DE20304196U1 - Cooling system with liquid cooler for cooling a processor carried on a base plate - Google Patents
Cooling system with liquid cooler for cooling a processor carried on a base plateInfo
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- H10W40/73—
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Abstract
Description
Richard Wöhr GmbHRichard Wöhr GmbH
Gräfenau 58 - 60Graefenau 58 - 60
75339 Höfen75339 Hofen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors mit einer Grundeinrichtung, die mindestens aus einer wärmeaufnehmenden Platte sowie einer die wärmeaufnehmende Platte aufnehmenden Trägerrahmen besteht, wobei der Trägerrahmen mittels unterschiedlichen Befestigungssystemen 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.The present invention relates to a cooling system with a liquid cooler for cooling a processor carried on a base plate with a base device which consists of at least one heat-absorbing plate and a support frame which holds the heat-absorbing plate, wherein the support frame is fastened to the base plate and/or the processor and/or the processor socket by means of different fastening systems, and the underside of the heat-absorbing plate sits tightly and without gaps on the processor surface.
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.Many electronic components, especially CPU processors, operate within a limited temperature range and will malfunction if the temperature is outside this range. They also generate heat during operation. In order to maintain the correct operating temperature, the heat generated during operation of the electronic components must be 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, 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 cool electronic components, numerous aluminum heat sinks with and/or without fans have been proposed and developed. The disadvantages of these solutions are the noise level and the limited lifespan of the fans. In addition, this type of cooling requires a lot of space, is very expensive to manufacture and allows the dissipated heat to be dissipated by convection in the housing, so that additional fans are required to dissipate the heat generated from the housing. Coolers with liquid coolers and fans integrated into the cooling fins are also known. The disadvantage of these coolers is that, because the liquid cooler needs a certain length to function properly, which is not possible with the known coolers, it is not possible to keep the cold zone of the liquid cooler cold. This is because the cooling block of the cooler heats up quickly and the fan cools the cooling fins even less well. The cold zone therefore heats up and the desired effect is not achieved. These coolers also require fans to dissipate heat from the housing.
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.Most cooling devices for processors are based on an aluminum heat sink with fins and a flanged fan. Heat sinks made of copper would be much better in terms of heat conduction, but they are very heavy and expensive. Other types of aluminum heat sinks with a copper core, e.g. a screwed copper plate on an aluminum heat sink or an extruded aluminum profile with a copper inlet, are also known, with the copper inside ensuring better heat dissipation and the aluminum ensuring a good transition to the air. Aluminum heat sinks with fans are always used here. The use of fans is also a disadvantage 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 dieser sehr schwer und lassen sich aufgrund ihres großen Gewichtes schlecht befestigen.To date, only simple adapter systems are known for attaching liquid coolers to processors. These consist of two halves that have direct contact with the processor and have a hole the same diameter as the liquid cooler into which the liquid cooler is attached. The halves are made of aluminum and are much larger than the processor. The low thermal conductivity of aluminum is a disadvantage. When these halves are made of copper, they are very heavy and difficult to attach due to their great weight.
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.Furthermore, a large number of cooling devices are known. For example, DE 201 12 851 U1 describes a cooling unit for a central processing unit in which a frame and a seat are connected to one another, between which a set of cooling fins is arranged and which is pressed onto the processor and has an integrated fan. The disadvantage of this system is that the heat is only dissipated by means of the fan. In addition, it is 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 VentilatorDE 195 09 904 C2 describes a cooling device for dissipating heat from electronic components by means of a fan with a base device which has first ribs on its edge and second ribs on its middle area and a support part for the fan in the middle part.
