DE19506373A1 - Kühleinrichtung für elektronische Teile - Google Patents
Kühleinrichtung für elektronische TeileInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
zum Kühlen elektronischer Teile, und insbesondere, jedoch
nicht exklusiv, auf eine Einrichtung zum Kühlen von Halblei
terchips.
Es besteht eine große Nachfrage nach Größenverringerung,
sowie nach einer Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit von
verschiedenen Informationsvorrichtungen, wie Computer und
periphere Einrichtungen und auch von verschiedenen elektroni
schen Einrichtungen, z. B. Meßinstrumente und Steuer- bzw.
Regeleinrichtungen. In naher Vergangenheit wurde die Integra
tionsskala und Betriebsgeschwindigkeit von solchen Apparaten
und Einrichtungen bemerkenswert erhöht aufgrund der laufenden
schnellen Entwicklung in der Halbleitertechnologie, wodurch
der Nachfrage für Größenverringerung und erhöhter Betriebs
geschwindigkeit nachgekommen werden kann.
Die Geschwindigkeitserhöhung und die Größenverringerung bzw.
-reduktion, d. h. die verbesserte Integrationsskala und erhöh
te Betriebsgeschwindigkeit, wird der laufenden Nachfrage
einerseits gerecht, jedoch andererseits trifft sie auf ein
Problem in der Hinsicht, daß die Wärmeerzeugungsrate uner
wünscht erhöht wird wegen des Leistungs- bzw. Stromverbrauchs
der Halbleiterchips. Prozessorchips, wie jene in CPU benutz
te, weisen öfter insbesondere Temperaturerhöhungen auf 100°C
oder höher auf, wobei eine große elektrische Leistung, z. B.
10 W oder mehr verbraucht wird.
Eine der Vorkehrungen zum effektiven Kühlen solcher Halblei
terchips benutzt, wie in Fig. 1 gezeigt, einen wärmeabstrah
lenden Rippenblock bzw. Kühlenrippenblock 910, welcher an der
hinteren Seite eines Halbleiterchips 900 montiert ist und
einen Ventilator- bzw. Lüfter- bzw. Gebläse- bzw. Verdichter
motor 920 trägt. In Betrieb wird der Gebläsemotor 920 derart
betrieben, daß eine Strömung eines Kühlgases erzeugt wird,
welche den Halbleiterchip zwangsweise kühlt.
Diese Art bzw. dieser Typ von Kühleinrichtung, welche ein an
einer Kühlstruktur montiertes Gebläse benutzt, kann jedoch
nicht einen geeigneten bzw. zufriedenstellenden Kühleffekt
bereitstellen.
Insbesondere saugt und stößt aus bzw. entläßt das Gebläse in
diesem Typ von Kühleinrichtung das Kühlgas in eine Richtung,
insbesondere senkrecht auf den Halbleiterchip, während der
wärmeabstrahlende Rippenblock unter dem Gebläse tafelförmige
bzw. rohrförmige Rippenwände oder stangenförmige Wärmedis
sipationsvorsprünge aufweist, welche nicht geeignet sind zum
Wärmeaustausch mit der oben genannten Strömungs- bzw. Fluß
richtung des Kühlgases. Insbesondere ist Turbulenz in der
Strömung des Kühlgases in den Rippenblöcken erzeugt, so daß
das Kühlgas nicht entlang der Wärmedissipationsflächen bzw.
-oberflächen der wärmeabstrahlenden Rippen strömen bzw. flie
ßen kann, wodurch ein guter Kühleffekt nicht bereitgestellt
werden kann.
Es sollte bemerkt werden, daß generell das Gehäuse eines In
formationsapparates der oben beschriebenen Art mit einem
Kühlgebläse zum Kühlen der ganzen bzw. gesamten inne
ren Struktur vorgesehen ist, welche innerhalb des Gehäuses
beinhaltet ist. Dieses Gebläse erzeugt eine Strömung von
Kühlgases um den Halbleiterchip herum. Währenddessen verur
sacht die Halbleiterchipkühleinrichtung der in Fig. 1 gezeig
ten Art, welche auch in dem Gehäuse eingeschlossen ist, daß
das Kühlgas nach unten gesaugt wird und horizontal von allen
vier Seiten des Halbleiterchips entlassen bzw. ausgestoßen
wird. Dementsprechend interferiert die durch das Kühlgebläse
erzeugte Strömung von Kühlgas mit der Strömung von Kühlgas,
welche durch das Halbleiterchipkühlgebläse erzeugt wird,
wodurch Turbulenz in dem Kühlgas und somit eine ineffiziente
Kühlung erreicht bzw. bedingt wird.
Die Turbulenz in der Strömung des Kühlgases innerhalb des
Gehäuses dient zur Verursachung einer Stagnation bzw. Anstau
ung des Kühlgases, mit der Folge, daß Wärmedissipation von
dem Inneren des Gehäuses, der Einheit und der Leiterplatte
verhindert wird, wodurch die Kühlung von anderen elektroni
schen Teilen verschlechtert bzw. geschädigt wird.
