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Title:
COOLING BODY, ESPECIALLY FOR COOLING ELECTRONIC COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/025698
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a cooling body for cooling electronic components in particular. Said cooling body consists of several elements which are soldered with tin, similar alloys or tin/powder mixtures.

Inventors:
BAXMANN FRANK (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/003565
Publication Date:
March 28, 2002
Filing Date:
September 18, 2001
Export Citation:
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Assignee:
BOSTON COOLTEC CORP (US)
BAXMANN FRANK (DE)
International Classes:
F28F13/18; H01L21/48; H01L23/367; H05K7/20; (IPC1-7): H01L/
Foreign References:
DE3518310A11986-11-27
DE29822241U11999-03-04
US5292054A1994-03-08
US3212564A1965-10-19
DE9404717U11995-05-04
EP0859408A21998-08-19
Attorney, Agent or Firm:
COOLTEC INDUSTRIEKÜHLUNG GMBH (Düsseldorf, DE)
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Claims:
Schutzanspriiche
1. Ein Kühlkörper bestehend aus einer Bodenplatte und einzelnen aufgelöteten Kühlrippen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d3) der verbindenden Lotschicht (8) mindestens 2,5 mal so groß ist, wie die Dicke (dl) der Kühlrippen (3) und die Kühlrippen (3) auf der Bodenplatte (2) aufliegen und die Kühlrippen (3) stoffschlüssig mit der Bodenplatte (2) verbunden sind.
2. Ein Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Lotschicht (8) aus einem Gemisch zwischen einem Lot (11) und einem Pulver (10) gut Wärme leitenden Materials besteht, wobei es nicht zu einer Legierung zwischen dem Lot (10) und dem Pulver (11) kommt.
3. Ein Kühlkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischverhältnis zwischen dem Lot (11) und dem Pulver (10) zwischen 90 : 10 und 60 : 40 liegt.
4. Ein Kühlkörper nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver (10) jeweils pur oder gemischt aus den Materialien Kupfer, Aluminium, Silber, Gold oder Diamant besteht.
5. Ein Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (2) aus Aluminium oder Kupfer besteht.
6. Ein Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (2) als HeatPipe ausgeführt ist.
7. Ein Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bodenplatte (2) HeatPipe Rohre () oder HeatPipe Elemente angebracht sind.
8. Ein Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (3) aus Aluminium oder Kupfer bestehen.
9. Ein Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (3) Strukturen aufweisen, welche die Kühloberfläche vergrößern, und, bzw. oder Laminareffekte bei der Durchströmung des Kühlkörpers (1) reduzieren.
10. Ein Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Kühlkörpers zur Verbesserung der Wärmeableitung dunkel, bzw. schwarz'eingefärbt ist.
Description:
Beschreibung Kühlkörper zum Kühlen elektronischer Bauelemente sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Die bekannteste Ausführung sind Aluminium-Strangpreßprofile. Diese sind einfach und günstig herzustellen, aber sie bieten ein schlechtes Kühloberflächen/ Bauvolumen Verhältnis (KBV). Dieses liegt je nach Ausführung zwischen ca. 0,5 bis 9 cm2/cm3. Außerdem sind solche stranggepreßten Profile starr, und in der Form an das zu kühlende Element nur in der Länge anpaßbar.

Ein besseres Kühloberflächen/Bauvolumen Verhältnis (KBV) haben Kühlkörper, bei denen in einer mit Nuten oder Zapfen versehene Grundplatte eine Vielzahl von Blechen oder Profilen befestigt sind. Die Befestigung kann z. B. durch Pressen geschehen. Solche Befestigungsarten sind z. B. in den Erfindungsbeschreibungen 22.01.1975-Hangs-DE-OS 25 02 472//31. 03.1998-Masatz-DE- OS 198 14 368//04.05.1995-Alusuisse-DE-GM 295 07 286// 04.05.1993-Bock-DE-OS 43 14 663//22. 05.85-Alu Singen-DE- OS 35 18 310//30.06.1998-Jacoby-US 5,771,966//14.12.1999- Gönner-US 6,000,462//04.01.2000-Gönner-US 6,009,937// 10.01.97-Schell-DE-OS 197 00 432//31.08.1996-Dehmel-DE- OS 196 35 468//06.08.1996-Serizawa-US 5,542,176// 14.05.1991-Hess-US 5,014,776 und 04.10.1991-Bock-EP 0 483 058 beschrieben. Die hierbei herstellbaren Kühlkörper weisen ein KBV von bis zu 12 cm2/cm3 auf. Der Herstellungsaufwand ist bei den verschiedenen Arbeitsschritten entsprechend hoch.

