DE20303844U1

DE20303844U1 - Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors

Info

Publication number: DE20303844U1
Application number: DE20303844U
Authority: DE
Original assignee: Richard Woehr GmbH
Current assignee: Richard Woehr GmbH
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2013-03-04

Description

Richard Wöhr GmbH

Gräfenau 58 - 60

75339 Höfen

Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte

getragenen Prozessors

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors mit einer Grundeinrichtung, die mindestens aus einer wärmeaufnehmenden Platte sowie einem die wärmeaufnehmende Platte aufnehmenden Rahmen besteht, wobei der Rahmen mittels unterschiedlicher Befestigungssysteme an der Grundplatte und/oder dem Prozessor und/oder dem Prozessorsockel befestigt wird, und die Unterseite der wärmeaufnehmenden Platte dicht und spaltfrei auf der Prozessoroberfläche aufsitzt.

Viele elektronische Bauelemente, insbesondere CPU-Prozessoren arbeiten in einem begrenzten Temperaturbereich und zeigen Fehlfunktionen, wenn die Temperatur außerhalb des 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.

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, 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.

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.

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 dieser sehr schwer und lassen sich aufgrund ihres großen Gewichtes schlecht befestigen.

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.

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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen optimalen Sitz der wärmeaufnehmenden Platte auf dem Prozessor ermöglicht und das es erlaubt, die im Prozessor entstehende Wärme ohne Lüfter abzuführen, das in seiner Herstellung äußerst preiswert ist und kein hohes Gewicht aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist also vorgesehen, dass an einer wärmeaufnehmenden Platte aus Kupfer, die der Größe des Prozessors angepasst ist, das wärmeaufnehmende Ende des Flüssigkeitskühlers mittels einer Spannplatte in einer Nut befestigt und/oder einer Bohrung befestigt ist und die Platten mittels eines Rahmens aus Aluminium an der Grundplatte mit dem Prozessor und/oder am Sockel des Prozessors und/oder am Prozessor befestigt ist, wobei die glatte Unterseite der wärmeaufnehmenden Platte direkt auf der Oberfläche des Prozessors aufliegt.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung weist eine aus Kupfer hergestellte wärmeaufnehmende Platte aus, deren Unterseite, die auf der Prozessoroberfläche aufliegt und eine glatte Oberfläche aufweist. Die äußere Form dieser Platte entspricht den Außenabmessungen des Prozessors, wobei sie gleichgroß oder größer als der Prozessor sein kann, bevorzugt eine runde Platte mit stufenförmigem Rand. Außerdem weist diese Platte auf der Oberseite eine halbrunde Nut auf, deren Breite und Tiefe dem Durchmesser des Flüssigkeitskühlers angepasst sind. Diese Platte ist in einem Rahmen befestigt, wobei der Rahmen aus Aluminium hergestellt ist. Der Rahmen weist dabei eine Aussparung auf, deren Form der Platte entspricht und eine stufenförmige Ausfräsung zur Aufnahme der wärmeleitenden Platte integriert hat. Der Flüssigkeitskühler wird mittels einer Spannplatte, die ebenfalls eine Nut aufweist, in die Nut der wärmeaufnehmenden Platte gepresst. Der Rahmen wird mittels entsprechenden Halterungen und/oder Befestigungssystemen an der Grundplatte und/oder Prozessor und/oder Prozessorsockel befestigt.

Eine Vereinfachung der Fertigung und Montage wird dadurch erreicht, dass die wärmeaufnehmende Platte einteilig mit einer Bohrung für den Flüssigkeitskühler ausgeführt ist, wobei die Bohrung als Presspassung ausgeführt ist. Somit wird ein guter Wärmeübergang von der Platte auf den Flüssigkeitskühler durch prozesssicheres Einpressen erreicht

Günstig für die Wärmeübertragung wirkt sich auch aus, wenn die einteilige wärmeaufnehmende Platte mittels eines Schlitzes als Spannelement für den Flüssigkeitskühler gestaltet wird.

Eine weitere für die Wärmeübertragung günstige Variante sieht das Kleben und/oder Anlöten des wärmeaufnehmenden Teils des Flüssigkeitskühlers auf der wärmeaufnehmenden Platte vor. Durch das prozesssichere Anlöten und/oder Kleben ergibt sich eine große Wärmeübertragung.

Für die Montage wirkt sich günstig aus, wenn der Rahmen gleichzeitig als Befestigungsrahmen ausgebildet ist, und so direkt am Prozessorsockel und/oder am Prozessor und/oder an der Grundplatte befestigt werden kann

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors

Fig. 2 einteilige wärmeaufnehmende Platte mit eingepresstem Flüssigkeitskühler

Fig. 3 einteilige wärmeaufnehmende Platte als Spannelement zur Aufnahme des Flüssigkeitskühlers ausgeführt

