专利名称：用于电子部件冷却的选择性开槽的冷板的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种改进的热交换器设备，其适于冷却安装在设备上 的电子部件。电子部件耗散变化的热负荷，该热负荷与电子部件的形 状、尺寸和功能有关。通过设备内多个内建通道的流体通过对流吸取 电子部件所生成的热并将其传递至邻近布置的散热器。
背景技术：
用于冷却电源电子部件和其它高瓦特密度电子部件的可商用热交换器通常通过将0.25〃的铜管压制到带通道的铝中。这种设备可获得6 和12英寸长的构型，其具有直的珠状接头。可以根据消费者的要求钻 出》丈、液孑li。可商用设备的另 一种设计构造了 一系列高性能冷板。它提供低的 热阻和双侧部件安装，且能在一个表面上钻孔和开孔。这种全铝设备利用定制冷板中常见的真空钎焊技术制造。为了建造这些冷板，高性 能的波紋铝翅片钎焊到安装表面下方的液体空腔中。美国专利No. 6367543BI描述了一种液体冷却的散热器。该散热 器具有冷却外壳，该外壳包括从底壁的周边延伸的外周侧壁和尺寸设 计成接合外周侧壁以形成腔室的盖。流体入口和流体出口贯穿盖形成 并布置成与腔室流体连通。另一版本的液体冷却散热器已经被授权，请参阅US 6397932BI 和US 6719039B2。在这些版本中，多个销从底壁向外突出以定位在腔 室内并布置成交错图案。这些销包括接合盖的底面的端部。第三版本 的液体冷却的散热器已经授权，请参见US 6578626BI。在该实施例中， 具有多个褶皱的波紋翅片定位在腔室内，使得至少一个褶皱接合底壁 并且至少一个褶皱接合盖的底面。
美国专利No.6819561B2描述了 一种与前述i殳备等同的热交换系 统。这一设备通过传导和对流实现从高功率的生热电子部件的热去除。 该热交换系统包括金属管，其已经被锻造和拉延以便限定用于冷却流 体的流动通道，其中管具有内表面，该内表面包括多个一体的特征部， 其结构以及布置设计成增加金属管的内表面暴露于流体的可用表面 积，管还具有外表面，其与生热电子部件直接连通。冷却剂流体通过 流动通道循环，优选地在湍流流动条件下循环，以使热阻最小化。该 发明还提供了一种自冷却、自支撑的电子设备，其包括一个或多个高 功率电子部件、热交换装置和用于将高功率电子部件连接至热交换系 统的连接系统。美国专利No. 5924481描述了用于电子部件的另 一种冷却设备。 用于容纳制冷剂的集箱形成在设备的一侧，其另一侧上安装至少一个 电子部件。制冷剂在其中循环的多个环管连接至集箱。所述多个环管 相对于设备大体平行布置。布置在设备远端的环管的辐射面积大于布 置在近端的环管的辐射面积。美国专利No. 6634421描述了 一种用于电子部件冷却的高性能冷 板。其公开了一种流体冷却设备和制造该流体冷却设备的方法。该流体冷却设备包括多个冷板构件，每个构件具有成直线布置的多个无 孔板部和几个有孔板部；以及用于将板部的一端连接在一起的至少一 个连接器。冷板构件成堆布置，其中每个冷板构件的相应板部构造成 与形成在堆中紧相邻的冷板构件中的有孔部对齐。该流体冷却设备通 过紧密间隙下的层流提供了非常高的热传递，从而提高流体冷却设备 的热性能同时维持低的压降。用于制造该流体冷却设备的方法包括 从平板金属或薄层原料制造多个冷板构件；将冷板构件相对于彼此定 位，使得每个冷板构件的相应无孔部布置成与紧邻冷板构件中形成的 有孔部对齐；以及将每个冷板构件与紧邻的冷板构件结合。现有技术的上述设备具有通过使用盘管或夹在至少两个平板之间 的板翅片而设计的流动通路。现有技术的设备的另 一设计具有多个销， 其从底壁向外突出以定位在靠近侧壁的底板和顶板以及入口 、出口连
