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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit zumindest zwei Schaltungsanordnungen, wobei eine Schaltungsanordnung mit einer Leiterplatte mit zumindest einem darauf angeordneten Wärme-erzeugenden Halbleiterbauteil und mit zumindest einer als Wärmesenke dienenden Wärmeleitplatte, die mit dem zumindest einen Halbleiterbauteil in wärmeleitendem Kontakt und parallel zu der Leiterplatte angeordnet ist, gebildet ist, sowie mit einem Gehäuse, das Aufnahmeschienen zur Aufnahme der Schaltungsanordnungen aufweist.
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Eine entsprechende Schaltungsanordnung, die oft als Blade bezeichnet wird, ist aus der
DE 20 2013 002 411 U1 bekannt. In der dortigen
4 ist die Schaltungsanordnung gezeigt und in der zugehörigen Beschreibung ausführlich beschrieben. Es ist ein Wärme-erzeugendes Halbleiterbauteil gezeigt, das auf einer Leiterplatte montiert sein kann. Ein solches Wärme-erzeugendes Halbleiterbauteil kann beispielsweise ein Mikroprozessor aber auch ein Leistungstransistor oder eben jedes Halbleiterbauteil sein, das viel Verlustwärme abgibt. Deshalb ist es notwendig, Wärmeableitmittel vorzusehen, die eine Entwärmung des Halbleiterbauteils zuverlässig ermöglichen.
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Hierzu ist eine als Wärmesenke dienende Wärmeleitplatte vorgesehen, die auf der der Leiterplatte gegenüberliegenden Seite des Halbleiterbauteils angeordnet und in wärmeleitendem Kontakt mit dem Halbleiterbauteil ist. Zwischen dem Halbleiterbauteil und der Wärmeleitplatte kann eine Wärmeleitpaste (nicht dargestellt) oder ein Wärmeleitkleber oder etwas dergleichen vorgesehen sein, um insbesondere Unregelmäßigkeiten der beiden Oberflächen auszugleichen.
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Auf der Wärmeleitplatte ist ein Kühlkörper angeordnet, wobei auch hier zwischen der Wärmeleitplatte und dem Kühlkörper eine Wärmeleitpaste angeordnet sein kann.
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Um eine möglichst gute Wärmeableitung zu ermöglichen, muss ein inniger Kontakt zwischen den verbauten Komponenten hergestellt werden, was üblicherweise durch Aufbringen einer definierten Kraft erfolgt, mit der die Komponenten gegeneinander gedrückt werden. Diese Kraft darf allerdings bei dem bekannten Aufbau nicht allzu groß sein, da das Halbleiterbauteil und seine Verbindung mit der Leiterplatte keine große Krafteinwirkung zulassen.
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Insbesondere bei einer Montage der Schaltungsanordnung in einem Gehäuse, das als sogenanntes Rack ausgebildet ist, bei dem also die Schaltungsanordnung in das Gehäuse mittels Führungsschienen hineingeschoben wird, um an der hinteren Wand des Gehäuses elektrisch kontaktiert zu werden, ist es nicht so gut möglich, die erforderliche Kraft aufzubringen. Es ist hier ebenfalls nicht so gut möglich, einen Kühlmedium-gekühlten Kühlkörper mit einem parallelen Verlauf zu der Leiterplatte vorzusehen.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung anzugeben, bei der insbesondere bei einer Montage zumindest zweier Schaltungsanordnung in einem Gehäuse eines elektronischen Geräts mit Führungs- oder Aufnahmeschienen eine gute Kühlung des oder der Halbleiterbauteile möglich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Gerät, das mit zumindest zwei Schaltungsanordnungen gebildet ist, wobei eine Schaltungsanordnung mit einer Leiterplatte mit zumindest einem darauf angeordneten Wärme-erzeugenden Halbleiterbauteil und mit zumindest einer als Wärmesenke dienenden Wärmeleitplatte, die mit dem zumindest einen Halbleiterbauteil in wärmeleitendem Kontakt und parallel zu der Leiterplatte angeordnet ist, gebildet ist. Das elektronische Gerät ist außerdem mit einem Gehäuse gebildet, das Aufnahmeschienen zur Aufnahme der Schaltungsanordnungen aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte Schaltungsanordnungen derart in das Gehäuse geschoben sind, dass deren Wärmeleitplatten zueinander orientiert sind und wobei zwischen den Wärmeleitplatten zumindest ein dehnbarer Kühlmittelschlauch verläuft, der zumindest einen Kühlmittelzufluss- und einen Kühlmittelabflussanschluss aufweist, von denen zumindest einer mit einem im Gehäuse angeordneten Gegenanschluss verbunden werden kann, um den Kühlmittelschlauch mit Kühlmittel zu versorgen.
