-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauelementen, insbesondere eine Kombination aus einer Kühlkörper-Platte und einer Wärmerohr-Anordnung zum Ableiten von Wärme von einer CPU oder einem anderen, Wärme erzeugenden elektronischen Bauelement, wobei die Kühlvorrichtung eine obere Kühlkörper-Platte und eine untere Kühlkörper-Platte umfasst, die durch einem einfachen Pressvorgang miteinander verbunden werden können, sowie eine Mehrzahl von Wärmerohren (heat pipe), die zwischen der oberen und der unteren Kühlkörper-Platte angeordnet und durch den Pressvorgang zwischen diesen eng anliegend, insbesondere mit gutem thermischen Kontakt, aufgenommen sind.
-
Hintergrund der Erfindung
-
In einer herkömmlichen Kühlvorrichtung, bei der Wärmerohe an einer Kühlkörper-Platte befestigt sind, sind die Wärme absorbierenden Enden der Wärmerohe an der unteren Kühlkörper-Platte angebracht (entweder eingeführt über die Grundfläche des Kühlkörpers in diesen eingeschoben oder in Nuten auf der flachen Unterseite des Kühlkörpers aufgenommen) und die gegenüberliegenden, Wärme abgebenden Enden der Wärmerohre sind mit einem Kühlrippenmodul verbunden. In der Anwendung ist der Kühlkörper eng anliegend an der CPU oder an dem Wärme erzeugenden elektronischen Bauelement angebracht, um in dessen Betrieb anfallende Wärme zur schnellen Ableitung von der CPU oder dem Wärme erzeugenden elektronischen Bauelement über die Wärmerohre zu dem Kühlrippenmodul zu übertragen. Bei älteren Befestigungsverfahren wurden die Wärmerohre und die Kühlkörper aneinander geschweißt. Modernere Verfahren verwenden jedoch ein Passungs-Verfahren, bei dem die Wärmerohre durch Pressen in entsprechend ausgebildete Wärmerohr-Nuten eingepresst werden, so dass die Oberflächen der Wärmerohre mit der Außenseite des Kühlkörpers in Kontakt sind. Das taiwanesische Patent M280631 offenbart eine Struktur aus einem wärmeleitenden Block und einem damit mit enger Passung verbundenen Wärmerohr, welche zumindest einen wärmeleitenden Block und zumindest ein Wärmerohr umfasst, das mit enger Passung mit dem wärmeleitenden Block verbunden ist. Der wärmeleitende Block ist mit zumindest einer Gruppe von Löchern auf dem Hauptkörper oder einer Gruppe von Löchern mit zurückschiebbaren Teilen für die Verbindung des Wärmerohrs durch Passung versehen. Durch das Benutzen von Fertigungswerkzeugen und das Aufbringen von Druck kann der wärmeleitende Block aufgedrückt und verformt werden, um das Wärmerohr mit dem wärmeleitenden Block unter enger Passung miteinander zu verbinden, wodurch die Druckverbindung und Ausfallrate verbessert werden können und ein Kühlkörper mit effizienter Wärmeableitung hergestellt werden kann. Jedoch kann sich, wenn Druck auf den wärmeleitenden Block aufgewandt wird, um diesen durch Drücken und Verdrehen eng an das Wärmerohr anzupressen, der mittlere Teil des wärmeleitenden Blocks verbiegen und eine Deformation des wärmeleitenden Blocks hervorrufen. Dabei können sich Zwischenräume zwischen dem verformten wärmeleitenden Block und dem Wärmerohr ausbilden, die zu einer schlechten Verbindungsfestigkeit und zu einer schlechten Wärmeableitung führen.
-
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
-
Das Problem des momentanen Standes der Technik ist, dass durch den Pressvorgang bei der Montage von herkömmlichen Kühlvorrichtungen Deformationen entstehen können, die wiederum zu Lücken führen, welche sowohl zu einer schlechten Verbindungs-Stabilität als auch zu einer Wärme-Ableitung führen.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kühlvorrichtung mit einem Kühlkörper und einer Wärmerohr-Anordnung bereitzustellen, bei der die Wärmerohre zwischen dem Kühlkörper mit gutem thermischen Kontakt angeordnet sind.
