DE3783571T2

DE3783571T2 - Waermeaustauscher und verfahren zum herstellen desselben.

Info

Publication number: DE3783571T2
Application number: DE19873783571
Authority: DE
Inventors: Omkarnath Ramnath Gupta; J Herrell; Claude Hilbert
Original assignee: Microelectronics and Computer Technology Corp
Current assignee: Microelectronics and Computer Technology Corp
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2007-11-10
Also published as: JPH0783194B2; EP0267772B1; JPS63232399A; DE3783571D1; EP0267772A3; EP0267772A2

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Obgleich für verschiedene Anwendungen sind Wärmetauscher nach der vorliegenden Erfindung, insbesondere zum Kühlen elektronischer Teile geeignet.
Im IBM Technisches Mitteilungsblatt Band 28 Nr. 7, Dezember 1985, ist auf den Seiten 3058-3059 ein Wärmetauscher zum Kühlen oder Erwärmen eines Objektes veröffentlicht, der mehrere auf Abstand zueinander gehaltene, im wesentlichen parallele Wärmeleitflächen oder -lamellen umfaßt. Während der Benutzung wird Kühlluft gegen das Objekt (Chip) geblasen und tritt parallel dazu aus.
Die EP-A-0 253 126, die gemäß Artikel 54 (3 EPÜ) relevant ist, offenbart einen Wärmetauscher, in dem mehrere Stiftflächen an einer pyramidenförmigen Basis befestigt sind. Während der Benutzung wird Kühlluft gegen die Basis geblasen und durch die Seiten der Pyramide, die auseinanderlaufen, auswärts abgelenkt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauscher zum Kühlen oder Beheizen eines Objektes vorgesehen, der mehrere mit Abstand zueinanderangeordnete, im wesentlichen parallele wärmeleitende Bleche aufweist und sich dadurch auszeichnet, dar erste und zweite geneigte Ablenkbleche vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, so daß, wenn ein Gas in einer Richtung in den Wärmetauscher geführt wird, die ersten Ablenkelemente einen Teil des Gases in eine zweite Richtung ablenken, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung gerichtet ist und die zweiten Ablenkelemente einen Teil des Gases in eine dritte Richtung ablenken, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung und entgegengesetzt zur zweiten Richtung gerichtet ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Leitflächen annähernd dreieckig geformt und so angeordnet, daß sie sich wechselweise in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und daß die längsten Seiten der Leitflächen die Ablenkelemente aufweisen.
Vorteilhafterweise haben die Leitflächen annähernd die Form eines rechtwinkligen Dreiecks. Alternativ sind ihre Längsten Seiten gekrümmt.
Vorzugsweise sind die Spitzen wenigstens einiger Leitflächen bis zur Anlage an die eigene Seitenfläche umgebogen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weisen die Ablenkelemente einen annähernd dreieckigen Abstandshalter auf, der zwischen zwei benachbarten Leitflächen angeordnet ist
Vorzugsweise sind die Leitflächen annähernd rechtwinklig.
Falls gewünscht, kann die Längste Seite der annähernd dreieckigen Abstandshalter gekrümmt sein.
Vorzugsweise sind die Leitflächen und die Ablenkelemente einteilig ausgebildet.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Leitflächen annähernd parallelogrammförmig. Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung weisen vorzugsweise besondere Endplatten auf, die an zwei entgegengesetzten Enden angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Elektronikeinrichtung mit mehreren Komponenten vor und zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens einige der Komponenten Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisen, die an diesen befestigt sind und wobei eine Führung vorgesehen ist, um während des Betriebes Kühlgas in die Wärmetauscher zu leiten. Ferner ist ein Verfahren zum Herstellen einer Ausführungsform eines Wärmetauschers nach der Erfindung vorgesehen, das die Verfahrensschritte Schneiden eines Längenabschnitts eines thermisch Leitenden Materials zur Bildung eines Streifens untereinander verbundener Leitflächen von annähernd dreieckiger Form und Falten des Streifens an den Stellen, an denen die Leitflächen untereinander verbunden sind, umfaßt.