Darüberhinaus trifft die beschriebene Kühleinrichtung, welche
einen auf einen wärmeabstrahlenden Rippenblock plazierten
Gebläsemotor umfaßt, auf ein Problem, daß die gesamte Struk
tur sowie der Halbleiterchip und die Kühleinrichtung unver
meidbar eine große Höhe aufweist und somit einen großen Raum
einnimmt, wodurch es schwierig wird, die Größe eines Appara
tes zu reduzieren, welcher solch ein Halbleiterchip beinhal
tet. Das jetzige Design bzw. Auslegung von Personal-Computern
und Workstations nimmt eine kleinere Beabstandung zwischen
Leiterplatten auf, d. h. eine höhere Dichte an Leiterplatten
in dem Gehäuse, um die Abmessungen über alles bzw. Gesamt
abmessungen zu reduzieren. Die beschriebene Kühlanordnung,
welche einen an dem wärmeabstrahlenden Rippenblock plazierten
Gebläsemotor verwendet, nimmt unerwünschterweise einen Raum
ein, welcher ansonsten zwei oder drei Leiterplatten aufnehmen
könnte. Als eine Konsequenz erlaubt die beschriebene Halblei
terchipkühleinrichtung nicht eine dichte und effiziente Mon
tage bzw. Anordnung von Leiterplatten, wodurch es schwierig
ist, die Gesamtabmessungen des Apparates zu reduzieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühleinrichtung für eine
elektronische Einrichtung zum Beispiel ein Halbleiterchip
bereitzustellen, welche sowohl in Höhe als auch im Volumen
klein ist, das Kühlgas in jeder gewünschten Richtung saugen
bzw. ansaugen und auslassen bzw. ausstoßen kann und ein Kühl
gas effektiv zuführen und somit die elektronische Einrichtung
effizient kühlen kann, und insbesondere eine Einrichtung zum
Kühlen einer elektronischen Einrichtung bereitzustellen, die
derart verbessert ist, daß sie eine Turbulenz oder Stagnation
in der Strömung bzw. Fluß des Kühlgases um die elektronische
Einrichtung herum verhindert, während jeder unerwünschte
Effekt der Kühlung anderer elektronischer Einrichtungen mini
miert wird, welche in dem gleichen Gehäuse angeordnet sind.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Kühleinrich
tung zum Kühlen eines elektronischen Teils bereitgestellt,
bei der ein Wärmeabstrahlungsrippenblock oder -anordnung
einen Kühlgasströmungsdurchgang definiert, welcher es einem
Kühlgas erlaubt, in der Form einer laminaren Strömung bzw.
Flusses zu strömen bzw. zu fließen und bei der ein Miniatur
motor mit einem Gebläse in dem Strömungsdurchgang angeordnet
ist, um direkt eine Strömung von Kühlgas entlang des Strö
mungsdurchganges in jeder gewünschten Richtung zu erzeugen.
Eine solche Kühleinrichtung kann typischerweise umfassen:
eine Basis mit einer Fläche bzw. Oberfläche, welche in Kon
takt mit einer Wärmeabstrahlungsfläche des elektronischen
Teils in Kontakt gehalten wird; zumindest eine Wärmeabstrah
lungseinrichtung, welche auf der Fläche der Basis entgegen
gesetzt zu der das elektronische Teil kontaktierenden Fläche,
wobei die Wärmeabstrahlungseinrichtung einen Durchgang für
ein Kühlgas definiert; und zumindest einen Miniaturmotor,
welcher in dem Strömungsdurchgang angeordnet ist und eine
Rotorwelle umfaßt, welche sich in der Richtung des Strömungs
durchganges erstreckt und an welche ein Gebläse montiert ist.
Die Wärmeabstrahlseinrichtung kann eine Rippe bzw. Kühlrippe
umfassen, welche auf der Basis vorgesehen ist und den Strö
mungsdurchgang definiert, und weiterhin einen Deckel, welcher
oberhalb bzw. an dem oberen Ende der Rippe angeordnet ist, um
das offene obere Ende des Strömungsdurchganges zu schließen
bzw. zu verdecken.
Der in der Wärmeabstrahleinrichtung definierte Strömungs
durchgang kann zu dem Äußeren geöffnet sein.
Die Wärmeabstrahleinrichtung und die Basis können einstückig
miteinander gebildet bzw. geformt bzw. gegossen sein, so daß
sie eine darin gebildete Durchgangsbohrung aufweisen und den
Strömungsdurchgang definieren.
Der Miniaturmotor mit dem Gebläse kann an die Basis fixiert
bzw. befestigt sein und in dem Strömungsdurchgang angeordnet
sein.
Wenn die Kühleinrichtung den Deckel aufweist, kann der Minia
turmotor mit dem Gebläse an dem Deckel fixiert sein, um in
nerhalb des Strömungsdurchgangs angeordnet zu sein, wenn der
Deckel angeordnet ist, um das offene obere Ende des Strö
mungsdurchganges zu schließen.
Alternativ ist der Miniaturmotor mit dem Gebläse an der Rippe
fixiert, um innerhalb des Strömungsdurchganges angeordnet
bzw. positioniert zu sein.