-
Diese Aufgabe wird durch die Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Kühlvorrichtung von einem Kühlkörper und einer Wärmerohr-Anordnung ausgebildet und umfasst eine obere Kühlkörper-Platte, eine untere Kühlkörper-Platte und eine Mehrzahl von Wärmerohren, die zwischen der oberen Kühlkörper-Platte und der unteren Kühlkörper-Platte des Kühlkörpers angeordnet sind. Die obere Kühlkörper-Platte umfasst eine Mehrzahl von ausgesparten Eingriffselementen, die symmetrisch auf einer Unterseite derselben an zwei gegenüberliegenden Längsseiten angeordnet sind, und weist eine Mehrzahl von Wärmerohr-Nuten auf, die auf der Unterseite angeordnet sind und sich zum Aufnehmen der Wärmerohre von einem vorderen Ende zu einem gegenüberliegenden hinteren Ende derselben erstrecken.
-
Die untere Kühlkörper-Platte umfasst eine Mehrzahl von Wärmerohr-Nuten, die auf der Oberseite derselben angeordnet sind und sich von einem vorderen Ende zu einem gegenüberliegenden hinteren Ende derselben erstrecken, um mit den Wärmerohr-Nuten der oberen Kühlkörper-Platte zum Aufnehmen des jeweiligen Wärmerohrs zusammenzuwirken, und weist eine Mehrzahl von vorstehenden Eingriffselementen auf, die symmetrisch auf der Oberseite angeordnet sind und jeweils mit den ausgesparten Eingriffselemente der oberen Kühlkörper-Platte in einem Eingriff stehen, sodass die obere Kühlkörper-Platte mit der unteren Kühlkörper-Platte verbunden ist und die Wärmerohre in den jeweiligen Wärmerohr-Nuten der oberen Kühlkörper-Platte und den jeweiligen Wärmerohr-Nuten der unteren Kühlkörper-Platte aufgenommen sind, insbesondere in diesen eng anliegend und unter Ausbildung eines guten thermischen Kontakts aufgenommen sind.
-
Daher können die obere und die untere Kühlkörper-Platte schnell und fest miteinander befestigt werden, ohne dass dabei Zwischenräume zwischen der oberen und der unteren Kühlkörper-Platte und den Wärmerohren entstehen, sodass optimale Wärmetransport- und Ableitungseffekte erzielt werden können.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die obere Kühlkörper-Platte des Weiteren eine Mehrzahl von Montagerippen und eine Mehrzahl von Montage-Nuten, die jeweils abwechselnd auf der Unterseite zwischen zwei benachbarten Wärmerohr-Nuten der oberen Kühlkörper-Platte angeordnet sind, wobei die untere Kühlkörper-Platte des Weiteren eine Mehrzahl von Montage-Nuten und eine Mehrzahl von Montagerippen umfasst, die jeweils auf der Oberseite zwischen zwei benachbarten Wärmerohr-Nuten der unteren Kühlkörper-Platte, angeordnet sind und jeweils korrespondierend zu den zugeordneten Montagerippen und Montage-Nuten der oberen Kühlkörper-Platte ausgebildet sind, um durch einen einfachen Pressvorgang mit diesen in Eingriff gebracht zu werden.
-
Also kann der Druck, welcher in dem Pressvorgang aufgebracht wird, gleichmäßig auf die obere und untere Kühlkörper-Platte und auf die Wärmerohre verteilt werden, sodass Verformungen der oberen und der unteren Kühlkörper-Platte vermieden werden können und eine enge Verbindung, insbesondere ein optimaler thermischer Kontakt, zwischen den oberen und unteren Kühlkörper-Platten und den Wärmerohren gewährleistet werden kann.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Montage-Nuten der oberen Kühlkörper-Platte und die Montage-Nuten der unteren Kühlkörper-Platte geneigte Nuten, die unter einem vorbestimmten Neigungswinkel geneigt sind.
