CH699934B1 - Kühler für eine elektronische Komponente sowie damit betriebenes elektronisches System. - Google Patents

Kühler für eine elektronische Komponente sowie damit betriebenes elektronisches System. Download PDF

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CH699934B1 CH00352/10A CH3522010A CH699934B1 CH 699934 B1 CH699934 B1 CH 699934B1 CH 00352/10 A CH00352/10 A CH 00352/10A CH 3522010 A CH3522010 A CH 3522010A CH 699934 B1 CH699934 B1 CH 699934B1
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Abstract

Diese Erfindung betrifft einen Kühler mit Wärmeverteiler (1) für elektronische Komponenten, wobei der besagte Wärmeverteiler (1) ein optimales Verhältnis von T/(√S) ≥ 0,17 aufweist, um optimale Parameter für den Wärmewiderstand zu bieten, und um den Lärm zu reduzieren, der von diesen Kühlern durch deren Ventilator entsteht, wobei T die Dicke des Wärmeverteilers (1) ist und (√S) die Quadratwurzel der Oberfläche der ersten Oberseite des Wärmeverteilers (1) ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektronisches System, welches einen Kühler mit einem solchen Wärmeverteiler (1) einschliesst, mit einem optimalen Verhältnis von T/(√S) ≥ 0,17, um ein besseres Wärme-Management der elektronischen Komponenten dieses elektronischen Systems zu gewährleisten.

Description

Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kühler für eine elektronische Komponente mit einem Kühlelement für die Wärmeableitung von einer elektronischen Komponente in elektronischen Geräten. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektronisches System, das mit so einem Kühler ausgestattet ist.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Elektronische Geräte erzeugen während des normalen Betriebs Wärme. Es ist bekannt, in elektronischen Geräten Kühlsysteme einzubauen, um die elektronische Komponente in einem vorgeschriebenen Bereich der Betriebstemperatur zu halten. Kühlsysteme von verschiedenen Typen wie etwa Wärmerohrkühler und Wasserkühler kommen für die Kühlung elektronischer Bauteile zur Anwendung. Ein aktiver Lüfter ist oft am oberen Ende des Wärmerohrkühlers und der Wasserkühler montiert, um Wärme von einer Wärmequelle an die umgebende Luft abzugeben. Der gesamte thermische Widerstand der Wärmerohre und Wasserkühler hängt sowohl vom Design des Kühlers wie auch vom Luftstrom ab, der durch den Lüfter erzeugt wird.
[0003] Einige Kühlsysteme bestehen aus einer thermisch leitfähigen Basis oder einem Wärmeverteiler, der Wärme vom Mikroprozessor zu einem wärmeabführenden Element wie etwa einem Wärmerohr und einen Wasserkühler leitet, und das Wärmeabführende Element leitet die Wärme an den Luftstrom. Wir fanden, dass es ein optimales Seitenverhältnis des Wärmeverteilers gibt, um einen optimalen Wärmeübergang durch den Wärmeverteiler zu erzielen, und damit eine Minimierung des thermischen Widerstandes der Kühler, sei es eines Wärmerohrkühlers oder eines Wasserkühlers, erreicht wird. Dieses Verhältnis ist T/(√S) ≥ 0,17, wobei T die Dicke des Wärmeverteilers ist und (√S) die Quadratwurzel aus der Oberfläche der Fläche des besagten Wärmeverteilers. Ein Wärmeverteiler mit diesem optimalen Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 ist im dem Stand der Technik unbekannt und noch nie benutzt worden, um den thermischen Widerstand der Wärmerohrkühler und Wasserkühler zu verringern. Durch die Minimierung des thermischen Widerstandes von Kühlern durch die Nutzung der Wärmeverteiler mit dem Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 ist es nun möglich, den Luftstrom zu reduzieren, welcher vom Ventilator generiert wird, und trotzdem das elektronische Bauteil in einem vorgeschriebenen Bereich des Betriebssystems zu halten. Daher ist es jetzt möglich, die Ventilator-Drehzahl zu reduzieren und damit den von ihr erzeugten Lärm zu reduzieren, weil sich der Lärm durch den Betrieb des Ventilators proportional zu seiner Rotationsgeschwindigkeit verhält.