Vorteilhafterweise sind die Leitflächen rechtwinklige Dreiecke.
Vorzugsweise enthält das Verfahren den Schritt, wenigstens einige der freien Spitzen der Leitflächen bis zur Anlage an den Leitflächen umzubiegen.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Herstellung einer anderen Ausführung eines Wärmetauschers in Übereinstimmung mit der Erfindung vor, das die Schritte Bildung eines annähernd parallelogrammförmigen Stückes eines wärmeleitenden Materials und Falten zu einem V-förmigen Teil, welches zwei Leitflächen bildet, umfaßt.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nunmehr mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Aufriß einer Ausführung eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung während des Betriebs, zum Teil im Schnitt;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte schaubildliche Darstellung des Wärmetauschers nach den Fig. 1 und 3, teilweise freigeschnitten;
Fig. 4 die Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wärmetauschers im Betrieb, teilweise im Aufriß und teilweise im Querschnitt;
Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen von Herstellungsschritten des Wärmetauschers nach der Fig. 4;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers nach Fig. 4, zur besseren Übersichtlichkeit mit abgenommenen Endplatten;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform des Wärmetauschers gemäß der Erfindung;
Fig. 9 einen Querschnitt zur Darstellung einer Herstellungsstufe des Wärmetauschers gemäß Fig. 8;
Fig. 10 eine Draufsicht zur Darstellung einer Herstellungsstufe einer vierten Ausführungsform des Wärmetauschers gemäß der Erfindung;
Fig. 11 einen Querschnitt entlang der Linie 11-11 der Fig. 10;
Fig. 12 einen Aufriß einer fünften Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung;
Fig. 13 eine Ansicht der Fläche an den Linien 13-13 gemäß Fig. 12;
Fig. 14 einen teilweisen Aufriß und einen teilweisen Querschnitt einer siebenten Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung im Betrieb;
Fig. 15 die Ansicht der Ebene in der Linie 15-15 der Fig. 14;
Fig. 16 einen Aufriß mehrerer Wärmetauscher gemäß Fig. 14 und 15, angeordnet in einer Kühlordnung und
Fig. 17 eine Ansicht der Linie 17-17 der Fig. 16.
In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1, 2 und 3 weist die Bezugsziffer 10 auf einen Wärmetauscher hin, der an einem integrierten Schaltungschip 12 befestigt ist, welches seinerseits mit einer Unterlage 14 verbunden ist. Der Wärmetauscher 10 enthält ein Kühlgas, beispielsweise Luft, durch eine Leitung 16, die das Kühlgas zu einem oder mehreren Wärmetauschern 10 führt, obgleich die Strömung des Kühlgases durch den Wärmetauscher auch entgegengesetzt gerichtet werden kann, falls dieses gewünscht wird.
Der Wärmetauscher 10 besteht aus mehreren dünnen, flachen, im wesentlichen parallelen, wärmeleitenden Kühlleitflächen bzw. Kühlblechen, Rippen oder Lamellen 18 und 20. Die Kühlflächen oder -lamellen 18 und 20 können aus jedem geeigneten thermisch leitenden Material wie Kupfer, Aluminium, Berylliumoxid oder Aluminiumoxid bestehen. Aluminium wird wegen seiner geringen Dichte bevorzugt. Vorzugsweise sind die Kühllamellen 18 und 20 aus Gründen einfacher Herstellung alle gleich Jede der Kühllamellen 18 und 20 haben einen Boden 22, eine erste Seite 24, eine zweite Seite 26 und eine Spitze 29.
Bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 sind die Kühlflächen oder Kühllamellen 18 und 20 von rechtwinkliger Dreieckform mit einem Seitenverhältnis größer als 1:0, das heißt, die erste Seite 24 ist länger als der Boden 22. Alternativ kann die zweite Seite 26 gekrümmt oder kreisförmig sein, das heißt, ähnlich den Formen nach den Fig. 11, 12, 15 und 16.
Die Kühllamellen 18, 20 in wechselnder Folge sind jeweils umgekehrt angeordnet, damit sie sich entgegengesetzt gerichtet gegenüberstehen, um mehrere Gasdurchlaßwege 30 zwischen den benachbarten Lamellen 18 und zwischen benachbarten Lamellen 20 zu schaffen.
