DE102005008482A1 - Cooling module for electronic components, has cooling unit e.g. thermocouple arranged at side of components, where cooling unit converts heat energy of chilled goods into current energy, so that waste heat of chilled goods is dissipated - Google Patents

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Abstract

The module has a cooling unit (11) e.g. peltier unit or thermocouple, which is arranged at the side of component (12) that contacts the heating side of the cooling unit without housing. The cooling unit converts the heat energy of the component into current energy, so that the waste heat of the components is dissipated. A cooling fan (20) is arranged on a heat sink (30).

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung betrifft einen Kühlmodul, der einen Energieumwandler enthält, der ein Kühlelement und ein Kühlgut umfaßt, wobei das Kühlelement die Wärmeenergie des Kühlgutes in Stromenergie umwandeln kann, wodurch die Temperatur des Kühlgutes reduziert und ein Strom erzeugt wird.The Invention relates to a cooling module, which contains an energy converter, the one cooling element and a refrigerated goods comprises wherein the cooling element the Thermal energy of the chilled goods can convert into electricity energy, reducing the temperature of the chilled goods reduced and a current is generated.

Die Betriebswärme der elektronischen Bauelemente muß abgeführt werden, um eine Beschädigung der elektronischen Bauelemente durch diese Abwärme zu vermeiden. Dafür wird am häufigsten ein Kühlventilator verwendet. Nur mit dem Kühlventilator kann eine große Wärme jedoch nicht rechtzeitig abgeführt werden.The operating heat the electronic components must be dissipated to damage the electronic components to avoid this waste heat. This will be on most common cooling fan used. Only with the cooling fan can be a big one Heat however not removed in time become.

Aus dem chinesischen Patent 260352 ist eine Kühlbaugruppe bekannt, die ein Kühlelement, einen Kühlkörper mit Kühlrippen und einen Kühlventilator enthält, wobei das Kühlelement unter dem Kühlkörper und der Kühlventilator auf dem Kühlkörper angeordnet ist. Der Kühlkörper weist eine Aufnahmeausnehmung auf, in der eine Temperaturreglerschaltung 10 aufgenommen ist. Am Rand der Unterseite 42 des Kühlelementes 40 ist ein Temperatursensor 12 vorgesehen, der mit dem Kühlgut in Kontakt steht und die Temperatur des Kühlgutes erfassen kann, wodurch das Kühlelement 40 die Temperatur des Kühlgutes regeln kann.From the Chinese patent 260352 a cooling assembly is known, which comprises a cooling element, a cooling body with cooling fins and a cooling fan, wherein the cooling element is arranged under the cooling body and the cooling fan on the cooling body. The heat sink has a receiving recess in which a temperature control circuit 10 is included. At the edge of the bottom 42 of the cooling element 40 is a temperature sensor 12 provided, which is in contact with the refrigerated goods and can detect the temperature of the refrigerated goods, whereby the cooling element 40 can regulate the temperature of the chilled goods.

Bei dieser Kühlbaugruppe kontaktiert das Kühlelement 40, das mit einer Temperaturreglerschaltung 10 und einem Temperatursensor 12 versehen ist, mit der wärmeaufnehmenden Fläche die Zentraleinheit und mit der wärmeabgebenden Fläche den Kühlkörper. Nach Abschalten des Stromes nimmt die wärmeaufnehmende Fläche des Kühlelementes wegen der restlichen Ladungen weiter Wärme auf, wodurch Kondensat gebildet ist, was zu einem Kurzschluß führen kann. Zudem muß ein Strom an den Temperaturregler des Kühlelementes geliefert werden.In this cooling assembly, the cooling element contacts 40 that with a temperature control circuit 10 and a temperature sensor 12 is provided with the heat-absorbing surface, the central unit and the heat-emitting surface of the heat sink. After switching off the current, the heat-absorbing surface of the cooling element continues to absorb heat due to the residual charges, whereby condensate is formed, which can lead to a short circuit. In addition, a current must be supplied to the temperature controller of the cooling element.

