DE112007000768T5

DE112007000768T5 - Integriertes Modul für die Flüssigkeits-Luft-Leitung

Info

Publication number: DE112007000768T5
Application number: DE112007000768T
Authority: DE
Inventors: James Redwood Hom; Girish Austin Upadhya; Douglas E. Santa Clara Werner; Mark Los Altos Hills Munch; Paul Los Altos Tsao; Bruce La Honda Conway; Pen Albany Zhou; Richard Foster Brewer
Original assignee: Cooligy Inc
Current assignee: Cooligy Inc
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2009-02-12
Also published as: TW200809477A; WO2007120530A3; TW200810676A; TW200813695A; JP2009532868A; US8157001B2; WO2007120530A2; US20070227708A1

Abstract

Integriertes Kühlsystem, das aufweist:
a. eine erste Kühlstruktur zum Umwälzen eines ersten Kühlmediums; und
b. eine zweite Kühlstruktur, die auf die erste Struktur gestapelt ist, zum Umwälzen eines zweiten Kühlmediums, das von dem ersten Kühlmedium unterschiedlich ist.

Description

Verwandte Anmeldungen
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität nach 35 U. S. C. 119 (e) der ebenfalls anhängigen vorläufigen Patentanmeldung der USA, amtliches Aktenzeichen 60/788,545, angemeldet am 30. März 2006 und mit dem Titel „MULTI CHIP COOLING (Kühlen mehrerer Chips)". Die vorläufige Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen 60/788,545, angemeldet am 30. März 2006 und mit dem Titel „MULTI CHIP COOLING", ist außerdem hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Wärmetauscher. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren und Systeme zum Kühlen mehrerer Chips, wobei eine Kombination aus mit Flüssigkeit und mit Luft kühlenden Strukturen verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Das Kühlen heutiger Halbleiterstrukturen stellt eine wesentliche Herausforderung für herkömmliche Kühlstrukturen, so wie mit Gebläse versehenen Wärmesenken und Wärmerohren, dar. Zum Beispiel haben moderne hochleistungsfähige Prozessoren sehr hohe Anforderungen an die Wärmedissipation, jedoch können herkömmliche Kühlstrukturen diese Anforderungen nicht erfüllen. Mit Gebläse versehene Wärmesenken bewegen oftmals nicht ausreichend Luft schnell genug, um einen modernen Prozessor zu kühlen. Gleichermaßen sind Wärmerohre sowohl wegen der Wärmemenge, die sie dissipieren können als auch wegen der Entfernung, über die sie die Wärme von der Wärmequelle wegbewegen können, eingeschränkt. Somit sind herkömmliche Kühltechniken, die Wärmerohre oder mit Gebläse versehene Wärmesenken verwenden, für das Kühlen moderner Elektronik nicht angemessen.
Diese Grenzen werden sogar noch deutlicher bei Systemen, die mehrere elektronische Komponenten enthalten, von denen jede Wärme erzeugt. Zum Beispiel werden hochleistungsfähige Laptops zunehmend als Ersatz für Desktop-Systeme verwendet. Diese Laptops integrieren auf einer kleinen Grundfläche viele elektronische Komponenten, so wie CPUs, Grafikprozes soren und Speicherhub-Controller. Kühllösungen auf Systemebene und auf Komponentenebene haben jede ihre Nachteile.
Lösungen auf Systemebene sind weniger optimal, da jedwede Lösung, die für ein System optimiert worden ist, notwendigerweise für ein anderes System weniger optimal ist. Kühllösungen, die das Kühlen auf Basis einer einzelnen Komponente ansprechen, verringern die Zuverlässigkeit des Systems, da sie zusätzliche kritische Komponenten, Übergänge und Verbindungen erfordern, wobei der Ausfall irgendeines davon einen Systemausfall hervorrufen könnte.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sorgen für ein effizienteres Kühlen von Systemen, die mehrere Wärme erzeugende elektronische Baugruppen enthalten. Bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein integriertes Kühlsystem eine erste Kühlstruktur, die auf eine zweite Kühlstruktur gestapelt ist. Die erste Kühlstruktur dient dazu, ein erstes Kühlmedium umzuwälzen, und die zweite Kühlstruktur dient dazu, ein zweites Kühlmedium umzuwälzen, das von dem ersten Medium unterschiedlich ist. Bei einer Ausführungsform umfasst das System einen Fluidweg in der ersten Kühlstruktur. Der Fluidweg enthält eine Mikrokanalstruktur. Bevorzugt ist das erste Kühlmedium Wasser und das zweite Kühlmedium ist Luft.
Bevorzugt umfasst der Fluidweg eine doppelte gegenläufige Struktur. Die doppelte gegenläufige Struktur ist eine mehrwegige Strömungsstruktur, bei der der vorherrschende Strömungsweg entgegengesetzt zu dem des Stroms in dem zweiten Medium ist. Der Zweck der mehrwegigen Strömungsstruktur ist es, die Wärme über ein größeres Gebiet zu verteilen und die Zeit zu maximieren, während der das Fluid unter den Luftrippen strömt und Wärme überträgt. Bei einer Ausführungsform umfasst das System auch eine Pumpe, die an den Fluidweg gekoppelt ist.
Bei einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein integriertes Kühlsystem eine erste Schicht, eine zweite Schicht und eine Pumpe. Die erste Schicht ist an die zweite Schicht gekoppelt. Die erste Schicht hat eine Kontaktfläche, die zum Ankoppeln einer Wärmequelle ausgestaltet ist, und hat einen Fluidweg benachbart der Kontaktfläche. Die zweite Fläche hat eine Vielzahl von Luftrippen. Die Pumpe ist mit dem Fluidweg gekoppelt und bildet einen geschlossenen Weg zum Umwälzen eines Fluides durch die erste Schicht.
Bevorzugt ist die zweite Schicht gegenüber der ersten Schicht abgedichtet, um eine Innenfläche des Fluidweges zu bilden. Bei einer Ausführungsform hat der Fluidweg eine Fluidkontaktfläche mit der zweiten Schicht, die größer ist als das Zweifache der Kontaktfläche der ersten Schicht mit der Wärmequelle. Bevorzugt haben sowohl die erste Schicht als auch und die zweite Schicht eine thermische Leitfähigkeit von wenigstens 15 W/(mK) oder mehr.
Bei einer Ausführungsform enthält der Fluidweg eine Vielzahl von Fluidrippen, die über die Kontaktfläche im Wesentlichen gleich beabstandet sind. Bevorzugt haben die Fluidrippen eine thermische Leitfähigkeit von 15 W/(mK) oder mehr und sind gleichmäßig beabstandet.
