DE10324732A1

DE10324732A1 - System for cooling processors arranged on a base plate comprises a base unit consisting of heat conducting tubes having the ends fixed on and/or in heat-receiving and heat-releasing plates and/or adapter systems

Info

Publication number: DE10324732A1
Application number: DE2003124732
Authority: DE
Inventors: Stefan Wöhr; Jürgen Wöhr
Original assignee: Richard Woehr GmbH
Current assignee: Richard Woehr GmbH
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

System for cooling processors (1) arranged on a base plate (2) comprises a base unit consisting of heat conducting tubes having the ends fixed on and/or in heat-receiving (4) and heat-releasing plates and/or adapter systems. The plates and/or adapter systems are fixed to the processor and cooler using thermally conducting adhesive parts (9). An independent claim is also included for a heat-deviating device with a liquid cooler for cooling processors arranged on a base plate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Kühlen von auf einer Grundplatte getragenen Prozessoren mit einer Grundeinrichtung, die mindestens aus einem und/oder mehreren Wärmeleitrohren besteht und wobei die beiden Enden der Wärmeleitrohre auf und/oder in wärmeaufnehmenden bzw. wärmeabgebenden Platten und/oder Adaptersystemen befestigt sind, und die Platten und/oder Adaptersysteme mittels thermisch leitenden Haftklebeteilen und/oder Klebern auf dem Prozessor und dem Kühler befestigt werden, wobei auch eine Kombination zwischen mechanischer Befestigung und Kleben möglich ist, und somit die Unterseite der wärmeaufnehmenden Platte dicht und spaltfrei auf der Prozessoroberfläche aufsitzt und als Kleber Acrylathaftklebestoff mit und/oder ohne Keramikfüllung oder mit Aluminiumfolienträger oder Silikonhaftklebestoff mit Aluminiumgewebeträger verwendet wird und als mechanische Befestigung Schrauben oder Einpressbolzen oder Klammer o. ä. Komponenten zum Einsatz kommen.The The present invention relates to a system for cooling on a base plate worn processors with a basic setup that is at least consists of one and / or more heat pipes and with the two ends of the heat pipes on and / or in heat absorbing or heat emitting Plates and / or adapter systems are attached, and the plates and / or adapter systems by means of thermally conductive PSA parts and / or Glues are attached to the processor and the cooler, where also a combination between mechanical fastening and gluing possible is tight, and thus the underside of the heat-absorbing plate and sits without a gap on the processor surface and as an adhesive Acrylic pressure sensitive adhesive with and / or without ceramic filling or with aluminum foil carrier or Silicone pressure sensitive adhesive with aluminum mesh backing is used and as mechanical fastening screws or press-in bolts or clamps or similar components are used.

Viele elektronische Bauelemente, insbesondere CPU-Prozessoren arbeiten in einem begrenzten Temperaturbereich und zeigen Fehlfunktionen, wenn die Temperatur außerhalb dieses Bereichs liegt. Außerdem erzeugen sie Wärme während ihres Betriebes. Um nun die richtige Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten muss die während des Betriebs der elektronischen Bauelemente erzeugte Wärme abgeführt werden.Lots electronic components, especially CPU processors work in a limited temperature range and show malfunctions, when the temperature is outside this area. Moreover they generate heat while of their business. Now to maintain the correct operating temperature must do that during heat generated during the operation of the electronic components are dissipated.

Zur Kühlung der elektronischen Komponenten sind zahlreiche Kühlkörper aus Aluminium mit und/oder ohne Lüfter vorgeschlagen und entwickelt worden. Nachteilig bei diesen Lösungen ist zum einen der Geräuschpegel sowie die begrenzte Lebensdauer der Lüfter. Außerdem benötigt diese Art der Kühlung einen großen Platzbedarf, ist in ihrer Herstellung sehr teuer und lässt die abgeführte Wärme mittels Konvektion im Gehäuse, so dass weitere Lüfter zur Wärmeabfuhr der entstehenden Wärme aus dem Gehäuse heraus erforderlich sind. Des weiteren sind Kühler mit in den Kühlrippen integrierten Flüssigkeitskühlern und Lüftern bekannt. Nachteilig bei diesen Kühlern ist, dass, dadurch dass der Flüssigkeitskühler eine bestimmte Länge zur einwandfreien Funktion benötigt, diese aber bei den bekannten Kühlern nicht realisierbar ist, es nicht möglich ist, die kalte Zone des Flüssigkeitskühlers auch kalt zu halten. Denn der Kühlblock des Kühlers wird schnell warm und der Lüfter kühlt die Kühlrippen noch schlechter ab. Die kalte Zone erwärmt sich somit und der gewünschte Effekt bleibt aus. Auch diese Kühler benötigen Lüfter zur Wärmeabfuhr aus dem Gehäuse heraus.to cooling of the electronic components are numerous aluminum heatsinks with and / or without fan proposed and developed. The disadvantage of these solutions is on the one hand the noise level as well as the limited life of the fans. This type of cooling also requires one huge Requires space, is very expensive to manufacture and leaves the dissipated Heat by means of Convection in the housing, so more fans for heat dissipation the resulting heat out of the housing out are required. There are also coolers in the cooling fins integrated liquid coolers and fans known. A disadvantage of these coolers is that by making the liquid cooler a certain length required for proper function, but this with the known coolers is not feasible, it is not possible to enter the cold zone of the Liquid cooler too to keep cold. Because the cooling block of the cooler gets warm quickly and the fan cools the cooling fins even worse. The cold zone warms up and the desired effect Stay off. These coolers also need fans for heat dissipation out of the housing out.