Während des Betriebes tritt Kühlgas abwärts gerichtet durch den Einlaß 28 in den Wärmetauscher 10 ein. Das Kühlgas wird dann durch die zweiten Seiten 26 der Kühllamellen 18, 20 abgelenkt und verläßt den Wärmetauscher 10 im wesentlichen horizontal durch die Gasdurchtrittsöffnungen 30.
Die Spitzen 29 einer jeden Kühllamelle 18 und 20 sind umgebogen oder eingetaucht, zum Beispiel in Epoxie, um die Kühllamellen auf Abstand nebeneinander zu halten und eine Kante zu bilden.
Beispielsweise kann jede der Kühllamellen 18 und 20 0,127 mm (5 mils) dick sein, und der Wärmetauscher 10 kann achtzig Lamellen für einen 10,16 mm·10,16 mm (400·400 mil) Flächenwärmetauscher mit einer Höhe von 17,78 mm (700 mils) umfassen. Die Dicke und genauen Dimensionen des Wärmetauschers 10 können unterschiedlich sein, um den Wärmetausch zu optimieren und den Luftströmungswiderstand zu minimieren. Man sieht, daß die beschriebene Ausführung das modulare Merkmal einer mit der zunehmenden Zahl von Lamellen zunehmende Größe der Basis hat.
Dieses Merkmal erlaubt es, die Wärmetauscher proportional zu der zu kühlenden Fläche auszubilden, die auch annähernd proportional dem Betrag der Wärme ist, die bei vielen Anwendungen abzuleiten ist.
Um das Kühlgas durch den Wärmetauscher 10 zu Leiten, ist eine Endplatte 34 an jedem Ende einer Mehrzahl von Kühllamellen 18 und 20 angeordnet. Sie ist mit der Leitung 16 verbunden, um das Kühlgas durch die Gasdurchtrittsöffnungen 30 zu führen.
Die Endplatten 34 und die Kühllamellen 18 und 20 können durch jedes beliebige Befestigungsmittel, beispielsweise Bolzen 36 miteinander befestigt werden. Alternativ kann die Anordnung miteinander verlötet sein.
Eine thermisch Leitende Basis 38 ist mit dem Boden 22 der Kühllamellen 18 und 20 verbunden, und die Bodenfläche der Basis kann mit dem Chip 12 durch ein geeignetes Mittel verbunden sein. Zum Beispiel kann die Bodenfläche mit einer genau bearbeiteten Fläche versehen und mit dem Chip 12 verlötet sein. Alternative schließen die Verwendung von mikrokapillaren Befestigungen durch die Verwendung von Mikrokapillaren an der Unterseite der thermisch Leitenden Basis 38 oder an der Rückseite des Chips 12 ein. Ferner kann der Wärmetauscher 10 für einen einfachen Preßkontakt gegen den Rücken des Chips 12 gepreßt werden. Eine thermisch Leitende Kontaktpaste kann ebenso benutzt werden. Kurz, alle Befestigungsmethoden, die einen niedrigen Wärmewiderstand sichern, können verwendet werden. Konventionelle Systeme benutzen eine nachgiebige oder konforme Zwischenfläche bei Multi- Chipanwendungen, bei denen die Flächen der Chips keine ebene Fläche bilden (ein allgemeines Problem). Die bevorzugten Ausführungsformen erfordern nicht eine nachgiebige Zwischenfläche, da die Wärmetauscher 10 direkt an dem Chip 12 befestigt werden können.
