DE20112784U1 - Mounting structure of a cooling plate - Google Patents
Mounting structure of a cooling plateInfo
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Befestigungskonstruktion eines Kühlbleches BeschreibungMounting structure of a cooling plate Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungskonstruktion eines Kühlbleches, insbesondere auf eine Befestigungskonstruktion eines Kühlbleches, die dessen Abstützplatte und einer Mehrheit von Leitrippen mittels Befestigungsteile verbunden werden können, so daß die Auflageflächen dieser Abstützplatte und einer Mehrheit von Leitrippen ganz fest und dicht verbunden werden können, um eine Wärmeleitfähigkeit des Kühlbleches erhöhen zu ermöglichen.The present invention relates to a fastening structure of a cooling plate, in particular to a fastening structure of a cooling plate, which can be connected to its support plate and a plurality of guide fins by means of fastening parts, so that the bearing surfaces of this support plate and a plurality of guide fins can be connected very firmly and tightly in order to enable an increase in the thermal conductivity of the cooling plate.
Bekannt ist, daß ein Compter-CPU-Gerät in Betrieb eine Hochtemperatur erzeugt wird und zwar je schneller die Betriebsgeschwindigkeit ist, desto höher wird der Energieverbrauch. Wenn die Betriebstemperatur eines Computer-CPU-Geräts zu hoch ist, wird dessen Funktion beeinflußt und bestünde es eine Gefahr, den Computer auszufallen. Wenn das Wärmezertreuungsproblem nicht erledigt werden kann, wird die Betriebsgeschwindigkeit eines Computer-CPU-Geräts erheblich begrenzt. Deshalb kann ein Computer-CPU-Gerät mit noch schneller Betriebsgeschwindigkeit nicht entwickelt werden können.It is known that a computer CPU device generates a high temperature during operation, and the faster the operating speed, the higher the power consumption. If the operating temperature of a computer CPU device is too high, its function will be affected and there is a risk of the computer breaking down. If the heat dissipation problem cannot be solved, the operating speed of a computer CPU device will be greatly limited. Therefore, a computer CPU device with an even faster operating speed cannot be developed.
Ein herkömmliches Kühlblech eines Computer-CPU-Geräts besteht im wesentlichen aus einem herkömmlichen Kühlblechs, d.h. eine Mehrheit von Leitrippen werden auf einem Aluminiumabstützblech aufgebaut und dieses Aluminiumabstützblech wird auf einem Computer-CPU-Gerät gestapelt, damit es zuerst die Wärme dieses Computer-CPU-Geräts aufnimmt und die aufgenommenen Wärmen weiter in die Leitrippen überträgt. Schließlich können diese Leitrippen mit dem Kühlluft einen Wärmeaustausch dienen, um die Temperatur eines Computer-CPU-Geräts senken zu können.A conventional heat sink of a computer CPU device is essentially a conventional heat sink, i.e. a majority of fins are built on an aluminum support plate and this aluminum support plate is stacked on a computer CPU device so that it first absorbs the heat of this computer CPU device and further transfers the absorbed heat into the fins. Finally, these fins can serve as a heat exchange with the cooling air to be able to lower the temperature of a computer CPU device.
Wenn ein herkömmliches Kühlblech eines Computer-CPU-Geräts in einem Tischcomputer eingesetzt wird, kann ein elektrischer Fächer zu einem schnelleren Wärmeaustausch zwischen dem Leitrippen und dem Kühlluft ausgestattet werden, um eine schneller Wärmezerstreuung des Computer-CPU-Geräts zu ermöglichen, da eine Mutterplatte mit gedruckter Schaltung eines Tischcomputers einen grösseren Raum zur Aufnahme eines elektrischen Fächers aufweist.
Im Gegensatz kann ein elektrischer Fächer in einem sogenannten Notizbuch-ComputerWhen a conventional heatsink of a computer CPU device is used in a desktop computer, an electric fan can be equipped for faster heat exchange between the heatsink and the cooling air to enable faster heat dissipation of the computer CPU device, since a printed circuit board motherboard of a desktop computer has a larger space for accommodating an electric fan.