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Wenn der Kühlmittelschlauch von unter Druck stehendem Kühlmittel, das gasförmig oder bevorzugt flüssig sein kann, durchströmt wird, dehnt er sich aus und kommt in Kontakt mit den beiden Wärmeleitplatten der beiden benachbarten Schaltungsanordnungen. Auf diese Weise kann in einfacher Weise von den Schaltungsanordnungen Wärme über das Kühlmittel wegtransportiert werden. Hierbei können der Kühlmittelzufluss- und der Kühlmittelabflussanschluss beide mit entsprechenden Gegenanschlüssen im Gehäuse verbunden sein, so dass das Kühlmittel nur diesen Kühlmittelschlauch durchströmt. Es ist aber auch möglich, nur einen der Anschlüsse mit einem Gegenanschluss im Gehäuse zu verbinden und den anderen mit einem Anschluss eines weiteren Kühlmittelschlauches, der zwischen einem anderen Paar von Schaltungsanordnungen angeordnet ist.
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In einer vorteilhaften Ausbildung des elektronischen Geräts erstreckt sich der dehnbare Kühlmittelschlauch im gedehnten, mit Kühlmittel gefüllten Zustand über die Oberfläche einer Wärmeleitplatte.
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Es kann auch eine Anzahl dehnbarer Kühlmittelschläuche parallel nebeneinander angeordnet sein, die sich im gedehnten, mit Kühlmittel gefüllten Zustand zusammen über die Oberfläche einer Wärmeleitplatte erstrecken.
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In vorteilhafter Weise erstreckt bzw. erstrecken sich der dehnbare Kühlmittelschlauch oder die Anzahl dehnbarer parallel nebeneinander angeordneter Kühlmittelschläuche über die gesamte Oberfläche einer Wärmeleitplatte.
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In einer Ausbildung des elektronischen Geräts sind zumindest zwei Paare von Schaltungsanordnungen in dem Gehäuse eingeschoben, wobei die Kühlmittelzufluss- und die Kühlmittelabflussanschlüsse der Kühlmittelschläuche an entgegengesetzten Enden der jeweils zwischen zwei Wärmeleitplatten angeordneten Kühlmittelschläuche ausgebildet sind, wobei ein Kühlmittelzuflussanschluss des einen Kühlmittelschlauches und ein Kühlmittelabflussanschluss des anderen Kühlmittelschlauches an der Rückwand des Gehäuses mit einem jeweiligen Gegenanschluss verbunden sind, und die beiden verbleibenden Kühlmittelzufluss- und Kühlmittelabflussanschlüsse miteinander verbunden sind.
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Es wäre auch möglich, eine größere Anzahl von Kühlmittelschläuchen in Reihe zu schalten.
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In einer weiteren Ausbildung weist das elektronische Gerät zumindest zwei Kontaktvorrichtungen zur Kontaktierung einer jeweiligen Gegenkontaktvorrichtung auf, die auf einer jeweiligen Leiterplatte der Schaltungsanordnungen angeordnet ist, wobei die Kontaktvorrichtungen zwischen jeweiligen, einer Schaltungsanordnung zugeordneten Aufnahmeschienen angeordnet sind, so dass die Kontaktierung beim vollständigen Hineinschieben einer Schaltungsanordnung in das Gehäuse zwischen den Aufnahmeschienen erfolgt.