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0004] <tb>Fig. 1<sep>ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmeverteilers des Kühlers in drei Ausführungsformen. <tb>Fig. 2A<sep>ist eine perspektivische Ansicht eines Kühlers mit dem eingebauten Wärmeverteiler, der über Wärmerohre an ventilatorgekühlte Lamellen angeschlossen ist. <tb>Fig. 2B<sep>ist eine Querschnittsansicht eines Kühlers nach Fig. 2A. <tb>Fig. 3A<sep>ist eine perspektivische Ansicht eines Kühlers mit dem eingebauten Wärmeverteiler, der über einen Wasserkreislauf an Lamellen angeschlossen ist. <tb>Fig. 3B und 3C<sep>sind Querschnitts-Ansichten des Wasserblocks über dem Wärmeverteiler. <tb>Fig. 4<sep>ist eine schematische Seitenansicht eines elektronischen Systems, das einen Wärmerohrkühler nach Fig. 2enthält. <tb>Fig. 5<sep>ist eine schematische Seitenansicht eines elektronischen Systems, das einen Kühler nach Fig. 3enthält. <tb>Fig. 6<sep>ist eine perspektivische Ansicht des Kühlers bei der Messung der Abhängigkeit des thermischen Widerstandes und des Lärmpegels vom Verhältnis T/(√S) am Wärmeverteiler. <tb>Fig. 7<sep>ist ein Diagramm der Veränderung des thermischen Widerstandes des Kühlers nach Fig. 6mit Ventilatorbetrieb versus Verhältnis T/(√S) am Wärmeverteiler. <tb>Fig. 8<sep>ist ein Diagramm der Änderung des Lärms, generiert durch den Betrieb des Ventilators am Kühler nach Fig. 6 versus das Verhältnis T/(√S) am Wärmeverteiler.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0005] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühler für eine elektronische Komponente mit einem Wärmeverteiler. Dieser weist eine erste Oberfläche auf, die thermisch an eine elektronische Komponente gekoppelt ist, und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche. Weiter besteht der Kühler aus mindestens einem Wärmerohr oder einem Wasserblock eines Kühlkreislaufes, wobei das Wärmerohr oder der Wasserblock thermisch mit der besagten zweiten Oberfläche des zugehörigen Wärmeverteilers gekoppelt sind, sowie aus einer Vielzahl von Lamellen, die an dieses Wärmerohr oder den Kühlkreislauf angebaut sind, und weiter aus einem Ventilator für die Versorgung des wärmeabführenden Elementes mit Umgebungsluft, wobei ein Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 eingehalten ist, wobei T die Dicke des besagten Wärmeverteilers ist und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche der ersten Oberfläche des Wärmeverteilers.
[0006] In einigen Ausführungsformen ist der Wärmeverteiler der Erfindung aus thermisch leitfähigem Material hergestellt, wie z.B., aber nicht beschränkt auf, – Kupfer, Silber, Aluminium und dessen Legierungen, und Graphit.
[0007] Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmeverteilers der Erfindung nach einigen Ausführungsformen. Die Ausführungsformen des Wärmeverteilers 1 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Wärmeverteiler 1a, 1b und 1c. Alle diese Wärmeverteiler haben eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche, wobei ein Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 eingehalten ist, wobei T die Dicke des Wärmeverteilers und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche von der ersten Oberfläche des genannten Wärmeverteilers ist. Für die Wärmeverteiler 1a und 1b wird die Fläche des Rechtecks der ersten Oberfläche durch die Gleichung S = LW berechnet, wobei L die Länge und W die Breite des Wärmeverteilers ist. Für den Wärmeverteiler 1c wird die Oberfläche der kreisförmigen ersten Oberfläche durch die Gleichung S = π D<2>/4 berechnet, wobei D der Durchmesser des Wärmeverteilers ist.
[0008] Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsvariante einen Kühler mit Wärmeverteiler für eine elektronische Komponente, bestehend aus: (1) einem Wärmeverteiler mit einer ersten Oberfläche, die thermisch an eine elektronische Komponente gekoppelt ist, und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche; (2) mindestens einem Wärmerohr, das thermisch an die besagte zweite Oberfläche des besagten Wärmeverteilers gekoppelt ist; (3) einer Vielzahl von festen Lamellen, befestigt an diesem Wärmerohr; und (4) einem Ventilator für die Versorgung der wärmeabführenden Elemente mit der Umgebungsluft, wobei ein Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 vorliegt, wobei T die Dicke des besagten Wärmeverteilers ist und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche der ersten Oberfläche des genannten Wärmeverteilers.
