipation dependent In addition to increasing the power, it is necessary to increase the cooling capacity increase. The task of additional cooling either the case must take over the electronics system or a heat sink.

Die mögliche Wärmeabfuhr und die zur Kühlung zur Verfügung stehende Oberfläche sind voneinander abhängig. Kühlkörper werden demzufolge regelmäßig so ausgelegt, dass sie ihre Abstrahlung durch Vergrößerung der effektiven Oberfläche des elektronischen Bauteils erhöhen. Daneben stehen höchste Forderungen hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Materials, seiner Masse und des daraus resultierenden Gesamtgewichts der Unit.The possible heat dissipation and for cooling to disposal standing surface are interdependent. Be heat sink consequently regularly designed that they enhance their radiation by increasing the effective surface of the electronic Increase component. Next to it are the highest Requirements regarding thermal conductivity of material used, its mass and the resulting Total weight of the unit.

Kühlkörper mit kleinerem thermischem Widerstand haben unter vergleichbaren Bedingungen eine bessere Wärmeableitung als Kühlkörper mit hohem thermischem Widerstand. Das Material und seine Performance sind aber auch in Systemen, die hohe Kühlleistungen gepaart mit niedrigen Geräuschpegel, d. h., mit geringen Luftströmungen und folglich kleinen oder gar keinen Ventilatoren, anstreben, äußert bedeutungsvoll. Zudem schlägt sich das von der Dichte des Materials bestimmte Gesamtgewicht der Kühlkörper mehr und mehr direkt auf die Wettbewerbsfähigkeit von Computern und anderen elektronischen Geräten, die leicht transportabel sein müssen, nieder.Heat sink with lower thermal resistance have under comparable conditions better heat dissipation as a heat sink with high thermal resistance. The material and its performance but are also in systems that paired high cooling performance with low noise, d. h., with low air currents and, consequently, small or no fans, goes for meaningful expressions. In addition, beats the total weight of the material determined by the density of the material Heatsink more and more directly on the competitiveness of computers and other electronic Devices, which must be easy to transport, low.

Unter diesen Aspekten haben in letzter Zeit Kühlkörper, die als wärmeleitendes Material gesintertes Metallpulver oder poröse Strukturen verwenden, gegenüber solchen, die hierfür separate oder verbundene Rippenprofile einsetzen, eine deutlich größere Verbreitung gefunden.Under These aspects have lately heat sink, which as a thermally conductive Use material sintered metal powder or porous structures, over such, the one for this insert separate or connected rib profiles, one clearly wider distribution found.

So ist aus JP 05153458 A bekannt, gesintertes Metallpulver oder eine Schicht aus einer perforierten Netzstruktur aus Aluminium oder Stahl, angeordnet auf einer nichtporösen Basisplatte, zur Wärmeleitung zu nutzen. Eine analoge Lösung kann aus JP 59052198 A , wobei hier jedoch geschlossenporiger Metallschaum zum Einsatz kommt, entnommen werden. Beide aufgezeigten Lösungen sind jedoch – nicht zuletzt auf Grund der relativ großen Schichtdicken – nicht in der Lage, die bei Hochleistungselektronik auf kleinster Fläche anfallende Wärme (100 W/cm2 und mehr) abzuführen.That's how it is JP 05153458 A known to use sintered metal powder or a layer of a perforated network structure made of aluminum or steel, arranged on a non-porous base plate, for heat conduction. An analog solution may be out JP 59052198 A , but here closed-cell metal foam is used to be removed. However, both of the solutions shown are - not least due to the relatively large layer thicknesses - unable to dissipate in high-performance electronics on the smallest surface heat (100 W / cm 2 and more).

In DE 101 23 456 A1 und DE 100 55 454 A1 sind Kühlkörper für elektronische Bauteile vorgeschlagen, deren Wärmeabgabebereiche durch einen offenporigen Metallschaumkörper gebildet werden, der gleichfalls deckungsgleich auf einer Basisplatte aufsitzt, die gewährleisten soll, dass ein guter Wärmeübergang von dem zu kühlenden Bauteil auf den Kühlkörper erfolgt.In DE 101 23 456 A1 and DE 100 55 454 A1 Heat sinks for electronic components are proposed, the heat dissipation areas are formed by an open-cell metal foam body, which also sits congruently on a base plate, which is to ensure that a good heat transfer from the component to be cooled on the heat sink.

