发明名称 微结构冷却器及其运用
摘要 本发明系关于一种用于一待冷却物件4之微结构冷却器3,该冷却器3包括一由至少两片金属薄膜1及一片底板5所构成之叠层,该底板可透过一热接触表面6而与物件4形成热接触,金属薄膜1及底板5系以材料配合之方式相互接合,金属薄膜1中设有可供冷媒使用之渠道2,且渠道2之宽度系在100至2,000微米之范围内,其深度系在25至1,000微米之范围内,且其平均间距系在50至1,000微米之范围内,因金属薄膜1上之渠道2而产生之残余薄膜厚度系在50至300微米之范围内,而底板5之厚度则在200至2,000微米之范围内。
申请公布号 TWI256282 申请公布日期 2006.06.01
申请号 TW092108115 申请日期 2003.04.09
申请人 艾托特克公司 发明人 亨瑞奇 梅尔;柯纳德 克拉默;欧拉夫 克兹;彼德 普瑞兹;史文 席森;玛克斯 荷恩
分类号 H05K7/20 主分类号 H05K7/20
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种用于一待冷却物件(4)之微结构冷却器(3),该 冷却器(3)包括一由至少两片金属薄膜(1)及一片底 板(5)所构成之叠层,该底板可透过一热接触表面(6) 而与该物(4)形成热接触,该等金属薄膜(1)及该底板 (5)系以材料配合之方式相互接合,该等金属薄膜(1) 中设有可供冷媒使用之渠道(2),且该等渠道(2)之宽 度b系在100至2,000微米之范围内,其深度t系在25至1, 000微米之范围内,且其平均间距s系在50至1,000微米 之范围内,因该等金属薄膜(1)上之渠道(2)而产生之 残余薄膜厚度r系在50至300微米之范围内,而该底板 (5)之厚度g则在200至2,000微米之范围内。 2.如申请专利范围第1项之微结构冷却器,其特征为 :该渠道宽度b、该渠道深度t、该渠道间距s、该残 余薄膜厚度r、及该底板厚度g均经最佳化,俾将该 冷却器(3)中冷媒之压力损失降至最低。 3.如申请专利范围第1项之微结构冷却器,其特征为 :该渠道宽度b、该渠道深度t、该渠道间距s、该残 余薄膜厚度r、及该底板厚度g均经最佳化,俾将该 热接触表面(6)与流入该冷却器(3)之冷媒之温差减 至最小。 4.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该渠道宽度b、该渠道深度t、该渠道间距s 、该残余薄膜厚度r、及该底板厚度g系经过调整, 俾使一冷却力对冷却器(3)体积之比値(亦即「密实 度」)至少达到2瓦/立方公分。 5.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该渠道宽度b、该渠道深度t、该渠道间距s 、该残余薄膜厚度r、及该底板厚度g系经过调整, 俾使一「单位体积及T之冷却力」至少达到0.1瓦 /(立方公分K)。 6.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该渠道宽度b、该渠道深度t、该渠道间距s 、该残余薄膜厚度r、及该底板厚度g系经过调整, 俾使一「将压力损失标准化后之比冷却力」至少 达到0.1瓦/(立方公分K公升/分钟)。 7.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该渠道宽度b、该渠道深度t、该渠道间距s 、该残余薄膜厚度r、及该底板厚度g系经过调整, 俾使一热传递力在下列条件下达到200瓦/平方公分 :该热接触表面(6)与流入该冷却器(3)之冷媒之最大 温差为10K,冷媒在该冷却器(3)内之流量系在0.01至3 公升/分钟之范围内,且压力损失最大値为100毫巴 。 8.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:渠道宽度b对渠道平均间距s之比系在1.5:1 至2.5:1之范围内。 9.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:渠道宽度b对残余薄膜厚度r之比系在2:1至5 :1之范围内。 10.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该等渠道之宽度b系在200至500微米之范围 内。 11.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该等渠道之深度t系在50至400微米之范围内 。 12.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该等渠道之平均间距s系在150至300微米之 范围内。 13.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该残余薄膜厚度r系在80至120微米之范围内 。 14.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该底板之厚度g系在500至1,500微米之范围内 。 15.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:一由该等渠道(2)所形成之热交换表面系大 于该热接触表面(6)。 16.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该等金属薄膜(1)中之渠道(2)大致彼此平行 。 17.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:为冷媒设有至少一个入口分布空间(10)、 及至少一个出a分布空间(11)。 18.如申请专利范围第17项之微结构冷却器,其特征 为:所有渠道(2)在入口侧均连接至该入口分布空间 10,在出口侧则均连接至该出口分布空间(11)。 19.如申请专利范围第17项之微结构冷却器,其特征 为:至少设有一个第一连接器,其连接至该至少一 个入口分布空间(10);且至少设有一个第二连接器, 其连接至该至少一个出口分布空间(11)。 20.如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却器,其 特征为:该等金属薄膜(1)系由至少一个分布室(20) 从中隔开,隔开处约位于该热接触表面(6)所在之高 度;其特征在于所有渠道(2)之一端均连接至该至少 一个分布室(20);且该冷却器(3)内设有至少一个收 集室(21),所有渠道(2)之另一端均连接至该至少一 个收集室。 21.如申请专利范围第20项之微结构冷却器,其特征 为:设有两群基本上相互平行之渠道(2);且其特征 在于至少一个收集室(20)系制成该两群间之一间隙 。 22.如申请专利范围第21项之微结构冷却器,其特征 为:该间隙(20)之宽度系在50至2,000微米之范围内。 23.如申请专利范围第20项之微结构冷却器,其特征 为:至少设有一个第一连接器,其连接至该至少一 个分布室(20);且至少设有一个第二连接器,其连接 至该至少一个收集室(21)。 24.利用如申请专利范围第1、2或3项之微结构冷却 器以冷却电子元件。 图式简单说明: 图1:一结构化金属薄膜之剖面示意图; 图2:一微结构冷却器之剖面示意图,该微结构冷却 器与一电子元件形成热接触; 图3:一根据第一设计A之微结构冷却器平面之示意 图; 图4:一根据第二设计B之微结构冷却器平面之示意 图; 图5a:一根据第一设计A之微结构冷却器之示意图, 其中冷媒连接器业已压入; 图5b:一根据第一设计A之微结构冷却器之示意图, 该微结构冷却器具有偏位之分布空间,且冷媒连接 器业已压入; 图5c:一根据第一设计A之微结构冷却器之示意图, 该微结构冷却器具有旋入式冷媒连接器; 图5d:一根据第一设计A之微结构冷却器之示意图, 该微结构冷却器具有弯曲之旋入式冷媒连接器; 图5e:一根据第一设计A之微结构冷却器之示意图, 该微结构冷却器具有偏位之分布空间、一盖状之 模制盖板、旋人式冷媒连接器、及一具有冷却渠 道之底板; 图6:一根据第二设计B之微结构冷却器之示意图,该 微结构冷却器具有冷媒连接器。
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