DE102013105572A1 - Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen - Google Patents

Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen, die ein Wärmeleitpad (11), eine Vielzahl von Wärmerohren (12) und eine Vielzahl von Kühlrippen (13) umfasst, wobei die Kühlrippen (13) von den Wärmeleitrohren (12) durchdrungen sind und über dem Wärmeleitpad (11) gestapelt sind, wobei jede Kühlrippe (13) mindestens eine Luftführungsscheibe (132) bildet, wobei bei der Montage zwischen den Kühlrippen (13) horizontale Luftkanäle gebildet sind und die gestapelten Luftführungsscheiben (132) einen Luftkanal bilden, der den Luftstrom nach unten führt, wobei ein Teil des Luftstroms der Luftstromquelle durch die horizontalen Luftkanäle fließt und die Wärme der Kühlrippen (13) abführt, wobei der andere Teil des Luftstroms von den Luftführungsscheiben gesperrt und nach unten geführt wird, so dass die Wärme des elektronischen Bauelements (2) und des umliegenden Bereiches abgeführt werden kann.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen für ein elektronisches Bauelement, wobei der Luftstrom gleichzeitig horizontal und nach unten fließen kann, um das elektronische Bauelement und den umliegenden Bereich zu kühlen.
  • Stand der Technik
  • Mit der Entwicklung der Technologie ist die Regengeschwindigkeit der elektronischen Bauelemente im Computer immer höher. Die Abwärme des Computers stammt hauptsächlich aus der Zentraleinheit. Um die Arbeitsstabilität der Zentraleinheit zu gewährleisten, muss eine Kühlvorrichtung verwendet werden.
  • Die herkömmliche Kühlvorrichtung weist einen Kühlkörper und einen Kühlventilator auf. Der Kühlkörper ist durch eine Vielzahl von gestapelten Kühlrippen, einen stranggepressten Körper, ein Wärmerohr, einen Vapor-Chamber-Kühler oder deren Kombination gebildet. Der Kühlventilator ist auf oder an einer Seite des Kühlkörpers befestigt. Der Kühlkörper liegt auf dem elektronischen Bauelement und absorbiert die Wärme des elektronischen Bauelements. Der Kühlventilator erzeugt einen Luftstrom, der die Wärme des Kühlkörpers abführt.
  • Die Anordnung des Kühlventilators ist durch die Form des Kühlkörpers begrenzt. Wenn der Luftstrom des Kühlventilators nach unten oder zu einer Seite fließt, kann er nicht direkt das elektronische Bauelement und den umliegenden Bereich erreichen. Die meisten Kühlvorrichtungen können nur durch den Kontakt die Wärme des elektronischen Bauelements ableiten. Wenn das elektronische Bauelement momentan eine hohe Wärme erzeugt, kann sie nicht rechtzeitig abgeführt werden.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen zu schaffen, wobei eine Vielzahl von Kühlrippen jeweils eine Luftführungsscheibe aufweisen, die sich nach oben oder unten erstreckt, wobei die Luftführungsscheiben einen Luftkanal bilden, wodurch der Luftstrom der Luftstromquelle gleichzeitig horizontal und nach unten fließen kann, so dass die Wärme des elektronischen Bauelements und des umliegenden Bereiches gleichzeitig abgeführt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen gelöst, die auf einem elektronischen Bauelement angeordnet ist, wobei an einer Seite der Kühlstruktur eine Luftstromquelle vorgesehen ist, und umfasst: ein Wärmeleitpad, das auf dem elektronischen Bauelement liegt; eine Vielzahl von Wärmerohren, die sich von dem Wärmeleitpad erstrecken; und eine Vielzahl von Kühlrippen, die von den Wärmeleitrohren durchdrungen und über dem Wärmeleitpad gestapelt sind, wobei jede Kühlrippe eine Vielzahl von Löchern aufweist, durch die die Wärmerohre geführt werden, wobei jede Kühlrippe mindestens eine Luftführungsscheibe bildet, wobei bei der Montage zwischen den Kühlrippen horizontale Luftkanäle gebildet sind und die gestapelten Luftführungsscheiben einen Luftkanal bilden, der den Luftstrom nach unten führt, wobei ein Teil des Luftstroms der Luftstromquelle durch die horizontalen Luftkanäle fließt und die Wärme der Kühlrippen abführt, wobei der andere Teil des Luftstroms von den Luftführungsscheiben gesperrt und nach unten geführt wird, so dass die Wärme des elektronischen Bauelements direkt abgeführt wird.