Dagegen hat sich gezeigt, dass solche als Wärmeaufnahmebereich fungierenden Platten die Wärme nicht gleichmäßig über die Fläche verteilen und damit nicht optimal in die Schaumstruktur einbringen können. Hinzu kommt, dass die Ecken der quader- bzw. würfelförmigen Metallschaumkörper nicht zur Kühlung beitragen, sondern (wie bei der Basisplatte) unnötig Gewicht erzeugen. Schließlich verhindert die Platte, dass bei Kühlern, die zusätzlich mit Ventilatoren arbeiten müssen, die Luft nicht ohne Weiteres abfließen kann. Infolge dessen ist es so, dass solche Kühler zwar zunächst eine befriedigende Kühlleistung erzielen, sich aber bei langfristigem Einsatz sogar erwärmen, da ständig die warme Luft über den Kühler angesaugt wird. Eine ausreichende Kühlleistung kann im Dauerbetrieb nicht gewährleistet werden.On the other hand has been shown to act as a heat-absorbing area Plates the heat not even over the area distribute and thus not optimally bring into the foam structure can. In addition, the corners of the cuboid or cube-shaped metal foam body does not for cooling contribute, but (as with the base plate) unnecessarily generate weight. Finally prevented the plate that with coolers, the additional need to work with fans, the air can not flow away easily. As a result, is it so that such cooler though initially a satisfactory cooling performance achieve, but even warm with long-term use, since constantly the warm air over the cooler is sucked. A sufficient cooling capacity can in continuous operation can not be guaranteed.

Aus EP 0 559 092 A1 ist ein – dieser aufgezeigten Lösungen in seiner geometrischen Grundstruktur ähnlicher – Wärmeableiter für Halbleiterbauelemente bekannt, der einen Wärmeverteiler umfasst. Vorschlagsgemäß ist der Wärmeverteiler auf der Oberfläche des Halbleiterelementes befestigt und trägt den Metallschaum. Der Metallschaum ist auf dem Wärmeverteiler mit einem wärmeleitenden Haftmittel befestigt; alternativ ist vorgesehen, dass der Metallschaum auf den Wärmeverteiler aufgelötet ist.Out EP 0 559 092 A1 is a - similar to these solutions shown in its geometrical structure - known heat dissipator for semiconductor devices, which includes a heat spreader. According to the proposal, the heat spreader is mounted on the surface of the semiconductor element and carries the metal foam. The metal foam is attached to the heat spreader with a thermally conductive adhesive; Alternatively, it is provided that the metal foam is soldered onto the heat spreader.

Auch aus US 6,196,307 B1 ist ein aus offenporigen Metallschaum bestehender Wärmetauscher zu entnehmen. Dieser soll erfindungsgemäß auf einen Elektronikmodul dadurch aufgebracht werden, indem eine (vorzugsweise metallische) Oberfläche des Elektronikmoduls metallisiert wird und die dadurch erhaltene Schicht den Metallschaum festhält. Der Metallschaum ist ebenfalls quaderförmig.Also from US 6,196,307 B1 is to remove a consisting of open-cell metal foam heat exchanger. According to the invention, this is to be applied to an electronic module by metallizing a (preferably metallic) surface of the electronic module and the layer thus obtained holding the metal foam. The metal foam is also cuboid.

Auch aus den Schriften DE 197 01 938 B4 , DE 102 44 805 A1 und US 6,424,531 B1 ist die vorliegende Erfindung nicht angeregt. Die der Erfindung am nächsten kommende Lösung gemäß US 6,424,531 B1 geht zudem davon aus, dass zwischen Lamellen ein poröser Wärmetauscher nur eingelassen (in Form von „eingelegt") aber keinesfalls durchgängig stoffschlüssig (aus einem Guss) erzeugt wurde. Die Folge ist, dass der beabsichtigte hervorragende Wärmefluss gemäß diesem Vorschlag gar nicht erreicht wird.Also from the scriptures DE 197 01 938 B4 . DE 102 44 805 A1 and US Pat. No. 6,424,531 B1 the present invention is not stimulated. The invention closest to the solution according to US Pat. No. 6,424,531 B1 also assumes that a porous heat exchanger was only inserted between the fins (in the form of "inserted") but was never produced as a cohesive one-piece casting, with the result that the intended excellent heat flow according to this proposal is not achieved.

