Brevet FR2773939A1 — publié le 19990723

Dispositif de dissipation de chaleur pour composants d'ordinateurs. La présente invention concerne un dispositif de dissipation de chaleur et elle a trait, plus particulièrement, à un dispositif de dissipation de chaleur qui est utilisé pour constituer, à bon marché, un radiateur dont le rendement est élevé dans des conditions de dissipation par ventilation naturelle et qui est destiné à une unité centrale de traitement (CPU) ou un circuit intégré (IC) Pour qu'une CPU ou un IC se maintienne en fonctionnement normal, il est très important d'y adjoindre un radiateur. Les procédés utilisés pour dissiper la chaleur dans une CPU ou dans un module dc IC pendant son fonctionnement sont classés en deux catégories, l'une consistant en une dissipation par ventilation forcée, l'autre consistant en une dissipation par ventilation naturelle. I1 existe les types suivants de radiateurs classiques: 1. un bloc et une gomme de dissipation de chaleur servant à augmenter la superficie de la tête rayonnante et favorisant l'écoulement de l'air, le bloc de dissipation de chaleur étant constitué de plusieurs nervures ou aiguilles verticales en une matière fortement thermoconductrice, et collées sur la surface de la CPU ou du module de IC pour rayonner dans l'air la chaleur émise par cette CPU ou ce module de IC; 2. un ventilateur de refroidissement fixé à la surface de la CPU, ou coopérant avec le bloc de dissipation mentionné ci-dessus pour le combiner avec un radiateur de refroidissement par ventilation forcée afin de générer de force un écoulement d'air; 3. un tube de dissipation de chaleur tirant parti d'un tube en un métal fortement thermoconducteur, collé sur la surface de la CPU, l'énergie calorifique étant évacuée. A la suite des recherches effectuées sur les procédés et les dispositifs de dissipation de chaleur en ce qui concerne le ventilateur de refroidissement présentant le rendement de chaleur le plus élevé, on s'est aperçu qu'il faut tenir compte de l'énergie nécessaire, des vibrations et du bruit générés pendant le fonctionnement ainsi que l'augmentation de la charge de puissance, et cela spécialement si de nombreux composants fonctionnent en même temps, les problèmes devenant alors pires. En ce qui concerne le bloc et la gomme de dissipation de chaleur ou le tube de dissipation de chaleur par ventilation naturelle, l'effet de dissipation de ces éléments est limité, spécialement en l'absence de coopération avec d'autres dispositifs de dissipation de chaleur, de sorte que le rendement de dissipation n'est pas suffisamment élevé. D'autre part, le bloc de dissipation de chaleur est constitué d'aluminium (Al) de qualité inférieure, élaboré à partir de déchets de ce métal, et les surfaces de ce bloc doivent être soumises à un traitement anti-corrosion à l'aide de chromate qui contient certains poisons non évaporés qui sont nuisibles aux personnes se trouvant au voisinage quand le bloc est chauffé. D'autre part, la barre d'aluminium moulé doit être découpée en plaques, à l'aide d'un moyen de découpage hydraulique sous haute pression, et trempée dans un bain de finition pour augmenter l'effet anti-corrosion et l'effet de dissipation de chaleur. Pour obtenir un meilleur effet de dissipation de chaleur, plus la superficie de la surface de coupe (orientée vers l'air) doit être grande, plus le temps de coupe est alors long et le bloc entier est plus lourd, de sorte que les coûts de fabrication se trouvent virtuellement augmentés. De plus, les types précités de traitement anti-corrosion pour un bloc de dissipation de chaleur en aluminium peut entraîner une pollution de l'environnement. C'est pourquoi l'objectif principal de la présente invention est de fournir un dispositif de dissipation de chaleur combiné avec des canaux de guidage et qui est léger, demande peu de matière pour être fabriqué, et est facile à réaliser. On atteint cet objectif à l'aide d'un bloc composite de dissi pation de chaleur consistant en plusieurs plaques en treillis se recouvrant de façon décalées, que l'on perfore au poinçon de manière à former de nombreuses mailles inclinées en forme de losange définies par de nombreux fils ou bandelettes métalliques ondulés ayant une section rectangulaire plate se raccordant par recouvrement. La plaque en treillis est formée d'un métal présentant une bonne