-
Während des Pressvorgangs werden die Montagerippen der oberen oder unteren Kühlkörper-Platte plastisch verformt und in die jeweiligen Montage-Nuten der unteren oder oberen Kühlkörper-Platte gepresst, um die Verbindungs-Stabilität und den Sitz der oberen und der unteren Kühlkörper-Platte und der Wärmerohre zu verbessern.
-
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die vorstehenden Eingriffselemente der unteren Kühlkörper-Platte jeweils durch zwei aufrechte Zapfen oder durch einen aufrechten Zapfen ausgebildet, wobei die ausgesparten Eingriffselemente der oberen Kühlkörper-Platte jeweils durch zwei korrespondierende Nuten oder eine korrespondierende Nut ausgebildet sein können, um in die zugeordneten Zapfen der unteren Kühlkörper-Platte einzugreifen, insbesondere um diese nach dem Aneinanderpressen von unterer und unterer Kühlkörper-Platte aufzunehmen.
-
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Nuten der ausgesparten Eingriffselemente der oberen Kühlkörper-Platte geneigte Nuten, die unter einem vorbestimmten Neigungswinkel geneigt sind.
-
In dem Pressvorgang werden die aufrechten Zapfen der vorstehenden Eingriffselemente der unteren Kühlkörper-Platte jeweils plastisch verformt und in die jeweiligen geneigten Nuten der ausgesparten Eingriffselemente der oberen Kühlkörper-Platte gepresst, um die Verbindungs-Stabilität und den Sitz der oberen und der unteren Kühlkörper-Platte und der Wärmerohre zu verbessern. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung können im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung und in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen verstanden werden, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten beschreiben.
-
Figurenübersicht
-
1 zeigt eine Explosionsansicht der Kühlvorrichtung aus einem Kühlkörper und einer Wärmerohr-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
2 zeigt eine schematische Explosionsansicht von vorne der Kühlvorrichtung aus einem Kühlkörper und einer Wärmerohr-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
3 korrespondiert zu 2 und zeigt die obere Kühlkörper-Platte, die Wärmerohre und die untere Kühlkörper-Platte, die miteinander verbunden sind.
-
4 zeigt eine schematische Explosionsansicht eines Teils der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und zeigt die Beziehung zwischen dem ausgesparten Eingriffselement der oberen Kühlkörper-Platte und dem dazu passendenden vorstehenden Eingriffselement der unteren Kühlkörper-Platte.
-
5 korrespondiert zu 4 und zeigt das ausgesparte Eingriffselement der oberen Kühlkörper-Platte und das dazu passendende vorstehende Eingriffselement der unteren Kühlkörper-Platte.
-
6 ist ähnlich zu 4 und zeigt eine alternative Form der ausgesparten Eingriffselemente der oberen Kühlkörper-Platte und eine alternative Form der dazu passenden vorstehenden Eingriffselemente der unteren Kühlkörper-Platte.
-
7 korrespondiert zu 6 und zeigt die ausgesparten Eingriffselemente der oberen Kühlkörper-Platte, die in die vorstehenden Eingriffselemente der unteren Kühlkörper-Platte eingreifen.
-
8 zeigt eine schematische Explosionsansicht eines Teils der vorliegenden Erfindung und zeigt die Beziehung zwischen der Montage-Nut der oberen Kühlkörper-Platte und der Montagerippe der unteren Kühlkörper-Platte.
-
9 korrespondiert zu 8 und zeigt die Montage-Nut der oberen Kühlkörper-Platte, die mit der Montagerippe der unteren Kühlkörper-Platte verbunden ist.
-
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Anwendung und zeigt, wie die Wärme absorbierenden Enden der Wärmerohre zwischen der oberen Kühlkörper-Platte und der unteren Kühlkörper-Platte angeordnet sind, und wie die Wärme abgebenden Enden an dem Kühlrippenmodul angebracht sind.