Bevorzugt umfasst das System eine Wärmequelle, die an die Kontaktfläche gekoppelt ist. Die Wärmequelle kann eine oder mehrere elektronische Baugruppen umfassen. Der Fluidweg umfasst eine doppelte gegenläufige Struktur. Bei manchen Ausführungsformen umfasst das System einen programmierbaren Controller, der mit einem die Temperatur abfühlenden Element innerhalb des Fluidweges gekoppelt ist. Der programmierbare Controller ist so programmiert, dass er die Fluidströmungsgeschwindigkeit innerhalb des Fluidweges erhöht, wenn das die Temperatur abfühlende Element eine Zunahme in der Temperatur erfasst. Als Alternative oder zusätzlich ist der programmierbare Controller so programmiert, dass er die Luftbewegungsgeschwindigkeit erhöht, wenn die erfasste Temperatur zunimmt, und die Luftbewegungsgeschwindigkeit erniedrigt, wenn die Temperatur abnimmt.
Bei einer Ausführungsform ist die Richtung des Fluidpumpens von dem Einlass zu dem Auslass, wobei sich das Fluid noch weiter abgekühlt hat, bevor die Pumpe erreicht wird. Typischerweise ist es diese Richtung des Fluidstromes, bei der die Entfernung des Strömungsweges zwischen einem Port und der Wärmequelle mit der stärksten Dissipation am größten ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das System außerdem einen Fluidbehälter, der an den Fluidweg gekoppelt ist oder sich in diesem befindet, wobei er bevorzugt an die Pumpe gekoppelt ist.
Bevorzugt umfasst die erste Schicht eine Einfriedung, die wenigstens einen Luftstromkanal bildet, und wenigstens einen Luftbeweger, der an wenigstens einen Luftstromkanal gekoppelt ist. Die Luftrippen innerhalb des Kanals haben eine Form, die gefaltet, stiftartig, hexagonal, als Tragflügelprofil gestaltet, gekräuselt, fischgrätenartig, lanzenähnlich, geriffelt oder irgendeine Kombination aus diesen ist.
Bei einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ein integriertes Kühlsystem eine erste Schicht, eine Vielzahl von Fluidrippen, eine zweite Schicht, die an die erste Schicht gekoppelt ist, eine Vielzahl von stiftartigen und gefalteten Luftrippen, einen Luftbeweger, eine Wärmequelle, eine Pumpe und einen programmierbaren Controller. Die erste Schicht hat eine erste Seite, die eine Kontaktfläche enthält, um eine benachbart dazu liegende Wärmequelle an diese anzukoppeln. Die erste Schicht enthält einen Fluidweg benachbart der Kontaktfläche und eine Wärmeübergangsfläche benachbart der zweiten Schicht mit einer Fläche, die größer ist als das Zweifache der Kontaktfläche. Der Fluidweg enthält eine doppelte gegenläufige Strömungswegstruktur benachbart wenigstens einem Teil der Wärmequelle. Die erste Schicht hat eine thermische Leitfähigkeit von wenigstens 15 W/mK.
Die Vielzahl der Fluidrippen ist in dem Fluidweg über der Wärmequelle angeordnet, der den doppelten gegenläufigen Strömungsweg enthält. Die Rippen sind gleichmäßig beabstandet und mit der Kontaktfläche der ersten Schicht, mit dem Fluid in dem Fluidweg und mit der zweiten Schicht thermisch leitend verbunden. Die Fluidrippen haben eine thermische Leitfähigkeit von wenigstens 15 W/mK.
Die Luftrippen, die an die zweite Schicht gekoppelt sind, sind mit einer Einfriedung abgedeckt, um einen oder mehrere Luftkanäle zu erzeugen. Ein Kanalteiler, die Form der Luftrippen und die Anordnung der Luftrippen steuern die Geschwindigkeit und Richtung eines kühlenden Luftstromes.
Bevorzugt ist die zweite Schicht gegenüber der ersten Schicht abgedichtet, um eine Innenfläche des Fluidweges zu bilden. Bei einer Ausführungsform ist der Strömungsweg optimiert, um das Kühlen jeder elektronischen Baugruppe zu maximieren. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Strömungsweg optimiert, um die Temperatur jeder elektronischen Baugruppe zu minimieren. Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist der Strömungsweg optimiert, um das Kühlen einer ausgewählten elektronischen Baugruppe zu maximieren.
Der programmierbare Controller ist mit dem Luftbeweger und mit der Pumpe in einer Weise verbunden, dass er die Geschwindigkeit der Pumpe und des Luftbewegers steuert. Bei einer Ausführungsform steuert der programmierbare Controller die Strömungsgeschwindigkeit der Pumpe und die Geschwindigkeit des Luftbewegers. Der programmierbare Controller umfasst die Möglichkeit, Temperaturmessungen an einem Ort der Anordnung aus der ersten Schicht oder der zweiten Schicht abzunehmen. Der Controller kann mit der Hauptplatine integriert sein und Information verwenden, die von den Chips zur Verfügung gestellt wird, um die Luftbeweger und die Pumpen zu steuern. Der Controller verwendet die Temperaturinformation, um die Strömungsgeschwindigkeit der Pumpe und die Geschwindigkeit des Luftbewegers, einschließlich des Zustandes der Pumpe und des Luftbewegers, zu steuern.
Bei einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines integrierten Kühlsystems offenbart. Bei dem Herstellungsverfahren wird eine erste Schicht mit einer ersten Seite, die mit Kopplungsflächen für eine oder mehrere elektronische Baugruppen ausgestaltet ist, und mit einer zweiten Seite, die so ausgestaltet ist, dass sie gegenüber einer zweiten Schicht abdichtet, versehen. Die erste Struktur hat einen Fluidweg, der so gestaltet ist, dass er Fluid von einem Einlass zu einem Auslass kanalisiert, wobei der Fluidweg über die Kopplungsfläche für die Wärmequelle verläuft. Bevorzugt enthält der Strömungsweg Fluidrippen über den Kopplungsflächen für die elektronischen Baugruppen. Bei einer weiteren Ausführungsform hat der Strömungsweg eine doppelte gegenläufige Strömungsstruktur über einer Kopplungsfläche. Bei einer weiteren Ausführungsform hat der Strömungsweg eine Mikrokanalplattenanordnung.