Fig. 4 einteilige wärmeaufnehmende Platte mit angelötetem Flüssigkeitskühler

In Figur 1 ist ein Schnitt durch ein mehrteiliges Aufnahmesystem dargestellt. Der Prozessor 1 ist auf der Grundplatte 2 in einem Sockel 3 befestigt. Die runde, wärmeaufnehmende Platte 4 aus Kupfer mit

einer glatten Unterseite 5 hat im unteren Bereich einen Rand 6 und ist etwas größer als der Prozessor. Der Rahmen 7 aus Aluminium hat eine runde Aussparung 8 mit eingearbeiteter Stufe 9. Die wärmeaufnehmende Platte 4 wird in die Aussparung 8 gesteckt, wobei der Rand 6 der Platte 4 in der Stufe 9 sitzt. Der Rahmen 7 wird mittels der Halteklammer 10 am Prozessorsockel 3 fixiert, so dass die glatte Unterseite der wärmeaufnehmenden Platte 4 auf die Oberfläche des Prozessors 1 dicht und spaltfrei gepresst wird. Dadurch, dass die wärmeaufnehmende Platte 4 rund ausgeführt ist, kann sie in der Aussparung 8 im Rahmen 7 leicht gedreht werden. Außerdem weist die wärmeaufnehmende Platte 4 eine runde Nut 11 auf, deren Breite und Höhe dem Durchmesser des Flüssigkeitskühlers 12 angepasst ist, wobei das wärmeaufnehmende Ende 13 des Flüssigkeitskühlers 12 mittels der Spannplatte 14 in die Nut 11 der wärmeaufnehmenden Platte 4 gepresst wird.

Figur 2 zeigt eine einteilige wärmeaufnehmende Platte 15 mit eingepresstem Flüssigkeitskühler 12. Dabei weist die wärmeaufnehmende Platte 15 aus Kupfer einen Rand 6 auf, sowie eine glatte Unterseite und eine Bohrung 16, wobei die Bohrung 16 so gestaltet ist, dass der Flüssigkeitskühler 12 mittele Presspassung eingepresst wird. Die wärmeaufnehmende Platte 15 wird in dem Rahmen 7 integriert.

Figur 3 zeigt eine einteilige wärmeaufnehmende Platte 17 als Spannelement zur Aufnahme des Flüssigkeitskühlers 12. Die wärmeaufnehmende Platte 17 aus Kupfer weist eine Bohrung 16 auf, wobei das Festspannen des Flüssigkeitskühlers 12 dadurch erfolgt, dass die Platte einen Schlitz 18 aufweist und dieser mittels Schrauben 19 zusammengepresst wird.

In Figur 4 ist eine einteilige wärmeaufnehmende Platte 20 mit angelötetem Flüssigkeitskühler 12 dargestellt.

Claims

1. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors mit einer Grundeinrichtung bestehend aus einer wärmeaufnehmenden Platte und/oder einer Spannplatte dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeaufnehmende Platte und/oder Spannplatte aus Kupfer und/oder deren Legierung hergestellt ist und in den äußeren Abmessungen gleichgroß und/oder größer als der Prozessor ist und dass der wärmeaufnehmende Teil des Flüssigkeitskühlers in der Platte befestigt ist und/oder mittels der Spannplatte auf der Platte befestigt ist und/oder auf der Platte angelötet ist und die wärmeaufnehmende Platte mittels eines Rahmens und/oder Spannfeder und/oder Spannvorrichtung und/oder einer Platte mit Aussparung für die wärmeaufnehmende Platte dicht und spaltfrei auf die Prozessoroberfläche gepresst wird.

2. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen und/oder die Platte zur Aufnahme der wärmeaufnehmenden Platte aus Aluminium und/oder deren Legierung und/oder Kunststoff hergestellt ist.

3. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeaufnehmende Platte eine Nut für die Spannvorrichtung und/oder Spannfeder aufweist.

4. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der wärmeaufnehmenden Platte zylinderförmig oder quaderförmig ist oder eine andere räumliche Form ausweist.

5. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeaufnehmende Platte an der unteren Seite einen stufenförmigen Rand aufweist.

6. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen und/oder die Platte zur Aufnahme der wärmeaufnehmenden Platte eine stufenförmige Aussparung zum Anpressen der wärmeaufnehmenden Platte auf die Prozessoroberfläche aufweist.

7. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Aussparung der Form der wärmeaufnehmenden Platte entspricht.

8. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen am Prozessorsockel und oder am Prozessor und/oder an der Grundplatte befestigt wird.

9. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeaufnehmende Platte mittels der Spannvorrichtung am Prozessorsockel befestigt ist.

10. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeaufnehmende Platte eine Nut aufweist, deren Tiefe und Breite dem Durchmesser des Flüssigkeitskühlers entspricht.

11. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannplatte ebenfalls eine Nut wie die wärmeaufnehmende Platte aufweist.

12. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeaufnehmende Ende des Flüssigkeitskühlers mittels einer Spannplatte in die Nut der wärmeaufnehmenden Platte gepresst wird.

13. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeaufnehmende Platte eine Bohrung aufweist, in die das wärmeaufnehmende Ende des Flüssigkeitskühlers eingepresst wird.

14. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeaufnehmende Ende auf die wärmeaufnehmende Platte geklebt und/oder gelötet wird.

15. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeaufnehmende Platte eine Bohrung mit Spannschlitz aufweist und der Flüssigkeitskühler mittels Spannen befestigt wird.

16. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeitskühler eine Heat-Pipe zum Einsatz kommt.

17. Mehrteiliges Aufnahmesystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskühler rechtwinklig und/oder parallel und/oder unter einem bestimmten Winkel zur Prozessoroberfläche angeordnet ist.