用于制造流体基冷却元件以及流体基冷却元件制造技术

提供一种用于制造流体基冷却元件(10)的方法。流体基冷却元件(10)构造成对设置在印刷电路板(100)上的生热元件(102)进行冷却。所述方法包括形成基体(12)，所述基体(12)包括板状基体部(11)和与板状基体部(11)一体化形成的内基体部(20)。形成基体(12)的步骤包括：通过压铸形成板状基体部(11)和内基体部(20)。内基体部(20)包括形成于内基体部(20)上侧上的多个突起(22a‑22o、24a‑24o)。突起(22a‑22o、24a‑24o)的间隙尺寸(D)为0.5mm至1.5mm。

For the manufacture of fluid based cooling elements and fluid based cooling elements

A method for manufacturing a fluid based cooling element (10) is provided. The fluid based cooling element (10) is configured to cool the heat generating element (102) arranged on the printed circuit board (100). The method comprises forming a matrix (12) including a plate matrix part (11) and an internal matrix part (20) integrated with the plate matrix part (11). The steps of forming the substrate (12) include: forming a plate-like substrate part (11) and an inner substrate part (20) by die casting. The inner base part (20) includes a plurality of protrusions (22a \u2011 22O, 24a \u2011 24O) formed on the upper side of the inner base part (20). The gap dimension (d) of protrusions (22a \u2011 22O, 24a \u2011 24O) is 0.5mm to 1.5mm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造流体基冷却元件以及流体基冷却元件本专利技术涉及用于制造流体基冷却元件的方法，其中，流体基冷却元件构造成对设置在印刷电路板(PCB)上的生热元件进行冷却。此外，本专利技术涉及对设置在印刷电路板上的生热元件进行冷却的流体基冷却元件。根于现有技术，用于对计算机以及设置在印刷电路板上的其它生热电子和/或电气部件进行冷却的流体基冷却系统通常设计成类似于常规汽车发动机流体基冷却系统。该流体基系统通常是闭环设置，包括冷板、流体、流体输送管、流体冷却泵和热交换器。通常，用于流体基冷却系统的高性能冷板(即，液块或水块)由金属基座(通常由铜或铝构成)制备，并且在PCB部件(通常是高功率微处理器)的高热通量区域、带垫圈的密封盖以及入口和出口流体连接器或端口上方具有高密度散热鳍片结构。传统上，流体基冷却板(即，液块或水块)由高热导率的一个或多个金属原料棒制备、特别是通过将材料去除(切割)成最终形状的一个或多个金属原料棒制备。此处，使用一种或多种材料去除技术，例如，机械加工、刮削、电腐蚀或其它技术。在小批量生产中，已知的冷板几乎完全由材料切割制备，因为该技术不需要任何额外的昂贵工具。在大批量生产中，原料金属棒通常由压铸、冲压、锻造或挤出的金属型材代替，以提高生产率。这种预成型形状减少了已知冷板的加工时间，因为通常只需要产生一些结构细节，其中最重要和耗时的是制造散热冷却通道。散热鳍片结构的散热冷却通道最常用小直径高速切割机、轮式切割锯、电腐蚀或鳍片刮削技术制备。以此方式，产生散热鳍片的线性阵列。通常，根据冷板材料和技术，对于切削机械加工的鳍片，散热鳍片间隙尺寸可以制造成宽度薄至0.1mm，对于切割锯机械加工的鳍片，散热鳍片间隙尺寸可以制造成宽度薄至0.2mm。一般来说，散热鳍片结构或散热鳍片阵列的密度越高，在散热鳍片结构或散热鳍片阵列区域中使用冷板的冷却表面效率越高。最常见的是，高性能冷板使用0.2mm至0.8mm厚的散热鳍片结构。或者，散热鳍片结构或散热鳍片阵列也可以焊接(solder或weld)至冷板的基座。因此，高密度散热鳍片结构对于实现冷板的良好热性能是重要的，当生热PCB部件达到高达80W/cm2的相对高的热通量时尤为如此。图5显示现有技术的高密度散热鳍片结构的冷板的基座12’。图5所示的冷板的基座12'通过使用已知的预成型技术制造。随后，散热鳍片结构的散热冷却通道使用小直径高速切割机、轮式切割锯、电腐蚀或鳍片刮削技术制造。然而，使用该技术使生产时间大幅增加，因为其需要额外的机械加工以及工具/设备成本，并且使生产成本增加。特别是，刚刚提到的任意加工步骤都可能占高达冷板生产成本的一半。因此，制造高性能冷板的已知方法的常规问题是其不能生产高密度散热鳍片结构以实现良好的热性能，而且同时避免相对耗时、复杂和昂贵的加工步骤。本专利技术的目的涉及用于制造流体基冷却元件的方法，其允许以高效、简单且经济的方式生产流体基冷却元件，同时获得良好的性能。