Als ein weiterer Schritt beim Herstellen der vorliegenden Erfindung wird eine zweite Schicht zum Umwälzen eines Kühlmediums zur Verfügung gestellt und dichtend mit der ersten Schicht verbunden. Befestigt an der zweiten Schicht ist eine Vielzahl von Luftrippen. Zusätzlich können alle oder ein Teil der Luftrippen als integraler Teil der zweiten Schicht angebaut oder ausgebildet werden.
Bei einem weiteren der Herstellungsschritte wird eine Pumpe an den Fluidweg gekoppelt, wobei ein geschlossener Strömungsweg gebildet wird. Bei einem weiteren der Herstellungsschritte wird ein programmierbarer Controller an der Pumpe befestigt.
Bevorzugt definiert die Abdichtung zwischen der zweiten Schicht und der ersten Schicht eine Innenfläche des geschlossenen Fluidweges. Bei einer Ausführungsform ist die Kontaktfläche des Fluidweges zwischen der ersten und der zweiten Schicht größer als die Kontaktflächen mit den elektronischen Baugruppen. Bevorzugt haben die Materialien, aus denen die erste und die zweite Schicht gebildet sind, eine thermische Leitfähigkeit von 15 W/(mK) oder mehr. Bei manchen Ausführungsformen hat der programmierbare Controller eine Einrichtung zum Mes sen einer Temperatur, wobei eine Fluidströmungsgeschwindigkeit der Pumpe gesteuert wird. Bevorzugt wird der programmierbare Controller die Fluidströmungsgeschwindigkeit erhöhen, wenn die Temperatur anwächst, und die Geschwindigkeit senken, wenn die Temperatur abfällt. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Pumpe eingeschaltet, wenn die Temperatur eine bestimmte Temperatur überschreitet, und abgeschaltet, wenn die Temperatur unterhalb einer bestimmten Temperatur fällt.
Bei weiteren Ausführungsformen ist der Pumpeneinlass an den Port gekoppelt, der die längste Entfernung im Strömungsweg zwischen dem Port und der Wärmequelle mit der stärksten Dissipation hat.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein Behälter mit dem Strömungsweg gekoppelt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein integriertes Kühlsystem, das eine Wärmeabweiser-Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst.
2 ist eine Explosionsansicht der Wärmeabweiser-Anordnung der 1 in Phantomdarstellung.
3 ist eine Draufsicht der Kaltplattenanordnung der 1 im Querschnitt, welche Fluidkanäle über mehreren Wärmequellen zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines integrierten Kühlsystems für eine Computerkarte gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine Draufsicht der Kaltplattenanordnung der 4 im Querschnitt, welche Makrokanäle und die Mikrokanäle zum Kühlen eines Prozessors und von Speicherchips zeigt.
6 ist eine Seitenquerschnittsansicht der Kaltplattenanordnung und der Wärmeabweiser-Anordnung der 4, welche eine Mikrokanal-Unteranordnung zeigt, die durch ein Loch in der Kaltplatte an eine Makrokanalbasis angeschlossen ist.
7 ist ein Ablaufdiagramm zum Herstellen eines integrierten Kühlsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Genaue Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auf integrierte Kühlsysteme gerichtet, in denen eine flüssigkeitsbasierte Kaltplattenanordnung und ein luftbasierter Wärmetauscher (eine Wärmeabweiser-Anordnung) als eine integrierte Einheit ausgestaltet sind. Integrierte Kühlsysteme gemäß der vorliegenden Erfindung verbessern die Zuverlässigkeit des Systems vorteilhaft, verbessern die Möglichkeit, mehrere elektronische Komponenten mit einem System zu kühlen, und verringern die Kosten.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind fluidgekühlte und luftgekühlte Wärmetauscher auf einander gestapelt, oberhalb einer Wärme erzeugenden Baugruppe, um so in effizienterer Weise die Wärme erzeugende Baugruppe zu kühlen.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst ein kühlender Fluidweg eine doppelte gegenläufige Strömungsstruktur. Bei dieser Struktur umfasst der Fluidweg ein erstes Segment, das „kehrt macht" oder die Richtung um 180 Grad entlang einem zweiten Segment, das dem ersten benachbart liegt, ändert. Der Fluidweg wiederholt dann dieses Muster des Kehrtmachens beliebig oft. Auf diese Weise wird die Zeit, über die sich der Fluidstrom benachbart der Wär mequelle befindet, maximiert, was somit die Wärmeübertragung erhöht. Weiterhin ist die vorherrschende Strömungsrichtung des ersten Fluides der Strömungsrichtung des zweiten Fluides entgegengesetzt.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform umfasst das System eine erste Kontaktfläche zum Ankoppeln an eine Wärmequelle und eine zweite Kontaktfläche zum Dissipieren von Wärme. Bevorzugt ist die zweite Kontaktfläche größer als die erste Kontaktfläche.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines integrierten Kühlsystems 100 zum Kühlen eines Laptop-Computers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kühlsystem 100 umfasst eine Kaltplattenanordnung 130, die an eine Wärmeabweiser-Anordnung 120 gekoppelt ist, so dass eine integrierte Anordnung aus Kaltplatte und Wärmeabweiser gebildet wird. Eine Oberfläche der Wärmeabweiser-Anordnung 120 liegt der Kaltplattenanordnung 130 benachbart und bildet eine obere Platte und dichtet zu der Kaltplattenanordnung 130 ab. Die integrierte Anordnung aus Kaltplatte und Wärmeabweiser liegt über einer ersten, einer zweiten bzw. einer dritten elektronischen Baugruppe 140–142 und kühlt diese somit.
Die Wärmeabweiser-Anordnung 120 umfasst Luftdurchlässe 125–127, die alle fluidisch mit einem Kühlgebläse 110 gekoppelt sind. Die Kaltplattenanordnung 130 umfasst einen Einlass 170 und einen Auslass 180, die fluidisch mit dem Strömungsweg 315 gekoppelt sind. Gekoppelt mit dem Einlass 170 und dem Auslass 180 ist eine Pumpe 150. Die Pumpe 150, die integrierte Anordnung aus Kaltplatte 130 und Wärmerabweiser 120 und der Behälter 160 bilden somit einen Fluidweg in geschlossener Schleife.
Das Kühlgebläse 110 erzeugt einen Luftstrom 115, der in den Luftdurchlass 127 eintritt und durch die Wärmeabweiser-Anordnung 120 strömt. Zusätzliche Gebläse (nicht gezeigt) können an der Wärmeabweiser-Anordnung 120 befestigt werden und erzeugen einen zusätzlichen Luftstrom durch den Luftdurchlass 128. Der Luftstrom 115 verlässt die Wärmeabweiser-Anordnung 120 durch die Luftdurchlässe 125 und 126 als aufgeheizte Abluft 116. Die Luftdurchlässe 125, 126 und 127 sind bevorzugt in der Abdeckung 260 des Wärmeabweisers gebildet und definieren einen oder mehrere Luftkanäle durch die Wärmeabweiser-Anordnung 120.