Die Zentraleinheit weist üblicherweise ein Keramikgehäuse und einen metallischen Oberdeckel auf, auf dem der Kühlkörper aufliegt, der die Wärme des metallischen Oberdeckels absorbiert und in die Umgebungsluft abgibt. Der Kühlventilator erzeugt einen Luftstrom, der die Heißluft um den Kühlkörper abführt. Dieser Kühlmodul hat die folgenden Nachteile:

  • 1. Der Kühlventilator verbraucht Strom und erzeugt auch eine Wärme.
  • 2. Durch den Kühlventilator, den metallischen Deckel und den Kühlkörper werden die Kosten der Metallmaterialien erhöht.
  • 3. Mit der Leistungserhöhung der Zentraleinheit muß die Kühlwirkung auch erhöht werden.
The central unit usually has a ceramic housing and a metallic upper lid, on which rests the heat sink, which absorbs the heat of the metallic upper lid and emits into the ambient air. The cooling fan generates an air flow that dissipates the hot air around the heat sink. This cooling module has the following disadvantages:
  • 1. The cooling fan consumes electricity and also generates heat.
  • 2. By the cooling fan, the metallic lid and the heat sink, the cost of the metal materials is increased.
  • 3. With the increase in power of the central unit, the cooling effect must also be increased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlmodul zu schaffen, der einen Energieumwandler enthält, der ein Kühlelement (Peltierelement oder Thermoelement) und ein Kühlgut umfaßt, wobei das Kühlelement die Wärmeenergie des Kühlgutes in Stromenergie umwandeln kann, mit der ein externes Kühlgerät betrieben werden kann, so daß die Energiekosten reduziert werden.Of the Invention is the object of the invention to provide a cooling module, the one Contains energy converter, the one cooling element (Peltier element or thermocouple) and a refrigerated goods, wherein the cooling element the heat energy of the chilled goods can convert into electricity energy, with which operated an external cooling unit can be, so that the Energy costs are reduced.

Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, einen Kühlmodul zu schaffen, wobei das Kühlgut ohne Gehäuse mit dem Kühlelement in Kontakt steht, wodurch die Abwärme des Kühlgutes direkt auf das Kühlelement geleitet wird, so daß die Kühlwirkung erhöht wird.Of the Invention is based on a further object, a cooling module to create, with the refrigerated goods without housing with the cooling element is in contact, whereby the waste heat of the goods to be cooled directly on the cooling element is passed, so that the cooling effect elevated becomes.

Der Erfindung liegt eine nochmals weitere Aufgabe zugrunde, einen Kühlmodul zu schaffen, der durch den Energieumwandler die Temperatur des Kühlgutes reduziert.Of the Invention is a still further object, a cooling module to create, by the energy converter, the temperature of the chilled goods reduced.

Der Erfindung liegt eine nochmals weitere Aufgabe zugrunde, einen Kühlmodul zu schaffen, der einen Kurzschluß bei der herkömmlichen Lösung vermeiden kann, da das Kühlgut die Warmseite des Kühlelementes kontaktiert.Of the Invention is a still further object, a cooling module to create a short circuit in the conventional Avoid solution can, as the refrigerated goods the hot side of the cooling element contacted.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele in den Figuren näher erläutert.in the The following is the invention with reference to the preferred embodiments closer in the figures explained.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

1 zeigt eine Explosionsdarstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, 1 shows an exploded view of the preferred embodiment of the invention,

2 zeigt eine perspektivische Darstellung gemäß 1, 2 shows a perspective view according to 1 .

3 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, 3 shows a sectional view of a further preferred embodiment of the invention,

4 zeigt eine Schnittdarstellung eines nochmals weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, 4 shows a sectional view of yet another preferred embodiment of the invention,

5 zeigt eine Schnittdarstellung eines nochmals weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 5 shows a sectional view of yet another preferred embodiment of the invention.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