该目的通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有权利要求15的特征的流体基冷却元件来实现。本专利技术的有利改进在从属权利要求中有所限定。根据一个实施方式，提供了一种用于制造流体基冷却元件的方法。流体基冷却元件构造成对设置在印刷电路板上的生热元件进行冷却。该方法包括形成基体，所述基体包括板状基体部和与板状基体部一体化形成的内基体部。形成基体的步骤包括：通过压铸形成板状基体部和内基体部。内基体部包括形成于内基体部上侧上的多个突起。突起的间隙尺寸为0.5mm至1.5mm。优选地，形成基体的步骤包括：通过单个加工步骤形成板状基体部和内基体部。以此方式，可以以高效、简单且经济的方式实现生产流体基冷却元件。同时，流体基冷却元件的特征为良好的热性能。优选地，突起的间隙尺寸为约1mm。因此，一方面可以提供足够高密度的散热鳍片装置，并且另一方面可以相对稳健地制造散热鳍片装置。有利的是，当形成基体的步骤包括使用铝-硅压铸合金时，铝-硅压铸合金是G-AlSi12。该压铸合金G-AlSi12提供了出色的压铸性能，同时维持高热导率、铸造产率和耐腐蚀性。优选地，铝-硅压铸合金G-AlSi12基本不含铜。因此，可以有效避免电偶腐蚀，提高了流体基冷却元件可靠性。或者，形成基本的步骤包括使用铝-硅-镁压铸合金或使用铝-镁压铸合金。例如，铝-硅-镁压铸合金是G-AlSi7Mg、G-AlSi5Mg、G-AlMg5Si或G-AlSi10Mg。此外，铝-镁压铸合金可以是G-AlMg3或G-AlMg5。因此，可以使用多个不同铝基压铸合金生产流体基冷却元件。当突起平行于板状基体部上表面延伸时，当突起限定平行于板状基体部上表面延伸的多个流体通道时，以及当突起构造成散热鳍片装置时，是有利的。这允许对设置在散热鳍片装置下方的高热通量区域进行高效冷却。当多个突起的第一单独突起向着平行于板状基体部的上表面的第一纵向方向延伸时，当多个突起中的第二单独突起向着平行于所述板状基体部的上表面的第二纵向方向延伸时，当第一单独突起沿第一纵向方向的延伸限定了相对于平行于板状基体部上表面延伸的多个突起的对称轴的第一角度时，当第二单独突起沿第二纵向方向的延伸限定了相对于平行于板状基体部上表面延伸的多个突起的对称轴的第二角度时，以及当第一角度和/或第二角度等于或大于15°且小于90°时，是有利的。由此，提供了散热鳍片的非线性阵列，其提高了流体通道或加热器冷却通道的长度，并且继而使散热有效面积增加。此外，还可以改进液压性能。优选地，第一角度和第二角度是相同大小的。因此，可以获得散热鳍片装置的对称构造。有利的是，当该方法还包括形成含有纵向延伸的流体入口的喷嘴主体时，形成喷嘴主体的步骤包括使用铝基压铸合金。这允许提供中心输入分流喷嘴，其可以用于为散热鳍片装置提供分流。由此，可以改进热性能，而且同时可以减少流体基冷却元件的液压节流(hydraulicrestriction)。优选地，该方法还包括在内基体部上设置喷嘴主体，其中，纵向延伸的流体入口垂直设置在多个突起的对称轴上方，多个突起形成于内基体部的上侧上。由此，可以对为散热鳍片装置产生分流进行优化。优选地，该方法还包括：将密封元件设置在板状基体部上/或中。因此，可以有效地防止冷却液从流体腔泄漏。当该方法还包括将密封体设置在板状基体部上，其中，板状基体部、内基体部和密封体一起限定了流体腔时；以及当流体腔构造成用于接收冷却液时，是有利的。这允许在液体腔中获得可控且可靠的冷却液流动。根据一个实施方式，用于对设置在印刷电路板上的生热元件进行冷却的流体基冷却元件包括基体，所述基体包括板状基体部和与板状基体部一体化形成的内基体部。板状基体部和内基体部通过压铸形成。内基体部包括形成于内基体部上侧上的多个突起。突起的间隙尺寸为0.5mm至1.5mm。例如，生热元件可以是微处理器、集成电路、或设置在印刷电路板上的任何其他PCB部件，例如、存储器IC(RAM)、非易失性存储IC(闪存)、总线开关(PCIe开关)、FPGA、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造流体基冷却元件(10)的方法，其中，流体基冷却元件(10)构造成对设置在印刷电路板(PCB)(100)上的生热元件(102)进行冷却，其中，所述方法包括：/n形成基体(12)，所述基体(12)包括板状基体部(11)和与板状基体部(11)一体化形成的内基体部(20)，/n其中，形成基体(12)的步骤包括：通过压铸形成板状基体部(11)和内基体部(20)，/n内基体部(20)包括形成于内基体部(20)上侧上的多个突起(22a-22o、24a-24o)，并且/n突起(22a-22o、24a-24o)的间隙尺寸(D)为0.5mm至1.5mm。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170324 EP 17162828.21.一种用于制造流体基冷却元件(10)的方法，其中，流体基冷却元件(10)构造成对设置在印刷电路板(PCB)(100)上的生热元件(102)进行冷却，其中，所述方法包括：
形成基体(12)，所述基体(12)包括板状基体部(11)和与板状基体部(11)一体化形成的内基体部(20)，
其中，形成基体(12)的步骤包括：通过压铸形成板状基体部(11)和内基体部(20)，
内基体部(20)包括形成于内基体部(20)上侧上的多个突起(22a-22o、24a-24o)，并且
突起(22a-22o、24a-24o)的间隙尺寸(D)为0.5mm至1.5mm。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述突起(22a-22o、24a-24o)的间隙尺寸(D)为约1mm。