Ein weiterer Vorschlag ist in den Schriften 02.06.1987-Seidler- US 4,669,535//06.11.1992-Hoogovens-DE-GM 92 15 145// 12.03.1997-Puska-DE-OS 197 10 225//02. 06.1998-Chrysler- US 5,758,418 und 20.06.2000-Kuo-US 6,076,594 unterbreitet worden. Hiernach werden einzelne Rippenprofile im Sockel durch z. B. Verschrauben oder Verlöten miteinander verbunden. Dieses führt zu erheblichen Wärmeübergangswiderständen zwischen den einzelnen Rippen. In der Praxis lassen sich nach diesen Verfahren Kühlkörper mit einem KBV bis zu 15 cm2/cm3 herstellen. Jedoch ist die Größe der Kühlkörper dadurch sehr eingeschränkt, so daß der

Wärmetransport zu den einzelnen Rippen in der Grundplatte durch die obigen Widerstände stark eingeschränkt ist. Außerdem ergibt sich in der Regel ein sehr dicker Sockelbereich, was ein entsprechendes Mehr an Gewicht und Baugröße ausmacht. Der Montageaufwand ist entsprechend hoch.

In 08.08.2000-Lee-US 6,098,279 wird der Vorschlage gemacht, in verschiedene Standard-Kühlkörper (wie vorher beschrieben) zusätzliche Rippen ein zubringen. Hierdurch wird kostengünstig die Kühloberfläche entsprechend vergrößert. Allerdings ist dieses Verfahren durch die Werkzeugparameter für das Stanzen der Montagelöcher beschränkt. Das maximale KBV wird bei ca. 8 bis 10 cm2/cm3 liegen. Außerdem bestehen bei den eingebrachten Kühlrippen entsprechende Übergangswiderstände.

In 05.08.1997-Porter-US 5,653,280 wird der Vorschlag gemacht, die Bodenplatte aus einem Elastischen Material herzustellen, welches mit wärmeleitenden Pulvern aufgefüllt ist. Um den Kühlrippen die benötigte Stabilität in der elastischen Grundplatte zu geben, werden sie in T-Form ausgebildet, die in entsprechende T-Nuten der Grundplatte greifen. Hierdurch ergibt sich auf Grund der T-Form ein maximales KBV von ca. 6 bis 8 cm2/cm3. Außerdem ist der horizontale Wärmefluß von einer Rippe zur nächsten sehr eingeschränkt, da das elastische Material zwischen den Rippen einen nicht unerheblichen Wärmewiderstand darstellt.

In den Schriften 18.07.2000-Lee-US 6,088,917//12.10.1999- Huang-US 5,964,285//05.10.1999-Chen-US 5,960,871// 10.02.1996-Alusuisse-DE-GM 296 02 366//13.08.1991-Jordan- US 5,038,858 und 27.04.1982-Reed-US 4,326,383 werden Kühlkörper mit Klemm-und Klebeverbindungen vorgeschlagen. Mit diesen Verfahren können Kühlkörper mit einem KBV von ca. bis zu 12 cm2/cm3 hergestellt werden. Jedoch haben sie zum einen den Nachteil des hohen manuellen Fertigungsaufwandes, und vor allem haben sie sehr hohe Übergangswiderstände, da die Verbindungen weder stoffschlüssig sind, noch unter hohem Pressdruck stehen.

Insbesondere für Kühlanwendungen hoher Leistung sind diese Kühlkörper nicht geeignet.