Der Fluidweg 315 beginnt mit dem Auslass der Pumpe 150 und tritt in den Einlass 170 zur Kaltplattenanordnung 130 ein. Der Fluidweg 315 verläuft benachbart einer ersten elektronischen Komponente 140, wo der Weg 315 eine Fläche über der elektronischen Baugruppe 140 hat, der bevorzugt im Wesentlichen gleich der Kopplungsfläche der Baugruppe ist. Der Fluidweg tritt dann in eine doppelte gegenläufige Strömungsstruktur 340 ein. Die doppelte gegenläufige Strömungsstruktur 340 liegt über der elektronischen Baugruppe 141 und hat eine Fläche, die bevorzugt wesentlich größer ist als die Kopplungsfläche der darunter liegenden elektronischen Baugruppe 141. Der Weg verlauft dann benachbart einer dritten elektronischen Baugruppe 141, wo der Strömungsweg 315 so bemessen ist, dass er eine Fläche hat, die größer ist als die Kopplungsfläche für die elektronische Baugruppe 141. Der Strömungsweg 315 verlässt die Kaltplattenanordnung 130 am Auslass 180. Der Auslass 180 koppelt an den Behälter 160, wobei der Behälter mit dem Einlass der Pumpe 150 gekoppelt ist. Obwohl die 1 den Einlass 170 und den Auslass 160 so veranschaulicht, als ob sie ihren Ursprung in der Kaltplattenanordnung haben, wird verstanden werden, dass der Ort von Einlass 170 und Auslass 160 über die Wärmeabweiser-Anordnung 120 oder irgendeine Kombination aus den beiden gewählt werden kann.
Ein Controller 155 ist an das Gebläse 110, an die Pumpe 150 und an ein temperaturabfühlendes Element 156 gekoppelt. Das temperaturabfühlende Element 156 ist an die Kaltplatte 130 gekoppelt und überwacht somit ihre Temperatur. Im Betrieb wird der Controller 155 so programmiert, dass er die Temperatur der Kaltplatte 130 abfühlt, die von dem temperaturabfühlenden Element 156 erfasst wird, und, als Antwort, die Pumpe 150, das Gebläse 110 oder bei de steuert. Als ein Beispiel, wenn die Temperatur der Kaltplatte 130 sich oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes befindet, schaltet der Controller 155 die Pumpe 150 ein, um somit die Kaltplatte 130 zu kühlen, schaltet das Gebläse 110 ein, um somit Wärme durch die Luftdurchlässe 125 und 126 zu entfernen, oder schaltet sowohl die Pumpe 150 als auch das Gebläse 110 ein. Wenn die Temperatur der Kaltplatte 130 unter einen Schwellenwert fällt, werden die Pumpe 150, das Gebläse 110 oder beide abgeschaltet. Obwohl die 1 das temperaturabfühlende Element 156 als an die Kaltplattenanordnung 130 gekoppelt darstellt, kann es als Alternative an die Wärmeabweiser-Anordnung 120 gekoppelt werden oder als Teil eines oder mehrerer der elektronischen Chips 140–142 integral ausgebildet werden.
Im Betrieb erzeugt jede der Wärmequellen 140–142 Wärme, die in die Kaltplatte 130 abstrahlt. Die Pumpe 150 pumpt Fluid aus dem Behälter 160 zu dem Einlass 170 entlang dem Strömungsweg 315, welcher die doppelte gegenläufige Strömungsstruktur 340 umfasst, und zu dem Auslass 180. Während es sich oberhalb der Wärmequellen 140–142 befindet, absorbiert das Fluid Wärme, die von den Wärmequellen 140–142 in die Kaltplatte 130 geleitet worden ist. Das erwärmte Fluid bewegt die Wärme um die Kaltplatte 130 herum, wo sie zu der Wärmeabweiser-Anordnung 120 transportiert wird. Die Wärmeabweiser-Anordnung 120 leitet dann die Wärme in die Luft, die von den Luftdurchlässen 127 und 128 zu den Austrittsluftdurchlässen 125 und 126 strömt. Die Temperatur innerhalb der Kaltplatte 130 wird von dem temperaturüberwachenden Element 156 überwacht und von dem Controller 155 verwendet, um die Pumpe 150, das Gebläse 110 oder beide zu steuern.
Wie es in Einzelheiten hiernach beschrieben wird, wird Wärme in effizienter Weise entfernt, indem (a) die Wärmequellen 140–142 benachbart dem Strömungsweg 315 gebracht werden, (b) die elektronischen Baugruppen 140–142 mit ihren jeweiligen Kontaktflächen thermisch gekoppelt werden, (c) eine Größe des Strömungsweges so ausgewählt wird, dass er der Kontaktfläche einer Wärmequelle entspricht, oder (d) eine Kombination aus diesen ausgewählt wird.
2 veranschaulicht eine explosionsartige Phantomansicht der Wärmeabweiser-Anordnung 120 (1). Die Basis der Wärmeabweiser-Anordnung 200 besteht aus einer Abweiseplatte 201, gefalteten Luftrippen 230 und stiftartigen Luftrippen 231, die mit der Abweiseplatte 201 gekoppelt sind, einem Luftkanalteiler 250 und einer Abdeckung 260 mit Luftansaugdurchlässen 127 und 128 und Abluftdurchlässen 125 und 126.
Die Abweiseplatte 201 bildet eine fluiddichte Abdichtung mit der Kaltplattenanordnung 130 (1). Gefaltete Luftrippen 230 und stiftartige Luftrippen 231 sind an der Abweiseplatte 201 angebracht oder als ein integraler Teil der Abweiseplatte 201 ausgebildet.