Weitere Lösungen, die den Einsatz von porösem Material oder Metallschaum anregen bzw. aufgabenbezogen vorschlagen, sind in u. a. JP 07161884 A , WO 99/43022, WO 02/13264 A1, WO 03/690287 A1 und US 6,037,658 offenbart; sie berühren allerdings infolge anderer Kausalketten das Wesen der nachfolgend beschriebenen Erfindung nicht oder nur bedingt.Other solutions that suggest the use of porous material or metal foam or propose task-related, are in ua JP 07161884 A , WO 99/43022, WO 02/13264 A1, WO 03/690287 A1 and US 6,037,658 disclosed; However, due to other causal chains, they do not or only partially affect the nature of the invention described below.

Schließlich können aus US 6,591,897 B1 , US 2004/0027806 A1 und DE 100 50 126 B4 Entwicklungen entnommen werden, die die vorliegende Erfindung tangieren.Finally you can out US Pat. No. 6,591,897 B1 , US 2004/0027806 A1 and DE 100 50 126 B4 Developments are taken that affect the present invention.

Dagegen offenbart der Erfindungsvorschlag gemäß US 2002/0108743 A1 eine für die vorliegende Erfindung bestimmende Bereicherung des Standes der Technik.On the other hand discloses the invention proposal according to US 2002/0108743 A1 a for the present invention decisive enrichment of the state of the art.

Der demgemäße Kühlkörper besitzt eine Wärmekontaktfläche (entspricht der vorstehend genannten Basisplatte), an der mehrere wärmeleitende Lamellen zueinander beabstandet und im rechten Winkel zur Grundfläche befestigt sind; in den so gebildeten Räumen ist ein poröses Material, dass die Wärmeabgabe realisiert, (nichtstoffschlüssig) eingelegt.Of the has appropriate heat sink a thermal contact surface (corresponds the above-mentioned base plate), at the plurality of heat-conducting fins spaced apart and secured at right angles to the base are; in the spaces thus formed is a porous one Material that heat dissipation realized, (non-solid) inserted.

Obgleich die Lamellen an der Basisplatte durchaus für einen zügigen Transport der Wärme weg vom Entstehungsort, dem so genannten hot spot, sorgen, bleibt die notwendige rasche Weiterleitung durch die porösen Zwischenelemente in die Umgebung infolge der nicht ausreichenden Strömungsverteilung über die Fläche problematisch. Ursächlich hierfür sind sowohl der fehlende Stoffschluss zwischen den Lamellen und dem porösen Material als auch die grundsätzlichen Probleme einer quaderförmigen Kühlkörpergestaltung, nämlich dass die Ecken der Wärmetauscher zu weit von dem hot spot entfernt sind.Although the slats on the base plate certainly for a speedy transport of heat away From the place of origin, the so-called hot spot, worry, the remains necessary rapid transfer through the porous intermediate elements in the Environment due to the insufficient flow distribution over the area problematic. This is due to both the missing material bond between the lamellae and the porous material as well as the fundamental ones Problems of a cuboid Heat sink design, namely that the corners of the heat exchanger too far away from the hot spot.

Zudem sind speziell bei tragbaren elektronischen Einheiten die Anforderungen im vielfältigen Kontext zu sehen, wobei neben den bereits erwähnten Prämissen wie Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Materials, Masse des eingesetzten Materials (Gesamtgewicht) und Oberfläche Kriterien wie Auflagefläche, Lamellenanbindung, Lüfter (Geräusch, Luftleistung) und Ausströmwiderstand zu berücksichtigen sind. Namentlich bei der Kühlung von Mikroprozessoren oder dergleichen wird man vielfach ohne Zwangsbelüftung nicht auskommen, da ansonsten sich das elektronische Bauteil überhitzt, was üblicherweise bereits bei 75°C passiert.moreover are the requirements especially for portable electronic units in a diverse context seeing, in addition to the already mentioned premises such as thermal conductivity of the material used, mass of the material used (total weight) and surface Criteria such as contact surface, Slat connection, fan (Noise, airflow) and leakage resistance to take into account are. Especially in the cooling Of microprocessors or the like is often without forced ventilation not get along, otherwise the electronic component overheats, what usually already at 75 ° C happens.