Aus den Schriften 25.04.1989-Arnold-US 4,823,869//05.12.1989 -Hinshaw-US 4,884,331//28.05.1996-Kojima-US 5,519,938 und 17.08.1999-Steiner-US 5,937,518 sind Kühlkörper bekannt, welche aus einem massiven Block gefräst oder gesägt werden. Diese sind thermisch betrachtet sehr gut, jedoch ist aufgrund der Abmessungen der benutzten Werkzeuge und den mechanisch notwendigen Rippenstärken nach diesem Verfahren ein KBV von maximal 8 cm2/cm3 möglich. Aufgrund der hohen Bearbeitungsleistung ist die Herstellung nach diesem Verfahren auch sehr teuer.

Ebenfalls bekannt ist das Auflöten von einzelnen Rippen auf eine Grundplatte (Fig. 1). Hiermit ist ein KBV von ca. 20 cm2/cm3 möglich. Jedoch ist von Nachteil, daß die Verbindung zwischen der Grundplatte und den einzelnen Rippen mit einem entsprechenden Lötmittel (z. B. Lötfolie) hergestellt wird. Diese Lötmittel haben in der Regel eine Wärmeleitfähigkeit von nur ca. 16,5% der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer. Es ergibt sich ein entsprechender Übergangswiderstand. Zusätzlich ergibt sich ein hoher Bearbeitungsaufwand an der Verbindungskante der Rippen. Sollte diese nicht exakt plan aufliegen (z. B. durch Späne, Grat... etc.), ist die Lötverbindung nicht einwandfrei und der Übergangswiderstand würde weiter erhöht. Auch die mechanische Belastbarkeit der Lötverbindung, insbesondere gegen Verbiegen der Rippen, ist nicht sehr hoch.' In den Schriften 02.06.1997-Belady-DE-OS 197 23 085// 19.02.1998-Damsohn-DE-OS 198 06 978//02.06.1981-Nakamura- US 4,270,604//06.01.1998-Yeh-US 5,706,169//24.09.1996- Ito-US 5,558,155 und 17.12.1996-Wright-US 5,584,183 werden einige der vorher genannten Probleme beim Löten von Kühlkörpern beseitigt. Es wird das Verlöten von gefalteten Blechen vorgeschlagen. Durch die sich ergebende größere, mit der Grundplatte verlötet Fläche, sind die Probleme der mechanischen Belastbarkeit und des Übergangswiderstandes weitestgehend beseitigt. Jedoch sind diese Kühlkörper nur in einer Richtung (horizontal) mit Luft durchströmbar, da die Faltstruktur bei einer vertikalen Durchlüftung 50% der Rippenoberfläche verschließen

würde. In 27.02.1996-Morosas-US 5,494,098 und 03.04.1997- Wyler-WO 98/44554 wird vorgeschlagen dieses Problem durch Aussparungen an der Oberseite der gefalteten Rippen zu lösen. Auch für diese Lösung ergibt sich jedoch aufgrund der Werkzeugparameter der Faltwerkzeuge ein maximales KBV von nur ca. 10 cm2/cm3.

Nach der Schrift 13.01.1988-Prokopp-EP 0 278 240 wird ein Kühlkörper aus Blechen aufgebaut. Diese werden im Sockel miteinander durch Löten verbunden und anschließend als Block durch Löten auf einer Grundplatte befestigt. Mit diesem Verfahren ist ein KBV von ca. 20 cm2/cm3 möglich. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, daß der Materialaufwand durch die verwendeten und verbleibenden Lötfolie und Zwischenbleche entsprechend hoch ist.

Bei der Verwendung von z. B. Kupfer als Material für Bleche und Grundkörper ergibt sich ein entsprechendes Mehrgewicht. Da der gesamte Bereich der Zwischenbleche nicht von einem Kühlmedium umströmt wird, muß außerdem die Bauhöhe um eben diesen Sockelbereich erhöht werden.

In der Schrift 14.12.1998-Baxmann-DE-GM 298 22 241 wird vorgeschlagen, Rippen auf einer Grundplatte unter Verwendung von Pulver als Bindemittel zu verwenden. Alle Bestandteile sollen dabei aus demselben Material, z. B. Kupfer, bestehen. Hierbei ergibt sich eine stoffschlüssige Verbindung ohne Übergangswiderstände. Auf Grund der Parameter der Sinterformen ist mit diesem Verfahren ein maximales KBV von 12 cm2/cm3 möglich.