Der Aufbau, soweit beschrieben, hat verschiedene beträchtliche Vorteile. Zunächst erfährt die durch die Durchtrittsöffnungen 30 strömende Kühlluft einen geringeren Druckabfall als konventionelle Systeme und somit kann das die Gasströmung erzeugende System eine geringere Leistung haben. Zweitens ist die Durchschnittsgeschwindigkeit der Luft durch die Gasdurchtrittsöffnungen 30 reduziert. Dadurch werden die Strömungsverluste am Einlaß und am Auslaß der Durchtrittsöffnungen 30 und somit auch die erzeugten Geräusche reduziert. Der in den Fig. 1 und 3 gezeigte Aufbau gewährt eine angemessene Kühlung für Komponenten mit einer Betriebsleistung von 30 W bei nur einem Gasdruck von 747 Pa (3 Zoll Wassersäule) für einen erforderlichen Luftdurchsatz von etwa 57 l pro Minute. Ein Wärmewiderstand von 1,7ºC/W wurde für eine Kühlblechbasis von 0,66 cm², bestehend aus 46 Lamellen, jede 0,178 mm (7 mils) breit und 0,178 mm (7 mils) auseinanderliegend bei einer Höhe von 1,2 cm erreicht. Diese Leistungsfähigkeit ist einem Temperaturanstieg von 1,2ºC pro Watt. Energieverbrauch pro cm² äquivalent, eine bemerkenswerte Arbeitsleistung für einen derart einfachen, preiswerten, Luftgekühlten Wärmetauscher.
Die Berechnungen zeigen, daß die Wärmetauscher wie ein Luftkühler eine ausgezeichnete Leistung haben. Bei einem Betriebsdruck von 2.490 Pa (10 Zoll Wassersäule) und einer Luftströmungsgeschwindigkeit von etwa 2,83 l/s (6 cfm) entwickelt der Wärmetauscher 10 selbst einen thermischen Widerstand von weniger als 0,6 K/W. Das entspricht einem Temperaturanstieg von nur 30 K für einen 50 W Chip, der dann zum wirklichen Temperaturanstieg von etwa 10 K addiert wird, um einen 40 K Temperaturanstieg der wärmeproduzierenden Anschlüsse auf einem Chip über die Umgebungstemperatur zu ergeben. Für die gleiche Fläche ist die Wirkung einer dreieckigen Kühllamelle 18 und 20 größer als die einer rechteckigen Standardlamelle. Bei engen Gasdurchlässen 30 verringert die Luftviskosität die Durchflußleistung drastisch und erhöht den Wärmewiderstand. Für größere Gasdurchlässe 30 vergrößern die reduzierten Lamellenoberflächen und die größere Grenzschichtstärke den konvektiven Wärmeübertragungswiderstand. Berechnungen zeigen, daß die optimale Lamellenstärke 0,254 mm (10 mils) betragen kann und daß in solchen Fällen bei einem angewendeten Luftdruck von 249 Pa (1 Zoll Wassersäule) der gesamte thermische Widerstand des Wärmetauschers auf 1,5 K/W bei einer Durchflußleistung von 0,94 l/s (2,0 cfm) vorausgesagt wird.
Andere und weitere Ausführungsformen und Abwandlungen können vorgesehen werden. Ihre Herstellungsverfahren werden nachstehend beschrieben, wobei gleiche Teile entsprechend denen in den Fig. 1 bis 3 ähnlich durch die Zufügung der Suffixe "a", "b", "c", "e" und "f" numeriert werden.
Bezug nehmend auf die Fig. 4, 5, 6 und 7 ist eine modifizierte Version des Wärmetauschers und ein Herstellungsverfahren für diesen gezeigt.
Zunächst ist gemäß Fig. 5, eine dünne Platte (Blech) oder Folie aus thermisch Leitendem Material 40, wie Kupfer, vorgesehen, um mit einem oder mehreren Schneidgeräten mehrere rechtwinklige, dreieckig geformte Kühllamellen 18a und 20a einzuschneiden, wobei die benachbarten Lamellen 18a und 20a an ihren Böden 22a durch eine Verbindung 44 miteinander verbunden sind. Danach, was am besten durch Fig. 6 dargestellt ist, werden die Spitzen 29a um- und zurück gegen die Böden 22a gefaltet. Die benachbarten Lamellen 18a und 20a werden entlang den Verbindungen 44 gegeneinander in eine Richtung gefaltet, wodurch benachbarte Lamellen 18a und 20a relativ zueinander umgekehrt werden, um einen Wärmetauscher 10a gemäß Fig. 7 zu bilden, der dann in geeigneter Weise mit einem Chip 12a verbunden werden kann und Kühlgas von einer Leitung 16a erhält und ähnlich funktioniert, wie in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 bereits beschrieben wurde.