接器内。在现有技术的又一变型中，多个销由具有多个褶铍的几个翅 片代替，且保持其它部件不变。所有上面的这些设计通过整个板表面 上均匀地散热解决了电器设备的生热问题。实践中，安装在热交换器 设备上的所有电子部件所发出的热不会是均匀的，此外相同的电子部 件在不同位置能够有不同的热释放量。因此，在整个板上均匀散热的 解决方案导致相对更高的设备温度以及用于循环冷却流体的更高的泵 送功率要求。本发明的一个目的是提供一种改进的热交换器设备，其消除了现 有技术的设备的缺点。本发明的另一目的是提供一种改进的热交换器设备，其改善了冷 却流体的热传递量。本发明的又一目的是提供一种改进的热交换器设备，其包括改善 了其中的冷却介质的流动速度的流动通道。本发明的再一目的是提供一种改进的热交换器设备，其需要基板 和顶板结合，从而消除了流动通道的额外的结合。本发明的又一 目的是提供一种改进的热交换器设备，其易于制造、 成本低并且设计成具有内建的机加工开槽的流动通道，该通道与具有 变化的热传递量的电子部件的部署对应，从而实现改善的冷却效果。发明内容因此，提供了一种改进的热交换器设备，其适于冷却安装在设备的至少一个外表面上的电子部件，该设备包括基板；盖板；包覆片 材，其插置在基板和盖板之间，其中包覆片材被刚性地接合以形成单 个整体式板；位于所形成的板的一端或相对两端处的至少一个入口和 至少一个出口，以允许冷却介质进出，其特征在于，基板被构造成具 有多个流动通道，每个通道包括几个机加工的凹槽，其具有与电子部 件的相应热轨迹对应的预定的变化的尺寸，从而优化热传递量，并且 多个互连部i殳计在构成连续且平行的流动通路之一的凹槽之间。
图l显示了本发明的改善的热交换器设备的基板部件，其带有机 加工的凹槽。图2显示了根据本发明的实施例的改善的热交换器设备的预组装 视图。图3显示了反映热交换器设备的性能测试的图表。 图4显示了热交换器设备的温度效率图表。 图5显示了热交换器设备的性能因子。
具体实施方式
改进的热交换器设备基本上由冷板构成，该冷板适于冷却安装在 板表面上的电子部件。由于任何电子部件在其整个主体上生成的热不 是均匀的，实践中，会有一些面积为高热通量区域，其余面积构成低 热通量区域。在本发明的一个方面中，流体流动通道设计成使得较高 的流体速度和较高的热传递表面设在电子部件的高热通量区域下方， 低流体速度设在低热通量区域下方。设计流动通路构型中考虑的主要 变量是參通道的长度 通道的宽度 通道的深度*平行流动通路的数量考虑这样一种典型的电子部件的冷却，该电子部件具有3英寸x5 英寸的尺寸的高热区，其发出大约1KW的热；和2英寸xl3英寸的尺 寸的低热区，其发出大约0.2KW的热。该设计考虑到使用安装在改进 的热交换器设备的单个冷板上的两个这种电子部件。冷板的总体尺寸 为500到700mmx250到350mm。改进的热交换器设备具有大体三个主要部件基板1，其中构造 有流体通道4;包覆片材2，用于实施真空钎焊；以及盖板3。基板1 为8到16mm厚，包覆片材2为大约0.3到0.8mm厚，盖板3为2到4mm厚。流体通道包括优选地通过使用数控(NC)机床构造在基板 l上的多个凹槽。流动通道4具有5mm到10mm的变化的深度，3mm 到8mm的变化的宽度。两个相邻通道4之间的实心部分的宽度在2mm 到llmm之间变化。流动通道4的轮廓包括多个U形弯曲部。高热通 量区域具有仅两个平行通路，其中长通路具有较长的通路长度。对平 行通路的数量的这种限制将会增加流体速度，并且所产生的湍流度的 增加会强化热传递量。低热通量区域设有平行的通路和较大的横截面 积，其确保低的流体速度，使得流体压降可以最小化。按照电子部件 的安装要求，适当数量的着陆区(实心区)设在流动通道4之间。设 置至少一个入口和一个出口喷嘴用于流体进出(未示出)。底板1被顶板3覆盖，从而将包覆板2保持在其间。使用真空钎 焊炉将它们焊接在一起。真空钎焊工艺对于铝材料是一种确定的工艺。