Die Kühleinrichtung kann derart konstruiert sein, daß der
Kühldurchgang umfaßt einen einzigen Strömungskanal, welcher
sich über die gesamte Fläche bzw. Oberfläche der Basis windet
bzw. erstreckt und sich bei einem Paar von entgegengesetzten
bzw. diagonalen Ecken der Basis öffnet, wobei der Motor mit
dem Gebläse in der Nähe von zumindest einer der Öffnungen des
einzigen Strömungskanales angeordnet ist.
Die Kühleinrichtung kann weiterhin umfassen eine Öffnung,
welche in der Basis im wesentlichen bei dem Zentrum der Basis
gebildet ist, um einen Durchgang zum Saugen oder Auslassen
bzw. Ausstoßen des Kühlgases bereitzustellen.
Der Strömungsdurchgang kann eine Vielzahl von parallelen
Strömungskanälen umfassen, welche sich von der einen zu der
anderen eines Paars von entgegengesetzten Seiten der Basis
erstrecken, wobei der Motor mit dem Gebläse bei zumindest
einem Ende von jedem der Strömungskanäle angeordnet sein
kann.
In der Kühleinrichtung für ein elektronisches Teil gemäß dem
ersten Aspekt sind somit eine Wärmeabstrahlrippe oder -rippen
gebildet, um einen Strömungs- bzw. Flußdurchgang für das
Kühlgas bzw. kühlende Gas definiert und ein mit einem Gebläse
versehener Motor ist in dem Strömungsdurchgang angeordnet, um
zwangsweise Kühlgas entlang des Strömungsdurchganges zu sau
gen und auszustoßen. Das Kühlgas ist somit gezwungen, entlang
und durch den Strömungsdurchgang direkt durch die Wirkung
bzw. den Betrieb des Kühlgebläses in einer gewünschten Rich
tung zu strömen bzw. zu fließen, wobei eine sanfte bzw. glat
te bzw. stetige laminare Strömung gebildet ist, welche den
gesamten Halbleiterchip effektiv kühlt. Demzufolge kann eine
effektive Zwangskühlung bzw. gezwungene Kühlung ausgeführt
werden, ohne das Erfordernis eines Kühlgebläses, welches
oberhalb bzw. an dem oberen Ende bzw. Oberseite der Wärme
abstrahlrippe oder -rippen montiert ist, so daß die Gesamt
höhe sowie das Volumen der gesamten Struktur einschließlich
des elektronischen Teils und der Kühleinrichtung signifikant
bzw. bedeutend reduziert werden kann. Ein spezifisch hoher
Kühleffekt kann erreicht werden, wenn der Kühlgasströmungs
durchgang zu dem Äußeren geöffnet ist.
In der Kühleinrichtung für ein elektronisches Teil gemäß dem
ersten Aspekt wird das Kühlgas gezwungen, entlang und durch
einen Strömungsdurchgang zu strömen bzw. fließen, welcher
durch eine Rippe oder Rippen definiert ist, so daß eine
Zwangskühlung bzw. gezwungene Kühlung verursacht wird. Die
Richtungen des Saugens und Ausstoßens von dem Kühlgas kann
daher frei eingestellt bzw. gewählt werden, und zwar durch
geeignetes Auswählen der Richtungen, in welche die wärmeab
strahlende Rippe oder Rippen gerichtet ist bzw. sind. Es ist
daher möglich, die Kühleinrichtung derart zu konstruieren,
daß das Kühlgas in jeder gewünschten Richtung gesaugt bzw.
ausgelassen wird bzw. ist, wodurch es sich der Anordnung um
das zu kühlende elektronische Teil herum angepaßt, und zwar
durch Benutzung einer Rippe oder Rippen, welche den Kühlgas
strömungsdurchgang definiert, welcher offene Enden zum Saugen
bzw. Ausstoßen aufweist, welche in die gewünschten Richtungen
ausgerichtet sind.
In anderen Worten haben die Erfinder eine Kühlanordnung aus
gearbeitet, in welcher ein Kühlgasdurchgang gebildet ist
durch Wärmeabstrahlungsrippen bzw. Kühlrippen, um sich mit
der Strömungsrichtung des Kühlgases anzupassen, wodurch eine
effiziente Kühlung mit einer reduzierten Kühlgasströmungsrate
erlaubt wird.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt
eine Einrichtung zum Kühlen eines elektronischen Teils: einen
ersten Wärmeabstrahler, welcher benachbart zu einer wärme
abstrahlenden Fläche bzw. Oberfläche eines elektronischen
Teils angeordnet ist und einen Kühlgasströmungsdurchgang bzw.
-flußdurchgang für eine erste Kühlströmung darin ausgebildet
aufweist, zumindest ein Miniaturgebläse, welches in dem Strö
mungsdurchgang angeordnet ist zum Erzeugen einer Strömung von
Kühlgas von einem Ende in Richtung zu dem anderen Ende des
Strömungsdurchganges, und einen zweiten Wärmeabstrahler,
welcher auf der Seite des ersten Wärmeabstrahlers entgegen
gesetzt zu dem elektronischen Teil vorgesehen ist und Nuten
bzw. Durchgangsrillen aufweist, welche im wesentlichen senk
recht bzw. orthogonal auf bzw. zu dem Strömungsdurchgang
angeordnet sind, wobei die Durchgangsrillen des zweiten Wär
meabstrahlers in der Richtung einer zweiten Strömung bzw.
Flusses von Kühlgas orientiert bzw. ausgerichtet sind.
Der Strömungsdurchgang in dem ersten Wärmeabstrahler umfaßt
bevorzugt eine Vielzahl von parallelen linearen rohrförmigen
Kanälen, welche sich von der einen zu der anderen eines Paa
res von entgegengesetzten Seiten der wärmeabstrahlenden Flä
che bzw. Oberfläche erstrecken, und wobei zumindest ein Mi
niaturgebläse bei zumindest einem Ende von jedem der Kühl
kanäle angeordnet ist.
Es ist ebenso bevorzugt, daß die Durchgangsrillen bzw. Nuten
in dem zweiten Wärmeabstrahler Enden aufweisen, welche bei
einem stromabwärtsliegenden Abschnitt bzw. Region der zweiten
Strömung von Kühlgas angeordnet sind, wobei eine Öffnung in
dem unteren Teil bzw. Seite von zumindest einer der Nuten
benachbart zu dem Ende gebildet ist, um zu dem Strö
mungsdurchgang in dem ersten Wärmeabstrahler zu öffnen.
Die Anordnung kann bevorzugt derart sein, daß der Strömungs
durchgang Endöffnungen aufweist, welche sich bei Orten, be
nachbart zu einer und der anderen eines Paares von entgegen
gesetzten Seiten einer wärmeabstrahlenden Fläche öffnen und
derart verlaufen bzw. gewellt sind bzw. winden, daß sie eine
Fläche durchtreten bzw. an ihr vorbeitreten, welche der ge
samten Fläche der wärmeabstrahlenden Fläche des elektroni
schen Teils entspricht.
In der Kühleinrichtung für ein elektronisches Teil gemäß dem
zweiten Aspekt ist zumindest ein Mikrogebläse in einem unge
deckten bzw. nicht zugedeckten rohrförmigen Kühlgasströmungs
durchgang angeordnet, um eine Strömung von Kühlgas entlang
und durch den Strömungsdurchgang direkt zu erzeugen. Dement
sprechend kann das Kühlgas sanft bzw. stetig durch den Kühl
gasströmungsdurchgang strömen bzw. fließen, und zwar in Form
einer laminaren Strömung, wodurch eine effiziente Kühlung der
elektronischen Einrichtung, z. B. eines Halbleiterchips er
reicht wird.
Da die Durchgangsrillen bzw. Nuten in dem zweiten Wärmeab
strahler bzw. Kühler in einer Richtung der externen Strömung
des Kühlgases ausgerichtet bzw. orientiert sind, d. h. der
zweiten Richtung, wird ein wesentlicher bzw. bemerkbarer
Kühleffekt auch durch diese externe oder zweite Strömung von
Kühlgas erzielt. Der rohrförmige in dem ersten Wärmeabstrah
ler gebildete Strömungsdurchgang und die Strömungskanäle in
dem zweiten Wärmeabstrahler, welche durch die Nuten bzw.
Durchgangsrillen bereitgestellt sind, sind voneinander ge
trennt und aufeinander senkrecht.
Die Strömung des Kühlgases, welche durch das Mikrogebläse der
Kühleinrichtung erzeugt wird, und die externe Strömung des
Kühlgases inferieren somit nicht miteinander, und zwar was
die Kühlung des durch die Kühleinrichtung gekühlten elektro
nischen Teils betrifft. Der Kühleffekt, welcher inhärent
durch den ersten Wärmeabstrahler erzielt bzw. beinhaltet
wird, und jener des zweiten Wärmeabstrahlers sind in anderen
Worten vollkommen zusammengekommen bzw. zusammengefügt bzw.
überlagert, ohne voneinander verschlechtert zu werden.
Die durch das Mikrogebläse erzeugte Strömung des Kühlgases
und die externe oder zweite Strömung des Kühlgases gehen
ineinander über, und zwar sofort stromabwärtsliegend der
Auslaßöffnung des Strömungsdurchganges in dem ersten Wärme
abstrahler. Dies kann eine leichte Veränderung in den Rich
tungen dieser Strömungen des Kühlgases in einer Region bzw.
Bereich erzeugen, in dem sie aufeinander treffen, jedoch
erzeugt es keine Turbulenz oder Stagnation, welche erzeugt
werden kann bzw. können, wenn diese zwei getrennten Strömun
gen von Kühlgasen entgegengesetzt bzw. aufeinander ausgerich
tet sind. Somit erzeugt das Zusammenführen bzw. das Zusammen
fügen von zwei getrennten Strömungen keine wesentlichen nach
teiligen Effekte für die Kühlleistung bzw. -effizienz.
Die Erfinder haben somit gefunden, daß eine effektive Kühlung
durchgeführt werden kann, wenn das Miniaturgebläse der Kühl
einrichtung eine Strömung von Kühlgas erzeugt, welche die
Richtung der Strömung des Gases folgt, welche durch das Ge
bläse erzeugt ist. Die Erfinder haben insbesondere gefunden,
daß die Kühleffizienz schlechter ist, wenn die Richtung der
Strömung des Kühlgases, welche durch das Miniaturgebläse der
Kühleinrichtung erzeugt wird, entgegengesetzt zu der Richtung
der Strömung des Kühlgases ist, welche durch das dem Gehäuse
beigefügten bzw. zugefügten Gebläse erzeugt ist. Es wurde
ebenso gefunden, daß wenn die gleiche Strömung des Kühlgases,
wie jene durch das Gehäusegebläse erzeugte, direkt als die
Kühlgasströmung benutzt wird, welche auf jede unabhängige
Kühleinrichtung für ein elektronisches Teil angewendet wird,
der Effekt der Bereitstellung solch einer unabhängigen Kühl
einrichtung verschlechtert bzw. unwirksam gemacht wird. In
dieser Kenntnis haben die Erfinder einen kleinen bzw. klein
abgemessenen Miniaturmotor und -gebläse entwickelt, wodurch
eine Kühleinrichtung für ein elektronisches Teil gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt ist.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt
eine Einrichtung zum Kühlen eines elektronischen Teils zu
mindest einen Kühlgasströmungsdurchgang bzw. -durchfluß mit
einer Öffnung, welche benachbart zu einer Seite der wärme
abstrahlenden Fläche bzw. Oberfläche angeordnet ist, wobei
der Strömungsdurchgang eine Querschnittsfläche aufweist,
welche minimal ist, jedoch breit bzw. groß genug ist, um es
einem Kühlgas zu erlauben, dadurch zu strömen bzw. zu flie
ßen; zumindest einen Einführdurchgang bzw. -durchfluß, wel
cher mit einer Öffnung vorgesehen ist, welche benachbart zu
einer anderen Seite der wärmeabstrahlenden Fläche gebildet
ist, und eine Fläche aufweist, die größer ist als die des
Strömungsdurchganges, wobei der Einführdurchgang mit dem
Strömungsdurchgang verbunden ist, während dessen Quer
schnittsfläche sich progressiv verkleinert bzw. abnimmt, um
sanft bzw. stetig in den Strömungsübergang überzugehen bzw.
zusammenzufließen; und zumindest ein Miniaturgebläse, welches
in der Nähe der Öffnung des Einführdurchganges derart ange
ordnet ist, um Kühlgas zu zwingen, von der Öffnung des Ein
führdurchganges zu dem Ende des Strömungsdurchganges zu strö
men bzw. zu fließen.
Die Anordnung ist bevorzugt derart, daß ein Teil oder die
Gesamtheit einer Wand, welche entgegengesetzt der wärmeab
strahlenden Fläche liegt und den Einführdurchgang definiert,
derart geneigt bzw. angewinkelt ist, um sich progressiv der
wärmeabstrahlenden Fläche in einer Richtung weg von der Öff
nung des Einführdurchganges zu nähern, wodurch die Quer
schnittsfläche des Einführdurchganges progressiv verringert
wird.
Die Anordnung kann auch eine solche sein, daß ein Teil oder
die Gesamtheit eines Paares von Wänden, welche senkrecht auf
die wärmeabstrahlende Fläche stehen und den Einführdurchgang
definieren, geneigt bzw. angewinkelt sind, um sich progressiv
zueinander in einer Richtung weg von der Öffnung des Einführ
durchganges zu nähern, wodurch die Querschnittsfläche des
Einführdurchganges progressiv verringert bzw. verkleinert
wird.
Der Neigungswinkel der Wand bzw. Wandung in bezug auf die
Strömungsrichtung des Kühlgases liegt bevorzugt im Bereich
von 30° bis 60°.
Die Kühleinrichtung kann weiterhin umfassen zumindest ein
wärmeabstrahlendes Glied, welches auf der äußeren Fläche bzw.
Oberfläche der geneigten Wand bereitgestellt ist, welche den
Einführdurchgang definiert, und zwar entgegengesetzt zu der
Fläche gegenüberliegend bzw. gegenübergestellt von dem Ein
führdurchgang, sowie auf der äußeren Fläche der Wand, welche
den Kühlgasströmungsdurchgang definiert, und zwar kontinuier
lich von der äußeren Fläche der Wand, welche den Einführ
durchgang definiert.
Der Kühlgasströmungsdurchgang kann auch des Typs sein, wel
cher eine Vielzahl von Strömungs- bzw. Flußkanälen für das
Kühlgas umfaßt, und der Einführdurchgang kann auch eine Viel
zahl von Einführkanälen umfassen, welche mit den jeweiligen
bzw. entsprechenden Flußkanälen verbunden sind, wobei jeder
der Einführkanäle progressiv in seiner Querschnittsfläche
über einen Teil oder der Gesamtheit seiner Länge in Richtung
zu der Verbindung zu dem assoziierten bzw. dem entsprechenden
Strömungskanal abnimmt bzw. verkleinert, wobei das Miniatur
gebläse für jeden der Einführkanäle in der Nähe der Öffnung
des Einführkanals angeordnet ist.
Der Kühlgasströmungsdurchgang kann von dem Typ sein, welcher
eine Vielzahl von Strömungskanälen für das Kühlgas umfaßt,
und der Einführdurchgang kann auch zumindest einen Einführ
kanal umfassen, welcher progressiv in seiner Querschnitts
fläche über einen Teil oder der Gesamtheit seiner Länge in
Richtung der Strömungskanäle abnimmt und das Kühlgas kollek
tiv zu der Vielzahl von Strömungskanälen liefert, bzw. über
gibt, wobei das Miniaturgebläse für jeden dieser, zumindest
einem Einführkanal angeordnet ist.
Zumindest die Wand senkrecht zur Wärmeabstrahlfläche, welche
den Kühlgasdurchgang definiert, weist bevorzugt eine Wellung
bzw. Ondulierung einer gewünschten Konfiguration auf.
Alternativ hat zumindest die Wand senkrecht zur Wärmeab
strahlfläche, die den Kühlgasdurchgang definiert, eine ge
wellte bzw. gerippte Jalousie- bzw. Luftschlitzrippenstruktur
bzw. -kühlrippenstruktur.
Die Kühleinrichtung für ein elektronisches Teil bzw. Bauele
ment gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung
bietet die folgenden Vorteile. Da das Kühlgas um den elek
tronischen Teil durch eine Öffnung einer vorbestimmten Fläche
durch den Betrieb eines Miniaturgebläses gesaugt wird, ist es
möglich, eine Strömung des Kühlgases zu erhalten, deren Strö
mungsrate äquivalent ist zu jener herkömmlicher Kühleinrich
tungen. Das Kühlgas strömt bzw. fließt dann durch eine Öff
nung, deren Querschnittsfläche progressiv abnimmt bzw. klei
ner wird, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gases er
höht wird, um die Rate von Wärmetransfer bzw. den Wärmeüber
gangskoeffizienten von einer Einheitsfläche der den Durchgang
definierenden Wand zu erhöhen, wodurch die Wärmetransfereffi
zienz erhöht wird und dementsprechend die Rate der Wärmedis
sipation. Daher kann ein Kühleffekt erhalten werden, welcher
zumindest äquivalent jenem von herkömmlichen Kühleinrichtun
gen ist, und zwar trotz einer verringerten Wärmedissipations
fläche wegen der reduzierten bzw. verkleinerten Höhe der
Wand, welche den Strömungsdurchgang definiert. Offenbar er
laubt es die kleinere Querschnittsfläche des Strömungsdurch
ganges, das Gesamtvolumen der Kühleinrichtung zu reduzieren,
wodurch sie zu einer Reduktion in dem Volumen der gesamten
Anordnung einschließlich des elektronischen Teils und der
Kühleinrichtung beiträgt.
Die Reduktion in dem Volumen bietet einen neuen Raum für die
Installation von zusätzlichen Wärmeabstrahlungsrippen bzw.
Kühlrippen, wodurch sich eine größere Kühleffizienz bzw.
-leistung der Kühleinrichtung mit einem gegebenen Volumen oder
Größe für ein elektronisches Teil bietet.
Erfindungsgemäß wird eine Struktur vorgeschlagen, welche die
Höhe und Breite des Kühlgasströmungsdurchganges in der Kühl
einrichtung minimiert, und dadurch die Größe bzw. die Abmes
sung der Kühleinrichtung zu verringern, ohne gleichzeitig
eine wesentliche Verschlechterung der Kühlleistung bzw.
-fähigkeit zu bewirken.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine
Einrichtung zum Kühlen eines elektronischen Teils bereitge
stellt, bei der die Einrichtung an der wärmeabstrahlenden
Fläche bzw. Oberfläche des elektronischen Teils montiert ist
und vorgesehen ist mit einem Kühlgasströmungsdurchgang, wobei
die Verbesserung darin besteht, daß der Kühlgasströmungs
durchgang umfaßt einen ersten Abschnitt, welcher an seinem
einen Ende in der Seite der Kühleinrichtung geöffnet ist,
welche der einen Seite der Wärmeabstrahlfläche entspricht,
wobei der erste Abschnitt ein Miniaturgebläse aufweist zum
Verursachen, daß ein Kühlgas durch den ersten Abschnitt
strömt; einen zweiten Abschnitt, welcher an seinem einen Ende
in einer anderen Seite der Kühleinrichtung geöffnet ist,
welche einer anderen Seite der wärmeabstrahlenden Fläche
entspricht, wobei der zweite Abschnitt eine Querschnittsflä
che aufweist, welche kleiner ist, als jene des ersten Ab
schnittes; und einen dritten Abschnitt, welcher das andere
Ende des ersten Abschnittes mit dem anderen Ende des zweiten
Abschnittes verbindet bzw. überbrückt bzw. untereinander
verbindet, wobei die untere Fläche bzw. Bodenfläche des Kühl
gasströmungsdurchganges benachbart zu der wärmeabstrahlenden
Fläche derart geneigt ist, daß die Querschnittsfläche des
dritten Abschnittes von dem ersten Abschnitt in Richtung des
zweiten Abschnittes progressiv abnimmt bzw. verkleinert wird.
Der Kühlgasströmungsdurchgang umfaßt bevorzugt eine Vielzahl
von Strömungskanälen, welche jeweils aufweisen einen Ab
schnitt einer großen Querschnittsfläche entsprechend dem
ersten Abschnitt, einen Abschnitt einer kleinen Querschnitts
fläche entsprechend dem zweiten Abschnitt, und einen Zwi
schenabschnitt bzw. intermediären Abschnitt zwischen den
Abschnitten einer großen und einer kleinen Querschnittsflä
che.
Die Anordnung kann bevorzugt derart sein, daß der zweite
Abschnitt des Kühlgasdurchganges umfaßt eine Vielzahl von
Strömungskanälen und der erste Abschnitt umfaßt zumindest
einen Strömungskanal, von bzw. durch welchen das Kühlgas
kollektiv in eine Vielzahl von Strömungskanälen des zweiten
Abschnitts eingeführt wird, wobei jeder der Strömungskanäle
des zweiten Abschnittes zumindest ein Miniaturgebläse auf
weist zum Verursachen, daß Kühlgas dadurch in den zweiten
Abschnitt strömt.
Der Neigungswinkel des unteren Teils bzw. Bodens des Kühl
gasströmungsdurchganges des dritten Abschnitts bezüglich der
Strömungsrichtung des Kühlgases beträgt bevorzugt zwischen
30° und 60°.
Es ist auch bevorzugt, daß die Querschnittsfläche des zweiten
Abschnitts des Kühlgasströmungsdurchganges zwischen 0,25 bis
0,75 Mal größer ist als die Querschnittsfläche des ersten
Abschnittes des Kühlgasströmungsdurchganges.
Zumindest die Wand senkrecht auf die bzw. zur wärmeabstrah
lende Fläche, die den Kühlgasströmungsdurchgang definiert,
hat bevorzugt eine Wellung bzw. Ondulation jeder gewünschten
Konfiguration.
Die Anordnung kann auch eine solche sein, daß zumindest die
Wand, welche senkrecht auf die wärmeabstrahlende Fläche ist
und den Kühlgasströmungsdurchgang definiert, eine gewellte
bzw. gerippte Jalousie- bzw. Luftschlitzrippenstruktur auf
weist.
In der Kühleinrichtung für ein elektronisches Teil gemäß
einem vierten Aspekt der Erfindung durchdringt die durch ein
Miniaturgebläse erzeugte Strömung des Kühlgases durch einen
Strömungsdurchgang, dessen Querschnittsfläche progressiv
abnimmt, so daß die Geschwindigkeit der strömenden Luft bzw.
Fluids entsprechend erhöht wird. Die progressive Verringerung
in der Querschnittsfläche wird erzielt durch Neigen bzw.
Anwinkeln der unteren Wand des Strömungsdurchganges, d. h. der
Wand, die am nächsten zu der wärmeabstrahlenden Fläche des
elektronisches Teils ist. Dementsprechend ist die Geschwin
digkeit des Kühlgases am höchsten in der Grenzlage bzw.
-schicht bzw. -fläche, welche die untere Wand des Strömungs
durchganges berührt bzw. auf dieser aufliegt, wo der Tempera
turanstieg am kritischsten ist. Dementsprechend ist der Wär
metransferkoeffizient von der Fläche bzw. Oberfläche der
unteren Wand zu dem strömenden Kühlgas erhöht, so daß die
Wärme bzw. Hitze, welche durch das elektronische Teil als
eine Wärmequelle erzeugt wird, effektiv durch das Kühlgas
weggetragen bzw. geführt werden kann, wodurch zu einer Ver
besserung in der Kühleffizienz beigetragen wird.
Es ist daher möglich, eine Kühleinrichtung für ein elektroni
sches Teil zu erhalten, welche ein elektronisches Teil, z. B.
ein Halbleiterchip effizient kühlen kann, ohne eine Erhöhung
des Volumens der Kühleinrichtung zu bedingen bzw. zu benöti
gen.
Die Erfindung ermöglicht eine hohe Wärmetransfereffizienz von
dem Wärmeabstrahler zu dem Kühlgas durch Benutzen einer spe
zifischen Struktur des Strömungsdurchganges.