  • Das Wärmeleitpad bildet eine Vielzahl von Nuten für die Wärmerohre, die in der Querrichtung parallel verlaufen und durch das Wärmeleitpad durchgehen. Die Wärmerohre sind U-förmig ausgebildet und im Mittelbereich von den Nuten aufgenommen, wobei sich die beiden Enden der Wärmerohre vertikal von dem Wärmeleitpad nach oben erstrecken.
  • Um die Löcher ist jeweils ein Kragen gebildet, wobei bei der Montage zwischen den Kühlrippen ein Abstand gehalten wird, wodurch eine Stützkraft erzeugt wird, so dass die Montagestabilität erhöht wird.
  • Jede Kühlrippe bildet an einer Seite eine Sperrscheibe, die sich zwischen zwei Kühlrippen befindet. Jede Luftführungsscheibe schließt mit der entsprechenden Sperrscheibe einen Winkel ein, der im Bereich zwischen 30° und 89° liegt, wodurch ein Wirbelstrom erzeugt werden kann. Zwischen den Luftführungsscheiben und zwischen den Sperrscheiben ist jeweils ein Spalt vorhanden ist, durch den ein Teil des horizontalen Luftstrom fließen kann.
  • Die Luftführungsscheiben sind bogenförmig oder rechteckig ausgebildet. Jede Luftführungsscheibe erstreckt sich von der Kühlrippe in einer Richtung und schließt mit dieser einen Winkel ein.
  • Die Kühlrippen besitzen Durchgangslöcher, an denen die Luftführungsscheiben gebildet sind, wodurch der andere Teil des Luftstroms durch den Luftkanal, der den Luftstrom nach unten führt, und die Durchgangslöcher nach unten fließt und die Wärme des umliegenden Bereiches des elektronischen Bauelements abführt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 eine perspektivische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 2 eine Explosionsdarstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 3 eine Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung beim Einsatz,
  • 4 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 5 eine Explosionsdarstellung des weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 6 eine perspektivische Darstellung der Kühlrippe des weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 7 eine Darstellung des weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung beim Einsatz,
  • 8 eine Darstellung der Luftströmung des weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung (1),
  • 9 eine Darstellung der Luftströmung des weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung (2).
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
  • Die 1 und 2 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die erfindungsgemäße Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen 1 ist auf einem elektronischen Bauelement 2 angeordnet. An einer Seite der Kühlstruktur ist eine Luftstromquelle 3 vorgesehen. Die Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen 1 umfasst ein Wärmeleitpad 11, eine Vielzahl von Wärmerohren 12 und eine Vielzahl von Kühlrippen 13.
  • Das Wärmeleitpad 11 ist aus wärmeleitfähigem Metall, wie Aluminiumlegierung oder Kupfer, hergestellt, durch Gießen oder Stanzen geformt und liegt auf dem elektronischen Bauelement 2. Das Wärmeleitpad 11 kann eine Vielzahl von Nuten 111 für die Wärmerohre 12 bilden, die in der Querrichtung parallel verlaufen und durch das Wärmeleitpad 11 durchgehen. Die Breite der Nuten 111 kann beliebig gewählt werden, wodurch die Nuten 111 jeweils ein Wärmerohr oder mehrere aneinander gereihte Wärmerohre 12 aufnehmen.
  • Die Wärmerohre 12 sind U-förmig ausgebildet und im Mittelbereich von den Nuten 111 aufgenommen. Die beiden Enden der Wärmerohre 12 erstrecken sich vertikal von dem Wärmeleitpad 11 nach oben.