In contrast, an electric fan in a so-called notebook computer
wegen eines kleineren Aufhahmeraums von einer Mutterplatte mit gerückter Schaltung leider nicht eingesetzt werden. Deshalb kann ein elektrischer Fächer zur Beschleunigung von Wärmezerstreuungsgeschwindigkeit eines CPU-Geräts in einem sogenanten Notizbuch-Computer nicht einegsetzt werden.Unfortunately, due to a smaller mounting space, a motherboard with a shifted circuit cannot be used. Therefore, an electric fan for accelerating the heat dissipation speed of a CPU device cannot be used in a so-called notebook computer.
Aufgrund von der o.g. Aufnahmeraumbegrenzung kann das Wärmezerstreuungsproblem eines Computer-CPU-Geräts durch Einsatz eines o.g. elektrischen Fächers leider nicht erledigt werden. Wenn die Temperatur eines Computer-CPU-Geräts in einem grösseren Raum übertragen werden kann, kann man das Wärmezerstreuungsproblem einfach erledigen. Zur Erledigung solches Problems sind es bekannt, ein Kühlblech mit dem aus Bondur (Aluminium-Magnesium-Legierungen) hergestellten Computer-Gehäuse zu kombinieren, um die Wärme nach Draußen übertragen zu ermöglichen. Jedoch wird nach einer tätsächlichen Überprüfung die Temperatursenkungsfunktion magelhaft begrenzt, da die Wärme nicht in der Lage ist, schnell und wirksam auf dem aus Bondur hergestellten Computer-Gehäuse zu übertragen. , Auf diesem Grund muß man das Wärmezerstreuungsproblem in der Entwicklung eines Kühlblechs für ein Computer-CPU-Gerät zuerst erledigen.Unfortunately, due to the above-mentioned limitation of the housing space, the heat dissipation problem of a computer CPU device cannot be solved by using an electric fan as mentioned above. If the temperature of a computer CPU device can be transferred in a larger space, the heat dissipation problem can be easily solved. To solve such a problem, it is known to combine a heat sink with the computer case made of Bondur (aluminum-magnesium alloy) to allow the heat to be transferred to the outside. However, after actual verification, the temperature reduction function is poorly limited because the heat is not able to be transferred quickly and effectively on the computer case made of Bondur. Therefore, the heat dissipation problem must be solved first in the design of a heat sink for a computer CPU device.
Wie in den Fig. 4 und 5 entnommen werden kann, ist ein herkömmliches Kühlblechs im wesentlichen aus einer Abstützplatte (11) und einer Mehrheit von Leitrippen (12) mittels Spannkräften besteht, wobei diese Abstützplatte (11) aus Kupfer (Leitfähigkeit = 360 W/m° K) hergestellt ist, darauf einer Mehrheit von Vorsprüngen (13) aufweist und darunter mit einem zu wärmezertreuenden Gegenstand gestapelt ist, um eine schnelle Aufnahme und Übertragung von Wärmen zu ermöglichen. Diese Leitrippen (12) sind aus Aluminum gespritzt und sind auf der Abstützplatte (11) zum Wärmezerstreungszweck angeordnet und zwar einer Mehrheit von Haltelöcher (14) zur Befestigungen mit den vorgesehenen Vorsprügungen (13) sind zusätzlich am Boden dieser Leitrippen (12) ausgebildet.As can be seen in Fig. 4 and 5, a conventional heat sink consists essentially of a support plate (11) and a plurality of guide ribs (12) by means of clamping forces, this support plate (11) being made of copper (conductivity = 360 W/m° K), having a plurality of projections (13) thereon and being stacked underneath with an object to be dissipated in order to enable rapid absorption and transfer of heat. These guide ribs (12) are injection-molded from aluminum and are arranged on the support plate (11) for heat dissipation purposes, and a plurality of holding holes (14) for fastening to the provided projections (13) are additionally formed at the bottom of these guide ribs (12).