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Bei dem elektronischen Gerät können die Aufnahmeschienen Nuten und die Wärmeleitplatte auf gegenüberliegenden Seitenwänden zu den Nuten passende Vorsprünge oder umgekehrt aufweisen.
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Damit kann die Schaltungsanordnung auf einfache Weise in das elektronische Gerät eingeschoben werden.
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Bei dem elektronischen Gerät kann auf einer Schaltungsanordnung die Verbindungsrichtung des Halbleiterbauteils mit der Wärmeleitplatte senkrecht zur Einschubrichtung der Schaltungsanordnung in das Gehäuse orientiert sein.
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Bei einseitig mit Bauteilen bestückten Leiterplatten ist üblicherweise nur eine Wärmeleitplatte zur Entwärmung der Bauteile vorgesehen, so dass beim Einschieben der so gebildeten Schaltungsanordungen (Blades) in ein Gehäuse (Rack) eines elektronischen Geräts bei mehreren Schaltungsanordungen jeweils zwei mit zueinander gewandten Wärmeleitplatten ausgerichtet sind, so dass ein dazwischen liegender Kühlmittelschlauch mit beiden Wärmeleitplatten in Kontakt kommt und diese entwärmen kann.
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Es wäre auch möglich, Schaltungsanordnungen mit beidseitig mit Bauteilen bestückten Leiterplatten vorzusehen, bei denen dann auch auf beiden Seiten Wärmeleitplatten zur Entwärmung der Bauteile vorgesehen sein können. In diesem Fall können solche Schaltungsanordnungen auch beidseitig mit Kühlmittelschläuchen in Kontakt sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
- 1 in schematischer Weise einen Querschnitt zweier benachbart angeordneter Schaltungsanordnungen mit dazwischen liegendem Kühlmittelschlauch,
- 2 in schematischer Weise einen Querschnitt einer in ein Gehäuse eingeschobenen Schaltungsanordnung mit einem Kühlmittelschlauch und noch nicht verbundenen Kontaktvorrichtungen, und
- 3 in schematischer Weise einen Querschnitt zweier Schaltungsanordnungspaare mit jeweils zwei benachbart angeordneten Schaltungsanordnungen mit dazwischen liegenden Kühlmittelschläuchen, die miteinander verbunden und mit jeweils einem Anschluss mit Gegenanschlüssen im Gehäuse zur Kühlmittelversorgung verbunden sind.
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Die 1 zeigt in schematischer Weise eine erste Schaltungsanordnung 20, die mit einer Leiterplatte 1 gebildet ist, auf der (nicht dargestellte) elektrische und/oder elektronische Bauteile angeordnet sein können, auf denen eine Wärmeleitplatte 2 angeordnet ist. Für einen verbesserten Wärmeübergang von den Bauteilen zur Wärmeleitplatte 2 kann zwischen ihnen eine Wärmeleitpaste oder etwas dergleichen vorgesehen sein. In der 1 ist außerdem eine zweite Schaltungsanordnung 30 schematisch dargestellt, die ebenfalls mit einer Leiterplatte 1 und einer Wärmeleitplatte 2 gebildet ist. Die beiden Schaltungsanordnungen 20, 30 sind derart zueinander orientiert angeordnet, dass ihre Wärmeleitplatten 2 benachbart zueinander zu liegen kommen.
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In erfindungsgemäßer Weise ist zwischen diesen beiden Wärmeleitplatten 2 ein Kühlmittelschlauch 3 angeordnet, der in der schematischen Darstellung der 1 mit einem Kühlmittel gefüllt bzw. von diesem durchflossen sein soll, so dass er im ausgedehnten Zustand dargestellt ist und in Kontakt mit beiden Wärmeleitplatten 2 ist, um diese über das Kühlmittel entwärmen zu können.
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In der 2 ist nochmals in schematischer Weise eine Schaltungsanordnung dargestellt, die mit einer Leiterplatte 1 und einer Wärmeleitplatte 2 gebildet ist, wobei die Wärmeleitplatte 2 mit einem Kühlmittelschlauch 3 in Verbindung ist. Die Leiterplatte 1 ist mit einem Kontaktstecker 4 versehen, der mit einem Gegenkontaktstecker 5 auf einer weiteren Leiterplatte 6, die Teil eines Gehäuses eines elektronischen Gerätes sein kann, oder in diesem angeordnet ist, in Verbindung gebracht werden kann, wenn die Schaltungsanordnung in das Gehäuse eingeschoben wird.