Im Betrieb bildet die Abdeckung 260 bevorzugt zwei Luftkanäle durch die Luftrippen. Die Luft wird von den Luftdurchlässen 127 und 128 von dem Gebläse 110 (1) zwangsweise bewegt und tritt durch die Luftdurchlässe 125 und 126 aus. Die gefalteten Luftrippen 230 und die stiftartigen Luftrippen 231 leiten Wärme von der Abweiseplatte 201 und in die Umgebung, in diesem Fall die Luft innerhalb der Luftkanäle. Jedoch rufen die Luftrippen einen Gegendruck hervor, der den Luftstrom 115 hemmt (1). Da Gegendruck vermehrt durch die gefalteten Luftrippen 230 hervorgerufen wird, werden sie nicht über die gesamte Rückweiseplatte 201 verwendet. Ein Teil der Oberfläche der Abweiseplatte 201 hat stiftartige Luftrippen 231, die an der Wärmerückweiseplatte 201 befestigt sind. Diese stiftartigen Luftrippen 231 arbeiten so, dass sie dasselbe Ziel erreichen, wie die gefalteten Luftrippen 230, obwohl weniger effizient, jedoch weniger Gegendruck hervorrufend. Die stiftartigen Rippen 231 leiten Wärme von der Abweiseplatte in die Umgebung und steuern den Luftstrom 115 (1) innerhalb des Luftkanals.
3 veranschaulicht eine Draufsicht auf die bevorzugte Ausführungsform der Kaltplattenanordnung 130. Die Kaltplattenanordnung 130 koppelt an die Wärmequellen, die in Phantomdarstellung unter der Kaltplattenanordnung 130 gezeigt sind. Die gezeigten Wärmequellen stellen eine CPU 140, einen Speicherhub-Controller 141 und eine GPU 142 dar, typischerweise bei einem Laptop-Design.
Die Kaltplattenanordnung enthält einen Fluidweg 350 von dem Einlass 170 durch die drei Strömungswegstrukturen 330, 340 und 350 und zu dem Auslass 180. Der Einlass 170 und der Auslass 180 sind an eine Pumpe 150 (1) und einen Behälter 160 (1) gekoppelt, und der Strom des Fluides durch den Fluidweg 315 ist so, wie er oben für 1 beschrieben ist. Weitere Einzelheiten der Strukturen 330, 340 und 350 werden noch angegeben.
Der Fluidweg enthält drei Rippenstrukturen 330, 340 und 350. Jede dieser Strukturen 330, 340 und 350 enthält einen Satz Fluidrippen 370, die Strömungskanäle bilden. Innerhalb der Strukturen 330, 340 und 350 sind die Rippen im Wesentlichen parallel und im Wesentlichen gleichmäßig beabstandet. Es wird deutlich werden, dass andere Ausrichtungen und andere Abstände ebenfalls in Betracht gezogen werden. Die Fluidrippen 370 leiten Wärme von der Wärmequelle in das Fluid und direkt zu dem Wärmeabweiser 120 (1). Die Fluidrippen 370 führen mehrere Funktionen aus. Zunächst sorgen die Fluidrippen 370 für einen gleichmäßigen Strom des Fluides über die Fläche benachbart der Wärmequelle. Zweitens sorgen die Fluidrippen 370 für die Leitung von Wärme von der Wärmequelle 140, 141 und 142 in da Fluid innerhalb des Fluidweges 315. Drittens sind die Fluidrippen 370 in thermischem Kontakt mit der Wärmeabweiser-Anordnung 120 (1), dann leiten die Fluidrippen 370 Wärme direkt in die Wärmeabweiser-Anordnung 120 (1).
Obwohl die 3 nur einen doppelten gegenläufigen Strömungsweg über der elektronischen Baugruppe 141 zeigt, können alternative Ausführungsformen dieser Erfindung zusätzliche doppelte rückläufige Strömungswege über anderen Wärmequellen enthalten. Weiter deckt der Umfang dieser Erfindung die Verwendung aufeinanderfolgender doppelter rückläufiger Strömungswege oder mehrerer doppelter rückläufiger Strömungswege, die parallele Strömungen haben, oder mehrere doppelter rückläufiger Strömungswege, die in unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet sind, ab. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Fluidrippenstruktur 330 eine MCP(Mikrokanalplatten – microchannel plate)-Anordnung sein.
Zusätzlich können alternative Ausführungsformen Fluidwege haben, die benachbart weitereroder weniger Wärmequellen verlaufen.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines integrierten Kühlsystems 400 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das integrierte Kühlsystem 400 umfasst eine Kaltplattenanordnung 410, die an die Wärmeabweiser-Anordnung 420 gekoppelt ist, eine Pumpe 430 und ein Gebläse 440. Luftrippen 421 sind an die Wärmeabweiser-Anordnung 420 gekoppelt.
Die Kaltplattenanordnung 410 enthält einen Fluidweg und Fluid, das durch die Anordnung 420 gepumpt wird, um die Wärme zu verteilen, die von der Wärmequelle 460 erzeugt wird. Der Wärmeabweiser 420 ist gegenüber der Kaltplatte abgedichtet und definiert eine Innenfläche des Fluidweges. Eine Pumpe 430 ist an den Fluidweg durch einen Einlass 431 und einen Auslass 432 gekoppelt. Die Wärme wird zu der Wärmeabweiser-Anordnung 420 zu den Luftrippen 421 und in den umgebenden Luftstrom, der von dem Gebläse 440 erzeugt wird, geleitet. Bevorzugt deckt eine Einfriedung 450 die Wärmeabweiser-Anordnung 420 ab, so dass ein Luftkanal gebildet wird. Angebracht an einem Ende des Luftkanals ist ein Gebläse 440, das Luft durch die Luftrippen 421 entweder zieht oder schiebt.
Die Pumpe 430 ist irgendeine herkömmliche Pumpe, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf eine elektroosmotische Pumpe und eine mechanische Pumpe. Die Luftrippen 421 sind als gerade Luftrippen veranschaulicht, jedoch umfasst die Erfindung andere Gestaltungen von Luftrippen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf gefaltete Luftrippen.
5 veranschaulicht eine Draufsicht auf die Kaltplattenanordnung 410 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 4 gezeigt ist. Die Kaltplattenanordnung 410 enthält Makrokanäle 540 und eine MPC-Anordnung. Fluid tritt in den Strom des Einlasses 431 ein, und tritt in die MCP-Anordnung 530 ein. Die MCP-Anordnung 530 befindet sich benachbart einem Grafikprozessor 510, der thermisch mit der gegenüberliegenden Seite der Kaltplattenanordnung 410 gekoppelt ist. Das Fluid wird so verteilt, dass es gleichmäßig durch die Mikrokanäle 520 und dann in einen Makrokanal 540 strömt. Der Makrokanal 540 folgt einem Weg, der entweder benachbart oder teilweise benachbart der Elektronik des Grafikspeichers 550 liegt. Der Grafikspeicher 550 ist entweder in körperlichem Kontakt mit der Kaltplattenanordnung 410 oder thermisch an die Kaltplattenanordnung 410 gekoppelt.