1, 2 und 3 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie dargestellt, besteht die Erfindung im wesentlichen aus einem Energieumwandler 10, einem Kühlventilator 20 und einem Kühlkörper 30. Der Energieumwandler 10 umfaßt ein Kühlelement 11 und ein Kühlgut 12, das das Kühlelement 11 kontaktiert und mit dieser z.B. zusammengeklebt wird. Das Kühlelement 11 kann durch den Peltiereffekt die Wärme von einer Seite zu der anderen Seite fördern, wodurch das erste Substrat 111 (Kaltseite) und das zweite Substrat 112 (Warmseite) des Kühlelementes einen Temperaturunterschied haben. Zudem kann das Kühlelement 11 die Wärmeenergie des Kühlgutes 12 in Stromenergie umwandeln. (D.h. das Kühlgut 12 kontaktiert das zweite Substrat 112 des Kühlelementes 11, das die Wärmeenergie des Kühlgutes 12 in Stromenergie umwandelt.) Das Kühlgut 12 bleibt unbeschränkt. In einem ausführbaren Ausführungsbeispiel kann das Kühlgut 12 eine Zentraleinheit, ein integriertes Schaltungselement, ein Signalverstärkungsglied, ein Chip ohne Gehäuse, ein nacktes Bauelement usw. sein (es ist auch möglich, daß das Kühlgut 12 in einem Halter 40 liegt). Das zweite Substrat 112 des Kühlelementes 11 kann auch mit einer Aufnahmeausnehmung 1120 für das Kühlgut 12 (4) versehen sein. Oder das zweite Substrat 112 entfällt und das Kühlgut über sein Gehäuse (5) mit dem Kühlelement 11 verbunden ist. 1 . 2 and 3 show a preferred embodiment of the invention. As shown, the invention consists essentially of an energy converter 10 , a cooling fan 20 and a heat sink 30 , The energy converter 10 includes a cooling element 11 and a refrigerated goods 12 that the cooling element 11 contacted and glued together with this example. The cooling element 11 Peltier effect can promote the heat from one side to the other, creating the first substrate 111 (Cold side) and the second substrate 112 (Warm side) of the cooling element have a temperature difference. In addition, the cooling element 11 the heat energy of the chilled goods 12 convert into electricity energy. (Ie the refrigerated goods 12 contacts the second substrate 112 of the cooling element 11 that the heat energy of the chilled goods 12 converted into electricity energy.) The refrigerated goods 12 remains unlimited. In an executable embodiment, the refrigerated goods 12 a central unit, an integrated circuit element, a signal amplifying member, a chip without housing, a bare component, etc. (it is also possible that the refrigerated goods 12 in a holder 40 lies). The second substrate 112 of the cooling element 11 can also with a receiving recess 1120 for the refrigerated goods 12 ( 4 ) be provided. Or the second substrate 112 deleted and the goods to be refrigerated on his housing ( 5 ) with the cooling element 11 connected is.

Das obengenannte Kühlelement 11 kann eine Zuleitung 13 besitzen, die (direkt oder indirekt) mit dem obengenannten Kühlventilator 20 oder einem anderen externen Gerät verbunden ist, damit der Kühlventilator 20 mit dem Strom aus dem Kühlelement 11 betrieben wird.The above-mentioned cooling element 11 can be a supply line 13 own, which (directly or indirectly) with the above-mentioned cooling fan 20 or another external device connected to the cooling fan 20 with the current from the cooling element 11 is operated.

Das erste Substrat 111 (Kaltseite) kann mit dem Kühlkörper 30 in Kontakt stehen oder verbunden werden, wodurch der Kühlkörper 30 von dem kalten ersten Substrat 111 des Kühlelementes 11 abgekühlt wird. Der Kühlventilator 20 ist auf dem Kühlkörper 30 angeordnet und erzeugt einen Luftstrom, durch den ein Wärmeaustausch zwischen dem abgekühlten Kühlkörper 40 und anderen Bauelementen erfolgen kann, so daß die Temperatur der ganzen Umgebungsluft und somit die Arbeitstemperatur des Kühlgutes 12 reduziert wird.The first substrate 111 (Cold side) can with the heat sink 30 be in contact or connected, causing the heat sink 30 from the cold first substrate 111 of the cooling element 11 is cooled. The cooling fan 20 is on the heat sink 30 arranged and generates an air flow through which a heat exchange between the cooled heat sink 40 and other components can be made so that the temperature of the whole ambient air and thus the working temperature of the goods to be cooled 12 is reduced.