Ohne eine technologisch einfach zu realisierende stoffliche Anbindung des porösen Materials an die Lamellen und eine gravierend geänderte Formengeometrie der Körper sowohl im Wärmeaufnahmebereich als auch im Wärmeabgabebereich sind die derzeitigen – und erst recht die zukünftigen – Anforderungen hinsichtlich des Wärmeabtransports pro Zeiteinheit nicht ausreichend sicher zu bewältigen. Hierfür bietet auch die Zusammenschau der Einzellösungen des derzeitigen Standes der Technik keine Anregung zur Lösung.Without a technologically easy-to-implement material connection of the porous one Material to the slats and a severely changed geometry of the mold body both in the heat absorption area as well as in the heat release area are the current - and especially the future requirements in terms of heat dissipation not sufficiently secure per unit time. For this offers also the synopsis of the individual solutions of the current state the technology no stimulus to the solution.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll ein Kühlkörper geschaffen werden, der auf Grund einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit und einem größeren Wärmefluss eine kleinere Dimensionierung erlaubt (und daraus folgend eine geringere Masse ermöglicht) und sich durch eine deutlich kürzere Reaktionszeit auf Temperaturschwankungen der Wärmequelle auszeichnet.task The invention is therefore the disadvantages of the prior art to eliminate. In particular, a heat sink to be created, the due to improved thermal conductivity and a larger heat flow a smaller dimensioning allowed (and consequently a smaller Mass allows) and getting through a much shorter one Response time on temperature fluctuations of the heat source is characterized.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 21 und 22 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 20 zu entnehmen.These The object is solved by the features of claims 1, 21 and 22. Advantageous embodiments The invention are the claims 2 to 20 to remove.

Der erfindungsgemäße Kühlkörper besteht aus einem Grundkörper mit Lamellen und einem Wärmetauscher aus porösem Material. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, im Zentrum der Wärmeentwicklung des zu kühlenden Bauelementes, in dem hot spot, die Wärme konzentriert aufzunehmen, sie mittels der Lamellen schnell und optimal verteilt in den Metallschaum zu bringen und hier effektiv abzuleiten.Of the Heat sink according to the invention consists of a basic body with fins and a heat exchanger made of porous Material. The invention is based on the idea, in the center of heat generation to be cooled Component, in the hot spot, to absorb the heat concentrated, They quickly and optimally distributed by means of the lamellae in the metal foam to bring and effectively derive here.

Hierzu ist der Grundkörper bevorzugt kegelstumpfartig (also mit einer großen Grundfläche/großen Materialanknüpfung) oder zylindrisch, vieleckig oder sonstig symmetrisch zu seiner senkrechten, durch das Zentrum des hot spots verlaufenden Mittelachse ausgeformt; an ihm sind die flügelartig nach oben gekrümmten, gleichlangen Lamellen radial und zueinander gleich beabstandet angeordnet. Die so angeordneten und gestalteten Lamellen sind in dem Wärmetauscher/dem offenporigen Metallschaum stoffschlüssig eingelassen und bieten damit (quasi als verstärkte Stege der offenporigen Schaumstruktur) Gewähr für den zu fordernden raschen und vollumfänglichen Wärmefluss; die thermische Energie wird also mittels eines Kegels kompakt aufgenommen und rasch sowie sicher auf einer großen Oberfläche des Wärmetauschers verteilt.For this purpose, the body is preferably frusto-conical (ie with a large base / large Materialanknüpfung) or cylindrical, polygonal or otherwise symmetrical to its vertical, extending through the center of the hot spots center axis formed; on it the wing-like upwardly curved, equal length lamellae are arranged radially and equally spaced. The so arranged and designed slats are embedded in the heat exchanger / the open-cell metal foam cohesively and thus offer (almost as reinforced webs of open-cell foam structure) guarantee for the demanded rapid and full extensive heat flow; The thermal energy is thus taken up by means of a compact cone and distributed quickly and safely on a large surface of the heat exchanger.

Die offenporige Struktur des Wärmetauschers stellt bekanntermaßen eine große innere Oberfläche bei geringem Materialeinsatz dar. Diese Oberfläche wird bereits bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten turbulent durchströmt, was zu einem hohen Wärmeübergang von der festen Struktur auf das gleiche Medium führt.The open-pore structure of the heat exchanger is known a big inner surface at low material usage. This surface is already at low flow rates flows through turbulently, resulting in a high heat transfer from the solid structure to the same medium.