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.is present and the fan is attached to the base unit by means of fastening elements, whereby the base unit is made of only one material, in this case aluminum. Here too, the cooling performance is only achieved through the use of the fan.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem mit 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 preiswert ist und kein hohes Gewicht aufweist.The invention is based on the object of creating a cooling system with a liquid cooler for cooling a processor of the type mentioned above which is carried on a base plate, which enables an optimal fit of the heat-absorbing plate on the processor and which allows the heat generated in the processor to be dissipated without a fan, which is inexpensive to manufacture and does not have a high weight.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist also vorgesehen, dass in einer wärmeaufnehmenden Platte aus Kupfer, die der Größe des Prozessors angepasst ist, das wärmeaufnehmende Ende des Flüssigkeitskühlers so in der wärmeaufnehmenden Platte befestigt ist, dass der Flüssigkeitskühler rechtwinklig und/oder in einem bestimmten Winkel zur Prozessoroberfläche angeordnet ist und die Platte mittels einem Trägerrahmen aus Metall und/oder Kunststoff 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.This object is achieved with the features of claim 1. In this case, it is therefore provided that in a heat-absorbing plate made of copper, which is adapted to the size of the processor, the heat-absorbing end of the liquid cooler is fastened in the heat-absorbing plate in such a way that the liquid cooler is arranged at a right angle and/or at a certain angle to the processor surface and the plate is fastened to the base plate with the processor and/or to the base of the processor and/or to the processor by means of a support frame made of metal and/or plastic, wherein the smooth underside of the heat-absorbing plate rests directly on the surface of the processor.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung weist einen Trägerrahmen aus Aluminium aus, der eine mittige zylindrische Aufnahme für die wärmeaufnehmende Platte aus Kupfer ausweist. Die wärmeaufnehmende Platte, deren Unterseite auf der Prozessoroberfläche aufliegt, weist eine glatte Oberfläche auf. Die äußere Form dieser Platte entspricht den Außenabmessungen des Prozessors, wobei sie gleichgroß oder größer als der Prozessor sein kann, und bevorzugt eine zylindrische Form hat. Außerdem weist diese Platte eine mittige Sacklochbohrung in Richtung der Längsachse auf, deren Durchmesser so gestaltet ist, dass der Flüssigkeitskühler mittels einer Presspassung in die Bohrung montiert wird. Durch die Presspassung wird ein guter Wärmeübergang von der Platte auf den Flüssigkeitskühler durch prozesssicheres Einpressen erreicht. Diese Platte wird in die zylindrische Aufnahme des Trägerrahmens gelegt. Der Trägerrahmen wird mittels entsprechenden Halterungen und/oder Befestigungssystemen an der Grundplatte und/oder Prozessor und/oder Prozessorsockel befestigt.A preferred embodiment of the invention has a support frame made of aluminum, which has a central cylindrical receptacle for the heat-absorbing plate made of copper. The heat-absorbing plate, the underside of which rests on the processor surface, has a smooth surface. The external shape of this plate corresponds to the external dimensions of the processor, and it can be the same size or larger than the processor, and preferably has a cylindrical shape. In addition, this plate has a central blind hole in the direction of the longitudinal axis, the diameter of which is designed so that the liquid cooler is mounted in the hole by means of a press fit. The press fit ensures good heat transfer from the plate to the liquid cooler by means of process-safe pressing. This plate is placed in the cylindrical receptacle of the support frame. The support frame is attached to the base plate and/or processor and/or processor socket by means of appropriate brackets and/or fastening systems.
Günstig für die Wärmeübertragung und Montage wirkt sich auch aus, wenn die einteilige wärmeaufnehmende Platte mittels eines Schlitzes als Spannelement für den Flüssigkeitskühler gestaltet wird.It is also beneficial for heat transfer and assembly if the one-piece heat-absorbing plate is designed as a clamping element for the liquid cooler using a slot.
Eine weitere für die Wärmeübertragung günstige Variante sieht das Kleben und/oder Anlöten des wärmeaufnehmenden Teils des Flüssigkeitskühlers auf der wärmeaufnehmenden Platte vor, wobei der Flüssigkeitskühler rechtwinklig und/oder unter einem bestimmten Winkel zur Prozessoroberfläche angeordnet ist. Durch das prozesssichere Anlöten und/oder Kleben ergibt sich eine große Wärmeübertragung.Another variant that is favorable for heat transfer involves gluing and/or soldering the heat-absorbing part of the liquid cooler onto the heat-absorbing plate, with the liquid cooler being arranged at right angles and/or at a certain angle to the processor surface. The reliable soldering and/or gluing results in a high level of heat transfer.
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.For assembly, it is advantageous if the frame is also designed as a mounting frame and can thus be attached directly to the processor socket and/or the processor and/or the base plate.
Eine weitere bevorzugte Ausführung weist einen Trägerrahmen als Stanz- und Prägeteil aus, wobei der Rahmen gleichzeitig die Befestigung mitintegriert hat und die wärmeaufnehmende Platte quaderförmig gestaltet ist.A further preferred embodiment has a support frame as a punched and embossed part, wherein the frame simultaneously has the fastening integrated and the heat-absorbing plate is designed in the shape of a cuboid.
Eine Gewichtsreduzierung ergibt sich durch eine konische Ausführung der wärmeaufnehmenden Platte.A weight reduction is achieved by a conical design of the heat-absorbing plate.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using an embodiment with reference to the drawings.