-
11 zeigt eine Draufsicht auf die Kühlvorrichtung gemäß der 10.
-
12 zeigt eine Ansicht von links der Kühlvorrichtung gemäß der 10.
-
13 zeigt eine Vorderansicht der Kühlvorrichtung gemäß der 10.
-
Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
-
In den 1 bis 3 ist eine Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem Kühlkörper und einer Wärmerohr-Anordnung gezeigt.
-
Die Kühlvorrichtung umfasst einen Kühlkörper, der aus einer oberen Kühlkörper-Platte 1 und einer unteren Kühlkörper-Platte 2 besteht, und eine Mehrzahl von Wärmerohren 3, die zwischen der oberen Kühlkörper-Platte 1 und der unteren Kühlkörper-Platte 2 des Kühlkörpers angeordnet sind.
-
Die obere Kühlkörper-Platte 1 umfasst eine Mehrzahl von ausgesparten Eingriffselementen 11, die symmetrisch auf einer Unterseite derselben an zwei gegenüberliegenden Längsseiten angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Wärmerohr-Nuten 12, die auf der Unterseite ausgebildet sind und sich zum Aufnehmen der Wärmerohre 3 von einem vorderen Ende zu einem gegenüberliegenden hinteren Ende derselben erstrecken.
-
Die untere Kühlkörper-Platte 2 umfasst eine Mehrzahl von vorstehenden Eingriffselementen 21, die symmetrisch auf der Oberseite derselben an zwei gegenüberliegenden Längsseiten angeordnet sind und korrespondierend zu den ausgesparten Eingriffselementen 11 der oberen Kühlkörper-Platte 1 ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von Wärmerohr-Nuten 22, die auf der Oberseite derselben angeordnet sind und sich von einem vorderen Ende zu einem gegenüberliegenden, hinteren Ende derselben erstrecken, um gemeinsam mit den Wärmerohr-Nuten 12 der oberen Kühlkörper-Platte ein jeweiliges Wärmerohr aufzunehmen. Zur Montage werden zunächst die Wärmerohre 3 jeweils in den Wärmerohr-Nuten 12 und 22 zwischen der oberen Kühlkörper-Platte 1 und der unteren Kühlkörper-Platte 2 angeordnet. Danach wird ein Pressvorgang ausgeführt, um die ausgesparten Eingriffselemente 11 der oberen Kühlkörper-Platte 1 mit den jeweiligen vorstehenden Eingriffselementen 21 der unteren Kühlkörper-Platte 2 in Eingriff zu bringen und damit die obere Kühlkörper-Platte 1, die untere Kühlkörper-Platte 2 und die Wärmerohre 3 fest und eng anliegend miteinander zu verbinden.
-
Wie zuvor beschrieben, werden die obere Kühlkörper-Platte 1 und die untere Kühlkörper-Platte 2 durch den Eingriff der ausgesparten Eingriffselemente 11 der oberen Kühlkörper-Platte 1 in die jeweiligen vorstehenden Eingriffselementen 21 durch einen einfachen Pressvorgang miteinander verbunden. Diese Art der Verbindung gewährleistet einen zuverlässigen Oberflächenkontakt zwischen der oberen und der unteren Kühlkörper-Platte 1, 2 und den Wärmerohren 3.
-
Die obere Kühlkörper-Platte 1 umfasst des Weiteren eine Mehrzahl von Montagerippen 14 und eine Mehrzahl von Montage-Nuten 13, die jeweils auf der Unterseite zwischen zwei benachbarten Wärmerohr-Nuten 12 der oberen Kühlkörper-Platte 1 angeordnet sind (siehe 2). Die untere Kühlkörper-Platte 2 umfasst des Weiteren eine Mehrzahl von Montage-Nuten 23 und eine Mehrzahl von Montagerippen 24, die jeweils auf der Oberseite der unteren Kühlkörper-Platte 2 zwischen zwei benachbarten Wärmerohr-Nuten 22 angeordnet sind und nach dem Zusammendrücken der beiden Kühlkörper-Platten 1, 2 jeweils mit den zugeordneten Montagerippen und Montage-Nuten der oberen Kühlkörper-Platte in Eingriff stehen (siehe 2).