Der so vorteilhafte offenporige Metallschaumkörper hat in Bezug zur Wärmequelle erfindungsgemäß die äußere Form eines umgekehrten Kegelstumpfes oder eines sonstig rotationssymmetrischen Körpers, dessen Durchmesser von unten nach oben stetig oder treppenartig ansteigt; innen weist er einen zylindrischen Hohlraum auf.Of the so advantageous open-cell metal foam body has in relation to the heat source According to the invention, the outer shape an inverted truncated cone or other rotationally symmetric body, its diameter is continuous from bottom to top or staircase-like increases; inside it has a cylindrical cavity.

Die „Innenbohrung" im Wärmetauscher dient der Aufnahme eines Lüfters und erlaubt dessen geräuscharmen Betrieb; gleichzeitig wird somit der Strömungswiderstand verringert und daraus folgend der Volumenstrom durch den Kühlkörper erhöht. Schrägen in Form einer Fase im unteren und oberen Bereich der „durchbohrten" Schaumstruktur, jeweils weg weisend von der „Innenbohrung", gewährleisten optimale Strömungsbedingungen im Ausgangsbereich der Kühlluft bzw. in deren Abströmbereich. Dadurch ergibt sich ein guter Kompromiss im Hinblick auf Bauraum, Luftleistung und Geräuschentwicklung; zudem reduziert die zylindrische Aussparung im Zentrum des Wärmetauschers wesentlich die Masse des Kühlkörpers.The "inner bore" in the heat exchanger serves to accommodate a fan and allows its low-noise Business; at the same time thus the flow resistance is reduced and consequently the volume flow through the heat sink increases. Sloping in the form of a chamfer in the lower and upper portion of the "pierced" foam structure, each pointing away from the "inner bore", ensure optimal flow conditions in the exit area of the cooling air or in their outflow area. This results in a good compromise in terms of space, Airflow and noise; moreover reduces the cylindrical recess in the center of the heat exchanger essentially the mass of the heat sink.

Die rotationssymmetrische Geometrie des Wärmetauschers/offenporigen Metallschaumsführt des Weiteren vorteilhafterweise zu gleichen Wegstrecken für die Luft, d. h., weniger Druckverlust.The rotationally symmetric geometry of the heat exchanger / open-cell metal foam leads the Further advantageously equal distances for the air, d. h., less pressure loss.

Der Lüfter ist an einem Ring aus Kunststoff, der seinerseits den Wärmetauscher im oberen, abschließenden Bereich umschließt und somit der Strömungslenkung dient, befestigt; seine Rotationsachse fällt mit der Mittelachse des Grundkörpers und des Wärmetauschers zusammen.Of the Fan is on a plastic ring, which in turn is the heat exchanger in the upper, final Enclosing area and thus the flow control serves, fastened; its axis of rotation coincides with the central axis of the the body and the heat exchanger together.

Der Durchmesser des Grundkörpers in Höhe der Grundfläche des umgekehrt kegelförmigen Wärmetauschers ist kleiner als dessen Hohlzylinderdurchmesser, damit sich zwischen dem Grundkörper und dem Wärmetauscher ein Spalt ergibt, über den die Luft austreten kann. Bei den derzeitigen Kühlkörpern, die im Bereich der Wärmeaufnahmen eine Basisplatte verwenden, kann die Luft dagegen nicht abströmen, sodass der Lüfter nicht genug Druck aufbauen kann.Of the Diameter of the main body in the amount of Floor space the reverse conical heat exchanger is smaller than its hollow cylinder diameter, so that between the main body and the heat exchanger a gap results, over the air can escape. In the current heat sinks, the in the field of heat absorption Using a base plate, however, the air can not escape, so the fan can not build enough pressure.