Außerdem ergibt sich der Nachteil, daß der Sinterprozeß bei sehr hohen Temperaturen knapp unter dem Schmelzpunkt des verwendeten Materials erfolgt. Hierbei verliert das Material sämtliche innere Spannung und die Rippen lassen sich anschließend durch geringste mechanische Einwirkungen zu verbiegen.

In der Schrift 11.07.2000-Mashiko-US 6,085,830 wird vorgeschlagen, Rippen an der Basis durch das Einpressen eines flüssigen Metalles zu verbinden. Aufgrund der Formenparameter, insbesondere der Entformbarkeit, ist mit diesem Verfahren ein maximales KBV von ca. 10 cm2/cm3 möglich. Insbesondere kann die Dicke der Rippen nur bis zu einem gewissen Minimum (ca. 0,5 mm)

reduziert werden, da sie sich sonst beim Einpressen des flüssigen Metalles verbiegen wurden. Außerdem sind die Kosten für ein solches Werkzeug vergleichsweise hoch. Einen ähnlichen Ansatz hat 14.08.1997-Smalen-WO 99/08821. Jedoch benutzt er stranggepreßte Aluminium-Kühlrippen, die mehrfach miteinander verpreßt werden, um die nötige mechanische Stabilität zu bekommen.

Dieses hat die Nachteile, daß erstens das KBV aufgrund der nötigen Seitenverbindungen der einzelnen Kühlrippen bei maximal 6 cm2/cm3 liegen wird, und zweitens durch die Preßverbindung an der Oberkante der Kühlrippen diese nur in einer Richtung durchströmbar sind.

Zur Beseitigung dieser Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gerippten Kühlkörper zu schaffen, welcher ein KBV von mindestens 15 cm2/cm3 hat, dessen Verbindung zwischen Bodenplatte und Rippen sowohl große mechanische Stabilität als auch geringe Übergangswiderstände hat, der in mindestens zwei verschiedenen Richtungen durchströmbar ist und der mit geringen Kosten zu fertigen ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einer Bodenplatte einzelne Kühlrippen mit Lot befestigt werden. Dabei ist die Dicke der Lotschicht mindestens 2,5 mal so groß, wie die Dicke der Kühlrippen, und die Kühlrippen gehen durch die gesamte Lotschicht hindurch und liegen auf der Bodenplatte auf. Dieses ist zum einen notwendig, um eine ausreichende mechanische Stabilität zu bekommen, und zum anderen um den thermischen Widerstand zu reduzieren. Die Rippen werden optimaler Weise aus Kupfer gefertigt. Dieses hat eine Wärmeleitfähigkeit von 372 W/mK. Die Wärmeleitfähigkeit von üblichem Kupferlot (z. B. SnCu3) liegt dem gegenüber bei ca. 62 W/mK. Dieses ist 1/6 der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer. Da die Dicke der Lotschicht mindestens 2,5 mal so groß ist wie die Dicke der Kühlrippen, ergibt sich für die Kühlrippen eine Kontaktfläche mit dem Lot, welche 6 mal (2, 5 mal je Seite, 1 mal an Unterkante) so groß ist, wie die Dicke der Kühlrippen.

Dadurch wird die schlechtere Wärmeleitfähigkeit des Lotes

ausreichend ausgeglichen. Thermisch optimal wäre ein Abstand zwischen zwei Rippen, der 5 mal so groß ist wie die Dicke der Kühlrippen. In einer beispielhaften Ausführung mit Kühlrippen der Dicke 0,1 mm würde sich ein Abstand von 0,5 mm zwischen den Rippen ergeben. Dieses würde einem Rastermaß (Abstand von einer Kühlrippenmitte zur nächsten Kühlrippenmitte) von 0,6 mm und einem KBV von ca. 32 cm2/cm3 entsprechen.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird das Lot mit einem Pulver eines gut Wärme leitenden Materials versetzt. Dieses ist vorteilhafter Weise Kupferpulver. Es muß darauf geachtet werden, daß es beim Mischen von Lot und Pulver nicht zu Legierungen oder Oxidation kommt. Entsprechend dem Pulveranteil im Lot/Pulver-Gemisch steigt die Wärmeleitfähigkeit des Gemisches.