[0009] Fig. 2A ist eine perspektivische Ansicht und Fig. 2Beine Querschnittsansicht eines solchen Kühlers der Erfindung. Der Kühler 2 umfasst den Wärmeverteiler 1 mit einem Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17, wobei T die Dicke des Wärmeverteilers ist und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche der ersten Oberfläche des genannten Wärmeverteilers. Der Kühler 2 umfasst auch eine Vielzahl von Wärmerohren 3, die thermisch mit dem Wärmeverteiler 1 gekoppelt sind, eine Vielzahl von Lamellen 4, die auf die besagten Wärmerohre montiert sind, und einen Ventilator 5 für die Versorgung der Lamellen 4 mit Umgebungsluft. Der Kühler 2 ist thermisch an ein elektronisches Bauteil 6 gekoppelt, welches an einem Montagerahmen 7 montiert ist. Die Schrauben 8 sichern die Wärmesenke 1 auf dem elektronischen Bauteil 6.
[0010] Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung in einer weiteren Ausführung einen Kühler mit Wärmeverteiler für eine elektronische Komponente dar, bestehend aus: (1) einem Wärmeverteiler mit einer ersten Oberfläche, die thermisch an eine elektronische Komponente gekoppelt ist, und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche; (2) einem Wasserblock, der thermisch an die besagte zweite Oberfläche des Wärmeverteilers gekoppelt ist, um Wärme von diesem Wärmeverteiler abzuführen; (3) einem Radiator, verbunden mit diesem Wärmerohrblock mit Wasserleitungen; (4) einem Ventilator, um den Radiator mit Umgebungsluft zu versorgen, und (5) einer Pumpe, um Wasser durch den Kühlkreislauf, bestehend aus dem Wasserblock und dem Radiator, zu pumpen, wobei die besagte Pumpe über Wasserleitungen mit dem Wasserblock und dem Heizkörper verbunden ist, wobei ein Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 eingehalten ist, wobei T die Dicke des besagten Wärmeverteilers ist und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche der ersten Oberfläche des genannten Wärmeverteilers.
[0011] Fig. 3A ist eine perspektivische Ansicht eines solchen Kühlers 13 mit Wärmeverteiler und Wasser-Kühlkreislauf. Der Kühler 13 schliesst einen Wärmeverteiler ein, der thermisch mit einem elektronischen Bauteil 10 gekoppelt ist und auf einem Montagerahmen 24 montiert ist, und weiter einen Wasserblock 9 über dem Wärmeverteiler, der thermisch mit dem Wärmeverteiler gekoppelt ist, um Wärme vom Wärmeverteiler abzuführen, sowie eine Wasserpumpe 11 und einen Radiator 12. Der Wasserblock 9 hat einen Wasserablauf 14 und einen Wasserzulauf 15. Ein Rohr 16 verbindet den Wasserzulauf 15 mit dem Wasserablauf 17 der Wasserpumpe 11. Ein weiteres Rohr 23 verbindet den Wasserablauf 14 mit dem Wasserzulauf 18 des Radiators 12. Der Radiator 12 besteht aus mehreren Lamellen 19. Ein Rohr 20 verbindet den Wasserablauf 21 des Kühlers 12 mit dem Wasserzulauf 22 der Wasserpumpe 11. Damit ist ein Kühlkreislauf des Kühlers 13 geschaffen. In der Anwendung wird kühleres Wasser in den Wasserblock 9 durch die Wasserpumpe 11 zugeführt. Nach dem Wärmeaustausch wird das Wasser durch das elektronische Bauteil 10 durch den Wärmeverteiler in wärmeres Wasser erhitzt. Das wärmere Wasser, das in den Radiator 12 fliesst, wird darin abgekühlt. Das kalte Wasser fliesst dann zurück in die Wasserpumpe 11 für den Wasserkreislauf.
[0012] In Fig. 3B und 3C werden Querschnitte des Wasserblocks 9 nach einigen Ausführungsformen gezeigt. Wärme aus dem elektronischen Bauteil 10 wird über den Wärmeverteiler 1 in das Wasser des Wasserblocks 9 geführt, wobei das Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 gilt, wobei T die Dicke des Wärmeverteilers 1 ist und (√S) die Quadratwurzel der Oberfläche der ersten Oberfläche des besagten Wärmeverteilers 1.