Fig. 1: Schnitt durch ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen ProzessorsFig. 1: Section through a cooling system with liquid cooler for cooling a processor carried on a base plate
Fig. 2: einteilige wärmeaufnehmende Platte mit eingepresstem Flüssigkeitskühler rechtwinklig zur ProzessoroberflächeFig. 2: One-piece heat-absorbing plate with pressed-in liquid cooler perpendicular to the processor surface
Fig. 3: einteilige wärmeaufnehmende Platte als Spannelement zur Aufnahme des Flüssigkeitskühlers ausgeführtFig. 3: One-piece heat-absorbing plate designed as a clamping element to accommodate the liquid cooler
Fig. 4: einteilige wärmeaufnehmende Platte mit angelötetem Flüssigkeitskühler
Fig. 5: einteilige wärmeaufnehmende Platte mit TrägerplatteFig. 4: one-piece heat-absorbing plate with soldered liquid cooler
Fig. 5: one-piece heat-absorbing plate with carrier plate
In Figur 1 ist ein Schnitt durch ein Adaptersystem für Flüssigkeitskühler zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors 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 ist etwas größer als der Prozessor 1 und hat eine Sacklochbohrung für den Flüssigkeitskühler 7 integriert, deren Durchmesser 8 so ausgelegt ist, dass der Flüssigkeitskühler 7 mittels einer Presspassung montiert wird und dass der Flüssigkeitskühler 7 rechtwinklig zur Prozessoroberfläche angeordnet ist. Der Trägerrahmen 9 aus Aluminium weist eine mittige zylindrische Aufnahme 6 mit Bohrung für die wärmeaufnehmende Platte 4 und für den Flüssigkeitskühler 7 auf. Die wärmeaufnehmende Platte 4 wird in die zylindrische Aufnahme des Trägerrahmens 9 gelegt. Der Trägerrahmen 9 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.Figure 1 shows a section through an adapter system for liquid coolers for cooling a processor carried on a base plate. The processor 1 is fastened to the base plate 2 in a socket 3. The round, heat-absorbing plate 4 made of copper with a smooth underside 5 is slightly larger than the processor 1 and has an integrated blind hole for the liquid cooler 7, the diameter 8 of which is designed such that the liquid cooler 7 is mounted by means of a press fit and that the liquid cooler 7 is arranged at right angles to the processor surface. The support frame 9 made of aluminum has a central cylindrical holder 6 with a hole for the heat-absorbing plate 4 and for the liquid cooler 7. The heat-absorbing plate 4 is placed in the cylindrical holder of the support frame 9. The support frame 9 is fixed to the processor socket 3 by means of the retaining clip 10 so that the smooth underside of the heat-absorbing plate 4 is pressed tightly and gap-free onto the surface of the processor 1.
Figur 2 zeigt eine einteilige wärmeaufnehmende Platte 15 mit eingepresstem Flüssigkeitskühler 12. Dabei weist die wärmeaufnehmende Platte 15 aus Kupfer eine glatte Unterseite und eine Sacklochbohrung 16, wobei die Bohrung 16 so gestaltet ist, dass der Flüssigkeitskühler 12 mittels Presspassung eingepresst wird.Figure 2 shows a one-piece heat-absorbing plate 15 with a pressed-in liquid cooler 12. The heat-absorbing plate 15 made of copper has a smooth underside and a blind hole 16, wherein the hole 16 is designed such that the liquid cooler 12 is pressed in by means of a press fit.
Figur 3 zeigt eine einteilige wärmeaufnehmende Platte 17 als Spannelement zur Aufnahme des Flüssigkeitskühlers 12. Die wärmeaufnehmende Platte 17 aus Kupfer weist eine Sacklochbohrung 16 auf, wobei das Festspannen des Flüssigkeitskühlers 12 dadurch erfolgt, dass die Platte einen Schlitz 18 aufweist und dieser mittels Schrauben 19 zusammengepresst wird.Figure 3 shows a one-piece heat-absorbing plate 17 as a clamping element for receiving the liquid cooler 12. The heat-absorbing plate 17 made of copper has a blind hole 16, wherein the liquid cooler 12 is clamped in place by the plate having a slot 18 and this is pressed together by means of screws 19.
In Figur 4 ist eine einteilige wärmeaufnehmende Platte 20 mit angelötetem Flüssigkeitskühler 12 dargestellt.Figure 4 shows a one-piece heat-absorbing plate 20 with a soldered liquid cooler 12.
In Figur 5 ist die einteilige wärmeaufnehmende Platte mit Trägerplatte dargestellt. Dabei ist die wärmeaufnehmende Platte 21 in die Trägerplatte 22 integriert, d. h. sie sind aus einem Teil. Das wärmeaufnehmende Ende 23 des Flüssigkeitskühlers 24 ist an der Platte 22 angelötet.Figure 5 shows the one-piece heat-absorbing plate with carrier plate. The heat-absorbing plate 21 is integrated into the carrier plate 22, i.e. they are made of one piece. The heat-absorbing end 23 of the liquid cooler 24 is soldered to the plate 22.
Claims (23)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20304196U DE20304196U1 (en) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | Cooling system with liquid cooler for cooling a processor carried on a base plate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20304196U DE20304196U1 (en) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | Cooling system with liquid cooler for cooling a processor carried on a base plate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE20304196U1 true DE20304196U1 (en) | 2003-05-22 |
Family
ID=7980843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE20304196U Expired - Lifetime DE20304196U1 (en) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | Cooling system with liquid cooler for cooling a processor carried on a base plate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE20304196U1 (en) |
-
2003
- 2003-03-17 DE DE20304196U patent/DE20304196U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030626 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20060413 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20090429 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20110420 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |