DE102022102886A1

DE102022102886A1 - Vorrichtungen umfassend ein M.2-Modul und ein Kühlblech und Montageverfahren

Info

Publication number: DE102022102886A1
Application number: DE102022102886.0A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Neukam
Original assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Current assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Priority date: 2022-02-08
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2042-02-09
Also published as: FR3132610A1; DE102022102886B4; GB2616722A; JP2023115916A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen umfassend ein M.2-Modul (1) und ein Kühlblech (2), das einen ungebogenen und gebogene Abschnitte aufweist, wobei die gebogenen Abschnitte Vorsprünge (2C) aufweisen, durch die das Kühlblech am M.2-Modul (1) verrastet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein zugehöriges Montageverfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung umfassend ein M.2-Modul und ein Kühlblech und ein zugehöriges Montageverfahren.
M.2, auch als Next Generation Form Factor (NGFF) bezeichnet, ist eine Spezifikation für interne Computer-Erweiterungskarten und entsprechende Ports.
M.2-Module sind in der Regel rechteckig mit einer Steckverbindung auf einer Seite und einer halbkreisförmigen Aussparung zur Befestigung mit einer Schraube in der Mitte der gegenüberliegenden Seite.
Ein M.2-Modul wird typischerweise in den passenden Port auf einer Platine eines Computersystems gesteckt und dort mit der Schraube fixiert. Komponenten können auf beiden Seiten des Moduls angebracht sein. Der Modultyp gibt vor, ob Komponenten ein- oder beidseitig angebracht sein können und wie hoch die Komponenten auf jeder Seite sein dürfen.
Die M.2-Spezifikation wurde entworfen, um mSATA abzulösen. Aufgrund der kleineren und flexibleren Abmessungen in Verbindung mit erweiterten Funktionen weist M.2 vorteilhafte Eigenschaften im Vergleich zu mSATA auf. Somit ist M.2 beispielsweise auch besser als mSATA für den Anschluss von SSDs geeignet.
Die Verdoppelung der Übertragungsgeschwindigkeit kommender SSDs mit PCI Express 5.0 geht mit einer deutlich höheren Leistungsaufnahme einher. Diese steigt beinahe proportional mit der Übertragungsgeschwindigkeit, sodass High-End-SSDs mit PCIe 5.0 und 14 bis 15 GByte/s auf rund 14 Watt Verlustleistung kommen. Mit einer weiteren Verdoppelung nähern sich die schnellsten SSDs einer Verlustleistung von rund 30 Watt.
Bestehende M.2-Module geben einen Teil dieser Abwärme über das Mainboard ab: Zum einen über die Steckverbindung und zum anderen über die typischerweise vorgesehene Schraube zur Befestigung des Moduls. Allerdings reicht diese Wärmeabgabe nicht aus, um die Module bei zunehmenden Übertragungsgeschwindigkeiten ausreichend zu kühlen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher das zuvor beschriebene Problem zumindest teilweise zu lösen und eine effiziente Kühlung für ein M.2-Modul bereitzustellen.
Die vorliegende Anmeldung betrifft in einem Aspekt eine Vorrichtung, die ein M.2-Modul und ein Kühlblech umfasst. Das Kühlblech dient zur Kühlung des M.2-Moduls.
Das Kühlblech weist einen ungebogenen und gebogene Abschnitte auf, wobei die gebogenen Abschnitte Vorsprünge aufweisen, durch die das Kühlblech am M.2-Modul verrastet ist. Der ungebogene Abschnitt bildet einen flächigen Mittelabschnitt zwischen den gebogenen Abschnitten an dessen Rändern.
Das Kühlblech kann Teil eines Kühlkörpers sein, der neben dem Kühlblech noch weitere Komponenten umfasst. Ein mehrteiliger Kühlkörper kann beispielsweise mehrere Kühlbleche umfassen. Auch kann durch verschiedene Komponenten eines Kühlkörpers die Wärmeübertragung vom M.2-Modul auf das Kühlblech und weiter auf die Umgebung optimiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kühlkörper einteilig ausgeführt und umfasst nur das Kühlblech. Ein solcher Kühlkörper ist einfach und kostengünstig zu fertigen.
Das Kühlblech ist bevorzugt einteilig ausgeführt. Das Kühlblech besteht bevorzugt aus einem metallischen Material. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wärmeleitfähigkeit des Kühlblechs ähnlich der Wärmeleitfähigkeit des M.2-Moduls, sodass die Wärmeübertragung vom M.2-Modul auf das Kühlblech begünstigt wird. Unter der Wärmeleitfähigkeit des M.2-Moduls wird hier die Wärmeleitfähigkeit eines Substratkörpers des M.2-Moduls verstanden.
In weiteren Ausführungsformen kann eine wärmeleitende Schicht auf dem Kühlblech aufgebracht sein.
Das Kühlblech weist bevorzugt eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Insbesondere weist der ungebogene Abschnitt des Kühlblechs eine rechteckige Form auf. Der rechteckig geformte erste Abschnitt weist zwei kurze Seiten und zwei Längsseiten auf. Entlang der Längsseiten sind zwei gebogene Abschnitte vorgesehen.
Bevorzugt sind in einer Ausführungsform zwei gebogene Abschnitte entlang der Längsseiten des ungebogenen Abschnitts vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die gebogenen Abschnitte ebenfalls die Form von Rechtecken auf, sind jedoch im Vergleich zum ungebogenen Abschnitt im rechten Winkel gebogen, stehen also senkrecht zum ungebogenen Abschnitt.
In weiteren Ausführungsformen kann die Biegung der gebogenen Abschnitte auch anders ausgeprägt sein. Beispielsweise können die gebogenen Abschnitte auch mehrere Biegekanten aufweisen oder die Form eines Zylinderabschnitts aufweisen.
Das M.2-Modul umfasst eine im Wesentlichen rechteckige Platte. Die Dicke der Platte ist deutlich geringer als die Länge und Breite der rechteckig geformten Platte. Die kurzen Seiten der rechteckig geformten Platte werden als die Enden des M.2-Moduls bezeichnet. Die Ausdehnung entlang der kurzen Seiten wird im Folgenden als Breite und die Ausdehnung entlang der langen Seiten wird als Länge bezeichnet. Das M.2-Modul weist zwei im Wesentlichen rechteckig geformte Oberflächen auf.
Das M.2-Modul weist an einem ersten Ende eine halbrunde Aussparung zur Befestigung mit einer Schraube auf. Die halbrunde Aussparung ist bevorzugt mittig an einer der Schmalseiten, die hier als kurze Seiten bezeichnet werden, angeordnet. An einem zweiten Ende des M.2-Moduls, das dem ersten Ende mit der halbrunden Aussparung gegenüberliegt, ist eine Steckverbindung, beispielsweise zum Anschluss an das Mainboard eines Computers, ausgeprägt.
Bevorzugt liegt der Kühlkörper bzw. das Kühlblech des Kühlkörpers flächig auf einer Oberfläche des M.2-Moduls auf. Insbesondere liegt das Kühlblech bevorzugt unmittelbar auf einer Fläche des M.2-Moduls auf, auf der elektronische Komponenten vorgesehen sind.
In einer Ausführungsform weist der ungebogene Abschnitt Kühlrippen auf. Die Kühlrippen dienen zur Vergrößerung der Oberfläche des Kühlblechs. Die Kühlrippen können zur Oberflächenvergrößerung geeigneten Formen aufweisen. Die Kühlrippen sind bevorzugt auf einer Oberfläche des Kühlblechs vorgesehen, die vom M.2-Modul weg weist. In einer Ausführungsform ist auf der Seite des Kühlblechs, die auf dem M.2-Modul aufliegt eine wärmeleitende Schicht vorgesehen und auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlblechs sind Rippen vorgesehen.
Eine Vielzahl von Rippen kann spalten- und reihenweise auf dem Kühlblech angeordnet sein. Zur Bildung der Rippen können beispielsweise einzelne Abschnitte aus dem Kühlblech heraus gebogen sein oder die Kühlrippen umfassen separate Bauteile, die am Kühlblech bevorzugt stoffschlüssig, beispielsweise per Schweißen, fixiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform deckt der ungebogene Abschnitt des Kühlblechs eine obere Oberfläche des M.2-Moduls ab. Eine untere Oberfläche des M.2-Moduls zeigt in Richtung der Computerkomponente, auf der das M.2-Modul angeordnet ist, beispielsweise des Mainboards eines Computers. Somit wird eine große Wärmeübertragungsfläche zwischen dem M.2-Modul und dem Kühlblech geschaffen, sodass ein vergleichsweise hoher Betrag an Wärme abgeführt werden kann.
In einer Ausführungsform ist jeweils ein Abschnitt entlang der beiden Längsseiten des rechteckigen Kühlblechs senkrecht abgebogen, um die gebogenen Abschnitte zu bilden, sodass die Vorsprünge mit dem M.2-Modul verrasten. An den gebogenen Abschnitten des Kühlblech können hierfür Rastnasen vorgesehen sein, die unter der unteren Oberfläche des M.2-Moduls, die entgegengesetzt zur oberen Oberfläche des Moduls angeordnet ist, einrasten.
An jedem der gebogenen Abschnitte kann eine Vielzahl von Rastnasen vorgesehen sein. Alternativ kann auch eine einzige lange Rastnase vorgesehen sein. Das M.2-Modul rastet zwischen dem ungeborenen Abschnitt und den Rastnasen der gebogenen Abschnitte des Kühlblechs ein.
In einer Ausführungsform ist auf einer Oberfläche des Kühlblechs, die die obere Oberfläche des M.2-Moduls abdeckt, eine wärmeleitende Schicht angeordnet, die auf der oberen Oberfläche des M.2-Moduls aufliegt. Die wärmeleitende Schicht ist bevorzugt auf der Oberfläche des Kühlblechs aufgebracht, die flächig auf dem M.2-Modul aufliegt. Die wärmeleitende Schicht dient der Verbesserung der Wärmeübertragung vom M.2-Modul auf das Kühlblech. Die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitenden Schicht ist bevorzugt ähnlich der Wärmeleitfähigkeit des M.2-Moduls und bevorzugt weiterhin ähnlich zur Wärmeleitfähigkeit des Kühlblechs. So kann die Wärmeübertragung vom M.2-Modul auf das Kühlblech verbessert werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts umfasst die Vorrichtung ein M.2-Modul und einen Kühlkörper umfassend einen Rahmen, der mit dem M.2-Modul verrastbar ist und ein Kühlblech, das in einen der beiden Rahmen eingesetzt ist. Der Rahmen weist Rastnasen auf, mittels denen der Rahmen am Kühlblech verrastet werden kann. Im Übrigen kann die Vorrichtung gemäß des zweiten Aspekts entsprechend der Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß des ersten Aspekts ausgestaltet sein.
In einer Ausführungsform kann der Rahmen kostensparend aus Kunststoff gefertigt sein. Der Rahmen kann beispielsweise additiv gefertigt sein und so exakt an die Form des M.2-Moduls angepasst sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Vorrichtung ein M.2-Modul, zwei Rahmen, die über ein Scharnier verbunden sind und zumindest ein erstes Kühlblech, das in einen der beiden Rahmen eingesetzt ist.
In einem geschlossenen Zustand ist das M.2-Modul dann zwischen den beiden Rahmen eingebettet. Dabei deckt das erste Kühlblech eine obere Oberfläche des M.2-Moduls ab. Die beiden Rahmen sind an einer Seite, an der sich kein Scharnier befindet, über einen Schnappverschluss aneinander fixiert.
Im Übrigen kann die Vorrichtung gemäß des dritten Aspekts entsprechend der Ausführungsformen der Vorrichtungen gemäß des ersten und zweiten Aspekts ausgestaltet sein.
In einer Ausführungsform können die Rahmen wiederum kostensparend aus Kunststoff gefertigt sein. Der Rahmen kann beispielsweise additiv gefertigt sein und so exakt an die Form des M.2-Moduls angepasst sein. Ein Rahmen aus Kunststoff weist bevorzugt eine geringere Wärmeleitfähigkeit als die Kühlbleche auf, sodass die Abwärme des M.2-Moduls gezielt über die Kühlbleche abgeführt wird.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung weiterhin ein zweites Kühlblech, wobei die zwei Kühlbleche in die beiden Rahmen eingesetzt sind.
In einem geschlossenen Zustand ist das M.2-Modul dann zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlblech eingebettet, wobei das erste Kühlblech eine obere Oberfläche des M.2-Moduls abdeckt und wobei das zweite Kühlblech eine untere Oberfläche des M.2-Moduls abdeckt. Eine solche Anordnung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn auf beiden Oberflächen des M.2-Moduls elektrische Komponenten vorgesehen sind, die der Kühlung bedürfen. Bei hohen Leistungen des M.2-Moduls, beispielsweise aufgrund hoher Übertragungsgeschwindigkeiten, können zwei Kühlbleche eine höhere Kühlleistung als ein Kühlblech bereitstellen.
Zumindest eines der Kühlbleche kann in einer Ausführungsform Kühlrippen aufweisen. Bevorzugt weisen beide Kühlbleche Kühlrippen auf. Die Kühlrippen der beiden Kühlbleche können verschieden ausgeführt sein.
Die beiden Kühlbleche können darüber hinaus verschieden ausgeführt sein und verschiedene Materialien umfassen. Das Kühlblech, das an der unteren Oberfläche des M.2-Moduls angeordnet ist, weist bevorzugt schmalere Rippen als das andere Kühlblech auf. Dadurch kann das Kühlblech zwischen dem M.2-Modul und der Computerkomponente, auf der das Modul angeordnet ist, angeordnet sein.
Die zwei Kühlbleche, die auf den zwei verschiedenen Oberflächen des M.2-Moduls aufliegen, können das M.2-Modul von zwei gegenüberliegenden Seiten kühlen.
In einer Ausführungsform ist auf einer Oberfläche des ersten oder zweiten Kühlblechs, die eine Oberfläche des M.2-Moduls abdeckt, eine wärmeleitende Schicht aufgebracht, die auf der Oberfläche des M.2-Moduls aufliegt.
Die wärmeleitende Schicht kann analog zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ausgeführt sein. Die wärmeleitende Schicht weist bevorzugt eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit wie das M.2-Modul auf.
In verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise nur auf einem der Kühlbleche eine wärmeleitende Schicht aufgebracht sein oder es können auf den zwei Kühlblechen zwei verschiedenartige wärmeleitende Schichten aufgebracht sein, die verschiedene Wärmeleitfähigkeiten aufweisen, sodass beispielsweise zu einem der Kühlbleche mehr Wärme vom M.2-Modul abgeführt wird als zu dem anderen Kühlblech und somit eine gerichtete Wärmeabfuhr gefördert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Fixieren eines Kühlblechs bzw. Kühlkörpers an einem M.2-Modul. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Fixieren eines der Kühlbleche bzw. Kühlkörper gemäß der vorgenannten Aspekte an einem M.2-Modul.
In einem Schritt des Verfahrens wird eine Computerkomponente, zum Beispiel ein Mainboard, bereitgestellt, auf dem in einem weiteren Schritt ein bereitgestelltes M.2-Modul befestigt wird.
Das M.2-Modul ist nach dem Befestigen bevorzugt über eine Steckverbindung an einem der kurzen Enden der Computerkomponente in einen dafür vorhergesehenen Steckplatz des Mainboards gesteckt. Alternativ zum Mainboard kann das M.2-Modul auch an beliebigen anderen Computerkomponenten befestigt sein, die einen Steckplatz für ein M.2-Modul aufweisen. An seinem anderen kurzen Ende, entgegengesetzt zur Steckverbindung, weist das M.2-Modul typischerweise eine halbrunde Aussparung auf, an der es mit einer Schraube an der entsprechenden Computerkomponente, also beispielsweise dem Mainboard, fixiert sein kann.
Im fixierten Zustand weist eine untere Oberfläche des M.2-Moduls zum Mainboard und weist eine obere Oberfläche des M.2-Moduls vom Mainboard weg. Der Steckplatz ist bevorzugt so angeordnet das zwischen der unteren Oberfläche des M.2-Moduls und einer Oberfläche der Computerkomponente, beispielsweise des Mainboards, ein freier Spalt bestehen bleibt.
Ein weiterer Schritt umfasst das Bereitstellen eines rechteckigen Kühlblechs, das entlang der beiden Längsseiten gebogene Abschnitte aufweist, wobei die gebogenen Abschnitte jeweils Vorsprünge aufweisen. Das Kühlblech kann entsprechend der Ausführungsformen in den zuvor genannten Aspekten beschaffen sein. Das Kühlblech kann insbesondere Teil eines Kühlkörpers aus verschiedenen Komponenten sein.
Bevorzugt ist der Kühlkörper einteilig ausgeführt und umfasst das Kühlblech.
Mithilfe der Vorsprünge kann das Kühlblech in einem weiteren Schritt am M.2-Modul befestigt werden.
In einem weiteren Schritt wird das Kühlblech auf das M.2-Modul aufgesetzt, wobei das Kühlblech die obere Oberfläche des M.2-Moduls abdeckt und wobei die Vorsprünge an den gebogenen Abschnitten des Kühlblechs zwischen der unteren Oberfläche des M.2-Moduls und dem Mainboard einrasten, sodass das Kühlblech am M.2-Modul fixiert ist. Die Vorsprünge können hierfür als Rastnasen ausgeführt sein. Das M.2-Modul ist zwischen dem ungebogenen Abschnitt des Kühlblechs und den Vorsprüngen an den gebogenen Abschnitten des Kühlblechs eingeklemmt und das Kühlblech somit am M.2-Modul fixiert.
Bevorzugt werden die zuvor genannten Schritte in der genannten Reihenfolge ausgeführt. Besonders bevorzugt werden die Schritte direkt hintereinander ausgeführt.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird das M.2-Modul bereits vor dem Befestigen an der Computerkomponente, beispielsweise dem Mainboard, mit dem Kühlblech bestückt. Hierzu wird das Kühlblech wie zuvor beschrieben am M.2-Modul fixiert. Erst anschließend wird das M.2-Modul an der Computerkomponente fixiert.
Dasselbe Kühlblech lässt sich bevorzugt sowohl vor als auch nach dem Fixieren des M.2-Moduls an der Computerkomponente am M.2-Modul anbringen. Das Kühlblech bzw. der Kühlkörper dessen Teil das Kühlblech ist, ist hierzu so bemessen, dass Vorrichtungen am M.2-Modul, die für dessen Fixierung an der Computerkomponente notwendig sind, nicht vom Kühlblech bzw. Kühlkörper bedeckt sind. Hierzu zählen beispielsweise die Steckverbindung und die halbrunde Aussparung an den beiden kurzen Enden des M.2-Moduls.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Anbringen eines Kühlkörpers gemäß des dritten Aspekts an das M.2-Modul. Hierzu werden die folgenden Schritte bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge und besonders bevorzugt direkt miteinander ausgeführt. Soweit nicht anders angegeben weist das folgende Verfahren dieselben Merkmale wie das zuvor beschriebene Verfahren auf.
Ein M.2-Modul wird bereitgestellt. Das M.2-Modul kann bereits an einer Computerkomponente befestigt sein oder außerhalb eines Computers vorliegen.
Ein Kühlkörper gemäß des dritten Aspekts, der zwei über ein Scharnier verbundene Rahmen und zumindest ein darin eingesetztes Kühlblech aufweist, wird bereitgestellt.
Der Kühlkörper befindet sich im geöffneten Zustand, d.h. die beiden Rahmen werden entlang des Scharniers so geschwenkt, dass sie an einer Längsseite nebeneinander anliegen. Ein oder zwei Kühlbleche können in die zwei Rahmen eingesetzt oder durch alternative Kühlbleche ersetzt oder aus den Rahmen herausgenommen werden. Vor dem Schließen des Kühlkörpers ist zumindest ein Kühlblech in einen der Rahmen einzusetzen.
In einer optionalen Ausführungsform ist das eingesetzte Kühlblech durch Rastnasen im Inneren eines der Rahmen fixiert. Beim Einsetzen ist darauf zu achten, dass optionale Kühlrippen des Kühlblechs nach außen und eine optionale wärmeleitende Schicht des Kühlblechs nach innen weist.
Das M.2-Modul, das so bemessen ist, dass es ohne zu verrutschen in den Rahmen eingebettet werden kann, wird in den Rahmen auf einem der Kühlbleche angeordnet. Die Rahmen werden dann entlang des Scharniers geschwenkt und in den geschlossenen Zustand überführt. Die beiden Rahmen liegen dann aufeinander auf und sind an der einen Längsseite über das Scharnier und an der anderen Längsseite über dafür vorgesehene Verrastungen miteinander verbunden und aneinander fixiert.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und Figuren beschränkt. Die im Folgenden beschriebenen Merkmale sind beispielhaft kombiniert und können auch in anderen Kombinationen vorliegen.
Die Figuren zeigen Folgendes:

1 zeigt ein M.2-Modul und ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers im unverbauten Zustand.
2 zeigt das M.2-Modul und das erste Ausführungsbeispiel des Kühlkörpers im verbauten Zustand auf einer Computerkomponente.
3 zeigt verschiedene Ausführungsformen von Kühlblechen mit verschiedenen Rippengeometrien.
4 zeigt das M.2-Modul und ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers mit einem Rahmen und einem Kühlblech.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers mit zwei über ein Scharnier verbundenen Rahmen und zwei Kühlblechen.
6 zeigt das M.2-Modul und das dritte Ausführungsbeispiel des Kühlkörpers mit zwei Rahmen und zwei Kühlblechen in einem offenen Zustand.
7 zeigt das M.2-Modul und das dritte Ausführungsbeispiel des Kühlkörpers mit zwei Rahmen und zwei Kühlblechen in einem geschlossenen Zustand.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen M.2-Moduls 1 mit Kühlkörper vor dem Zusammenbau abgebildet. In 2 ist dasselbe Ausführungsbeispiel nach dem Zusammenbau zu sehen.
Das M.2-Modul 1 umfasst eine im Wesentlichen rechteckige Platte. Die Dicke der Platte ist deutlich geringer als die Länge und Breite der rechteckig geformten Platte. Die kurzen Seiten der rechteckig geformten Platte werden als die Enden 1D des M.2-Moduls 1 bezeichnet. Die Ausdehnung entlang der kurzen Seiten wird im Folgenden als Breite und die Ausdehnung entlang der langen Seiten wird als Länge bezeichnet. Das M.2-Modul 1 weist zwei im Wesentlichen rechteckig geformte Oberflächen auf.
Das M.2-Modul 1 weist an einem ersten Ende 1D eine halbrunde Aussparung zur Befestigung mit einer Schraube 5 auf. Die halbrunde Aussparung ist bevorzugt mittig an einer der kurzen Seiten angeordnet. An einem zweiten Ende 1D des M.2-Moduls, das dem ersten Ende 1D mit der halbrunden Aussparung gegenüberliegt, ist eine Steckverbindung, beispielsweise zum Anschluss an das Mainboard eines Computers, ausgeprägt.
Das M.2-Modul 1 kann eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Komponenten 1E umfassen, die im Wesentlichen auf einer oberen Oberfläche 1A der rechteckigen Platte aufgebracht sind. Auf der der oberen Oberfläche 1A gegenüberliegenden Oberfläche der rechteckigen Platte, im Folgenden als untere Oberfläche 1B bezeichnet, sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel keine Komponenten 1E angeordnet. In weiteren Ausführungsbeispiel können auch auf der unteren Oberfläche 1B Komponenten 1E angeordnet sein.
In 1 ist weiterhin ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers für das M.2-Modul 1 dargestellt. Der Kühlkörper ist als einteiliges Kühlblech 2 ausgebildet, das bevorzugt aus einem metallischen Blech geformt ist. Der Kühlkörper kann alternativ aus einem beliebigen Material geformt sein, das eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit und eine ausreichende mechanische Stabilität bietet. Ein solcher einteiliger Kühlkörper kann einfach gefertigt werden.
Das Kühlblech 2 weist einen ersten rechteckig geformten Abschnitt auf, dessen Abmessungen die Abmessungen des M.2-Moduls 1 in Richtung der Breite geringfügig überschreiten.
Entlang der zwei langen Seiten des ersten Abschnitts des Kühlblechs 2 sind jeweils zweite Abschnitte des Kühlblechs 2 ausgeprägt. Die beiden zweiten Abschnitte stehen bevorzugt senkrecht zum ersten Abschnitt des Kühlblechs. Die zweiten Abschnitte weisen jeweils dieselbe Länge, aber eine kürzere Breite als der erste Abschnitt des Kühlblechs 2 auf. Die beiden zweiten Abschnitte stehen parallel zueinander und sind in Richtung des M.2-Moduls 1 ausgerichtet, sodass das Kühlblech 2 einfach auf das M.2-Modul 1 aufgesetzt werden kann.
Der erste Abschnitt des Kühlblechs 2 bedeckt im zusammengebauten Zustand (vgl. 2) dann die obere Oberfläche 1A des M.2-Moduls 1 mit den darauf aufgebrachten Komponenten 1E und die zweiten Abschnitte des Kühlblechs 2 decken die langen Seiten des M.2-Moduls 1 ab und ragen bis auf die Seite der unteren Oberfläche 1B des M.2-Moduls.
Die Seite des Kühlkörpers, die auf dem M.2-Modul 1 aufliegt, wird im Folgenden als die Innenseite des Kühlkörpers bezeichnet. Die gegenüberliegende Seite des Kühlkörpers wird als die Außenseite des Kühlkörpers bezeichnet.
Im vorliegenden Beispiel sind an der Innenseite der beiden zweiten Abschnitte jeweils mehrere Vorsprünge 2C ausgebildet, sodass das M.2-Modul 1 im verbauten Zustand zwischen dem ersten Abschnitt des Kühlblechs 2 und den Vorsprüngen 2C an den zweiten Abschnitten des Kühlblechs 2 eingerastet ist.
Die Oberfläche des Kühlblechs 2 weist zur Verbesserung der Wärmeabfuhr im Ausführungsbeispiel Kühlrippen 2A auf. Die Kühlrippen 2A können verschieden geformt sein und dienen zur Oberflächenvergrößerung der Kühlfläche. Die Kühlrippen 2A sind bevorzugt so geformt, dass der Wärmeübergang zwischen dem Kühlblech 2 und dessen Umgebung verbessert wird. Die Kühlrippen 2A sind bevorzugt reihen- und spaltenweise auf der Oberfläche des Kühlblechs 2 angeordnet. Die Kühlrippen 2A sind insbesondere in Form von dreidimensional ausgestalteten Ausbuchtungen ausgestaltet. Insbesondere können zur Bildung der Kühlrippen 2A auch Ausschnitte aus dem Kühlblech 2 ausgeschnitten und heraus gebogen werden.
Alternativ sind die Kühlrippen 2A aus zusätzlichen Bauteilen gefertigt, die dann mit dem Kühlblech 2 verbunden, beispielsweise geschweißt, werden. Verschiedene mögliche Formen für Kühlrippen 2A sind in 3 dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Kühlbleche mit den dargestellten Kühlrippen 2A beschränkt.
Auf der inneren Oberfläche des ersten Abschnitts kann zusätzlich eine wärmeleitende Schicht 2B aufgebracht sein, die den Wärmeübergang vom M.2-Modul 1 auf den Kühlkörper verbessert. Die wärmeleitende Schicht 2B liegt im verbauten Zustand direkt auf der oberen Oberfläche 1A des M.2-Moduls 1 und den darauf platzierten elektronischen Komponenten 1E auf. Die wärmeleitende Schicht 2B umfasste vorzugsweise ein Material, das sowohl eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit wie das M.2-Modul 1 also auch bevorzugterweise eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit wie das Kühlblech 2 aufweist, sodass der Wärmeübergang zwischen M.2-Modul 1 und Kühlblech 2 weiter verbessert wird.
Die wärmeleitende Schicht 2B gibt die vom M.2-Modul 1 aufgenommene Wärme im Wesentlichen an das Kühlblech 2 ab. Die wärmeleitende Schicht 2B kann auch mehrere Schichtebenen, auch aus verschiedenen Materialien, umfassen. Die wärmeleitende Schicht 2B umfasst bevorzugt ein Silikonmaterial. Bei dem Silikonmaterial handelt es sich bevorzugt um eine Silikonfolie aus gefülltem Silikon. Besonders bevorzugt besteht die Wärmeleitende Schicht aus solchen gefüllten Silikonfolien.
In 2 sind das M.2-Modul 1 und der Kühlkörper im verbauten Zustand auf einer Computerkomponente 3 dargestellt. Das zweite Ende 1D des M.2-Moduls 1 ist in einem beispielhaften Steckplatz 4 einer Computerkomponente 3 eingesteckt. Bei dem Steckplatz 4 kann es sich beispielsweise um den Steckplatz 4 des Mainboards eines Computers handeln. Die untere Oberfläche 1B des M.2-Moduls 1 liegt für gewöhnlich flächig auf der entsprechenden Komponente 3 im Computergehäuse, beispielsweise auf dem Mainboard, auf.
Zur Befestigung im Computer ist das M.2-Modul 1 an seinem zweiten Ende 1D bereits durch die Steckverbindung teilweise fixiert und an seinem ersten Ende 1D über eine Schraube 5 zusätzlich festgelegt, sodass das M.2-Modul 1 nicht mehr bewegt werden kann. Die Steckverbindung ist in der Regel so angeordnet, dass ein Spalt zwischen dem M.2-Modul 1 und der Oberfläche der Computerkomponente 3 verbleibt. Die Schraube 5 ist in der halbrunden Aussparung am ersten Ende 1D des M.2-Moduls 1 angeordnet.
Der beschriebene und bereits in 1 dargestellte erfindungsgemäße Kühlkörper kann einfach und ohne, dass das M.2-Modul 1 gelockert oder bewegt werden muss, auf das M.2-Modul 1 aufgesetzt werden, wobei die Innenseite des ersten Abschnitts mit der optionalen wärmeleitende Schicht 2B, die obere Oberfläche 1A des M.2-Moduls 1 bedeckt und wobei die zweiten Abschnitte des Kühlkörpers die Längsseiten 1C des M.2-Moduls 1 abdecken.
Durch die Vorsprünge 2C an den zweiten Abschnitten, die zwischen der unteren Oberfläche 1B des M.2-Moduls 1 und der darunter liegenden Computerkomponente 3, beispielsweise der Oberfläche eines Mainboards, einrasten, ist das M.2- Modul am Computer befestigt.
Aufgrund der üblicherweise entsprechend angeordneten Steckverbindung ist das M.2-Modul 1 gewöhnlich so auf der Oberfläche einer Computerkomponente 3 angeordnet, dass ein Spalt zwischen der unteren Oberfläche 1B des M.2-Moduls 1 und der Oberfläche der Computerkomponente 3 besteht. In diesem Spalt können die Vorsprünge 2C des Kühlkörpers einfach einrasten. Alternativ oder zusätzlich können in weiteren Ausführungsbeispielen auch spezielle Aussparungen an den Längsseiten 1C des M.2-Moduls 1 vorgesehen sein, in denen die Vorsprünge 2C des Kühlkörpers verrastet sind.
Die Vorsprünge 2C des Kühlkörpers können verschieden konfiguriert sein. So können sowohl mehrere einzelne Vorsprünge 2C ausgeprägt sein, beispielsweise zwei, vier, acht oder eine andere geeignete Zahl entlang jedem der beiden zweiten Abschnitte, oder es kann ein langer, durchgehender zweiter Vorsprung 2C ausgeprägt sein.
Der Kühlkörper des aktuellen Ausführungsbeispiels hat den Vorteil, dass er auch auf das bereits im Computer verbaute M.2-Modul 1 aufgesetzt werden kann und somit einfach nachrüstbar ist. Der Kühlkörper ist darüber hinaus so gestaltet, dass er auch außerhalb des Computergehäuses auf das nicht verbaute M.2-Modul 1 aufgesetzt werden kann und letzteres anschließend im Computergehäuse verbaut werden kann. Dies erleichtert die Montage des Kühlkörpers. Der Kühlkörper blockiert weder den Steckplatz 4 noch die halbrunde Aussparung, an der die Schraube 5 angeordnet wird. Hierzu ist der Kühlkörper entlang der langen Seite des M.2-Moduls 1 bevorzugt kürzer als das M.2-Modul 1 gestaltet.
In 4 wird ein zweites Ausführungsbeispiel eines M.2-Moduls 1 mit Kühlkörper gezeigt. Das M.2-Modul 1 entspricht dem M.2-Modul 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper zweiteilig ausgestaltet. Der Kühlkörper umfasst einen Rahmen, dessen Form im Wesentlichen dem Kühlkörper des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. In einem ersten Abschnitt des Rahmens ist eine rechteckige Aussparung vorgesehen, in die ein Kühlblech 2 eingesetzt werden kann. Weiterhin weist der Rahmen 2D zweite Abschnitte auf, die senkrecht zum ersten Abschnitt des Rahmens stehen und die im Wesentlichen den zweiten Abschnitten des Kühlblechs 2 im ersten Ausführungsbeispiel des Kühlkörpers entsprechen.