Nachfolgend werden die Vorteile der Erfindung zusammengestellt:

  • 1. Die Abwärme des Kühlgutes 12 wird direkt auf das Kühlelement 11 geleitet (und teilweise in die Umgebungsluft abgegeben), weil das Kühlgut 12 ohne Gehäuse mit dem Kühlelement in Kontakt steht.
  • 2. Der Wärmeumwandler 10 kann die Wärmeenergie in Stromenergie umwandeln, mit der ein anderes Kühlgerät betrieben werden kann, so daß die Energiekosten reduziert werden.
  • 3. Ein Kurzschluß kann vermieden werden, weil das Kühlgut die Warmseite des Kühlelementes 11 kontaktiert.
  • 4. Die Kaltseite des Kühlelementes 11 besitzt eine Kühlwirkung, wodurch ein kleinerer Kühlventilator 20 und Kühlkörper 30 verwendet werden können, so daß die Materialkosten reduziert werden. Zudem muß der Kühlventilator nicht in Volleistung betrieben werden, so daß die Lebensdauer des Kühlventilators verlängert wird.
  • 5. Das Kühlgut 12 ist unbeschränkt und kann ein beliebiger Kühlgut 12 sein.
The advantages of the invention are summarized below:
  • 1. The waste heat of the chilled goods 12 gets directly onto the cooling element 11 passed (and partially released into the ambient air), because the refrigerated goods 12 without housing with the cooling element in contact.
  • 2. The heat converter 10 Can convert the heat energy into electricity energy, with the other cooling device can be operated, so that the energy costs are reduced.
  • 3. A short circuit can be avoided because the refrigerated goods the hot side of the cooling element 11 contacted.
  • 4. The cold side of the cooling element 11 has a cooling effect, creating a smaller cooling fan 20 and heat sink 30 can be used, so that the material costs are reduced. In addition, the cooling fan must not be operated at full capacity, so that the life of the cooling fan is extended.
  • 5. The refrigerated goods 12 is unlimited and can be any refrigerated goods 12 be.

Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.The The above description represents only the preferred embodiments of the invention and should not be used as a definition of boundaries and serve the scope of the invention. All equivalent changes and modifications are included to the scope of this invention.

Claims (14)

Kühlmodul, der ein Kühlelement (11) enthält, das an einer Seite des Kühlgutes (12) angeordnet ist.Cooling module, which is a cooling element ( 11 ), which on one side of the chilled goods ( 12 ) is arranged. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kühlelement (11) ein Kühlkörper (30) angeordnet ist.Cooling module according to claim 1, characterized in that on the cooling element ( 11 ) a heat sink ( 30 ) is arranged. Kühlmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kühlkörper (30) ein Kühlventilator (20) angeordnet ist.Cooling module according to claim 2, characterized in that on the heat sink ( 30 ) a cooling fan ( 20 ) is arranged. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (11) ein erstes Substrat (111) aufweist.Cooling module according to claim 1, characterized in that the cooling element ( 11 ) a first substrate ( 111 ) having. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (11) ein zweites Substrat (112) aufweist.Cooling module according to claim 1, characterized in that the cooling element ( 11 ) a second substrate ( 112 ) having. Kühlmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgut (12) das zweite Substrat (112) des Kühlelementes (11) kontaktiert.Cooling module according to claim 4, characterized in that the refrigerated goods ( 12 ) the second substrate ( 112 ) of the cooling element ( 11 ) contacted. Kühlmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Substrat (112) des Kühlelementes (11) den Kühlkörper (30) kontaktiert.Cooling module according to claim 5, characterized in that the first substrate ( 112 ) of the cooling element ( 11 ) the heat sink ( 30 ) contacted. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgut (12) eine Zentraleinheit ist.Cooling module according to claim 1, characterized in that the refrigerated goods ( 12 ) is a central processing unit. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgut (12) ein Signalverstärkungsglied ist.Cooling module according to claim 1, characterized in that the refrigerated goods ( 12 ) is a signal amplifying member. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgut (12) ein Chip ohne Gehäuse ist.Cooling module according to claim 1, characterized in that the refrigerated goods ( 12 ) a chip without Housing is. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgut (12) ein nacktes Bauelement ist.Cooling module according to claim 1, characterized in that the refrigerated goods ( 12 ) is a naked component. Kühlmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (11) eine Zuleitung (13) besitzt.Cooling module according to claim 3, characterized in that the cooling element ( 11 ) a supply line ( 13 ) owns. Kühlmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (13) mit dem Kühlventilator (20) verbunden ist.Cooling module according to claim 12, characterized in that the supply line ( 13 ) with the cooling fan ( 20 ) connected is. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgut (12) ein integriertes Schaltungselement ist.Cooling module according to claim 1, characterized in that the refrigerated goods ( 12 ) is an integrated circuit element.
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