  • Die Kühlrippen 13 sind aus wärmeleitfähigem Metall, wie Aluminiumlegierung oder Kupfer, hergestellt und durch Stanzen geformt. Jede Kühlrippe 13 weist eine Vielzahl von Löchern 131 auf, durch die die Wärmerohre 12 geführt werden. Jede Kühlrippe 13 bildet an den beiden Enden der Lufteintrittsseite jeweils eine Luftführungsscheibe 132, die sich nach oben oder unten erstreckt. Die Wärmerohre 12 werden nacheinander durch die Kühlrippen 13 geführt und somit über dem Wärmeleitpad 11 gestapelt. Jede Luftführungsscheibe 132 kann mit der Kühlrippe 13 einen Winkel einschließen, der kleiner 90° ist.
  • Bei der Montage sind zwischen den Kühlrippen 13 horizontale Luftkanäle (nicht bezeichnet) gebildet. Die gestapelten Luftführungsscheiben 132 bilden einen Luftkanal (nicht bezeichnet), der den Luftstrom nach unten führt. Beim Einsatz ist die Luftstromquelle 3 an einer Seite der Kühlstruktur 1 mit zwei Luftstromrichtungen angeordnet. Ein Teil des Luftstroms der Luftstromquelle fließt durch die horizontalen Luftkanäle und führt die Wärme der Kühlrippen 13 ab. Der andere Teil des Luftstroms wird von den Luftführungsscheiben gesperrt und nach unten geführt, so dass die Wärme des elektronischen Bauelements 2 direkt abgeführt wird.
  • Die 4, 5, 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei um die Löcher 131 jeweils ein Kragen 132 gebildet ist, wobei bei der Montage zwischen den Kühlrippen 132 ein Abstand gehalten werden kann, um die horizontalen Luftkanäle zu bilden. Wie aus den 7 und 8 ersichtlich ist, bildet jede Kühlrippe 13 eine Sperrscheibe 134, um den Luftstrom zu sperren. Die Sperrscheiben 134 befinden sich zwischen den Kühlrippen 13. In diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Sperrscheiben 134 von den beiden Seiten der Kühlrippen in der gleichen Richtung. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Jede Luftführungsscheibe 132 schließt mit der entsprechenden Sperrscheibe 134 einen Winkel ein, der im Bereich zwischen 30° und 89° liegt. Zwischen den Luftführungsscheiben 132 und zwischen den Sperrscheiben 134 ist jeweils ein Spalt vorhanden, der sich im horizontalen Luftkanal befindet. Um die Wirkung des Luftkanals, der den Luftstrom nach unten führt, zu erhöhen, besitzen die Kühlrippen 13 Durchgangslöcher 135, an denen die Luftführungsscheiben 132 gebildet sind. Dadurch fließt der andere Teil des Luftstroms durch den Luftkanal, der den Luftstrom nach unten führt, und die Durchgangslöcher 135 nach unten und die Wärme des umliegenden Bereiches des elektronischen Bauelements 2 abführt. Die Luftführungsscheiben 132 können bogenförmig oder rechteckig ausgebildet sein. In 7 sind die Luftführungsscheiben 132 bogenförmig ausgebildet.
  • 8 zeigt eine Darstellung der Luftströmung des weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung (1). Wenn der Luftstrom in die Luftkanäle eintritt und von den Sperrscheiben 134 gesperrt wird, fließt ein Teil des Luftstroms durch die Spalte und stößt der andere Teil des Luftstroms gegen die Luftführungsscheiben 132, wodurch sich der Luftstrom dreht, einen Wirbelstrom erzeugt und durch die Durchgangslöcher 135 nach unten fließt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Sperrscheiben 134 L-förmig ausgebildet. Die Sperrscheiben 134 können auch plattenförmig (9) ausgebildet sein.