Nachteilig bei einer o.g. bekannten herkömmlichen Konstruktion eines Kühlbleches (10) sind allerdings, daß die Ebenheit der metallischen Schnittflächen vom Kupfer bzw.However, the disadvantage of the above-mentioned conventional construction of a cooling plate (10) is that the flatness of the metallic cutting surfaces of the copper or
•2 ·•2 ·
Aluminum bei der Metallbearbeitung in vergrößter Darstellung unregelmäßig aussehen und danach die Oberflächen dieser Auflageflächen veredelt werden müssen. Jedoch wären eine einwandfreie Oberflächenveredelung solcher Auflageflächen leider nicht möglich. Deswegen nach Verbindungen dieser Vorsprüngungen (13) mit den Haltelöchern (14) kann eine wirksame Auflagefläche nicht sichergestellt werden, deswegen kann eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit nicht erzielen.Aluminum can look irregular when processed in an enlarged view and the surfaces of these contact surfaces must then be refined. Unfortunately, a perfect surface refinement of such contact surfaces would not be possible. Therefore, after connecting these projections (13) with the retaining holes (14), an effective contact surface cannot be ensured, and therefore the desired thermal conductivity cannot be achieved.
Wie in den Fig. 6 und 7 entnommen werden kann, ist ein weiteres herkömmliches Kühlblech (20) im wesentlichen aus einer Abstützplatte (21) und einer Mehrheit von Leitrippen (22) mittels physikalischen eigenen Beanspruchungen (Belastungen) der Materialien besteht, wobei einer Mehrheit von Vorsrpüngungen (23) umgekehrt auf dieser Abstützplatte (21 ) aufweisen und der Boden dieser Abstützplatte (21) mit einem zu wärmzerstreuenden Gegenstand gestapelt ausbildet, um eine schnelle Aufnahme und Übertragung von Wärmen zu ermöglichen. Diese Leitrippen (22) sind auf der Abstützplatte (21) zum Wärmezerstreuungszweck angeordnet und eine Mehrheit von Haltelöcher (24) sind an den unteren Seiten dieser Leitrippen (22) zur seitlichen Einsetzen von o.g. Vorsprüngungen (23) ausgestaltet.As can be seen in Figs. 6 and 7, another conventional heat sink (20) is essentially composed of a support plate (21) and a plurality of guide ribs (22) by means of physical inherent stresses (strains) of the materials, wherein a plurality of projections (23) are inverted on this support plate (21) and the bottom of this support plate (21) is stacked with an object to be dissipated heat in order to enable rapid absorption and transfer of heat. These guide ribs (22) are arranged on the support plate (21) for heat dissipation purpose and a plurality of holding holes (24) are formed on the lower sides of these guide ribs (22) for lateral insertion of the above-mentioned projections (23).
Nachteilig bei einer o.g. bekannten herkömmlichen Konstruktion eines Kühlbleches (20) sind allerdings, daß das Kühlblech (20) im wesentlichen aus einer Abstützplatte (21) und einer Mehrheit von Leitrippen (22) mittels physikalischen eigenen Beanspruchungen (Belastugnen) der Materialien besteht, wobei wegen der verschiedenen phylikalischen Eigenschaften von Kupfer und Aluminum eine einwandfreie Auflageflächen zwischen diesen Vorsprüngungen (23) und diesen Haltelöcher (24) nicht sichergestellt werden kann, so daß eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit nicht erzielt werden kann.However, a disadvantage of the above-mentioned conventional construction of a cooling plate (20) is that the cooling plate (20) essentially consists of a support plate (21) and a plurality of guide ribs (22) by means of physical stresses (loads) on the materials themselves, whereby due to the different phylical properties of copper and aluminum, a perfect contact surface between these projections (23) and these holding holes (24) cannot be ensured, so that a desired thermal conductivity cannot be achieved.
Unter Berücksichtigung von o.g. Nachteilen hat der Erfinder versucht, die Auflageflächen zwischen der Abstützplatte und den Leitrippen mittels Verschweißverfahren zu verbessern. Obwohl mit solchem Verschweißverfahren kann die Auflageflächen zwischen der Abstützplatte und den Leitrippen verbessern, kann eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit leider nicht erzielt werden, da die Materialien von Kupfer und Aluminum verschiedene Ausdehnungszahlen und Schmelzpunkten vermögen undTaking the above-mentioned disadvantages into account, the inventor has attempted to improve the contact surfaces between the support plate and the guide ribs by means of welding processes. Although such welding processes can improve the contact surfaces between the support plate and the guide ribs, the desired thermal conductivity cannot be achieved, since the materials of copper and aluminum have different expansion coefficients and melting points and
zwar das Kühlbelch nach einer Schweißarbeit leicht leicht verzerrt wird und eine einwandfreie Berührungen zwischen der Abstützplatte und den zu wärmezertreuenden Gegenstand nicht sichergestellt werden kann.The cooling plate is slightly distorted after welding and a perfect contact between the support plate and the object to be heat dissipated cannot be guaranteed.