Der Grundkörper einschließlich seiner Lamellen besteht aus gut wärmeleitendem Vollmaterial, der Wärmetauscher aus gegossenem offenporigem Metallschaum, dessen Porendichte 10 bis 35 ppi beträgt. Die Stege können im Gussprozess aufgedickt werden. Es ist auch möglich, den Wärmetauscher und die Stege mittels Druckgussverfahren in einem Guss herzustellen, was selbstredend eine absolute stoffschlüssige Anbindung der Stege und daraus folgend eine optimale Wärmeleitung sichert. Hierfür kommen erfindungsgemäß Aluminium, Zink und Kupfer sowie diesbezügliche Legierungen als besonders geeignete Materialien zum Einsatz.Of the body including its lamellae consists of good heat-conducting solid material, the heat exchangers of cast open-pored metal foam whose pore density is 10 up to 35 ppi. The webs can be thickened in the casting process. It is also possible to use the heat exchanger and to manufacture the webs in one piece by die-casting which, of course, an absolute cohesive connection of the webs and resulting in optimal heat conduction guaranteed. Come for this according to the invention aluminum, Zinc and copper and related Alloys are used as particularly suitable materials.

Der Vorteil des Wärmetauschers gemäß der Erfindung ist die verbesserte Ableitung von Wärme. Auf Temperaturschwankungen der Wärmequelle kann der Wärmetauscher auf Grund des erhöhten Wärmeflusses mit einer nachhaltig kürzeren Reaktionszeit begegnen und somit vorteilhaft zur Kühlung von temperatursensiblen Bauelementen, insbesondere im Bereich der Elektronik, verwendet werden. Auf Grund seines hohen Wirkungsgrades kann der Wärmetauscher bei vergleichsweise gleichen Anordnungen kleiner und leichter ausgeführt sein.Of the Advantage of the heat exchanger according to the invention is the improved dissipation of heat. On temperature fluctuations the heat source can the heat exchanger due to the increased heat flow with a sustainable shorter Meeting reaction time and thus advantageous for the cooling of temperature-sensitive components, in particular in the field of electronics, be used. Due to its high efficiency, the heat exchanger be made smaller and lighter in comparatively same arrangements.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.in the Below is an embodiment of the Invention with reference to the attached Drawing closer explained.

Die 1 zeigt in einer Schrägdraufsicht einen Kühlkörper gemäß der Erfindung mit dem aus Kupfer bestehenden Grundkörper 1, an dem acht Lamellen 2, gleichfalls aus Kupfer, – gestaltet wie vorstehend beschrieben und hier ersichtlich – angebracht sind; acht Lamellen ist eine durchaus bevorzugte Anzahl, es könnten vorteilhafterweise aber auch vier bis zwölf sein. Die Dicke der Lamellen beträgt im Allgemeinen 0,5...3,0 mm, hier 1,0 mm, und wird in Anbetracht der Lamellenform – bevorzugt sind im Allgemeinen gerade oder schaufelförmige Lamellen – festgelegt.The 1 shows in a diagonal top view of a heat sink according to the invention with the existing copper body 1 , at the eight lamellae 2 also made of copper, designed as described above and shown here; eight lamellae is a quite preferred number, but it could advantageously be four to twelve. The thickness of the lamellae is generally 0.5 to 3.0 mm, here 1.0 mm, and is determined in view of the lamellar shape - preferably generally straight or paddle-shaped lamellae - set.

Die Lamellen 2 tragen den Wärmetauscher 3, der aus offenporigem Aluminiumschaum, namentlich einer AISi7-Legierung mit einer Porendichte von 25 ppi, besteht und mittig die zylindrische Aussparung 4 aufweist, in der der nicht dargestellte Lüfter, der am Kunststoffring 5 befestigt ist, eingebracht ist. Es ist ersichtlich, dass in Höhe der Grundflächen 6 des Wärmetauschers/Aluminiumschaumkörpers 3 in beschriebener Weise ein Spalt zum Grundkörper 1 besteht.The slats 2 carry the heat exchanger 3 made of open-pore aluminum foam, namely an AISi7 alloy with a pore density of 25 ppi, and centered the cylindrical recess 4 in which the fan, not shown, on the plastic ring 5 is attached, is introduced. It can be seen that in the amount of base areas 6 of the heat exchanger / aluminum foam body 3 in the manner described a gap to the body 1 consists.

