DE20315169U1

DE20315169U1 - Wärmeabführplatten-Modul

Info

Publication number: DE20315169U1
Application number: DE20315169U
Authority: DE
Original assignee: Giga Byte Technology Co Ltd
Current assignee: Giga Byte Technology Co Ltd
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2013-10-02
Also published as: GB0322365D0; GB2406442A

Abstract

Wärmeabführplatten-Modul (100), mit:
– einem wärmeleitenden Träger (200), der auf einer wärmeerzeugenden Komponente eines elektronischen Geräts zu installieren ist; und
– mehreren Wärmeabführplatten (300), die vertikal mit einem Intervall auf dem Träger installiert sind, und von denen jede über einen ebenen Körper mit einer Anzahl säulenartig vorstehender Teile verfügt, wobei die säulenartig vorstehenden Teile beliebiger zweier benachbarter Wärmeabführplatten einander nicht überlappen, um dazwischen einen Luftflussraum mit kontinuierlich gekrümmten Luftflusspfaden zu bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeabführkonstruktion, genauer gesagt ein Wärmeabführplatten-Modul für wärmeerzeugende Komponenten in elektronischen Geräten, dem im Allgemeinen ein zur Seite ausblasender Lüfter zugeordnet ist..
Wärmeabfuhr bildet bei den Designs elektronischer Geräte einen Hauptpunkt. Elektronische Geräte bestehen aus vielen elektronischen Elementen. Beispielsweise existieren bei einem Computer auf dem Motherboard viele elektronische Elemente, die während des Betriebs viel Wärme erzeugen können. Zu derartigen Elementen gehören die CPU, die Chips der Süd/Nord-Brücke, die Graphikchips und die DIMMs. Die Betriebsgeschwindigkeit dieser elektronischen Elemente wird immer höher. Zum Beispiel beträgt die CPU-Arbeitsfrequenz derzeit über 1 GHz, wobei die Wärmeverlustleistung 50 W beträgt. Wenn die Wärme nicht unmittelbar entfernt werden kann, können diese Elemente überhitzen, was ihre Stabilität und Zuverlässigkeit beeinträchtigt und ihre Lebensdauer verkürzt.
Daher ist die Wärmeabfuhr ein schwerwiegendes Problem, wenn die Betriebsfrequenzen elektronischer Geräte höher werden.
Derzeit erfolgt die Wärmeabfuhr bei elektronischen Geräten durch Wärmeleitung, Konvexion oder Strahlung, um die erzeugte Wärme an die Umgebung freizusetzen. Eine Hauptmaßnahme besteht in der Kombination eines Wärmeabführplatten-Moduls und eines Lüfters. Ein Wärmeabführplatten-Modul besteht aus Metall. Es verfügt über einen wärmeleitenden Träger, dessen Boden direkt am wärmeerzeugenden elektronischen Gerät installiert ist. Der wärmeleitende Träger ist mit einer Anzahl von Wärmeabführplatten versehen. Die durch das elektronische Gerät erzeugte Wärme wird über den wärmeleitenden Träger zu den Wärmeabführplatten übertragen. Der Lüfter erzeugt einen Luftfluss durch die Platten, um Wärmeaustausch mit diesen zu haben. Die erwärmte Luft wird dann zur Umgebung ausgeblasen, um die Wärme auf dem Wärmeabführplatten-Modul abzuführen und die Temperatur des elektronischen Geräts zu senken.
Allgemein gesagt, ist der Wärmeabfuhr-Wirkungsgrad des Plattenmoduls ist durch sein Material und seine Struktur bestimmt. Ältere Wärmeabführplatten-Module bestehen häufig aus Aluminium, da es über geringen Wärmewiderstand, geringes Gewicht und niedrige Kosten verfügt. Jedoch muss auch einhergehend mit dem kontinuierlichen Anstieg der Arbeitsfrequenz elektronischer Geräte der Wärmeabfuhr-Wirkungsgrad erhöht werden. Daher wird damit begonnen, Kupfer als Material für Wärmeabführmodule zu verwenden. Der Wärmeleitungskoeffizient von Kupfer ist ungefähr das 1,8-fache desjenigen von Aluminium, während die Dichte von Kupfer ungefähr das 3-fache derjenigen von Aluminium ist. Anders gesagt, ist bei Wärmeabführplatten-Modulen vom selben Volumen und gleicher Fläche ein solches aus Kupfer dreimal schwerer als ein solches aus Aluminium. Daher weisen zwar Wärmeabführplatten-Module aus Kupfer einen besseren Wärmeleitungskoeffizienten als solche aus Aluminium auf, jedoch sind die Ersteren schwerer als die Letzteren. So müssen sowohl das Gewicht als auch der Wärmeleitungskoeffizient beim Herstellen der Platten berücksichtigt werden.