Im Betrieb arbeitet das Fluid so, dass es die geleitete Wärme über eine größere Fläche für das Leiten in die Umgebung dissipiert, hier die Fläche der Wärmeabweiser-Anordnung 420 (4). Das Fluid verlässt die Kaltplattenanordnung 420 durch den Port 570.
Obwohl bei dieser Veranschaulichung Bezug auf einen Grafikprozessor genommen wurde, ist die Erfindung auf andere Computerkarten anwendbar, so wie, jedoch nicht beschränkt auf einen Netzwerkprozessor, Coprozessoren und elektronische Komponenten mit starker Wärmedissipation.
6 veranschaulicht eine Seitenansicht einer Anordnung 600 aus Kaltplattenanordnung 410 und Wärmeabweiser-Anordnung 420 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Wärmeabweiser-Anordnung 420 ist an die Kaltplattenanordnung 410 gekoppelt, so dass eine integrierte Anordnung 600 aus Kaltplatte 410 und Wärmeabweiser 20 gebildet wird. Die Kaltplattenanordnung 420 umfasst die MCP-Anordnung 630. Diese MCP-Anordnung 630 ist an die Kaltplattenanordnung 420 gekoppelt und als Teil des Fluidweges von der Pumpe 430 (4) gezeigt, wo Fluid in den Einlass 431 eintritt, durch den Mikro kanal 630 strömt und am Auslass 432 austritt, wobei es zu der Pumpe 430 (4) zurückkehrt.
7 ist ein Ablaufdiagramm für die Herstellung 700 eines integrierten Kühlsystems. Im Schritt 710 wird eine erste Schicht zur Verfügung gestellt. Die erste Schicht hat eine erste Seite, an die eine oder mehrere Wärmequellen thermisch mit der ersten Schicht, die eine Kontaktfläche bildet, gekoppelt werden.
Bevorzugt hat die bereitgestellte erste Schicht eine thermische Leitfähigkeit von 15 W/(mK) oder mehr. Die erste Schicht wird mit einem Strömungsweg ausgebildet. Der Strömungsweg kann durch irgendein Verfahren gebildet werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Stanzen, Gießen, Fräsen oder chemisches Ätzen. Bevorzugt verläuft der Strömungsweg benachbart den Wärmequellen und hat eine ausreichende Größe, um die Kontaktfläche der Wärmequellen im Wesentlichen zu überdecken. Weiter folgt, als ein Teil des Strömungsweges, ein doppelter rückläufiger Strömungsweg. Bei einer weiteren Ausführungsform hat der Strömungsweg in dem Strömungsweg kein doppeltes gegenläufiges Strömungsmuster.
Als Teil des Schritts 710 werden Fluidrippen in dem Strömungsweg 315 (1) zur Verfügung gestellt. Die Fluidrippen 370 (2) sorgen für einen gleichmäßigen Strom des Fluides in den Bereichen benachbart der Wärmequelle. Bevorzugt sind die Fluidrippen 370 (2) über den Flächen benachbart den Kontaktflächen der Wärmequellen und innerhalb des Bereiches des doppelten gegenläufigen Stromes vorgesehen. Bevorzugt liegen die Rippen parallel zueinander, sind gleichmäßig beabstandet und sind aus einem thermisch leitfähigen Material gebildet, um die Wärme von den Kontaktflächen der Wärmequellen zu dem Fluid zu leiten. Bevorzugt sind die Fluidrippen mit der zweiten Schicht thermisch gekoppelt, wenn die zweite Schicht dichtend mit der ersten Schicht verbunden ist. Die Fluidrippen können durch Bearbeitungsprozesse hergestellt werden, die das Gießen, Stanzen, Fräsen, chemisches Ätzen oder jedwede Kombination aus diesen umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Bei einer Ausführungsform kann der Fluidweg eine MCP-Anordnung umfassen. Die MPC-Struktur wird bevorzugt auf einer getrennten Struktur gebildet, die in den Fluidweg durch eine Öffnung in der Kaltplattenanordnung 410 (5) eingesetzt wird. Die MPC-Anordnung wird gegenüber der ersten Schicht durch ein Mittel abgedichtet, das auf Hartlöten, Schweißen, Verkleben oder eine Dichtung und eine Befestigungseinrichtung nicht beschränkt ist.
Der Schritt 720 stellt eine zweite Schicht zur Verfügung, die mit der ersten Schicht gekoppelt ist. Bevorzugt hat die zweite Schicht eine Platte, die gegenüber der ersten Schicht abgedichtet ist, so dass ein geschlossener Fluidweg gebildet wird. Als Teil der zweiten Schicht sind Luftrippen 230 und 231 (2) vorgesehen. Die Luftrippen können an der Platte 201 (2), die gegenüber der ersten Schicht abgedichtet ist, befestigt oder in dieser ausgebildet werden. Die Luftrippen 230 und 231 (2) können die Typen hexagonalförmig, tragprofilfömig, gekräuselt, fischgrätenartig, lanzenähnlich, geriffelt oder irgendeine Kombination aus diesen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Bevorzugt ist die thermische Leitfähigkeit der Luftrippen 230 und 231 (2) der Platte 201 (2) 15 W/(mK) oder mehr. Die Abdichtung zwischen der Kaltplatte 120 (1) und dem Wärmeabweiser 130 (1) kann durch Mittel gebildet werden, die auf Hartlöten, Schweißen, Kleben nicht beschränkt sind oder mit einer Dichtung. Die Luftrippen 230 und 231 (2) werden durch ein Verfahren gekoppelt, das auf Löten, Schweißen, Kleben oder irgendeine Kombination aus diesen nicht beschränkt ist.
In dem Schritt 730 wird eine Pumpe 150 (1) zur Verfügung gestellt und mit dem Fluidweg 315 (1) in der ersten Schicht 130 (1), 410 (4) gekoppelt. Die Pumpe 150 (1) ist direkt an der ersten Schicht 130 (1), 410 (4) oder durch ein Rohrwerk befestigt. Bei manchen Ausführungsformen geschieht das Koppeln der Pumpe 150 (1) durch die Platte 201 der zweiten Schicht (2), die gegenüber der ersten Schicht abgedichtet ist. Die bereitgestellte Pumpe 150 (1) kann eine elektroosmotische Pumpe und eine mechanische Pumpe sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Im Schritt 740 umfasst eine Ausführungsform einen programmierbaren Controller. Der Controller umfasst eine Einrichtung zum Messen einer Temperatur entweder auf der ersten Schicht oder auf der zweiten Schicht. Der programmierbare Controller ist elektrisch mit dem Gebläse 110 (1) und der Pumpe 150 (1) verbunden.
Bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Typ des Fluides, der bei dem integrierten flüssigbasierten Kühlsystem verwendet wird, bevorzugt wasserbasiert. Als Alternative ist das Fluid innerhalb des flüssigkeitsbasierten Kühlsystems auf Kombinationen organischer Lösungen basierend, die Propylenglykol, Ethanol, Ethylenglykol und Isopropanol (IPA) umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Das Fluid, das in dem flüssigkeitsbasierten Kühlsystem verwendet wird, zeigt bevorzugt auch eine niedrige Gefriertemperatur und hat antikorrosive Eigenschaften.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf zahlreiche bestimmte Einzelheiten beschrieben worden ist, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass die Erfindung in anderen spezifischen Formen verkörpert werden kann, ohne dass man sich vom Gedanken der Erfindung entfernt. Zum Beispiel beziehen sich die Figuren und die Beschreibung auf eine Ausführungsform ohne Mikrokanäle, die durch Fluidrippen ersetzt sind. Eine andere Ausführungsform ist nur mit Fluidrippen. Jedoch umfassen zusätzliche Ausführungsformen unterschiedliche Anzahlen und Typen von Halbleiterbaugruppen in verschiedenen Vertauschungen. Somit liegen bei manchen Ausführungsformen nur eine oder zwei Halbleiterbaugruppen vor und/oder erfordern einen Wärmetauscher für das Kühlen, während bei anderen Ausführungsformen mehr als drei Halbleiterbaugruppen in einem einzigen Hauptrahmen untergebracht sind, die das Kühlen erfordern. Somit wird ein Durchschnittsfachmann verstehen, dass die Erfindung nicht auf die voranstehenden veranschaulichenden Einzelheiten beschränkt ist, sondern stattdessen durch die angefügten Ansprüche definiert werden soll.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein integrierter Kühlsystem zum Kühlen von Systemen, so wie Laptops oder Untersystemen, beispielsweise einer Grafikkarte, wird offenbart. Ein integriertes Kühlsystem umfasst eine erste Schicht mit einer Kontaktfläche, die zum Koppeln an eine Wärmequelle ausgelegt ist, wobei die erste Schicht einen Fluidweg hat, der benachbart der Kontaktfläche verläuft, an der die Wärmequelle in thermischem Kontakt mit der ersten Schicht ist. Gekoppelt an die erste Schicht ist eine zweite Schicht, an der eine Anzahl von Luftrippen befestigt ist. Die Erfindung umfasst eine Pumpe, die mit dem Fluidweg gekoppelt ist, wobei ein geschlossener Weg zum Umwälzen eines Fluides durch die erste Schicht gebildet wird. Innerhalb der Schicht wird der Fluidweg eine Vielzahl von Fluidrippen enthalten, die den Fluss eines Fluides innerhalb des Fluidweges steuern. Innerhalb des Fluidweges bildet eine Struktur einen Doppelgegenstrom benachbart einer oder mehrerer elektronischer Baugruppen. Zusätzlich kann der Fluidweg eine Mikrokanal-Plattenstruktur umfassen. Das System kann einen programmierbaren Controller umfassen, der einen Luftbeweger, die Pumpe und eine Temperaturabfühlvorrichtung verbindet. Ein Behälter kann mit dem Fluidweg verbunden werden.

Claims

Integriertes Kühlsystem, das aufweist: a. eine erste Kühlstruktur zum Umwälzen eines ersten Kühlmediums; und b. eine zweite Kühlstruktur, die auf die erste Struktur gestapelt ist, zum Umwälzen eines zweiten Kühlmediums, das von dem ersten Kühlmedium unterschiedlich ist.
System nach Anspruch 1, weiter mit einem Fluidweg und einem großen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen in dem Fluidweg, wobei das erste Medium ein Fluid ist und der Fluidweg sich in der ersten Kühlstruktur befindet.
System nach Anspruch 2, weiter mit einer doppelten gegenläufigen Strömungsstruktur in dem Fluidweg.
System nach Anspruch 3, weiter mit einer Pumpe, die mit dem Fluidweg verbunden ist, so dass ein geschlossener Fluidweg gebildet wird.
System nach Anspruch 4, bei dem das erste Kühlmedium eine Flüssigkeit ist und das zweite Kühlmedium Luft ist.
Integriertes Kühlsystem, das aufweist: a. eine erste Schicht mit einer Kontaktfläche, die zum Ankoppeln an eine Wärmequelle ausgelegt ist, wobei die erste Schicht einen Fluidweg benachbart der Kontaktfläche hat; b. eine zweite Schicht, die an die erste Schicht gekoppelt ist und eine Vielzahl von Luftrippen zum Durchlassen von Luft durch diese aufweist; und c. eine Pumpe, die mit dem Fluidweg verbunden ist.
System nach Anspruch 6, bei dem die zweite Schicht gegenüber der ersten Schicht abgedichtet ist, um eine Innenfläche des Fluidweges zu definieren.
System nach Anspruch 7, bei dem der Fluidweg eine Kontaktfläche mit der zweiten Schicht hat, die größer ist als die Kontaktfläche der ersten Schicht mit der Wärmequelle.
System nach Anspruch 6, bei dem sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht eine thermische Leitfähigkeit von 15 W/(mK) oder mehr haben.
System nach Anspruch 6, bei dem die erste Schicht eine Vielzahl von Fluidrippen zum Steuern des Stromes eines Fluides innerhalb des Fluidweges hat und bei dem die Fluidrippen im Wesentlichen gleichmäßig über die Fläche benachbart der Wärmequelle beabstandet sind.
System nach Anspruch 6, bei dem die Fluidrippen eine thermische Leitfähigkeit von 15 W/(mK) oder mehr haben.
System nach Anspruch 6, weiter mit einer Wärmequelle, die an die erste Schicht gekoppelt ist.
System nach Anspruch 12, bei dem die Wärmequelle eine oder mehrere elektronische Baugruppen aufweist.
System nach Anspruch 13, bei dem der Fluidweg eine doppelte gegenläufige Strömungsstruktur benachbart wenigstens einer oder mehrerer elektronischer Baugruppen aufweist.
System nach Anspruch 6, weiter mit einem programmierbaren Controller.
System nach Anspruch 15, weiter mit einer Einrichtung zum Erfassen einer Temperatur und zum Kommunizieren der Temperatur an den programmierbaren Controller.