11
Grundkörper mit LamellenBasic body with slats
22
Lamellenslats
33
Wärmetauscher/offenporiger MetallschaumHeat exchanger / open-pored metal foam
44
Zylindrischer Hohlraum/Aussparungcylindrical Cavity / recess
55
KunststoffringPlastic ring
66
Grundfläche des Wärmetauschers/MetallschaumkörpersFootprint of the Heat exchanger / metal foam body

Claims (21)

Kühlkörper für elektrische Bauelemente, insbesondere Mikroprozessoren, bestehend aus einem Grundkörper (1), an dem Lamellen (2) angebracht sind, und einem Wärmetauscher (3) aus porösem Material, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) einen Hohlraum (4) aufweist und die Lamellen (2) in dem Wärmetauscher (3) derart eingelassen sind, dass ein Spalt zwischen Grundkörper (1) und Wärmetauscher (3) besteht.Heat sink for electrical components, in particular microprocessors, consisting of a base body ( 1 ), on which lamellae ( 2 ) are mounted, and a heat exchanger ( 3 ) of porous material, characterized in that the heat exchanger ( 3 ) a cavity ( 4 ) and the lamellae ( 2 ) in the heat exchanger ( 3 ) are embedded such that a gap between the base body ( 1 ) and heat exchangers ( 3 ) consists. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) stoff- und formschlüssig mit den Lamellen (2) verbunden ist.Heat sink according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 3 ) material and form-fitting with the slats ( 2 ) connected is. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) rotationssymmetrisch ausgeformt ist.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body ( 1 ) is rotationally symmetrical. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (2) gleichwinklig am Grundkörper (1) angeordnet sind.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the lamellae ( 2 ) equiangularly on the base body ( 1 ) are arranged. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (2) gleich lang sind.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the lamellae ( 2 ) are the same length. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) rotationssymmetrisch ausgeformt ist.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 3 ) is rotationally symmetrical. Kühlkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) von unten nach oben konisch zunimmt.Heat sink according to claim 6, characterized in that the heat exchanger ( 3 ) increases conically from bottom to top. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (4) im Wärmetauscher (3) eine zylindrische Form aufweist.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity ( 4 ) in the heat exchanger ( 3 ) has a cylindrical shape. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum (4) ein Lüfter angeordnet ist.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that in the cavity ( 4 ) A fan is arranged. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum (4) ein Ring aus Kunststoff (5) zur Luftführung eingebracht ist.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that in the cavity ( 4 ) a ring of plastic ( 5 ) is introduced to the air guide. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Form des Wärmetauschers (3). rotationssymmetrisch ist.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the outer shape of the heat exchanger ( 3 ). is rotationally symmetric. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) kegelstumpfartig ausgeformt ist.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body ( 1 ) is truncated cone-shaped. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material offenporig ist.Heat sink after one of the preceding claims, characterized in that the porous material is porous. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material ein Metallschaum (3) ist.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the porous material is a metal foam ( 3 ). Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum aus Aluminium oder einer Legierung mit Aluminium als größten Anteil besteht.Heat sink after one of the preceding claims, characterized in that the metal foam of aluminum or an alloy with aluminum as the largest share. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum aus Zink oder einer Legierung mit Zink als größten Anteil besteht. Heat sink after one of the preceding claims, characterized in that the metal foam of zinc or a Alloy with zinc as the largest share consists. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der-Metallschaum aus Kupfer oder einer Legierung mit Kupfer als größten Anteil besteht.Heat sink after one of the preceding claims, characterized in that the metal foam of copper or a Alloy with copper as the largest share consists. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Porendichte des porösen Materials im Wärmetauscher (3) von der dem Grundkörper (1) zugewandten Seite nach außen hin abnimmt.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the pore density of the porous material in the heat exchanger ( 3 ) of the body ( 1 ) facing side decreases towards the outside. Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) im unteren Ausström- und oberen Abströmbereich eine vom zylindrischen Hohlraum (4) wegweisende Fase besitzt.Heat sink according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 3 ) in the lower outflow and upper outflow region of a cylindrical cavity ( 4 ) has groundbreaking bevel. Kühlanordnung mit einem Kühlkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper über dem „hot spot" des zu kühlenden Bauteils/Bauelementes angeordnet ist.cooling arrangement with a heat sink after one the preceding claims, characterized in that the heat sink above the "hot spot" of the component to be cooled / component is arranged. Verwendung des Kühlkörpers nach einem der vorstehenden Ansprüche in einem elektrischen Gerät.Use of the heat sink after one of the preceding claims in an electrical device.
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