  • 9 zeigt eine Darstellung der Luftströmung des weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung (2). Wenn zwischen den Luftführungsscheiben 132 und zwischen den Sperrscheiben 134 kein Spalt oder nur ein kleiner Spalt vorhanden ist, bilden sie eine geschlossene Kammer, die an einer Seite (an der Verbindungsstelle der Luftführungsscheiben 132 und der Sperrscheiben 134) einen Spitzenwinkel besitzt. Da der Luftstrom von den Luftführungsscheiben 132 und den Sperrscheiben 134 gesperrt wird, fließt der Luftstrom durch die Durchgangslöcher 135 nach unten. Daher fließt der Luftstrom der Luftstromquelle in zwei Richtungen und kann die Wärme des elektronischen Bauelements abführen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen
    11
    Wärmeleitpad
    111
    Nut
    12
    Wärmeleitrohr
    13
    Kühlrippe
    131
    Loch
    132
    Luftführungsscheibe
    133
    Kragen
    134
    Sperrscheibe
    135
    Durchgangsloch
    2
    elektronisches Bauelement
    3
    Luftstromquelle

Claims (10)

  1. Kühlstruktur mit zwei Luftstromrichtungen, die auf einem elektronischen Bauelement (2) angeordnet ist, wobei an einer Seite der Kühlstruktur eine Luftstromquelle (3) vorgesehen ist, umfassend ein Wärmeleitpad (11), das auf dem elektronischen Bauelement (2) liegt, eine Vielzahl von Wärmerohren (12), die sich von dem Wärmeleitpad (11) erstrecken, und eine Vielzahl von Kühlrippen (13), die von den Wärmeleitrohren (12) durchdrungen und über dem Wärmeleitpad (11) gestapelt sind, wobei jede Kühlrippe (13) eine Vielzahl von Löchern (131) aufweist, durch die die Wärmerohre (12) geführt werden, wobei jede Kühlrippe (13) mindestens eine Luftführungsscheibe (132) bildet, wobei bei der Montage zwischen den Kühlrippen (13) horizontale Luftkanäle gebildet sind und die gestapelten Luftführungsscheiben (132) einen Luftkanal bilden, der den Luftstrom nach unten führt, wobei ein Teil des Luftstroms der Luftstromquelle durch die horizontalen Luftkanäle fließt und die Wärme der Kühlrippen (13) abführt, wobei der andere Teil des Luftstroms von den Luftführungsscheiben gesperrt und nach unten geführt wird, so dass die Wärme des elektronischen Bauelements (2) direkt abgeführt wird.
  2. Kühlstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitpad (11) eine Vielzahl von Nuten (111) für die Wärmerohre (12) bildet, die in der Querrichtung parallel verlaufen und durch das Wärmeleitpad (11) durchgehen.
  3. Kühlstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmerohre (12) U-förmig ausgebildet und im Mittelbereich von den Nuten (111) aufgenommen sind, wobei sich die beiden Enden der Wärmerohre (12) vertikal von dem Wärmeleitpad (11) nach oben erstrecken.
  4. Kühlstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die Löcher (131) jeweils ein Kragen (132) gebildet ist.
  5. Kühlstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kühlrippe (13) an einer Seite eine Sperrscheibe (134) bildet.
  6. Kühlstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Luftführungsscheibe (132) mit der entsprechenden Sperrscheibe (134) einen Winkel einschließt, der im Bereich zwischen 30° und 89° liegt.
  7. Kühlstruktur nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Luftführungsscheiben (132) und zwischen den Sperrscheiben (134) jeweils ein Spalt vorhanden ist.
  8. Kühlstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungsscheiben (132) bogenförmig oder rechteckig ausgebildet sind.
  9. Kühlstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede Luftführungsscheibe (132) von der Kühlrippe (13) in einer Richtung erstreckt und mit dieser einen Winkel einschließt.
  10. Kühlstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (13) Durchgangslöcher (135) besitzen, an denen die Luftführungsscheiben (132) gebildet sind, wodurch der andere Teil des Luftstroms durch den Luftkanal, der den Luftstrom nach unten führt, und die Durchgangslöcher (135) nach unten fließt und die Wärme des umliegenden Bereiches des elektronischen Bauelements abführt.
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