3.如权利要求1或2所述的方法，其中，形成基体(12)的步骤包括使用铝-硅压铸合金，其中，所述铝-硅压铸合金是G-AlSi12。


4.如权利要求3所述的方法，其中，所述铝-硅压铸合金G-AlSi12基本不含铜。


5.如权利要求1或2所述的方法，其中，形成基体(12)的步骤包括使用铝-硅-镁压铸合金或使用铝-镁压铸合金。


6.如权利要求5所述的方法，其中，所述铝-硅-镁压铸合金是G-AlSi7Mg、G-AlSi5Mg、G-AlMg5Si或G-AlSi10Mg，并且，铝-镁压铸合金是G-AlMg3或G-AlMg5。


7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，突起(22a-22o、24a-24o)平行于板状基体部(11)上表面延伸，突起(22a-22o、24a-24o)限定平行于板状基体部(11)上表面延伸的多个流体通道(23a-23p、25a-25p)，并且突起(22a-22o、24a-24o)构造成散热鳍片装置。


8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，多个突起(22a-22o、24a-24o)中的第一单独突起向着平行于板状基体部(11)的上表面的第一纵向方向(P2)延伸，多个突起(22a-22o、24a-24o)中的第二单独突起向着平行于所述板状基体部(11)的上表面的第二纵向方向(P3)延...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·蒂瓦达，
申请(专利权)人：艾克伯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：斯洛文尼亚;SI