Mit den Fig. 8 und 9 wird eine andere Ausführung eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung als Wärmetauscher 10b gezeigt, der aus einem Integralstück aus thermisch Leitendem Material besteht, in welches die Lamellen oder Rippen 18b und 20b durch die Benutzung eines kreisförmigen Sägeblatts 50 geschnitten werden, um entgegengesetzt gerichtete Lamellen mit einer kreisförmigen Seite 26b zu schaffen und entgegengesetzt gerichtete Luftauslaßdurchlaßöffnungen vorzusehen. In diesem Fall sind wegen des Herstellungsverfahrens die Lamellen annähernd rechteckig.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine andere Ausführung 10c eines Wärmetauschers, bei dem die Kühllamellen 18c und 20c aus einem festen Material durch Benutzung eines Heizelements 54 hergestellt sind, die durch Bewegung in einer Reihe paralleler, alternierender Wege an gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauschers 10c einen integralen Wärmetauscher 10c mit ähnlichen Charakteristiken schaffen wie die nach den Fig. 4 bis 8, mit rechtwinkligen, dreieckig geformten Flächen, die sich in umgekehrten Richtungen gegenüberstehen und untereinander an ihren Kanten verbunden sind.
Die beschriebenen Wärmetauscher können aus verschiedenen Stoffen bestehen. Es kann erwünscht sein, die Wärmedehnungen von Chip und Wärmetauscher durch ein geeignetes Material wie Silikon oder Molybdän einander anzupassen.
Nach den Fig. 12 und 13 ist eine Abwandlung vorgesehen, wonach die Kühllamellen 18e und 20e in die Fig. 1 bis 3 als Kühllamellen 18 und 20 eingesetzt sind bzw. diese ersetzen. Die Ausführung ist eine kleine Abwandlung der Fig. 1 bis 3 dadurch, wonach der einzige Unterschied darin besteht, daß die Seiten 26e jetzt gekrümmt und in diesem Falle kreisförmig ausgeführt sind. Diese Ausbildung ist für eine etwas ruhigere Gasdurchströmung vom Einlaß in die Auslaßrichtung vorgesehen. Sie ist mit einem noch geringeren Abfall und geringerer Turbulenz und geringeren Geräuschen verbunden. Diese besondere Ausführung benötigt noch etwas weniger Material, das die Kosten und das Gewicht reduziert und eine geringere Lamellenüberlappung am Boden des Wärmetauschers hat. Eine solche Struktur wird den Leitungswiderstand durch das Bodenteil noch etwas weiter reduzieren und deshalb eine etwas bessere Leistung bei vorgegebener Größe erreichen.
Die vorgenannten Ausführungen sind sehr effiziente, kompakte und preiswerte Wärmetauscher, die eine Ableitung von mehr Energie ermöglichen, als zuvor durch eine Luftkühlung für möglich gehalten wurde. Die Geräuscherzeugung und Druckerfordernisse für den Lufterzeuger waren bei manchen Anwendungsfällen unerwünscht hoch.