Der Rahmen 2D ist rechteckig und weist geringfügig breitere Abmessungen als das M.2-Modul 1 auf. Der Rahmen 2D umfasst bevorzugt mindestens vier Rastnasen 2C, zwei an jeder Längsseite, sodass das M.2-Modul 1 und der Rahmen 2D analog zum ersten Ausführungsbeispiel verrastet sein können.
Das Kühlblech 2 wird vor der Verrastung 2F des Rahmens mit dem M.2-Modul 1 in den Rahmen 2D eingesetzt. Das Kühlblech 2 weist bevorzugt Rippen 2A auf seiner äußeren Oberfläche auf. An der inneren Oberfläche des Kühlblechs 2 kann wiederum eine wärmeleitende Schicht 2B angeordnet sein.
Durch die separate Fertigung von Rahmen 2D und Kühlblech, können diese beiden Komponenten jeweils optimiert werden. So kann ein einzelgefertigtes Kühlblech 2 eine aufwändigere und optimierte Rippen 2Aform aufweisen, die eine höhere Kühlleistung ermöglicht. Weiterhin können das Kühlblech 2 und der Rahmen 2D aus verschiedenen Materialien gefertigt sein, sodass eine gerichtete Wärmeabfuhr über das Kühlblech 2 auf der oberen Oberfläche 1A des M.2-Moduls 1 und nicht über die Seitenteile und den Rahmen 2D ermöglicht wird. Der Rahmen 2D besteht dann aus einem weniger wärmeleitenden Material als die Kühlbleche.
Der Rahmen 2D wiederum kann bezüglich seiner Form so optimiert werden, dass die mechanische Stabilität der Verrastung 2F zwischen Rahmen 2D und M.2-Modul 1 optimiert ist. Der Rahmen 2D kann eine beliebige Zahl verschieden großer Vorsprünge 2C und Rastnasen 2C oder auch beweglicher Scharniere aufweisen, mit dessen Hilfe der Rahmen 2D am M.2-Modul 1 festgelegt werden kann.
Auch der Kühlkörper gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels ist bevorzugt so bemessen, dass er eine kürzere Längsseite 1C als das M.2-Modul 1 aufweist und das M.2-Modul 1 somit bereits vor dem Verbauen im Computer mit dem Kühlkörper verrastet werden kann. Alternativ kann der Kühlkörper auch nachgerüstet werden, ohne dass das M.2-Modul 1 aus dem Computer entnommen werden muss, da die Verrastung 2F zwischen Kühlkörper und M.2-Modul 1 analog zum ersten Ausführungsbeispiel den bereits bestehenden Spalt zwischen eingestecktem M.2-Modul 1 und Computerkomponente 3 nutzt.
Die 5 bis 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Im vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel umfasst der Kühlkörper zwei Rahmen, die im Wesentlichen analog zum zweiten Ausführungsbeispiel geformt sind und entlang ihrer Längsseite 1C über ein Scharnier 2E verbunden sind. In beide Rahmen 2D kann jeweils ein Kühlblech 2 analog zum zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden.
Es kann jeweils dasselbe Kühlblech 2 eingesetzt werden oder verschiedene Kühlbleche eingesetzt werden. Die Kühlbleche können verschieden geformt sein, verschiedene Materialien umfassen und verschiedene Rippen 2Aformen aufweisen. Die Kühlbleche werden jeweils so eingesetzt, dass die Kühlrippen 2A nach außen und optionale, wärmeleitende Schicht 2Ben nach innen zeigen.
Im Gegensatz zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel weist der Rahmen 2D hier keine Rastnasen 2C zur Verrastung 2F am M.2-Modul 1 auf. Vielmehr weist die eine Längsseite 1C der Rahmen 2D das beschriebene Scharnier 2E auf, entlang dessen die beiden einzelnen Rahmen 2D schwenkbaren verbunden sind. Die jeweils andere Seite Längsseite 1C der beiden Rahmen 2D weisen komplementär ausgebildete Rastnasen 2C und Verrastungen 2F auf.
Die beiden Rahmen 2D können durch ein Schwenken am Scharnier 2E so zusammengeklappt werden, dass sich die beiden inneren Oberflächen der in die Rahmen 2D eingesetzten Kühlbleche gegenüberliegen und jeweils nach innen weisen. An den Längsseiten, die kein Scharnier 2E aufweisen, können die beiden Rahmen 2D dann über die Rastnasen 2C und Verrastungen 2F verrastet werden. 7 stellt diesen geschlossenen Zustand des Kühlkörpers des dritten Ausführungsbeispiels dar.
Das M.2-Modul 1 kann im offenen Zustand auf eine innere Oberfläche eines der Kühlbleche gelegt werden und der Kühlkörper anschließend geschlossen werden. Der Hohlraum im Kühlkörper im geschlossenen Zustand zwischen den inneren Oberflächen der beiden Kühlbleche ist so bemessen, dass das M.2-Modul 1 im geschlossenen Zustand im Kühlkörper eingebettet und festgelegt ist. Der Kühlkörper umschließt das M.2-Modul 1 im geschlossenen Zustand dann entlang seiner rechteckigen Oberflächen und seiner Längsseiten 1C. Die beiden Enden 1D, also die kurzen Seiten, des M.2-Moduls 1 ragen dagegen aus dem Kühlkörper heraus, sodass das M.2-Modul 1 analog zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen auch noch nach dem Einbetten in den Kühlkörper im Computer verbaut werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kühlrippen 2A des Kühlblechs, das auf der unteren Oberfläche 1B des M.2-Moduls 1 aufliegt, von geringerer Größe als die Kühlrippen 2A auf der gegenüberliegenden Oberfläche, sodass das M.2-Modul 1 wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen in der gewohnten Konfiguration im Computer festgelegt werden kann. Hierbei wird wieder der bestehende Spalt zwischen M.2-Modul 1 und der Computerkomponente 3, auf dem das Modul aufgebracht ist, genutzt.