System nach Anspruch 16, bei dem der programmierbare Controller so programmiert ist, dass er eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluides als Antwort auf die Temperatur anpasst.
System nach Anspruch 15, bei dem der programmierbare Controller so programmiert ist, dass er die Geschwindigkeit eines Luftbewegers als Antwort auf die Temperatur anpasst.
System nach Anspruch 13, bei dem der Strömungsweg so optimiert ist, dass er das Kühlen jeder elektronischen Baugruppe maximiert.
System nach Anspruch 13, bei dem der Strömungsweg so optimiert ist, dass er die Temperatur jeder elektronischen Baugruppe minimiert.
System nach Anspruch 13, bei dem der Strömungweg so optimiert ist, dass er das Kühlen einer Ausgewählten der elektronischen Baugruppen maximiert.
System nach Anspruch 6, weiter mit einem Fluidbehälter, der mit der Pumpe verbunden ist.
System nach Anspruch 6, bei dem die zweite Schicht mit wenigstens einem Luftstromkanal ausgestaltet ist.
System nach Anspruch 23, weiter mit wenigstens einem Luftbeweger, der an den wenigstens einen Luftstromkanal gekoppelt ist.
System nach Anspruch 6, bei dem die Luftrippen so gestaltet sind, dass sie den Weg des Luftstromes und eine Geschwindigkeit des Luftstromes innerhalb des Luftstromkanals steuern.
System nach Anspruch 6, bei dem die Luftrippen eine Form haben, die gefaltet, stiftartig, hexagonal geformt, tragflügelprofilartig geformt, gekräuselt, fischgrätenartig, lanzenartig und geriffelt oder irgendeine Kombination aus diesen ist.
Integriertes Kühlsystem, das aufweist: a. eine erste Schicht mit einer ersten Seite zum Ankoppeln an eine Wärmequelle benachbart einer Kontaktfläche, wobei die erste Schicht einen ersten Port und einen zweiten Port hat, die an einen Fluidweg benachbart der Kontaktfläche gekoppelt sind, wobei der Fluidweg eine Wärmeübergangsfläche benachbart der zweiten Schicht hat, die größer ist als die Kontaktfläche, wobei der Fluidweg so gestaltet ist, dass er eine doppelte gegenläufige Strömungsstruktur benachbart wenigstens einer elektronischen Baugruppe bildet, und wobei die erste Schicht eine Leitfähigkeitskonstante von 15 W/(mK) oder mehr hat; b. eine Vielzahl von Fluidrippen in dem Strömungsweg der ersten Schicht, die im Wesentlichen gleichmäßig über die Kontaktfläche beabstandet sind, und wobei die Rippen eine thermische Leitfähigkeitskonstante von 15 W/(mK) oder mehr haben; c. eine zweite Schicht, die gegenüber der ersten Schicht abgedichtet ist, so dass ein Fluidweg mit einem Einlass und einem Auslass gebildet wird, der zum Pumpen des Fluides geeignet ist, wobei die zweite Schicht mit wenigstens einem Luftkanal ausgestaltet ist; d. eine Vielzahl von stiftartigen Rippen und gefalteten Rippen, die an eine Seite gekoppelt sind, die der ersten Schicht gegenüberliegt, wobei die Luftrippen sich innerhalb wenistens eines der Luftkanäle befinden; e. einen Luftbeweger, der an wenigstens einen der Luftkanäle gekoppelt ist; f. eine Wärmequelle, welche wenigstens eine elektronische Baugruppe aufweist; g. eine Pumpe, die an den Fluidströmungsweg gekoppelt ist, wobei die Pumpe von dem Port des Strömungsweges einspeist, der die größte Entfernung im Strömungsweg von der stärksten Wärmequelle hat; und h. einen programmierbaren Controller, wobei der programmierbare Controller eine Einrichtung zum Messen der Temperatur hat, so programmiert ist, dass er den Fluidstrom als eine Funktion einer erhöhten Temperatur vergrößert und so programmiert ist, dass er einen Luftstrom von dem Luftbeweger als eine Funktion einer erhöhten Temperatur verstärkt.
Verfahren zum Herstellen eines integrierten Kühlsystems, das die Schritte aufweist: a. Bereitstellen einer ersten Schicht mit einem ersten Fluidweg benachbart einer Kontaktfläche zum Koppeln an eine Wärmequelle; b. Bereitstellen einer zweiten Schicht mit einer Vielzahl von Luftrippen, die über wenigstens einem Teil der Kontaktfläche liegen; und c. Ankoppeln einer Pumpe an den Fluidweg.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem eine Grenzfläche zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eine Fläche aufweist, die größer ist als die Kontaktfläche.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem die erste Schicht und die zweite Schicht eine thermische Leitfähigkeit von 15 W/(mK) oder mehr haben.
Verfahren nach Anspruch 28, weiter mit dem Schritt des Bereitstellens einer Vielzahl von Fluidrippen, die in dem Fluidweg und benachbart wenigstens einer Quelle angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 28, weiter mit dem Schritt des Ankoppelns einer Struktur mit großem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen an den Strömungsweg.
Verfahren nach Anspruch 28, weiter mit dem Koppeln einer oder mehrerer elektronischer Baugruppen an die Kontaktfläche.
Verfahren nach Anspruch 33, bei dem der Fluidweg weiter eine doppelte gegenläufige Strömungsstruktur benachbart wenigstens einer elektronischen Baugruppe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 34, weiter mit dem Ankuppeln eines programmierbaren Pumpencontrollers an die Pumpe und an den Luftbeweger, wobei der programmierbare Controller eine Einrichtung zum Messen einer Temperatur, zum Steuern einer Pumpenströmgeschwindigkeit und zum Steuern eines Luftstromes des Luftbewegers zur Verfügung stellt, wobei der Zuwachs der Fluidstromgeschwindigkeit als eine Funktion der Temperatur erhöht und der Luftstrom als eine Funktion der Temperatur verstärkt werden.
Verfahren nach Anspruch 35, bei dem der Strömungsweg so optimiert wird, dass das Kühlen jeder elektronischen Baugruppe maximiert wird.
Verfahren nach Anspruch 35, bei dem der Strömungsweg so optimiert wird, dass die Temperatur jeder elektronischen Baugruppe minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 35, bei dem der Strömungsweg so optimiert wird, dass das Kühlen einer Ausgewählten der elektronischen Baugruppen maximiert wird.
Verfahren nach Anspruch 35, weiter mit dem Ankoppeln eines Behälters an die Pumpe.