Der Erfindung liegt somit die wichtige Aufgabe zugrunde, eine Befestigungskonstruktion eines Kühlbleches der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß es im wesentlichen aus einer Abstützplatte und einr Mehrheit von auf dieser Abstützplatte angeordneten, sich zum Wärmezerstreuungszweck befindlichen Leitrippen besteht, wobei diese Abstützplatte aus Kupfer zum Zweck zur schnellen Aufnahme und Übertragung von Wärmen hergestellt ist, und diese Leitrippen aus Aluminum gespritzt sind, so daß die Auflageflächen zwischen der Abstützplatte und den Leitrippen mittels einer Mehrheit von Befestigungsteilen ganz fest und dicht verbunden zu ermöglichen, um ein ungenügendes Wärmezerstreuungsproblem vom Einsatz eines Kühlbleches in einem Computer - CPU-Geräts erledigen zu ermöglichen.The invention is therefore based on the important task of designing a fastening structure for a cooling plate of the type described at the outset in such a way that it essentially consists of a support plate and a plurality of guide ribs arranged on this support plate for the purpose of heat dissipation, this support plate being made of copper for the purpose of quickly absorbing and transferring heat, and these guide ribs being injection-molded from aluminum, so that the contact surfaces between the support plate and the guide ribs can be connected very firmly and tightly by means of a plurality of fastening parts in order to solve an inadequate heat dissipation problem from the use of a cooling plate in a computer CPU device.
Die gestellte Aufgabe wird durch die in Schutzanspüchen angegebenen Merkmale gelöst.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielweise dargestellt. Es zeigenThe stated problem is solved by the features specified in the protection claims.
The drawing shows the subject matter of the invention by way of example.
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Erfindung in auseinandergezogenerFig. 1 is a perspective view of the invention in exploded
Anordnung;Arrangement;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Erfindung in zusammengestellten Anordnung;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Erfingung der Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kühlblechs zur BefestigungFig. 2 is a schematic representation of the invention in assembled arrangement;
Fig. 3 is a sectional view of the invention of Fig. 2;
Fig. 4 is a schematic representation of a conventional cooling plate for mounting
mittels Spannkräften;by means of clamping forces;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen Kühlblechs gemäß der Fig. 4;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kühlblechs zur BefestigungFig. 5 is a sectional view of a conventional cooling plate according to Fig. 4;
Fig. 6 is a schematic representation of a conventional cooling plate for mounting
mittels eigenen physikalischen Beanspruchungen des verwendeten Materials, und
Fig. 7 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen Kühlblechs gemäß der Fig. 6.by means of the physical stresses of the material used, and
Fig. 7 is a sectional view of a conventional cooling plate according to Fig. 6.
Eine Befestigungskonstruktion eines erfindungsgemäßen Kühlbleches (30) besteht im wesentlichen, wie in Fig. 1, 2 und 3 ersichtlich, aus einer Abstützplatte (31) und einerA fastening structure of a cooling plate (30) according to the invention essentially consists, as can be seen in Fig. 1, 2 and 3, of a support plate (31) and a
Mehrheit von Leitrippen (32), wobei diese Abstützplatte (31) aus einem Material mit Hochwärmeleitfähigkeit hergestellt ist, darauf einer Mehrheit von Vorsprüngen (33) aufweist und darunter mit einem zu wärmezerstreuenden Gegenstand gestapelt ist, um eine schnelle Aufnahme und Übertragung von Wärmen zu ermöglichen. Diese Leitrippen (32) sind aus Aluminum gespritzt und sind auf der Abstützplatte (31) zum Wärmezerstreungszweck angeordnet und einer Mehrheit von Haltelöcher (33) sind auf dieser Abstützplatte (31) ausgebildet. Außdresem sind einer Mehrheit von Verbindungslöcher (35) unter den Bearbeitungsnuten (34) gegenüber den o.g. Halterlöchern (33) vorgesehen.A plurality of guide ribs (32), said support plate (31) being made of a material having high thermal conductivity, having a plurality of projections (33) thereon and being stacked with an object to be dissipated heat thereunder to enable rapid absorption and transfer of heat. These guide ribs (32) are molded from aluminum and are arranged on the support plate (31) for heat dissipation purpose and a plurality of holding holes (33) are formed on said support plate (31). Furthermore, a plurality of connecting holes (35) are provided under the machining grooves (34) opposite to the above-mentioned holding holes (33).