Es haben sich Lot/Pulver-Mischverhältnisse zwischen 90 : 10 und 60 : 40 als besonders geeignet erwiesen. Aufgrund der erhöhten Wärmeleitfähigkeit kann nun zum einen die Dicke der Lotschicht reduziert werden, und zum zweiten kann der Abstand zwischen den Kühlrippen, bzw. das Rastermaß reduziert werden. Bei einer beispielhaften Ausführung mit Kühlrippen der Dicke 0,1 mm kann das Rastermaß in der Praxis bis auf 0,3 mm reduziert werden. Dadurch ergibt sich ein KBV von ca. 65 cm2/cm3.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird anstelle einer massiven Bodenplatte eine flache Heat-Pipe-Bodenplatte benutzt.

Eine Heat-Pipe ist ein bekanntes System zum Wärmetransport, welches auf dem Prinzip der Verdampfung und-Rekondensation von Flüssigkeiten (meistens Wasser bei Unterdruck) basiert. Dieses hat den Vorteil, daß durch den Heat-Pipe-Boden die Wärme von konzentrierten Hitzepunkten sehr schnell und gleichmäßig auf alle Rippen verteilt wird. Außerdem ist ein Heat-Pipe-Boden sehr viel leichter, als eine massive Bodenplatte mit hinreichend vergleichbarer Leistung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden an einer massiven Bodenplatte einzelne oder mehrere Heat-Pipe-Rohre oder sonstige Heat-Pipe-Elemente angebracht. Dieses hat einen ähnlichen Effekt wie der Heat-Pipe-Boden. Im Gegensatz zu diesem wird mit

einem Heat-Pipe-Rohr die Wärme nur in Richtung und Ausdehnung des Rohres über die massive Bodenplatte verteilt. Dem gegenüber verteilt der Heat-Pipe-Boden die Wärme gleichmäßig auf der ganzen Bodenfläche. Jedoch sind die Kosten für einen Heat-Pipe-Boden deutlich höher, so daß dieser bei Hitzepunkten mittlerer Leistung durch die günstigeren Heat-Pipe-Rohre oder Heat-Pipe-Elemente ersetzt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die Kühlrippen mit Strukturen versehen, welche die Kühl Oberfläche vergrößern.

Aufgebrachte, gewalzt oder gestanzte Strukturen reduzieren zusätzlich Laminareffekte bei der Durchströmung des Kühlkörpers, so daß es zu einer verbesserten Wärmeabgabe kommt und die Leistung des Kühlkörpers erhöht wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Kühl Oberflächen des Kühlkörpers dunkel bzw. schwarz eingefärbt.

Dadurch wird die Wärmeabstrahlung erhöht, und die Leistungsfähigkeit des Kühlkörpers steigt entsprechend. Hierbei kann die Leistungssteigerung durchaus bis zu 15% betragen.

Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 : Ein Kühlkörper mit aufgelöteten Kühlrippen.

Fig. 2 : Detailvergrößerung A der Lotschicht des Kühlkörpers aus Fig. 1 mit einer Lötung bisheriger Art.

Fig. 3 : Detailvergrößerung B der Lotschicht des Kühlkörpers aus Fig. 1 mit einer Lötung neuer Art mit Standard Lot.

Fig. 4 : Detailvergrößerung C der Lotschicht des Kühlkörpers aus Fig. 1 mit einer Lötung neuer Art mit einem Lot/Pulver Gemisch.

Fig. 5 : Schematische Darstellung der Wärmeverteilung eines Hitzepunktes auf einer massiven Bodenplatte.

Fig. 6 : Schematische Darstellung der Wärmeverteilung eines Hitzepunktes auf einem Heat-Pipe-Boden.