[0013] Das kühlere Wasser fliesst in den Wasserzulauf 15 und weiter durch Wasserablauf 14. Dadurch wird das Wasser durch das elektronische Bauteil 10 erhitzt und damit wird Wärme vom elektronischen Bauteil 10 abgeführt.
[0014] Der Wärmeverteiler 1 wird mit einem elektronischen System betrieben, bestehend aus: einem Substrat, einem elektronischen Bauteil, auf das Substrat montiert, einem Wärmerohrkühler für eine elektronische Komponente. Der Kühler besteht dabei aus: (1) einem Wärmeverteiler 1 mit einer ersten Oberfläche, die thermisch an eine elektronische Komponente gekoppelt ist, und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche; (2) mindestens einem wärmeabführenden Element, das thermisch an diese zweite Oberfläche des genannten Wärmeverteilers 1 gekoppelt ist, (3) einer Vielzahl von festen Lamellen, die an das wärmeabführende Element montiert sind, und (4) einem Ventilator für die Versorgung des wärmeabführenden Elementes mit der Umgebungsluft, wobei ein Verhältnis T/(√S) > 0,17 eingehalten ist, wobei T die Dicke des besagten Wärmeverteilers 1 ist, und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche von der ersten Oberfläche der genannten Wärmeverteilers 1.
[0015] Vorzugsweise ist das Substrat eine Leiterplatte. Vorzugsweise ist die elektronische Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Mikroprozessor und einem Grafik-Prozessor. Vorzugsweise ist das System ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Personal Computer und einem Media-Center.
[0016] Fig. 4 ist eine schematische Seitenansicht eines elektronischen Systems nach einigen Ausführungsformen, welches den Kühler der Fig. 2 enthält. Das elektronische System 25 schliesst das Substrat 26 ein, das elektronische Bauteil 27 auf dem Substrat 26, und den Kühler 28, bestehend aus einem Wärmeverteiler 1, der thermisch an eine elektronische Komponente gekoppelt ist, wobei der Wärmeverteiler 1 ein Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 aufweist, wobei T die Dicke des Wärmeverteilers 1 ist, und (√S) Quadratwurzel aus der Fläche von der ersten Oberfläche des genannten Wärmeverteilers 1.
[0017] Das elektronische System kann auch bestehen aus: einem Substrat, einem elektronischen Bauteil, auf dem Substrat montiert, einem Wärmeverteiler 1 mit Wärmerohrkühler für eine elektronische Komponente. Der Kühler besteht dabei aus: (1) einem Wärmeverteiler mit einer ersten Oberfläche, die thermisch an eine elektronische Komponente gekoppelt ist, und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche; (2) einem Wasserblock, der thermisch an die besagte zweite Oberfläche des Wärmeverteilers 1 gekoppelt ist, um Wärme aus diesem Wärmeverteiler 1 abzuführen, (3) einem Radiator, verbunden mit dem Wasserblock durch Wasserleitungen; (4) einem Ventilator für die Versorgung des Radiators mit Umgebungsluft, und (5) einer Pumpe für das Pumpen von Wasser durch den Kühlkreislauf, bestehend aus dem Wasserblock und dem Radiator, wobei die besagte Pumpe über Wasserleitungen mit dem Wasserblock und dem Kühler verbunden ist, wobei ein Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 eingehalten ist, wobei T die Dicke des Wärmeverteilers 1 ist, und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche von der ersten Oberfläche des genannten Wärmeverteilers 1.
[0018] Fig. 5 ist eine schematische Seitenansicht eines elektronischen Systems nach einigen Ausführungen, die einen Kühler 13 mit Wärmeverteiler gemäss Fig. 3 enthält. Das elektronische System 29 enthält das Substrat 30, das elektronische Bauteil 31 ist an das Substrat 30 montiert, und der Wasserkühler 32 besteht aus einem Wärmeverteiler 1, der thermisch an eine elektronische Komponente gekoppelt ist, wobei der Wärmeverteiler das Verhältnis T/(√S) √ 0,17 aufweist, wobei T die Dicke des besagten Wärmeverteilers ist und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche von der ersten Oberfläche des genannten Wärmeverteilers.
[0019] In einigen Ausführungsformen sind die elektronischen Systeme 25 und 29 ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Personal Computer und einem Media-Center.
