DE20314732U1

DE20314732U1 - Mehrteiliges Aufnahmesystem für Wärmeleitrohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors

Info

Publication number: DE20314732U1
Application number: DE20314732U
Authority: DE
Original assignee: Richard Woehr GmbH
Current assignee: Richard Woehr GmbH
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2013-09-25

Abstract

Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors mit einer Grundeinrichtung bestehend aus mindestens einer mehrteiligen wärmeaufnehmenden Platte sowie einem und/oder mehreren Wärmeleitrohre dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilige wärmeaufnehmende Platte aus Kupfer und/oder deren Legierung hergestellt ist, in den äußeren Abmessungen gleichgroß und/oder größer als der Prozessor ist, und eine und/oder mehrere Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen zur Aufnahme der wärmeaufnehmenden Ende des und/oder der Wärmeleitrohre aufweist, und wobei die mehrteilige wärmeaufnehmende Platte mittels eines mechanischen Befestigungssystems und/oder Kleben an der Grundplatte und/oder am Prozessor und/oder am Sockel des Prozessors befestigt ist so dass sie dicht und spaltfrei auf die Prozessoroberfläche gepresst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors mit einer Grundeinrichtung, die mindestens aus einer mehrteiligen wärmeaufnehmenden Platte mit und/oder ohne integrierten Kühlrippen und/oder Kühllamellen und einem und/oder mehreren Wärmeleitrohren besteht und das und/oder die Wärmeleitrohre in einer und/oder mehreren Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen in der mehrteiligen wärmeaufnehmenden Platte befestigt sind und wobei die wärmeaufnehmende Platte mittels unterschiedlichen mechanischen Befestigungssystemen wie u. a. CPU-Einhakvorrichtung und/oder CPU-Kühlkörperbefestigungselement und/oder Federklammern und/oder Adaptersystem mittels Befestigungsplatte und/oder Spannvorrichtung und/oder Winkelschienen o. ä. Befestigungssystemen und/oder Kleben 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 und das oder die wärmeaufnehmenden Teile der Flüssigkeitskühler horizontal und/oder vertikal und/oder unter einem bestimmten Winkel zur Prozessoroberfläche in der wärmeaufnehmenden Platte integriert sind.
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 das Wärmeleitrohr 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.
In DE 201 16 971 U2 ist ein Befestigungsmittel für eine Lüftervorrichtung beschrieben. Nachteilig ist auch hier wiederum der Einsatz von Lüftern, wobei der Kühlkörper mittels Federn befestigt wird.
Weiterhin sind in DE 295 13 636 U1 und in DE 295 11 342 U1 und in DE 295 16 627 U1 Kühlkörperbefestigungselemente beschrieben. Alle Befestigungselemente dienen jedoch nur zur Befestigung von Kühlkörpern mit und/oder ohne Lüfter und integrierten Kühlrippen auf Prozessoren und/oder Prozessorsockeln. Nachteilig bei diesen Kühlkörpern ist zum einen bei Einsatz ohne Kühlkörper die geringe Wärmeabfuhr, was bedeutet dass sie bei neueren leistungsstarken Prozessoren nicht geeignet sind und beim Einsatz mit Lüftern der Geräuschpegel sowie die Lebensdauer der Lüfter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmeleitrohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors mit einer Grundeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das die im Prozessor entstehende Wärme optimal ohne Lüfter auf das und/oder die wärmeaufnehmenden Ende des und/oder der Wärmeleitrohre leitet und das mittels mechanischen Befestigungssystemen auf der Grundplatte und/oder dem Prozessor und/oder dem Prozessorsockel befestigt wird und so einen optimalen Sitz auf dem Prozessor und/oder Prozessorsockel ermöglicht und das in seiner Herstellung preiswert ist und kein hohes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist also vorgesehen, dass eine mehrteilige wärmeaufnehmende Platte aus Kupfer, die der Größe des Prozessors angepasst ist und gleich groß und/oder größer als der Prozessor ist und mit und/oder ohne integrierte Kühlrippen und/oder aufgesetzte Kühllamellen ausgestattet ist eine und/oder mehrere Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen aufweist, in die das wärmeaufnehmende Ende des und/oder der Wärmeleitrohre befestigt ist, wobei die Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen parallel und/oder rechtwinklig und/oder in einem bestimmten Winkel zur Prozessoroberfläche angeordnet sind und wobei die Trennung der wärmeaufnehmenden Platte in der Bohrungsmitte horizontal und/oder vertikal erfolgt, und wobei die mehrteilige wärmeaufnehmende Platte mittels eines mechanischen Befestigungssystem und/oder Kleben an der Grundplatte und/oder am Prozessor und/oder am Sockel des Prozessors befestigt ist, so dass die glatte Unterseite der wärmeaufnehmenden Platte direkt und spaltfrei auf der Oberfläche des Prozessors aufliegt.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung weist eine mehrteilige wärmeaufnehmende Platte aus Kupfer und/oder deren Legierung aus, die vertikal getrennt ist und deren glatte Unterseite auf der Prozessoroberfläche aufliegt und deren äußere Form den Außenabmessungen des Prozessors entspricht, wobei sie gleichgroß oder größer als der Prozessor sein kann, und bevorzugt eine quaderförmige Form hat. Des weiteren weist die wärmeaufnehmende Platte in der Trennlinie eine und/oder mehrere Bohrungen auf, deren Durchmesser so gestaltet ist, dass der Flüssigkeitskühler mittels einer Presspassung durch Verbinden der Teile in der Bohrung befestigt wird und die Bohrungen rechtwinklig zur Unterseite verlaufen, wobei zum besseren Wärmeübergang Wärmeleitpaste in die Bohrungen gegeben wird. Die wärmeaufnehmende Platte wird mittels Winkelschienen und Schrauben an der Grundplatte befestigt, so dass sie dicht und spaltfrei auf der Prozessoroberfläche aufliegt.
Eine weitere für die Wärmeübertragung günstige Variante sieht das Kleben und/oder Anlöten des wärmeaufnehmenden Teils des Wärmeleitrohres in den Bohrungen der wärmeaufnehmenden Platte vor, wobei das und/oder die Wärmeleitrohre rechtwinklig und/oder parallel und/oder in einem bestimmten Winkel zur Prozessoroberfläche angeordnet sind. Durch das prozesssichere Anlöten und/oder Kleben ergibt sich eine große Wärmeübertragung.
Eine bessere Wärmeübertragung wird durch Kühllamellen und/oder Kählrippen auf der wärmeaufnehmenden Platte erreicht, wobei mehrere Flüssigkeitskühler integriert werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: Schnitt durch ein mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors
In 1 ist ein Schnitt durch eine mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors dargestellt. Der Prozessor 1 ist auf der Grundplatte 2 in einem Sockel 3 befestigt. Die quaderförmige mehrteilige wärmeaufnehmende Platte 4 aus Kupfer besteht aus 2 Teilen 10, 11, die vertikal getrennt sind und weist eine glatten Unterseite 5 auf und ist etwas größer als der Prozessor 1 und hat eine und/oder mehrere Sacklochbohrungen 6 für die Wärmeleitrohre 7 integriert, deren Durchmesser so ausgelegt ist, dass das Wärmeleitrohr 7 mittels einer Presspassung durch Verschrauben der beiden Teile 10, 11 befestigt wird und dass das Wärmeleitrohr 7 rechtwinklig zur Prozessoroberfläche 8 angeordnet ist. Die wärmeaufnehmende Platte 4 wird mittels Winkelprofilen 9 an der Grundplatte 2 befestigt, so dass die glatte Unterseite 5 der wärmeaufnehmenden Platte 4 auf die Oberfläche des Prozessors 1 dicht und spaltfrei gepresst wird.