Insbesondere wird in dem Spalt der Rahmen 2D mit dem Kühlblech 2 angeordnet, der die untere Oberfläche 1B des M.2-Moduls 1 kühlt. Dies bietet sich vor allem dann an, wenn auf der unteren Oberfläche 1B des M.2-Moduls 1 elektronische Komponenten 1E, die gekühlt werden müssen, angeordnet sind.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, wenn zum Beispiel keine weiteren Komponenten 1E auf der unteren Oberfläche 1B des M.2-Moduls 1 angeordnet sind und die Kühlleistung eines Kühlbleches ausreicht, ist kein zweites Kühlblech 2 an der unteren Oberfläche 1B des M.2-Moduls 1 vorgesehen. Nur in dem Rahmen 2D an der Seite der oberen Oberfläche 1A des M.2-Moduls 1 ist dann ein Kühlblech 2 eingesetzt.
Im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel sind optional Rastnasen an der Innenseite des Rahmens vorgesehen, um die Kühlbleche im eingesetzten Zustand festzulegen.
Bezugszeichenliste

1: M.2-Modul
1A: obere Oberfläche des M.2-Moduls
1B: untere Oberfläche des M.2-Moduls
1C: Längsseiten des M.2-Moduls
1D: kurze Enden des M.2-Moduls
1E: elektrische Komponenten
2: Kühlblech
2A: Kühlrippen
2B: wärmeleitende Schicht
2C: Vorsprung/ Rastnase
2D: Rahmen
2E: Scharnier
2F: Verrastung
3: Computerkomponente
4: Steckplatz
5: Schraube

Claims

Vorrichtung umfassend ein M.2-Modul (1) und ein Kühlblech (2), das einen ungebogenen und gebogene Abschnitte aufweist, wobei die gebogenen Abschnitte Vorsprünge (2C) aufweisen, durch die das Kühlblech am M.2-Modul (1) verrastet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der ungebogene Abschnitt Kühlrippen (2A) aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der ungebogene Abschnitt des Kühlblechs (2) eine obere Oberfläche (1A) des M.2-Moduls (1) abdeckt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Kühlblech (2) rechteckig ist und wobei jeweils ein Abschnitt entlang der beiden Längsseiten des rechteckigen Kühlblechs (2) senkrecht abgebogen ist um die gebogenen Abschnitte zu bilden, sodass die Vorsprünge (2C) mit dem M.2-Modul (1) verrasten.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei auf einer Oberfläche des Kühlblechs (2), die die obere Oberfläche (1A) des M.2-Moduls (1) abdeckt, eine wärmeleitende Schicht (2B) angeordnet ist, die auf der oberen Oberfläche (1A) des M.2-Moduls (1) aufliegt.
Vorrichtung umfassend ein M.2-Modul (1), zwei Rahmen (2D), die über ein Scharnier (2E) verbunden sind, und zumindest ein erstes Kühlblech (2), das in einen der beiden Rahmen (2D) eingesetzt ist, wobei in einem geschlossenen Zustand das M.2-Modul (1) zwischen den beiden Rahmen (2D) eingebettet ist, wobei das erste Kühlblech (2) eine obere Oberfläche (1A) des M.2-Moduls (1) abdeckt, und die beiden Rahmen (2D) an einer Seite, an der sich kein Scharnier (2E) befindet, über einen Schnappverschluss (2F) aneinander fixiert sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6 umfassend ein zweites Kühlblech (2), wobei die zwei Kühlbleche (2) in die beiden Rahmen (2D) eingesetzt sind, wobei in einem geschlossenen Zustand das M.2-Modul (1) zwischen dem ersten und zweiten Kühlblech (2) eingebettet ist, wobei das zweite Kühlblech (2) eine untere Oberfläche des M.2-Moduls (1) abdeckt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei zumindest eines der Kühlbleche (2) Kühlrippen (2A) aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei auf einer Oberfläche des ersten oder zweiten Kühlblechs (2), die eine Oberfläche des M.2-Moduls (1) abdeckt, eine wärmeleitende Schicht (2B) aufgebracht ist, die auf der Oberfläche des M.2-Moduls (1) aufliegt.
Verfahren zum Fixieren eines Kühlblechs (2) an ein M.2-Modul (1), umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer Computerkomponente (3) und des M.2-Moduls (1), - Befestigen des M.2-Moduls (1) auf der Computerkomponente (3), wobei eine untere Oberfläche (1B) des M.2-Moduls (1) zur Computerkomponente (3) weist, - Bereitstellen eines rechteckigen Kühlblechs (2), das entlang der beiden Längsseiten gebogene Abschnitte aufweist, wobei die gebogenen Abschnitte jeweils Vorsprünge (2C) aufweisen, - Aufsetzen des Kühlblechs (2) auf das M.2-Modul (1), wobei das Kühlblech (2) eine obere Oberfläche (1A) des M.2-Moduls (1) abdeckt und wobei die Vorsprünge (2C) an den gebogenen Abschnitten des Kühlblechs (2) zwischen der unteren Oberfläche (1B) des M.2-Moduls (1) und der Computerkomponente (3) einrasten, sodass das Kühlblech (2) am M.2-Modul (1) fixiert ist.