-
Wenn der zuvor beschriebene Pressvorgang nach dem Anordnen der Wärmerohre 3 in den Wärmerohr-Nuten 12 und 22 zwischen der oberen Kühlkörper-Platte 1 und der unteren Kühlkörper-Platte 2 erfolgt, werden die ausgesparten Eingriffselemente 11 der oberen Kühlkörper-Platte 1 mit den jeweiligen vorstehenden Eingriffselementen 21 der unteren Kühlkörper-Platte 2 zusammengepresst. Dabei werden gleichzeitig die Montagerippen 14 und die Montage-Nuten 13 der oberen Kühlkörper-Platte 1 mit den Montage-Nuten 23 und Montagerippen 24 der unteren Kühlkörper-Platte 2 zusammengepresst und mit diesen in Eingriff gebracht (siehe 3), wodurch die obere Kühlkörper-Platte 1, die untere Kühlkörper-Platte 2 und die Wärmerohre 3 fest und eng anliegend miteinander verbunden werden können. Da die Montagerippen 14 und Montage-Nuten 13 auf der Unterseite der oberen Kühlkörper-Platte 1 jeweils abwechselnd zwischen zwei benachbarten Wärmerohr-Nuten 12 der oberen Kühlkörper-Platte 1 angeordnet sind, und da die Montage-Nuten 23 und Montagerippen 24 auf der Oberseite der unteren Kühlkörper-Platte 2 jeweils abwechselnd zwischen zwei benachbarten Wärmerohr-Nuten 22 der unteren Kühlkörper-Platte 2 angeordnet sind, kann der Anpressdruck, welcher in dem Pressvorgang aufgebracht wird, gleichmäßig auf die obere und untere Kühlkörper-Platte 1 und 2 und die Wärmerohre 3 verteilt werden, was ungünstige Verformungen der oberen und unteren Kühlkörper-Platte 1 und 2 vermeiden hilft und eine eng anliegende Verbindung zwischen der oberen und unteren Kühlkörper-Platten 1, 2 und den Wärmerohren 3 gewährleistet.
-
Gemäß 4 sind nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die vorstehenden Eingriffselemente 21 der unteren Kühlkörper-Platte 2 jeweils durch zwei aufrechte (senkrecht abragende) Zapfen 211 ausgebildet. Die zugeordneten ausgesparten Eingriffselemente 11 der oberen Kühlkörper-Platte 1 sind durch zwei geneigte Nuten 111 ausgebildet, die zur Innenseite der oberen Kühlkörper-Platte 1 unter einem vorbestimmten Neigungswinkel θ1 relativ zur Normalen zwischen den beiden geneigten Nuten 111 geneigt sind. Bei dem Pressvorgang werden die aufrechten Zapfen 211 der vorstehenden Eingriffselemente 21 der unteren Kühlkörper-Platte 2 jeweils unter plastischer Verformung in die zugeordneten geneigten Nuten 111 der ausgesparten Eingriffselemente 11 der oberen Kühlkörper-Platte 1 gepresst, wodurch eine feste, zuverlässige Verbindung erzielt werden kann (siehe 5) und ein guter thermischer Kontakt zwischen der oberen und unteren Kühlkörper-Platte 1, 2 und den Wärmerohren 3 gewährleistet ist.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in der 6 und 7 dargestellt ist, sind die vorstehenden Eingriffselemente 21a der unteren Kühlkörper-Platte 2 jeweils durch einen einzelnen aufrechten Zapfen 211 ausgebildet. Die zugeordneten ausgesparten Eingriffselemente 11a der oberen Kühlkörper-Platte 1 sind jeweils durch eine einzelne geneigte Nut 111, die zur Innenseite der oberen Kühlkörper-Platte 1 unter einem vorbestimmten Neigungswinkel θ1 zur Normalen geneigt ausgebildet ist.