Eine weitere Ausführung eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit den Fig. 14 und 15 gezeigt, in welchen die Kühllamellen 18f und 20f eine Parallelogrammform haben. Jedes Parallelogramm weist eine Boden-, eine Ober- und zwei Seitenkanten auf, die sich aufwärts und auswärts von der Bodenkante erstrecken. Zum Beispiel können die Seitenkanten um annähernd 45º zur Bodenkante geneigt sein. Der Wärmetauscher 10f hat die ausgezeichnete Kühlleistung der zuvorgenannten Ausführungen durch die Verwendung einer Vielzahl von dünnen Lamellen 18f und 20f. Um die Druckerfordernisse zu senken, ist der Wärmetauscher 10f nicht so kompakt wie die Wärmetauscher 10 nach den Fig. 1 bis 3. Die parallelogrammförmig ausgebildeten Kühllamellen 18f und 20f haben eine größere Oberfläche als die Lamellen 18 und 20 der Figuren 1 bis 3 und die Gasdurchtrittsöffnungen sind größer. Zum Beispiel sind die Gasdurchtrittsöffnungen in der Ausführungsform 10f vorzugsweise zweimal so breit wie die Stärke der Lamellen. Diese zusätzliche Gasdurchtrittsfläche führt zu größeren Einlaß- und Auslaßquerschnitten für die Luftströmung. Das senkt die Luftgeschwindigkeit wesentlich und reduziert somit die Höhe des erzeugten Geräusches. Die Kühllamellen 18f und 20f können mit jedem geeigneten, vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren gebildet werden. Ein geeignetes Verfahren besteht darin, daß die gewünschte Stärke des wärmeleitenden Materials, wie Kupfer, in doppelt so große Lamellen geschnitten wird, d. h. Lamellen, die zweimal die kombinierte Länge der Lamellen 18f und 20f haben. Die doppelt so große Lamelle wird dann in der Mitte gefaltet, um zwei Lamellen 18f und 20f mit einem Abstand zwischen den Kühllamellen 18f und 20f zu bilden. Geeignete Abstandhalter können eingesetzt werden, um den Gasdurchtrittsweg zu erhalten. Es ist günstig, daß die Enden des Wärmetauschers 10f mit Endplatten ähnlich den Platten 34 versehen sind. Während ein Teil der Kompaktheit der früheren Ausführungen aufgegeben wurde, bestimmt der Wärmetauscher 10f durch die Halbleiterkomponenten noch annähernd 25% der Grundverbreitung. Bei einem experimentiellen Test unter Verwendung eines Wärmetauschers 10f mit einer 1,2·1,0 cm Kühlblechbasis und mit einer Höhe von 1,2 cm und unter Verwendung 0,25 mm (10 mil) dicker Kupferlamellen 18f und 20f, auf Abstand gehalten an wechselnden 0,254 mm (10 mil) und 0,508 mm (20 mil) Zentren, wurde für die Anordnung ein Wärmewiderstand von 1,7ºC/W bei einem Luftdurchsatz von 0,94 l/s (2 cfm) und einem Druck von 62 Pa (0,25 Zoll. Wassersäule) gefunden. Das ist ein sehr geringer Wärmewiderstand für einen so geringen Druck und geringe Luftdurchtrittsmenge. Solche Resultate sind höchst unerwartet verglichen mit Resultaten nach dem bekannten Stand der Technik. Eine solche Ausführung wurde mit einem einfachen, nicht teuren Rohrachsialgebläse geringer Leistung (10 W), hergestellt durch EG & G Rotron unter dem Warenzeichen "Muffin Fan", betrieben. Die erzeugten Geräusche durch einen einzelnen Wärmetauscher 10f lagen unter 50 dBA.
Bisher war eine Luftkühlung eindeutig unwirtschaftlich, da durch einfaches Blasen der Luft um die Wärmetauscher mit offener Lamellenstruktur herum nur teilweise das Kühlpotential der Luft genutzt wurde. Folglich wurde die in einem Wärmetauscher befindliche Luft benutzt, um andere zu kühlen. Wie am besten den Fig. 16 und 17 zu entnehmen ist, beeinflußt erwärmte Abluft irgendeines Wärmetauschers keinen anderen Wärmetauscher wesentlich. Das Wärmetauschervolumen des Wärmetauschers 10 der Fig. 1 bis 3 beträgt weniger als 1 cm³. Bei Verwendung der Wärmetauscher 10 in einer Reihe wurde ohne eine Leistungsabnahme eine Grunddeckung durch Chips bis zu 33% erreicht. Andererseits bieten die Wärmetauscher 10f nach den Fig. 14 und 15 eine ähnliche Wärmeleistung, jedoch bei einem sehr reduzierten Druckerfordernis Die Druckerfordernisse der Wärmetauscher 10f wurden durch Verzicht auf Kompaktheit reduziert, was zu einem etwas größeren Wärmetauscher von etwa 3 cm³ führte, wodurch die Grunddeckung auf etwa 25% begrenzt wird.