[0020] In einigen Ausführungsformen kann das elektronische Bauteil ein konventionell verpackter IC (Integrated Circuit) sein. Zum Beispiel kann das elektronische Bauteil ein Prozessor wie jede Art von einer Rechner-Schaltung (computational circuit) sein, einschliesslich, aber nicht beschränkt auf einen Mikroprozessor, einen MikroController, einen Complex-Instruction-Set-Computing(CISC)-Mikroprozessor, einen Reduced-Instruction-Set-Computer(RISC)-Mikroprozessor, einen Very-Long-Instruction-Word(VLIW)-Mikroprozessor, einen Grafik-Prozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP), oder jede andere Art von Prozessor oder Prozessor-Schaltung.
[0021] Die elektronischen Systeme 25 und 29 können auch eine Reihe anderer Komponenten einschliessen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Diese Komponenten können sein, jedoch nicht darauf beschränkt, ein Chip-Set und/oder eine Kommunikationsschaltung, die funktionell gekoppelt ist mit dem elektronischen Bauteil, einem digitalen Schaltkreis, einer Radio-Frequency(RF)-Schaltung, einer Speicher-Schaltung, einer massgeschneiderten Schaltung, einem Application-Specific Integrated Circuit (ASIC), einem Verstärker, einem externen Speicher in Form eines oder mehrerer Speicher-Elemente, einem RAM (Random Access Memory) und/oder einem ROM (Read Only Memory), mit einer oder mehreren Festplatten und/oder einem oder mehreren Laufwerken zur Handhabung von Wechseldatenträgern wie Disketten, Compact Discs (CD), Digital Video Discs (DVDs), und so weiter, und all diese Komponenten können funktionell mit der elektronischen Komponente gekoppelt sein.
[0022] Wieder andere Komponenten (nicht dargestellt) können in den elektronischen Systemen 25 und 29 aufgenommen werden, wie etwa ein Anzeigegerät, ein oder mehrere Lautsprecher, und eine Tastatur und/oder Controller, was eine Maus einschliessen kann, einen Trackball, einen Game-Controller, ein Spracherkennungsgerät oder andere Geräte, die einem Benutzer erlauben, Informationen einzugeben und/oder Informationen aus einem solchen elektronischen System abzurufen. Jedes dieser Geräte kann auch funktional mit der elektronischen Komponente gekoppelt sein.
[0023] Es sollte klar sein, dass die elektronischen Systeme 25 und 29 nicht auf einen Personal Computer beschränkt sind, sondern alternativ auch ein Server-Computer oder ein Spielgerät sein können.
[0024] Durch die Nutzung des Wärmeverteilers mit dem Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17, ist es nun möglich, den thermische Widerstand der Wärmerohrkühler und Wasserrohrkühler zu reduzieren. Durch Minimierung des thermischen Widerstandes der Kühler gemäss der Erfindung durch die Nutzung des Wärmeverteilers mit dem Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 ist es nun möglich, den Luftstrom, welcher vom Ventilator generiert wird, zu reduzieren, und trotzdem die elektronischen Bauteile in einem Bereich von vorgeschriebenen Betriebstemperaturen zu halten. Daher ist es jetzt möglich, die Ventilator-Drehzahl und Laufgeschwindigkeit zu reduzieren und damit den Lärm des Ventilators zu reduzieren, da sich der Lärm des Ventilators im Betrieb proportional zu seiner Drehgeschwindigkeit verhält.
[0025] Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Wärmerohrkühlers, wie er eingesetzt wurde bei der Messung der Abhängigkeit des thermischen Widerstandes und der Lärmbelastung vom Verhältnis T/(√S) des Wärmeverteilers 1. Der Kühler 33 besteht aus dem Wärmeverteiler 1; zwei Wärmerohren 34, die thermisch an den Wärmeverteiler 1 gekoppelt sind, einer Vielzahl von Lamellen 35, montiert an den Wärmerohren 34, und einem Ventilator 36 für die Versorgung der Lamellen 35 mit Umgebungsluft. Der Kühler 33 ist thermisch mit einer Wärmequelle gekoppelt, die auf einem Montagerahmen 37 montiert ist.
[0026] Die Fig. 7 ist ein Diagramm der Veränderung des thermischen Widerstandes der Wärmerohrkühler von Fig. 6mit laufendem Ventilator versus das Verhältnis T/(√S) des Wärmeverteilers 1 gemäss einigen Ausführungsformen. Der thermische Widerstand der Wärmerohrkühler wurde für den Wärmeverteiler 1 für variable Höhen bei konstanter Länge und Breite gemessen und unter sonst gleichen Bedingungen. Wie gefunden wurde, werden die erwünschten niedrigen Werte des thermischen Widerstandes erreicht, wenn das Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 ist. Somit ist der thermische Widerstand der Wärmerohrkühler minimiert mit dem Wärmeverteiler bei einem optimalen Verhältnis von T/(√S).