conductibilité thermique. En combinant un grande diversité de dispositions de recouvrement des plaques en treillis, on peut améliorer l'effet de dissipation de chaleur et favoriser le rayonnement de la chaleur sans que subsiste de chaleur dans des conditions de dissipation par ventilation naturelle. D'une façon générale, le dispositif de dissipation de chaleur selon la présente invention est formé de métal façonné de manière à présenter de nombreuses mailles en forme de losange définies par de nombreux fils métalliques ondulés, ayant une section rectangulaire plate et se raccordant mutuellement en série de façon adjacente en une feuille, les creux des ondulations se raccordant aux crêtes desdits fils métalliques ondulés adjacents en s'inclinant respectivement de manière à former une plaque en treillis que l'on découpe en pièces individuelles. Selon une autre caractéristique, ladite plaque en treillis est en cuivre (Cu), en aluminium, en étain (Sn) ou en nickel (Ni) ou en un alliage de ces métaux. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective montrant la structure de la plaque en treillis de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant 1-1 de la figure 1, montrant la plaque en treillis de la présente invention; la figure 3 est une vue éclatée de la présente invention; la figure 4 est une vue de côté montrant un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 5 est une vue de côté montrant un deuxième mode de réalisation de la présente invention; la figure 6 est une vue de côté montrant un troisième mode de réalisation de la présente invention; et la figure 7 est une vue de côté montrant une coopération de fonctionnement avec un ventilateur de refroidissement conformément à la présente invention. En se référant à la figure 1 et à la figure 2, on voit que la présente invention consiste en des plaques 1 en treillis métallique, qui sont formées par perforation au poinçon et étirage de manière à présenter un grand nombre de mailles inclinées 12 en forme de losange, définies par de nombreux fils métalliques ondulés t I ayant une section transversale rectangulaire plate et se raccordant mutuellement en série et de façon adjacente. Le fil ondulé 11 du treillis est incliné d'un certain angle et se raccorde aux crêtes des ondulations du fil ondulé adjacent 11 du treillis au niveau des creux de ses ondulations, respectivement, en s'inclinant d'un certain angle pour constituer la plaque en treillis monobloc 1 que l'on peut ensuite découper librement aux dimensions désirées. Quand on forme un radiateur destiné à être fixé sur un composant de IC ou sur une CPU, on fait se recouvrir une pluralité des plaques formant treillis 1 de dimensions appropriées et on les fixe à une plaque de base 3 en un matériau de forte conductibilité thermique en les enfilant, par quatre trous 13 qu'elles comportent à leurs coins, sur quatre colonnettes droites 31 montées sur les coins de la plaque de base 3 et en les y fixant avec des vis 32 et des rondelles 33, puis on colle la plaque de base 3 sur la surface supérieure du composant 2 à l'aide d'une gomme de dissipation de chaleur, comme on peut le voir sur la figure 4 et sur la figure 5. La fixation des plaques 1 en treillis sur la plaque de base 3 peut être effectuée à l'aide d'autres procédé, comme par exemple à l'aide de pinces élastiques ou par fixation d'un couvercle en treillis (non représenté). En se référant à la figure 4, on voit que, par l'intermédiaire de sa surface de contact, la plaque de base 3 absorbe la chaleur dégagée par le composant 2 et, grâce à un élément d'espacement fortement conducteur, la chaleur de la plaque de base 3 est acheminée jusqu'aux plaques 1 en treillis, près du côté inférieur (référencé comme étant la partie conductrice de la section C). Dans cette section, il est possible de régler la superficie de la face de contact entre les plaques adjacentes 1 en treillis métallique en modi fiant le pas des mailles ainsi que le diamètre des mailles afin d'obtenir un pourcentage de 80-85%. Au-dessus de la section C, les plaques l en treillis se composent d'une partie rayonnante (référencée comme étant la section B sur les dessins), dans laquelle la superficie de conduction de face est de 20% et la superficie de conduction ponctuelle est de 80% afin de procurer suffisamment d'espaces libres pour l'écoulement de l'air de