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Falls mehrere Schaltungsanordnungen mit Leiterplatten 1 und Wärmeleitplatten 2 in das Gehäuse eingeschoben werden sollen, müssen entsprechend mehrere Gegenkontaktstecker 5 vorgesehen sein, die mit entsprechenden Kontaktsteckern 4 auf den Leiterplatten 1 zur Kontaktbildung beim Einstecken der Schaltungsanordnung in das Gehäuse des elektronischen Gerätes kontaktiert werden.
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Wie schon ausgeführt wurde, ist in erfindungsgemäßer Weise zwischen zwei Wärmeleitplatten 2 von zwei Schaltungsanordnungen 20, 30 ein Kühlmittelschlauch 3 angeordnet, der im Kontakt mit den Wärmeleitplatten 2 kommen soll, wenn er mit einem Kühlmittel, insbesondere einer unter Druck stehenden Flüssigkeit gefüllt wird und sich dabei ausdehnt. Dabei ist es von Vorteil, wenn dieser Kühlmittelschlauch die gesamte Oberfläche einer Wärmeleitplatte 2 berührt, also den gesamten Zwischenraum zwischen den beiden Wärmeleitplatten 2 der beiden Schaltungsanordnungen 20, 30 im gedehnten, gefüllten Zustand ausfüllt.
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Es wäre aber auch denkbar, mehrere parallel angeordnete Kühlmittelschläuche zwischen den beiden Wärmeleitplatten 2 vorzusehen, die dann nicht nur in Kontakt mit den Wärmeleitplatten 2 kommen, wenn sie sich ausdehnen, sondern sich auch gegenseitig berühren.
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Die Kühlmittelschläuche 3 sind mit einem Kühlmittelzuflussanschluss 7 und einem Kühlmittelabflussanschluss 8 versehen, wobei beide Anschlüsse prinzipiell mit entsprechenden Gegenanschlüssen in einem Gehäuse des elektronischen Gerätes verbunden werden können. In diesem Fall würde ein Kühlmittelschlauch 3, der zwischen zwei Wärmeleitplatten 2 angeordnet ist, mit einem Kühlmittel aus dem Gehäuse versorgt werden, das dann wieder in die Versorgung durch entsprechende Anschlüsse 10, 11 zurückfließt.
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Eine Alternative ist in der 3 dargestellt, hier sind zwei Paare von Schaltungsanordnungen dargestellt, zwischen deren Schaltungsanordnungen entsprechend der 1 ein Kühlmittelschlauch 3 vorgesehen ist, bei dem in diesem Fall jedoch der Kühlmittelabflussanschluss 8 des einen Kühlmittelschlauches über eine Verbindungsleitung 9 mit dem Kühlmittelzuflussanschluss 7 des anderen Kühlmittelschlauches verbunden ist, wobei in entsprechender Weise der Kühlmittelzuflussanschluss 7 des ersten Kühlmittelschlauches mit einem entsprechenden Anschluss 10 und der Kühlmittelabflussanschluss 8 des anderen Kühlmittelschlauches 3 mit einem dazu passenden Anschluss 11 im Gehäuse eines elektronischen Geräts verbunden ist.
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Es wäre auch denkbar, eine Leiterplatte 1 beidseitig mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen zu bestücken und in entsprechender Weise beide Seiten mit einer Wärmeleitplatte 2 zu versehen, in diesem Fall wäre es dann möglich, auf beiden Seiten einer solche Schaltungsanordnung einen Kühlmittelschlauch 13 vorzusehen, um die Schaltungsanordnung zu entwärmen. Dieser weitere Schlauch kann dann selbstverständlich mit weiteren einseitig oder beidseitig bestückten Leiterplatten 1 in Kontakt gebracht werden, um die Bauteile zu entwärmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013002411 U1 [0002]