-
Bei dem Pressvorgang werden die aufrechten Zapfen 211 der vorstehenden Eingriffselemente 21a der unteren Kühlkörper-Platte 2 jeweils unter plastischer Verformung in die zugeordneten geneigten Nuten 111 der ausgesparten Eingriffselemente 11a der oberen Kühlkörper-Platte 1 gepresst, wodurch eine feste Verbindung erzielt werden kann und dadurch eine hohe Verbindungs-Stabilität und ein guter thermischer Kontakt zwischen der oberen und unteren Kühlkörper-Platte 1, 2 und den Wärmerohren 3 gewährleist werden kann.
-
Gemäß der 8 und 9 sind die Montage-Nuten 13 der oberen Kühlkörper-Platte 1 und die Montage-Nuten 23 der unteren Kühlkörper-Platte 2 geneigte Nuten, die unter einem vorbestimmten Neigungswinkel θ2 zur Oberflächennormalen geneigt sind. Ferner sind die zugeordneten Montagerippen 14 der oberen Kühlkörper-Platte 1 und die zugeordneten Montagerippen 24 der unteren Kühlkörper-Platte aufrechte Rippen. Bei dem zuvor beschriebenen Pressvorgang werden die Montagerippen 14 und Montage-Nuten 13 der oberen Kühlkörper-Platte 1 jeweils in die jeweils zugeordneten Montage-Nuten 23 und auf die jeweils zugeordneten Montagerippen 24 der unteren Kühlkörper-Platte 2 gepresst, wodurch die Verbindungs-Stabilität und der thermische Kontakt zwischen der oberen und unteren Kühlkörper-Platte 1, 2 und den Wärmerohren 3 verbessert werden kann.
-
Des Weiteren weisen die Wärmerohr-Nuten 12, 22 der oberen bzw. unteren Kühlkörper-Platte 1, 2 jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Nach dem Verbinden der oberen Kühlkörper-Platte 1 mit der unteren Kühlkörper-Platte 2 bildet jede der Wärmerohr-Nuten 12 der oberen Kühlkörper-Platte 1 mit der jeweils zugeordneten Wärmerohr-Nut 22 der unteren Kühlkörper-Platte 2 ein kreisförmiges Loch aus, das einen Durchmesser hat, der geringfügig kleiner als der (oder gleich dem) Außendurchmesser der Wärmerohre 3 ist. Daher können die Wärmerohre 3 eng anliegend, mit gutem thermischem Kontakt, in den kreisförmigen Löchern aufgenommen werden, die gemeinsam von den Wärmerohr-Nuten 12, 22 der beiden Kühlkörper-Platten 1, 2 ausgebildet werden.
-
Gemäß 10 bis 13 sind in der Anwendung die Wärme absorbierenden Enden der Wärmerohre 3 in den Wärmerohr-Nuten 12, 22 eng anliegend zwischen der oberen Kühlkörper-Platte 1 und der unteren Kühlkörper-Platte 2 angeordnet, wobei sich die gegenüberliegenden Wärme abgebenden Enden der Wärmerohre 3 parallel aus der oberen Kühlkörper-Platte 1 und der unteren Kühlkörper-Platte 2 erstrecken und an einem Kühlrippenmodul 4 befestigt sind. Die Verbindung zwischen den Wärmerohren 3 und dem Kühlrippenmodul 4 kann in einfacher Weise durch herkömmliche Techniken ohne bestimmte Einschränkungen hergestellt werden. Daher ist hierzu keine weitere detaillierte Beschreibung notwendig.
-
Obwohl spezielle Ausführungsformen nach der Erfindung zu deren Erläuterung im Detail beschrieben wurden, können verschiedene Abänderungen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne von dem allgemeinen Lösungsgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Daher soll der Schutzumfang der Erfindung, der durch die nachfolgenden Ansprüche festgelegt ist, hierdurch nicht beschränkt sein.