manière à rayonner la chaleur. Si la plaque 1 en treillis est formée de cuivre (Cu), on peut tremper l'empilement de plaques 1 en treillis dans un bain de soudure à l'étain fondu de manière que les points en contact se soudent les uns aux autres afin de solidariser les plaques 1 en treillis pour augmenter la conductibilité thermique. En outre, quand diverses plaques 1 en treillis se recouvrent de façon chevauchante, on peut utiliser un procédé de soudage par point aux points de raccordement de chaque plaque 1 en treillis. Pour agir sur le pourcentage de la superficie conductrice, on peut régler l'orientation des mailles inclinées 12 en forme de losange au moment où l'on empile les plaques en procédant comme ci-après: quand les mailles inclinées 12 en forme de losange de toutes les plaques 1 en treillis sont orientées dans la même direction, comme représenté sur la figure 4, le fil métallique ondulé 1 1 de la plaque supérieure 1 en treillis porte contre la plaque 1 en treillis qui se trouve en dessous avec le fil métallique ondulé 1 1 sur un des côtés de manière à former un agencement de recouvrement oblique de sorte que les mailles inclinées 12 en forme de losange de la plaque 1 en treillis for- ment de nombreuses rangées de canaux libres inclinés définis par les mailles inclinées 12 en forme de losange afin d'évacuer vers l'extérieur la majeure partie de la chaleur au moyen de l'air qui y circule, le reste de la chaleur étant dispersé par les côtés et la partie supérieure. D'autre part, les intervalles entre les couches de plaques 1 en treillis contribuent beaucoup à la circulation de l'air pour dissiper la chaleur afin de réduire le reliquat de chaleur présent entre les couches. De plus, en raison de la direction uniforme vers l'avant des mailles inclinées 12 en forme de losange, les plaques adjacentes 1 en treillis se chevauchent de façon opposée de sorte que les mailles inclinées 12 en forme de losange de ces plaques se trouvent orientées dans des direc tions opposées, respectivement, comme représenté sur la figure 5, afin d'évacuer la chaleur en la dispersant à partir des deux côtés. Comme on peut le voir sur la figure 6, il est possible de choisir une autre disposition des plaques 1 en treillis (on peut disposer les mailles inclinées 12 en forme de losange dans n'importe quelle direction horaire, celles de la première pièce étant orientée par exemple suivant trois heures, celles de la deuxième suivant 6 heures, celles de la troisième suivant 9 heures, celle de la quatrième suivant un quart d'heure avant 12 heures, l'angle inclus entre les pièces adjacentes étant maintenu à 900) lorsqu'on les recouvre les unes les autres de manière à former un treillis compliqué à mailles étagées, avec des intervalles transversaux plus grands entre les couches qui se recouvrent afin d'éliminer le reliquat de chaleur présent entre ces couches. Selon le degré voulu d'efficacité de dissipation de chaleur, la façon selon laquelle les plaques en treillis se recouvrent peut être choisie librement sans être limitée aux procédés décrits ci-dessus. Pour améliorer l'efficacité de dissipation de chaleur, on monte, comme représenté sur la figure 7, un boîtier 14 au centre des plaques empilées 1 en treillis en vue d'y installer un ventilateur 4 alvin d'y refouler de l'air pour disperser la chaleur et obtenir un meilleur rendement de dissipation de chaleur. En plus d'utiliser la présente invention pour dissiper la chaleur du composant de IC et de la CPU, on peut l'utiliser pour refroidir d'autres composants ou unités qui dégagent de la chaleur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de dissipation de chaleur caractérisé en ce qu'il est formé de métal façonné de manière à présenter de nombreuses mailles (12) en forme de losange définies par de nombreux fils métalliques ondulés (11) ayant une section rectangulaire plate et se raccordant mutuellement en série de façon adjacente en une feuille, les creux des ondulations se raccordant aux crêtes desdits fils métalliques ondulés adjacents en s'inclinant respectivement de manière à former une plaque (1) en treillis que l'on découpe en pièces individuelles. 2. Dispositif de dissipation selon la revendication l, caractérisé en ce que ladite plaque en treillis est en cuivre (Cu), en aluminium (Al), en étain (Sn) ou en nickel (Ni) ou en un alliage de ces métaux.