在本发明的一个实施例中，流动通道具有均等的横截面，但具有 至少一个连续通路用于高热通量区域和多个平行通路用于低热通量区 域。在可选实施例中，至少一个入口和一个出口 5、 6通过在入口和出 口 5、 6处具有开槽的矩形腔室布置在竖直方向上。优选地，可以在外 表面上钻一孔以将流体流动通路与外部连接器(未示出)连接起来。根据根发明制造并且考虑选定参数的典型设备已经利用14升每 分钟的流体流量进行了试验。安装了电子部件并且评价了温度轮廓。 典型的试验结果在图3中给出。已经进行了一试验来评价不同负荷下设备的温度效率。温度效率 定义为平均装置温度与最大装置温度的比。其是一个指示器，显示了 设备从高热通量区域吸取能量的有效程度。平均的板温度通过记载的 所有的板温度的算术平均而计算得到。温度效率在低热负荷处高，并 且随着负荷的增加而减小。结果如图4所示。进行了另 一试验来评价性能因子。性能因子定义为流体拾取的热 与输入到板的总热的比，结果以百分比表示。图5显示了设备的性能 因子。在低负荷处，性能因子高达97.4%,其随着热负荷的增加而降 低。
应理解，本发明决不会仅限制于这里所描述以及附图所显示的特 定构造，而是也包括在权利要求书范围内的任何变型或其等同物。
权利要求
1.一种改进的热交换器设备，其适于冷却安装在设备的至少一个外表面上的电子部件，该设备包括基板(1)；盖板(3)；包覆片材(2)，其插置在基板(1)和盖板(3)之间，其中包覆片材(2)被刚性地接合以形成单个整体式板；位于所形成的板的一端或相对两端处的至少一个入口(5)和至少一个出口(6)，以用于冷却介质进出，其特征在于，基板(1)被构造成具有多个流动通道，每个通道包括几个机加工的凹槽(4)，其具有与电子部件的相应热轨迹对应的预定的变化的尺寸，从而优化热传递速率，并且多个互连部设计在构成连续且平行的流动通路之一的凹槽(4)之间。
2. 根据权利要求1的改进的热交换器设备，其特征在于，凹槽(4) 由通过精密铣床，优选地数控机床构造的机加工凹槽构成。
3. 根据权利要求l的改进的热交换器设备，其特征在于，所述多 个流动通道(4)按照下述方式设计在基板(1)上，即，电子部件可 以容纳在设在基板(1)的几个间隔的实心区域中的多个安装孔(7) 中。
4. 根据权利要求1或2的改进的热交换器设备，其特征在于，凹 槽(4)之间的互连部包括平行且连续的流动通路之一。
5. 根据权利要求l的改进的热交换器设备，其特征在于，冷却流 体选自包括空气、蒸汽、油、水-乙二醇混合物、硅树脂基液体和碳氟 化合物的组。
6. 根据权利要求1的改进的热交换器设备，其特征在于，基板(1) 和盖板(3)包括选择包括铝、铝合金、铜、铜合金和钢的组的金属材料。
7. —种如这里所描述以及附图所示的用于冷却电子部件的改进的 热交换器设备，该电子部件安装在热交换器设备的外表面上。
全文摘要
一种改进的热交换器设备，其适于冷却安装在设备的至少一个外表面上的电子部件，该设备包括基板(1)；盖板(3)；包覆片材(2)，其插置在基板(1)和盖板(3)之间，其中包覆片材(3)被刚性地接合以形成单个整体式板；位于所形成的板的一端或相对两端处的至少一个入口(5)和至少一个出口(6)，以允许冷却介质进出，其特征在于，基板(1)被构造成具有多个流动通道，每个通道包括几个机加工的凹槽(4)，其具有与电子部件的相应热轨迹一致的预定的变化的尺寸，从而优化热传递速率，并且多个互连部设计在构成连续且平行的流动通路之一的凹槽(4)之间。
文档编号H01L23/34GK101167182SQ200580049517
公开日2008年4月23日 申请日期2005年8月10日 优先权日2005年3月22日
发明者K·L·雷迪, N·孙达拉拉贾恩, S·维拉马尼, U·N·拉奥 申请人:布哈拉特强电有限公司