Fig. 7 : Schematische Darstellung der Wärmeverteilung eines Hitzepunktes auf einer massiven Bodenplatte mit einem Heat-Pipe-Rohr.

Figur 1 zeigt einen Kühlkörper bestehend aus einer Bodenplatte (2) und aufgelöteten Kühlrippen (3).

Figur 2 zeigt eine Detailvergrößerung A des Kühlkörpers mit einer Lötung bisheriger Art. Bei diesem Verfahren wird auf eine Bodenplatte (2) eine Lotschicht (4) mit aufgebracht. Dieses geschieht in der Regel durch entsprechende Lotfolien mit geringer Dicke (d2). Auf die Lotschicht (4) werden anschließend die Kühlrippen (3) aufgebracht. In einem thermischen Prozeß werden nun die Kühlrippen (3), die Lotschicht (4) und die Bodenplatte (2) miteinander verbunden. Dabei haben die Kühlrippen (3) lediglich an der Unterkante (6) Kontakt mit der Lotschicht (4). In einer optimalen Ausführung bilden sich durch entsprechenden Einsatz von Flußmitteln schmale Übergangsbereiche (5) an den Seiten (7) der Kühlrippen (3) aus. Der Wärmefluß von der Bodenplatte (2) durch die Lotschicht (4) in die Kühlrippen (3) findet so nur über die Kontaktbereiche (5) und (6) statt. Idealer Weise liegen die Kühlrippen (3) direkt auf der Bodenplatte (2) auf. Jedoch hat sich in der Praxis gezeigt, daß z. B. durch einen Grat oder Verwinkelungen der Kühlrippen (3) immer ein gewisser Abstand zur Bodenplatte (2) bleibt.

Figur 3 zeigt eine Detailvergrößerung B des Kühlkörpers mit einer Lötung neuer Art. Bei dieser Art wird auf die Bodenplatte (2) eine Lotschicht (8) aufgebracht. Dabei ist die Dicke (d3) der Lotschicht (8) mindestens 2,5 mal so dick, wie die Dicke (dl) der Kühlrippen (3). Die Kühlrippen (3) sind dabei so weit es geht direkt auf die Bodenplatte (2) aufgebracht. Dieses vergrößert die Kontaktfläche zwischen den Kühlrippen (3) und der Lotschicht (8) an den Seiten (7) der Kühlrippen (3) erheblich. Die Wärme kann nun von der Bodenplatte (2) durch die Lotschicht (8) einerseits durch die Unterkanten (6) der Kühlrippen (3), als auch insbesondere über die Seitenflächen (7) der Kühlrippen (3) fließen. Der Wärmefluß von der Bodenplatte (2) in die Seitenflächen (7) ist durch die

Pfeile (9) dargestellt. Dabei sollte der Abstand (d4) zwischen zwei Kühlrippen (3) mindestens 4 mal so groß sein wie die Dicke (dl) der Kühlrippen (3).

Figur 4 zeigt eine Detailvergrößerung C des Kühlkörpers mit einer Lötung neuer Art. Jedoch ist die Lotschicht aus einem gut Wärme leitenden Pulver (10) und Lot (11) zusammengesetzt. Durch die Beimischung des Pulvers (10) in das Lot (11) wird insbesondere die Wärmeleitung (9) von der Bodenplatte (2) in die Seitenflächen (7) der Kühlrippen (3) zum Teil erheblich vergrößert. Dieses ist abhängig von den für das Pulver (10) verwendeten Materialien und den Mischverhältnissen zwischen Pulver (10) und Lot (11). Durch die bessere Wärmeleitung kann zum einen die Dicke (d5) der Lotschicht reduziert werden, und zum anderen der Abstand (d6) zwischen zwei Kühlrippen (3) verringert werden. Hierdurch kann das KBV und damit die Leistung entsprechend erhöht werden.