Die o.g. Abstützplatte (31) und Leitrippen (32) sind mit einer Mehrheit von Verbindungsstücke (36) zusammen mit einer Mehrheit von gestapelten Haltelöchern (33) und einer Mehrheit von Verbindungslöchern (35) fest und dicht verbunden, wobei die Verbindungen dieser Verbindungsstücke (36) durch Vernietungen oder Aufschraubungen erfolgt werden können. Bei einer Vernietung werden die aus Aluminum hergestellten Leitrippen (32) durch eine Presswirkung mit den unregelmäßigen Oberflächen der Abstützplatte (31) ganz fest verbunden, um eine ausreichende Auflagefläche zwischen der Abstützplatte (31) und der Leitrippen (32) erhöhen zu ermöglichen, so daß nachdem die Abstützplatte (31) die vom zu wärmezerstreuenden Gegenstand zerstreuteten Wärmen aufgenommen hat, wird diese Wärme schnell auf die Leitrippen (32) übertragen, um die Wärmeleitfähigkeit dieses Kühlbleches (30) zu verbessern.The above-mentioned support plate (31) and guide fins (32) are firmly and tightly connected by a plurality of connecting pieces (36) together with a plurality of stacked holding holes (33) and a plurality of connecting holes (35), wherein the connections of these connecting pieces (36) can be made by riveting or screwing. In a riveting, the guide fins (32) made of aluminum are firmly connected by a pressing action to the irregular surfaces of the support plate (31) in order to enable a sufficient contact surface to be increased between the support plate (31) and the guide fins (32), so that after the support plate (31) has absorbed the heat dissipated by the object to be heat dissipated, this heat is quickly transferred to the guide fins (32) in order to improve the thermal conductivity of this heat sink (30).
Die Abstützplatte (31) ist aus Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit von 360 W/m° K oder Kohlenfäden mit einer Wärmeleitfähigkeit von 700 ~ 1600 W/m° K hergestellt. Deshalb kann sie die aus einem zu wärmezerstreuenden Gegenstand erzeugten Wärmen schnell aufnehmen und diese auf die Leitrippen (32) zum Wärmezerstreuungszweck weiter zu übertragen.The support plate (31) is made of copper with a thermal conductivity of 360 W/m° K or carbon filaments with a thermal conductivity of 700 ~ 1600 W/m° K. Therefore, it can quickly absorb the heat generated from an object to be heat dissipated and transfer it to the guide fins (32) for heat dissipation purpose.
Es wird eine Befestigungskonstrüktion eines Kühlbleches zur Erhöhung der Festigkeit zwischen den Auflageflächen dieses Kühlbleches und dessen Abstützplatte beschrieben, die im wesentlichen aus einer auf einem zu wärmezerstreuenden Gegenstand gestellten Abstützplatte und einer Mehrheit von draußen auf der Abstützplatte angeordneten Leitrippen besteht, wobei diese Abstützplatte aus einem Material mit Hochwärmeleitfähigkeit zur schnellen Aufnahme und Übertragung von Wärmen besteht, diese Leitrippen aus Aluminum gespritzt sind, und die Auflageflächen zwischen der Abstützplatte und den Leitrippen mittels einer Mehrheit von Befestigungsteilen ganz fest und dicht verbunden sind.A fastening structure of a cooling plate for increasing the strength between the contact surfaces of this cooling plate and its support plate is described, which essentially consists of a support plate placed on an object to be heat-dissipated and a plurality of guide ribs arranged outside the support plate, wherein this support plate consists of a material with high thermal conductivity for the rapid absorption and transfer of heat, these guide ribs are injection-molded from aluminum, and the contact surfaces between the support plate and the guide ribs are firmly and tightly connected by means of a plurality of fastening parts.
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2001
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