Die Wärmetauscher 10f haben den gleichen modularen Vorteil wie die Wärmetauscher 10, sie können durch Verringerung oder Hinzufügung von Lamellenpaaren gestuft werden auf kleinere oder größere Chip- Wärmeableitung. Zusätzlich kann ähnlich wie der Wärmetauscher 10 der Wärmetauscher 10f mit jedem Chip verbunden werden, ohne eine konventionelle nachgiebige Zwischenschicht einzusetzen, die dort, wo die Wärmeflußdichten am größten sind, ein ziemlich schlecht leitendes Medium zwischen den Chips und den Wärmetauschern ist.
Die verschiedenen, oben beschriebenen Ausführungen wenden im wesentlichen die Basisideen der Benutzung einer Vielzahl von dünnen Lamellen und schmalen Kühlgasdurchlaßwegen an, die sich zwischen der Decke des Kühlblechs und den seitlichen Enden zwischen beiden Seiten des Kühlblechs erstrecken. Die Vorteile dieses Aufbaus Liegen in der Benutzung der gleichen Struktur sowohl zur Führung des Gases normal zur Einlaßrichtung als auch für den gleichzeitigen Wärmetransport. Jede der verschiedenen Ausführungen hat eigene Vorteile, und unterschiedliche Versionen können für verschiedene Anwendungen bevorzugt werden.

Claims

1. Wärmetauscher (10) zum Kühlen oder Beheizen eines Objektes, der mehrere mit Abstand zueinander angeordnete, im wesentlichen parallele wärmeleitende Bleche (18, 20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite geneigte Ablenkelemente (26, 26b, 26e, 26f) vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, so daß, wenn ein Gas in einer Richtung in den Wärmetauscher (10) geführt wird, die ersten Ablenkelemente einen Teil des Gases in eine zweite Richtung ablenken, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung gerichtet ist und die zweiten Ablenkelemente einen Teil des Gases in eine dritte Richtung ablenken, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung gerichtet und der zweiten Richtung entgegengesetzt ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (18, 20; 18a, 20a; 18e, 20e) von annähernd dreieckiger Form und so angeordnet sind, daß sich die Bleche wechselweise in entgegengesetzte Richtungen abflachen und daß die Längsten Seiten der Bleche die Ablenkelemente enthalten.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche annähernd die Form eines rechtwinkligen Dreiecks haben.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsten Seiten der Bleche (18e, 20e) gekrümmt sind.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (29) wenigstens einiger der Bleche bis zur Anlage der eigenen Seitenfläche umgebogen sind.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente einen annähernd dreieckigen Abstandshalter (26b) umfassen, der zwischen zwei benachbarten Blechen angeordnet ist.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (18b, 20b; 18c, 20c; 56) eine annähernd rechtwinklige Form haben.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längste Seite des annähernd dreieckigen Abstandshalters (26b) gekrümmt sind.

9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche und die Ablenkelemente einteilig ausgebildet sind.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (18f, 20f) im wesentlichen parallelogrammförmig sind.

11. Wärmetauscher nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er Endplatten (34) aufweist, die an zwei entgegengesetzten Enden angeordnet sind.

12. Elektronikeinrichtung mit einer Mehrzahl von Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Komponenten Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisen, die auf diesen angeordnet sind, und wobei eine Führung (16f) angeordnet ist, um während des Betriebs Kühlgas in die Wärmetauscher zu leiten.

13. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte Schneiden eines Längenabschnitts eines thermisch Leitenden Materials zur Bildung eines Streifens untereinander verbundener Bleche von annähernd dreieckiger Form und Falten des Streifens an den Stellen, an denen die Bleche untereinander verbunden sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche rechtwinklige Dreiecke bilden.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der freien Spitzen der Bleche bis zur Anlagen an den Blechen umgebogen sind.

16. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte Bildung eines annähernd parallelogrammförmigen Stückes eines thermisch Leitenden Materials und Falten zu einem V-förmigen Teil, welches zwei Bleche bildet.