Claims

Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors mit einer Grundeinrichtung bestehend aus mindestens einer mehrteiligen wärmeaufnehmenden Platte sowie einem und/oder mehreren Wärmeleitrohre dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilige wärmeaufnehmende Platte aus Kupfer und/oder deren Legierung hergestellt ist, in den äußeren Abmessungen gleichgroß und/oder größer als der Prozessor ist, und eine und/oder mehrere Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen zur Aufnahme der wärmeaufnehmenden Ende des und/oder der Wärmeleitrohre aufweist, und wobei die mehrteilige wärmeaufnehmende Platte mittels eines mechanischen Befestigungssystems und/oder Kleben an der Grundplatte und/oder am Prozessor und/oder am Sockel des Prozessors befestigt ist so dass sie dicht und spaltfrei auf die Prozessoroberfläche gepresst wird.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der wärmeaufnehmenden Platte zylinderförmig oder quaderförmig ist oder eine andere räumliche Form ausweist.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilige wärmeaufnehmende Platte aus horizontal und/oder vertikal trennbaren Teilen besteht.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine und/oder mehrere Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen für die Wärmeleitrohre in und/oder über und/oder unter der Trennlinie integriert sind.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der wärmeaufnehmenden Platte mechanisch miteinander verbunden werden, so dass eine Presspassung zur Befestigung der Wärmeleitrohre erreicht wird.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen zur Aufnahme der wärmeaufnehmenden Ende des und/oder der Wärmeleitrohre parallel und/oder rechtwinklig und/oder unter einem bestimmten Winkel zur Prozessoroberfläche angeordnet sind.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen als Presspassung und/oder Spielpassung ausgeführt sind.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen Fasen zur besseren Montage der Wärmeleitrohre aufweisen.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseiten der Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen mittels Wärmeleitpaste beschichtet werden.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite der wärmeaufnehmenden Platte Kühlrippen angeordnet sind, wobei die Kühlrippen horizontal und/oder vertikal zur Unterseite ausgerichtet sind.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite der wärmeaufnehmenden Platte Kühllamellen aufgesetzt sind, die vertikal und/oder horizontal zur Unterseite ausgerichtet sind.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeleitrohr eine Heat-Pipe zum Einsatz kommt.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanisches Befestigungsystem zum Befestigen der wärmeaufnehmenden Platte u. a. Kopplungseinrichtungen zum Einsatz kommt.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanisches Befestigungssystem zum Befestigen der wärmeaufnehmenden Platte u. a. Kopplungseinrichtungen zum Einsatz kommt.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanisches Befestigungssystem zum Befestigen der wärmeaufnehmenden Platte u. a. Kopplungseinrichtungen zum Einsatz kommen.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanische Befestigungssysteme zum Befestigen der wärmeaufnehmenden Platte an der Grundplatte und/oder am Prozessor und/oder am Sockel der CPU u. a. CPU-Einhakvorrichtungen und/oder CPU-Kühlkörperbefestigungselemente und/oder Federklammern und/oder Spannklammern und/oder Adaptersysteme mittels Befestigungsplatten und/oder Spannvorrichtungen und/oder Winkelschienen o. ä. Befestigungskomponenten wie Schrauben, Klötze, Adapter o. ä. zum Einsatz kommen.
Mehrteiliges Aufnahme- und/oder Adaptersystem für Wärmerohre zur Kühlung eines auf einer Grundplatte getragenen Prozessors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitrohre in den Bohrungen eingelötet sind.