Die meisten Kühlvorrichtungen für Prozessoren basieren auf einem Aluminiumkühlkörper mit Rippen und angeflanschtem Lüfter. Kühlkörper aus Kupfer wären von der Wärmeleitung her wesentlich besser, sie sind jedoch sehr schwer und teuer. Des weiteren sind Kühlkörper aus Aluminium mit Kupferkern, z. B. geschraubte Kupferplatte auf Aluminiumkühlkörper oder Extrusionsprofil aus Aluminium mit Kupfer-Inlet u. a. bekannt, wobei das Kupfer im Innern für eine bessere Wärmeableitung sorgt und das Aluminium für einen guten Übergang an die Luft zuständig ist. Hier sind immer Aluminiumkühlkörper mit Lüftern im Einsatz. Nachteilig ist auch hier der Einsatz von Lüftern.The most cooling devices for processors are based on an aluminum heat sink Ribs and flanged fan. Heatsink off Would be copper from heat conduction much better, but they are very heavy and expensive. Of others are heat sinks Aluminum with copper core, e.g. B. screwed copper plate on aluminum heat sink or Extrusion profile made of aluminum with copper inlet u. a. known, whereby the copper inside for one better heat dissipation ensures and the aluminum for a good transition air is responsible. Aluminum heatsinks are always included here Fan in Commitment. The use of fans is also disadvantageous here.

Zur Befestigung von Flüssigkeitskühlern auf Prozessoren sind bisher nur einfache Adaptersysteme bekannt, die aus zwei Teilhälften bestehen, die direkten Kontakt mit dem Prozessor haben und eine Bohrung im Durchmesser des Flüssigkeitskühlers aufweisen, in der der Flüssigkeitskühler befestigt wird. Dabei bestehen die Teilhälften aus Aluminium und sind wesentlich größer als der Prozessor. Dabei ist die geringe Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums nachteilig. Bei Herstellung dieser Teilhälften aus Kupfer, sind diese sehr schwer und lassen sich aufgrund ihres großen Gewichtes schlecht befestigen. Diese Adapter werden mittels Klammern am Prozessorsockel befestigt, was sehr schwierig ist. Außerdem können sich die Klammern im Betrieb und beim Transport lösen.to Attachment of liquid coolers to processors only simple adapter systems are known which consist of two partial halves, who have direct contact with the processor and a hole in the Have diameter of the liquid cooler, in which the liquid cooler is attached. The partial halves exist made of aluminum and are much larger than the processor. It is the low thermal conductivity of aluminum disadvantageous. When making these partial halves Copper, these are very heavy and can be because of their great weight attach badly. These adapters are attached to the processor socket using clips attached, which is very difficult. In addition, the brackets can become operational and loosen during transport.

Des weiteren ist eine Vielzahl von Kühlvorrichtungen bekannt. So ist in DE 201 12 851 U1 ein Kühlaggregat für eine Zentraleinheit beschrieben, indem ein Rahmen und ein Sitz miteinander verbunden sind, zwischen denen ein Kühlrippensatz angeordnet ist und der auf den Prozessor gepresst wird und einen Lüfter integriert hat. Nachteilig bei diesem System ist, dass die Wärme nur mittels des Lüfters abtransportiert wird. Außerdem ist es für Prozessoren hoher Leistung nicht ausreichend.A variety of cooling devices are also known. So is in DE 201 12 851 U1 describes a cooling unit for a central unit in that a frame and a seat are connected to one another, between which a cooling fin set is arranged and which is pressed onto the processor and has a fan integrated. A disadvantage of this system is that the heat is only removed by means of the fan. It is also not sufficient for high performance processors.

In DE 195 09 904 C2 wird eine Kühlvorrichtung zum Ableiten von Wärme von elektronischen Komponenten mittels eines Ventilators mit einer Grundeinrichtung, die an ihrem Rand erste Rippen und an ihrem Mittelbereich zweite Rippen aufweist und im Mittelteil ein Tragteil für den Ventilator vorhanden ist, und der Ventilator mittels Befestigungselementen an der Grundeinrichtung befestigt ist, wobei die Grundeinrichtung nur aus einem Material hergestellt ist, in diesem Fall aus Aluminium. Auch hier wird die Kühlleistung nur durch den Einsatz des Lüfters erreicht.In DE 195 09 904 C2 is a cooling device for dissipating heat from electronic components by means of a fan with a basic device, which has first ribs at its edge and second ribs at its central region and a supporting part for the fan is provided in the central part, and the fan is fastened to the basic device by means of fastening elements is, wherein the basic device is made of only one material, in this case aluminum. Here too, cooling performance is only achieved by using the fan.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Kühlen von auf einer Grundplatte getragenen Prozessoren mit einer Grundeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das die im Prozessor entstehende Wärme optimal ohne Lüfter ableitet, die einen optimalen Sitz der wärmeaufnehmenden Platte auf dem Prozessor und der wärmeabgebenden Platte am Kühler ermöglicht, keine mechanische Befestigung wie Klammern usw. erfordert, spaltausgleichend und vibrationsdämpfend ist und die in ihrer Herstellung preiswert ist und kein hohes Gewicht aufweist.The invention has for its object a system for cooling ge on a base plate to provide worn processors with a basic device of the type mentioned at the outset, which optimally dissipates the heat generated in the processor without a fan, which enables the heat-absorbing plate to sit optimally on the processor and the heat-emitting plate on the cooler, does not require any mechanical fastening such as clips, etc., gap-compensating and vibration-damping and which is inexpensive to manufacture and has no high weight.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist also vorgesehen, dass eine wärmeaufnehmende Platte aus Kupfer, die der Größe des Prozessors angepasst ist, und an der das wärmeaufnehmende Ende einer und/oder mehrere Wärmeleitrohre so befestigt ist, dass das und/oder die Wärmeleitrohre parallel und/oder rechtwinklig und/oder in einem bestimmten Winkel zur Prozessoroberfläche angeordnet sind, am Prozessor mittels wärmeleitendem Kleber aus Acrylathaftklebestoff mit und/oder ohne Keramikfüllung oder mit Aluminiumfolienträger oder Silikonhaftklebestoff mit Aluminiumgewebeträger befestigt ist, so daß die glatte Unterseite der wärmeaufnehmenden Platte dicht und spaltfrei auf der Oberfläche des Prozessors aufliegt und dass die wärmeabgebenden Ende der Wärmeleitrohre mittels eines Adaptersystems oder einer Platte am Kühler mittels Kleber aus Acrylathaftklebestoff mit und/oder ohne Keramikfüllung oder mit Aluminiumfolienträger oder Silikonhaftklebestoff mit Aluminiumgewebeträger und/oder mechanisch mittels Schrauben und/oder Einpressbolzen o. ä. Komponenten befestigt wird.This The object is achieved with the features of claim 1. in this connection it is therefore envisaged that a heat-absorbing Copper plate that matches the size of the processor is adapted, and to which the heat absorbing End of one and / or more heat pipes is attached so that the and / or the heat pipes parallel and / or arranged at right angles and / or at a certain angle to the processor surface are on the processor by means of thermally conductive Acrylic pressure sensitive adhesive with and / or without ceramic filling or with aluminum foil carrier or silicone PSA is attached with aluminum mesh backing so that the smooth underside the heat absorbing Plate lies tightly and without gaps on the surface of the processor and that the heat emitting End of the heat pipes by means of an adapter system or a plate on the radiator Acrylic pressure sensitive adhesive with and / or without ceramic filling or with aluminum foil carrier or silicone pressure sensitive adhesive with aluminum mesh backing and / or mechanically using screws and / or press-in bolts or similar Components is attached.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung weist eine wärmeaufnehmende Platte aus Kupfer auf, deren äußere Form den Außenabmessungen des Prozessors entspricht, wobei sie gleichgroß oder größer als der Prozessor sein kann. An der wärmeaufnehmenden Platte sind die wärmeaufnehmenden Ende von mehreren Wärmeleitrohren befestigt, wobei die Wärmeleitrohre parallel zur Platte angeordnet sind. Die wärmeaufnehmende Platte, deren glatte Unterseite auf der Prozessoroberfläche aufliegt, wird mittels eines wärmeleitenden Acrylathaftklebestoffes mit Keramikfüllung auf die Prozessoroberfläche dicht und spaltfrei geklebt. Die wärmeabgebenden Enden der Wärmeleitrohre sind in Adaptersystemen befestigt und mittels Schrauben am Kühler befestigt, wobei das Adaptersystem so gestaltet ist, dass es als eine Schicht des Mehrschichtenkühlkörpers betrachtet werden kann.A preferred version the invention has a heat absorbing Plate of copper on whose outer shape the outer dimensions of the Processor corresponds, where they are the same size or larger than the processor can. On the heat absorbing Plate are the heat absorbing ends of several heat pipes attached, the heat pipes are arranged parallel to the plate. The heat absorbing plate, the smooth underside rests on the processor surface a heat-conducting Acrylic pressure sensitive adhesive with ceramic filling on the processor surface tight and glued without gaps. The heat emitting Ends of the heat pipes are attached in adapter systems and attached to the cooler by means of screws, wherein the adapter system is designed so that it as a layer of the multilayer heat sink can be considered can.

Eine weitere für die Wärmeübertragung günstige Variante sieht das Kleben des Adaptersystems der die wärmeabgebenden Ende der Wärmeleitrohre am Kühler vor. Durch das prozesssichere Kleben ergibt sich eine große Wärmeübertragung.A more for the heat transfer cheap variant sees the gluing of the adapter system to the heat-emitting ends of the heat pipes on the radiator in front. Process-reliable gluing results in great heat transfer.

Für die Montage wirkt sich günstig aus, wenn der Acrylatklebestoff als beidseitig klebende Haftklebeteile ausgebildet ist.For the assembly has a favorable effect if the acrylic adhesive is used as double-sided adhesive parts is trained.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The The invention is described below with reference to an exemplary embodiment closer to the drawings explained. Show it:

1: Schnitt durch ein System zum Kühlen von auf einer Grundplatte getragenen Prozessoren mit geklebten Platten 1 : Section through a system for cooling processors carried on a base plate with glued plates

2: Schnitt durch die auf dem Prozessor aufgeklebte wärmeaufnehmende Platte mit angelötetem Wärmeleitrohr 2 : Section through the heat-absorbing plate with soldered heat pipe attached to the processor

3: wärmeaufnehmende Platte mit Kühllamellen und eingepressten Flüssigkeitskühler in 1 ist ein ein System zum Kühlen von auf einer Grundplatte getragenen Prozessoren mit geklebten Platten dargestellt. Der Prozessor 1 ist auf der Grundplatte 2 in einem Sockel 3 befestigt. Die wärmeaufnehmende Platte 4 aus Kupfer mit einer glatten Unterseite 5 ist etwas größer als der Prozessor 1 und hat auf der Oberseite 6 das wärmeaufnehmende Ende 7 der Wärmeleitrohre 8 angelötet. Die wärmeaufnehmende Platte 4 wird mittels eines wärmeleitenden Haftklebeteiles 9 aus Acrylathaftklebestoffes mit Keramikfüllung auf die Prozessoroberfläche 10 dicht und spaltfrei geklebt. Das wärmeaufnehmende Ende 7 der Wärmeleitrohre 8 ist parallel zur Prozessoroberfläche 11 angeordnet ist. Das wärmeabgebende Ende 12 des Wärmeleitrohres 8 ist ebenfalls auf einer Kupferplatte 13 angelötet, wobei die Kupferplatte 13 mittels des wärmeleitenden Haftklebeteiles 14 aus Acrylathaftklebestoffes mit Keramikfüllung auf die Kühlfläche geklebt wird, wobei die Kupferplatte 13 so gestaltet ist, dass sie als eine Schicht des Mehrschichtenkühlsystems 14 betrachtet wird. 3 : heat absorbing plate with cooling fins and pressed in liquid cooler 1 a system for cooling processors carried on a base plate with glued plates is shown. The processor 1 is on the base plate 2 in a base 3 attached. The heat absorbing plate 4 made of copper with a smooth underside 5 is slightly larger than the processor 1 and has on top 6 the heat absorbing end 7 of the heat pipes 8th soldered. The heat absorbing plate 4 is by means of a heat-conductive adhesive part 9 made of acrylic pressure sensitive adhesive with ceramic filling on the processor surface 10 glued tight and gap-free. The heat absorbing end 7 of the heat pipes 8th is parallel to the processor surface 11 is arranged. The heat emitting end 12 of the heat pipe 8th is also on a copper plate 13 soldered on, the copper plate 13 by means of the heat-conductive adhesive part 14 of acrylic pressure sensitive adhesive with ceramic filling is glued to the cooling surface, the copper plate 13 is designed to act as one layer of the multi-layer cooling system 14 is looked at.

2 zeigt eine einteilige wärmeaufnehmende Platte mit Kühlrippen 15 und mit eingepresstem Flüssigkeitskühler 12. Dabei weist die wärmeaufnehmende Platte 15 aus Kupfer eine glatte Unterseite und eine und/oder mehrere Sacklochbohrungen 16 auf, wobei die Bohrungen 16 so gestaltet ist, dass der Flüssigkeitskühler 12 mittels Presspassung eingepresst wird, wobei auch Bohrungen in den Kühlrippen integriert sind. 2 shows a one-piece heat-absorbing plate with cooling fins 15 and with pressed-in liquid cooler 12 , The heat-absorbing plate shows 15 made of copper, a smooth underside and one and / or several blind holes 16 on, with the holes 16 is designed so that the liquid cooler 12 is pressed in by means of a press fit, bores also being integrated in the cooling fins.

3 zeigt eine einteilige wärmeaufnehmende Platte 17 mit aufgesetzten Kühllamellen 18 zur Aufnahme des Flüssigkeitskühlers 12. Die wärmeaufnehmende Platte 17 aus Kupfer weist eine und/oder mehrere parallel zur Unterseite angeordnete Bohrungen 19 auf, in die die Flüssigkeitskühler 12 mittels Presspassung montiert werden. 3 shows a one-piece heat-absorbing plate 17 with attached cooling fins 18 to hold the liquid cooler 12 , The heat absorbing plate 17 made of copper has one and / or several bores arranged parallel to the underside 19 in which the liquid cooler 12 be fitted using a press fit.

Claims

System for cooling processors carried on a base plate with a base device consisting of at least one and / or more heat pipes, the two ends of the heat pipes being fastened on and / or in heat-absorbing or heat-dissipating plates and / or adapter systems, characterized in that the plates and / or adapter systems are attached to the processor and the cooler by means of thermally conductive PSA parts and / or adhesives, a combination between mechanical attachment and adhesive bonding also being possible.

Cooling system of processors carried on a base plate according to claim 1, characterized in that as pressure sensitive adhesive parts and / or glue Acrylic pressure sensitive adhesive with and / or without ceramic filling or with aluminum foil carrier or Silicone pressure sensitive adhesive with aluminum mesh backing is used.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that and as a mechanical fastening screws or press-in bolts or clamps or similar components are used, especially the heat releasing Plate is mechanically attached.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that the heat-absorbing plate and / or Adapter systems made of copper and / or their alloys are.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that the shape of the heat-absorbing plate is cylindrical or cuboid is or some other spatial form identifies.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that on top of the heat absorbing Plate cooling fins are arranged, the cooling fins are aligned horizontally and / or vertically to the underside.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that on top of the heat absorbing Plate cooling fins are placed vertically and / or horizontally to the bottom are aligned.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that the heat-absorbing plate is in one and / or several parts.

heat sink with liquid cooler cooling a processor carried on a base plate according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-absorbing plate in two parts is and has a groove, the depth and width of which is approximately the diameter of the liquid cooler and that the clamping plate also has a groove like the heat absorbing plate having.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that the heat-absorbing plate and / or the cooling fins and / or the cooling fins have one and / or more blind holes into which the heat-absorbing End of the liquid cooler is pressed in, the liquid cooler being vertical and / or arranged at a certain angle to the underside are.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that the heat-absorbing plate and / or the cooling fins and / or the cooling fins have one and / or more bores, the diameter of which corresponds to the diameter the liquid cooler adjusted are in which the heat absorbing Pressed in end of the liquid cooler is and fixed by means of an interference fit, the liquid cooler being horizontal and / or arranged at a certain angle to the underside are.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that the heat absorbing end on the heat-absorbing Plate glued and / or soldered becomes.

Cooling system of processors carried on a base plate according to one of the previous claims, characterized in that as a heat pipe one and / or more Heat pipes are used.