[0027] Die Fig. 8 ist ein Diagramm der Änderung des Lärms durch den laufenden Ventilator des Wärmerohrkühlers von Fig. 6versus das Verhältnis T/(√S) des Wärmeverteilers 1 nach einigen Ausführungsformen. Der Lärm durch den Betrieb des Ventilators wurde bei einem fixen thermischen Widerstand von nur 0,6 °C/Watt gemessen. Der Lärmwert wurde durch die Rotationsgeschwindigkeit des Ventilators 36 geregelt. Es wurde ein Wärmeverteiler 1 mit variabler Höhe bei konstanter Länge und Breite verwendet. Wie gefunden wurde, werden erwünschte Werte des Lärms erreicht, wenn das Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 beträgt. So kann der Lärm der betriebenen Wärmerohrkühler mit einem Wärmeverteiler mit optimalem Verhältnis TV(√S) minimiert werden.
[0028] Die verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen sind ausschliesslich für die Zwecke der Veranschaulichung gedacht und sollen nicht dazu dienen, den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. Die verschiedenen hier beschriebenen Einrichtungen müssen nicht alle zusammen verwendet werden, und eine oder mehrere dieser Einrichtungen können in einer einzigen Ausführung eingesetzt werden. Fachleute werden aus dieser Beschreibung entnehmen können, dass andere Ausführungen mit verschiedenen Modifikationen und Änderungen eingesetzt werden können.

Claims (9)

1. Kühler für eine elektronische Komponente, bestehend aus einem Wärmeverteiler (1) mit einer ersten Oberfläche, die thermisch an eine elektronische Komponente gekoppelt ist, und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, sowie mindestens einem wärmeabführenden Element, das thermisch gekoppelt ist mit der besagten zweiten Oberfläche des besagten Wärmeverteilers und eine Vielzahl von Lamellen (4, 19) einschliesst, wobei ein Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 eingehalten ist, wobei T die Dicke des besagten Wärmeverteilers (1) ist und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche der ersten Oberfläche des genannten Wärmeverteilers (1).
2. Kühler für eine elektronische Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeabführende Element eine Vielzahl von Wärmerohren (3) einschliesst, die thermisch mit dem Wärmeverteiler (1) gekoppelt sind, und die Lamellen (4), an diese besagten Wärmerohre (3) montiert sind, und das wärmeabführende Element weiter einen Ventilator (5) für die Versorgung der Lamellen (4) mit Umgebungsluft einschliesst.
3. Kühler für eine elektronische Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeabführende Element einen Wasserblock (9) über dem Wärmeverteiler (1) einschliesst, sowie eine Wasserpumpe (11) und einen Radiator (12) mit Lamellen (19), die mit Rohren (16, 23, 20) zu einem Wasserkühlkreislauf verbunden sind.
4. Elektronisches System bestehend aus: einem Substrat, einem elektronischen Bauteil, auf dem Substrat montiert, einem Kühler für das elektronische Bauteil, bestehend aus: erstens einem Wärmeverteiler (1) mit einer ersten Oberfläche, die thermisch an eine elektronische Komponente gekoppelt ist, und einer gegenüberliegenden zweiten Fläche; zweitens mindestens einem wärmeabführenden Element, das thermisch gekoppelt ist an die besagte zweite Oberfläche des genannten Wärmeverteilers; drittens einer Vielzahl von Lamellen, die an dieses wärmeabführende Element angebaut sind, wobei ein Verhältnis T/(√S) ≥ 0,17 eingehalten ist, wobei T die Dicke des besagten Wärmeverteilers (1) ist und (√S) die Quadratwurzel aus der Fläche der ersten Oberfläche des genannten Wärmeverteilers (1).
5. Elektronisches System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeabführende Element einen Ventilator (5) für die Versorgung des wärmeabführenden Elementes mit Umgebungsluft einschliesst.
6. Elektronisches System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeabführende Element Wärmerohre (16, 20, 23) einschliesst, die Teil einer Wasserkühlung aus einem Wasserblock (9), einem Radiator (12) sowie einer Wasserpumpe (11) sind.
7. Elektronisches System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat des elektronischen Systems eine Platine ist.