Figur 5 zeigt die schematische Darstellung der Wärmeverteilung eines Hitzepunkte (20) auf einer massiven Bodenplatte. Die in der Darstellung angegebenen Temperaturen sind beliebig ausgewählte Werte, zur Verdeutlichung des Schemas. In der Mitte der Bodenplatte ist beispielhaft ein runder Hitzepunkt (20) installiert. Um den Hitzepunkt (20) herum sind kreisförmig die Temperaturzonen (21 bis 25) eingezeichnet. Der Hitzepunkt (20) soll eine Temperatur von 80°C haben. Je weiter eine umliegende Hitzezone, (21 bis 25), von dem Hitzepunkt (20) entfernt ist, desto kälter ist ihre Temperatur, bzw. das Temperatur-Delta zum Hitzepunkt (20) ist größer. Entsprechend diesem Schema ist ersichtlich, daß aufgelötete Kühlrippen in den äußeren Temperaturzonen (25) deutlich geringeren Wärmezufluß haben, als z. B. Kühlrippen, die direkt über dem Hitzepunkt (20) angebracht sind. Durch den geringeren Wärmezufluß ist ihr AT zur Umgebungsluft geringer, und sie können weniger Wärme an die Umgebung abführen. Hierdurch sinkt die Leistungsfähigkeit des Kühlkörpers insgesamt. Es ist noch anzumerken, daß es sich um eine sehr vereinfachte schematisch Darstellung handelt, da eine solche gleichmäßig radiale Hitzeverteilung in der Praxis normalerweise

nicht vorkommt, sondern die Konturen der Temperaturzonen unregelmäßig sind.

Figur 6 zeigt die schematische Darstellung der Wärmeverteilung eines Hitzepunkte (30) auf einer Bodenplatte, welche als Heat-Pipe ausgelegt ist. Es wird davon ausgegangen, daß der Hitzepunkt (30) mit der gleichen Wärmeleistung erzeugt wird, wie der Hitzepunkt (20) aus Fig. 5, und die Kühlkörper außer bei der Bodenplatte ansonsten identisch sind. Der Heat-Pipe-Boden hat die Eigenschaft, die Hitze sehr schnell und gleichmäßig zu verteilen. Dieses ist daran erkennbar, daß der Temperaturunterschied zwischen dem Hitzepunkt (30) und der äußeren Zone (33) nur ca. 1,5°K beträgt.

Dieses hat zur Folge, daß sämtliche Kühlrippen annähernd den gleichen Wärmezufluß erhalten. Hierdurch kann der Kühlkörper über die Kühlrippen die maximale Wärme abgeben. Dieses drückt sich dadurch aus, daß die Temperatur des Hitzepunktes (30) entsprechend niedriger ist, als die Temperatur des Hitzepunktes (20) aus Fig.

5.

Figur 7 zeigt die schematische Darstellung der Wärmeverteilung eines Hitzepunkte (40) auf einer Bodenplatte, welche mit einem Heat-Pipe-Rohr (41) verbunden ist. Es wird davon ausgegangen, daß der Hitzepunkt (40) mit der gleichen Wärmeleistung erzeugt wird, wie die Hitzepunkt (20) und (30) aus Fig. 5 und 6, und die Kühlkörper außer der Bodenplatte ansonsten identisch sind. Hierbei nimmt das Heat-Pipe-Rohr (41) einen großen Teil der Wärme des Hitzepunktes (40) auf, und verteilt sie gleichmäßig über die Breite des Heat-Pipe-Rohres (41). Zu beiden Seiten des Heat-Pipe- Rohres (41) bilden sich entsprechende Temperaturzonen (42 bis 44), die kälter werden, je weiter sie vom Heat-Pipe-Rohr (41) entfernt sind. Insgesamt ist jedoch das Temperatur-Delta zwischen dem Hitzepunkt (40) und der ältesten Temperaturzone (44) geringer, als bei einer massiven Bodenplatte alleine (Fig. 5). Daher kann der Kühlkörper insgesamt mehr Leistung wegführen, als mit einer massiven Bodenplatte alleine. Der Hitzepunkt (40) ist dementsprechend kälter, als der Hitzepunkt (20) aus Fig. 5. Jedoch ist die Wärmeverteilung nicht so gut, wie bei einer Heat-Pipe- Bodenplatte, weshalb der Hitzepunkt (40) entsprechend wärmer ist, als der Hitzepunkt (30) aus Fig. 6.