Auf dem Markt vorhandene Wärmeabführplatten-Module bestehen alle aus Materialien mit ähnlichen Zusammensetzungen. Auch sind die Wärmeabfuhr-Wirkungsgrade sehr ähnlich. Daher wurde es zu einem Hauptforschungsziel der Hersteller, wie die Wärmeabfuhr durch eine bessere Struktur erhöht werden könnte. Zum Beispiel werden die Wärmeabführplatten im Allgemeinen vertikal auf dem Träger eines Wärmeabführplatten-Moduls installiert. Eines der Merkmale eines vertikalen Wärmeabführplatten-Moduls ist das, dass ebene Platten lineare Luftflusskanäle bilden. Jedoch bestehen die Nachteile dieser Struktur darin, dass die Wärmeleitungsfläche zu klein ist, die Wärmeübertragungszeit zu kurz ist und der parallele Luftfluss nicht für ideale Wärmekonvektion sorgen kann, wenn er einmal den Trennraum der Platten verlassen hat. Obwohl die vertikale Struktur eine Schichtstruktur ist, bestehen für die Struktur und die Anordnung immer noch Raum für Verbesserungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmeabführplatten-Modul zu schaffen, dessen Wärmeleitungsfläche groß ist, bei dem die Wärmeübertragungszeit verlängert ist und bei dem Luftkanäle für ideale Wärmekonvektionseffekte sorgen.
Diese Aufgabe ist durch das Wärmeabführplatten-Modul gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Bei ihm liegen gekrümmte Luftflusspfade vor, was für ideale Wärmekonvektionseffekte sorgt.
Beim erfindungsgemäßen Wärmeabführplatten-Modul ist eine Wärmeabführplatten-Struktur mit säulenartig vorstehenden Teilen vorhanden, wodurch die Wärmeabführfläche erhöht ist. Aufgrund der nicht überlappenden Konfiguration der säulenartig vorstehenden Teile zwischen benachbarten Wärmeabführplatten werden die Luftflusspfade kontinuierlich gekrümmt, wodurch die Wärmeübertragungszeit und die Effizienz erhöht werden können.
Die Erfindung wird durch die nachfolgende detaillierte, nur veranschaulichende Beschreibung, die demgemäß für die Erfindung nicht beschränkend ist, vollständiger zu verstehen sein.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine schematische Draufsicht der 1; und
3 bis 6 sind schematische, örtliche Draufsichten von Ausführungsformen 2 bis 5 der Erfindung.
Das in den 1 und 2 dargestellte, einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechende Wärmeabführplatten-Modul 100 kann auf wärmeerzeugenden Bauteilen wie einer CPU, Chips der Süd/Nord-Brücke, einem Graphikchip und DIMMs verwendet werden, wobei vermieden wird, dass diese Bauteile durch Überhitzen Schäden erleiden.
Das Wärmeabführplatten-Modul 100 besteht aus Metallen mit hohen Wärmeleitungskoeffizienten (z. B. Aluminium und Kupfer). Es besteht aus einem wärmeleitenden Träger 200 und mehreren ersten Wärmeabführplatten 300.
Der Träger 200 ist ein Block, dessen Form zu der des wärmeerzeugenden Bauteils passt. Sein Boden wird für direkten Kontakt am Bauteil (nicht dargestellt) angebracht. Dabei wird im Allgemeinen zwischen dem Träger 200 und dem Bauteil ein wärmeleitendes Gel eingebracht, um die Wärmeleitung des Systems zu erhöhen.
Die Wärmeabführplatten sind vertikal mit einem Intervall auf der Oberseite des Trägers 200 installiert (siehe die 1). Jede der Wärmeabführplatten 300 verfügt über einen flachen Körper mit mehreren runden, darauf verteilten säulenartig vorstehenden Teilen 310. Die Wärmeabführplatten 300 können durch Kleben oder Schweißen auf dem Träger 200 befestigt werden. Sie können auch direkt durch Schneiden oder Pressen hergestellt werden.
Alle Wärmeabführplatten 300 verfügen über dieselbe Länge, verlaufen parallel zueinander und sind an der Außenseite beschnitten. Die säulenartig vorstehenden Teile 310 jeweils zweier benachbarter Wärmeabführplatten 300 überlappen einander nicht, wobei sie zwischen sich einen Luftflussraum mit kontinuierlich gekrümmten Luftflusspfaden bilden.
Nach dem Installieren dieses Wärmeabführplatten-Moduls 100 auf einem wärmeerzeugenden Bauteil wird im Allgemeinen an einer Seite ein Lüfter (nicht dargestellt) angebracht, um für eine Luftströmung zu sorgen. Die Luftflusspfade sind in der 2 dargestellt. Da alle Wärmeabführplatten 300 über die runden säulenartig vorstehenden Teile verfügen, existiert eine größere Wärmeabführfläche als bei flachen, und die gekrümmten Luftflusspfade verlängern die Wärmeübertragungszeit, was zu besserer Wärmeabfuhr führt.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung müssen die Intervalle zwischen den säulenartig vorstehenden Teilen 310 an jeder Wärmeabführplatte 300 gleich sein, wenn es erwünscht ist, dass die Luftflusspfade spezifisch sind, ohne dass irgendeine Stelle zu schmal ist. Daher sind die säulenartig vorstehenden Teile 310 mit regelmäßigem Muster verteilt, um alle Luftflusspfade zu vereinheitlichen.
Aus den 3 bis 6 ist es erkennbar, dass nicht notwendigerweise runde säulenartig vorstehende Teile erforderlich sind, um kontinuierlich gekrümmte Luftflusspfade zu erzielen. Zum Beispiel kann mit elliptischen Säulen (3), achteckigen Säulen (4), sechseckigen Säulen (5) und quadratischen Säulen (6) jeweils ein ähnlicher Effekt erzielt werden.
Die Zentren der Wärmeabführplatten liegen vorzugsweise auf derselben Linie.

Claims

Wärmeabführplatten-Modul (100), mit: – einem wärmeleitenden Träger (200), der auf einer wärmeerzeugenden Komponente eines elektronischen Geräts zu installieren ist; und – mehreren Wärmeabführplatten (300), die vertikal mit einem Intervall auf dem Träger installiert sind, und von denen jede über einen ebenen Körper mit einer Anzahl säulenartig vorstehender Teile verfügt, wobei die säulenartig vorstehenden Teile beliebiger zweier benachbarter Wärmeabführplatten einander nicht überlappen, um dazwischen einen Luftflussraum mit kontinuierlich gekrümmten Luftflusspfaden zu bilden.
Wärmeabführplatten-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorstehenden Teile elliptische Säulen, runde Säulen, mehreckige Säulen, achteckige Säulen, sechseckige Säulen oder quadratische Säulen sind.
Wärmeabführplatten-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten vorstehenden Teilen gleich ist.
Wärmeabführplatten-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wärmeabführplatten dieselbe Länge aufweisen.
Wärmeabführplatten-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentren der Wärmeabführplatten auf derselben Linie liegen.
Wärmeabführplatten-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseiten der Wärmeabführplatten beschnitten sind.
Wärmeabführplatten-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabführplatten durch ein aus Kleben und Schweißen ausgewähltes Verfahren auf dem wärmeleitenden Träger befestigt sind.