8. Elektronisches System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zugehörige elektronische Bauteil ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Mikroprozessor und einem Grafik-Prozessor.
9. Elektronisches System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische System ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Personal Computer und einem Media-Center.
CH00352/10A 2007-09-17 2007-09-17 Kühler für eine elektronische Komponente sowie damit betriebenes elektronisches System. CH699934B1 (de)

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PCT/RU2007/000501 WO2009038490A1 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Thermal spreader for heat pipe coolers and water coolers

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CH00352/10A CH699934B1 (de) 2007-09-17 2007-09-17 Kühler für eine elektronische Komponente sowie damit betriebenes elektronisches System.

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010022711A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Fujitsu Ltd 放熱用水枕
JP5556897B2 (ja) * 2010-11-01 2014-07-23 富士通株式会社 ループ型ヒートパイプ及びこれを用いた電子機器
JP6156142B2 (ja) * 2011-04-13 2017-07-05 日本電気株式会社 冷却装置の配管構造、その製造方法、及び配管接続方法
US20120305218A1 (en) * 2011-06-01 2012-12-06 Benjamin Masefield Heat Sink
FR2979981B1 (fr) * 2011-09-14 2016-09-09 Euro Heat Pipes Dispositif de transport de chaleur a pompage capillaire
CN103629851A (zh) * 2013-12-04 2014-03-12 中国科学院光电技术研究所 一种风冷、液冷两用散热器
US20160108301A1 (en) * 2014-10-16 2016-04-21 Hudson Gencheng Shou High-efficiency coolant for electronic systems
JP6569514B2 (ja) * 2015-12-22 2019-09-04 富士通株式会社 受熱器、冷却ユニット及び電子機器
CN105764307B (zh) * 2016-04-11 2018-06-01 联想(北京)有限公司 散热装置及电子设备
TWM575882U (zh) * 2018-11-22 2019-03-21 訊凱國際股份有限公司 外接式水冷裝置
CN109413956A (zh) * 2018-11-29 2019-03-01 武汉精能电子技术有限公司 电子负载散热器
CN110209252A (zh) * 2019-05-10 2019-09-06 厦门概率吧科技有限公司 一种移动互联网设备散热装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0645486A (ja) * 1991-10-31 1994-02-18 Asia Electron Inc 混成集積回路装置
US5272375A (en) * 1991-12-26 1993-12-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Electronic assembly with optimum heat dissipation
US5798566A (en) * 1996-01-11 1998-08-25 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ceramic IC package base and ceramic cover
US6705388B1 (en) * 1997-11-10 2004-03-16 Parker-Hannifin Corporation Non-electrically conductive thermal dissipator for electronic components
US6175495B1 (en) * 1998-09-15 2001-01-16 John Samuel Batchelder Heat transfer apparatus
KR100546279B1 (ko) * 1998-10-29 2006-03-23 삼성전자주식회사 집적회로 패키지용 핀 그리드 어레이 소켓 및 히트 싱크
JP2002076664A (ja) * 2000-08-23 2002-03-15 Sony Corp 放熱装置および放熱装置を有する電子機器
JP2003046038A (ja) * 2001-07-27 2003-02-14 Mitsubishi Electric Corp 熱伝導基材とその製造方法及び半導体装置
US6942018B2 (en) * 2001-09-28 2005-09-13 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Electroosmotic microchannel cooling system
JP3997878B2 (ja) * 2002-10-02 2007-10-24 株式会社日立製作所 失火検出装置
TWI295726B (en) * 2002-11-01 2008-04-11 Cooligy Inc Method and apparatus for achieving temperature uniformity and hot spot cooling in a heat producing device
JP2005229047A (ja) * 2004-02-16 2005-08-25 Hitachi Ltd 電子機器の冷却システム、及び、それを使用した電子機器
JP2005317798A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Toshiba Corp 電子機器
JP2006013043A (ja) * 2004-06-24 2006-01-12 Hitachi Ltd ヒートパイプ式ヒートシンク
CN100543974C (zh) * 2005-09-02 2009-09-23 富准精密工业(深圳)有限公司 散热模组及其制造方法
US7365988B2 (en) * 2005-11-04 2008-04-29 Graftech International Holdings Inc. Cycling LED heat spreader
US20080135216A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Chunbo Zhang Miniature actuator integration for liquid cooling

Also Published As

Publication number Publication date
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