Fig. 1 ist eine perspektivische Aufrißansicht, welche
eine herkömmliche Kühleinrichtung für elektronische Teile
gemäß dem Stand der Technik darstellt;
Fig. 2 bis 7 sind perspektivische Aufrißansichten, wel
che jeweils Kühleinrichtungen für elektronische Teile gemäß
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen;
Fig. 8 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische
Ansicht, welche eine Kühleinrichtung für elektronische Teile
gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung darstellt;
Fig. 9 bis 11 sind perspektivische Ansichten, welche
jeweils Kühleinrichtungen für elektronische Teile gemäß wei
teren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstel
len;
Fig. 12 bis 15 sind teilweise weggebrochene perspektivi
sche Ansichten, welche jeweils Kühleinrichtungen für elek
tronische Teile gemäß weiteren Ausführungsformen der vorlie
genden Erfindung darstellen;
Fig. 16 ist eine schematische Schnittansicht entlang der
Linie XVI-XVI aus Fig. 15;
Fig. 17A ist eine perspektivische Vorderansicht, welche
eine Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
stellt;
Fig. 17B ist eine perspektivische Ansicht von hinten,
welche die in Fig. 17A gezeigte Kühleinrichtung darstellt;
Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht, welche die in
Fig. 17A und 17B gezeigte Kühleinrichtung darstellt, wel
che auf ein Halbleiterchip montiert bzw. befestigt ist;
Fig. 19A ist eine perspektivische Frontansicht, welche
eine Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
stellt;
Fig. 19B ist eine perspektivische Ansicht von hinten der
in Fig. 19A gezeigten Kühleinrichtung;
Fig. 19C ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie XIXC-XIXC aus Fig. 19A;
Fig. 20A ist eine perspektivische Frontansicht, welche
eine Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
stellt;
Fig. 20B ist eine perspektivische Ansicht von hinten,
welche die in Fig. 20A gezeigte Kühleinrichtung darstellt;
Fig. 20C ist eine perspektivische Ansicht, welche die in
Fig. 20A und 20B gezeigte Kühleinrichtung darstellt, wel
che auf ein Halbleiterchip montiert ist;
Fig. 20D ist eine Aufsicht auf die in Fig. 20C gezeigte
Kühleinrichtung;
Fig. 21A ist eine perspektivische Frontansicht, welche
eine Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
stellt;
Fig. 21B ist eine perspektivische Ansicht von hinten,
welche die in Fig. 21A gezeigte Kühleinrichtung darstellt;
Fig. 22A ist eine perspektivische Frontansicht, welche
eine Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
stellt;
Fig. 22B ist eine perspektivische Ansicht von hinten,
welche die in Fig. 22A gezeigte Kühleinrichtung darstellt;
Fig. 23A ist eine perspektivische Frontansicht, welche
eine Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
stellt;
Fig. 23B ist eine perspektivische Ansicht von hinten,
welche die in Fig. 23A gezeigte Kühleinrichtung darstellt;
Fig. 24A stellt ein Beispiel von Veränderungen von Wän
den einer Kühleinrichtung dar;
Fig. 24B stellt ein weiteres Beispiel von Veränderungen
von Wänden dar;
Fig. 25A ist eine perspektivische Frontansicht, welche
eine Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
stellt;
Fig. 25B ist eine perspektivische Ansicht von hinten,
welche die in Fig. 25A gezeigte Kühleinrichtung darstellt;
Fig. 25C ist eine teilweise weggebrochene perspektivi
sche Ansicht, welche die in Fig. 25A und 25B gezeigte
Kühleinrichtung darstellt;
Fig. 26 ist eine schematische Schnittansicht entlang der
Linie IIXVI-IIXVI von Fig. 25A;
Fig. 27 stellt die in Fig. 25A bis 25C gezeigte Kühl
einrichtung dar, welche auf ein Halbleiterchip montiert ist;
Fig. 28 bis 30 sind Diagramme, welche die Wärmetransfer
charakteristiken der in Fig. 25A bis 25C gezeigten Kühl
einrichtung darstellen bzw. anzeigen;
Fig. 31A ist eine perspektivische Frontansicht, welche
eine Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
stellt;
Fig. 31B ist eine perspektivische Ansicht von hinten,
welche die in Fig. 31A gezeigte Kühleinrichtung darstellt;
Fig. 31C ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie IIIXIC-IIIXIC aus Fig. 31A;
Fig. 31D ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie IIIXID-IIIXID von Fig. 31A;
Fig. 32 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine
Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 33 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine
Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 34 ist eine schematische Schnittansicht entlang der
Linie IIIXIV-IIIXIV von Fig. 33.
Eine Beschreibung einer Kühleinrichtung 100 gemäß einer in
Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform wird gegeben.
Die Kühl- bzw. Kühlungs- bzw. Wärmeentzugseinrichtung 100 der
ersten Ausführungsform umfaßt einen Abstrahlungsrippen- bzw.
Abstrahlungskühlrippenblock 110, einen Rippenblockdeckel 120
und Motoren 130 und 131, welche jeweils mit einem Lüfter bzw.
Ventilator bzw. Gebläse bzw. Verdichter ausgerüstet sind.
Der Rippenblock 110 ist um Rippenwände hin und her ausgehöhlt
bzw. mit Vertiefungen bzw. Durchgangsrillen bzw. Nuten ver
sehen, um einen zickzackförmigen Fluß- bzw. Strömungsdurch
gang 113 zu bilden, durch welchen ein Kühlgas strömt, mit
Öffnungen 111 und 112 an zwei Enden des Blocks 110. Dieser
Rippenblock 110 wird durch Formen bzw. Gießen bzw. Pressen
von Aluminium, Kupfer, einer Kupfer-Wolfram-Legierung, Alumi
niumnitrit oder dergleichen gebildet.
Der Deckel 120 ist eine Abdeckung bzw. eine Kopfplatte bzw.
eine Abdeckhaube zum Verschließen des geöffneten oberen Endes
des Rippenblocks 110. Dieser Deckel 120 wird angeordnet, um
den Rippenblock 110 zu schließen, um die Oberseite des mit
Durchgangsrillen versehenen Abschnitts zu schließen und um
den Kühlgasströmungsdurchgang 113 zu bilden, der jeweils nur
an den Öffnungen 111 und 112 geöffnet ist, welche als Einlaß-
bzw. Saug- und Auslaßöffnungen benutzt werden. In dieser
Ausführungsform ist dieser Deckel 120 eine gedruckte Leiter
platte bzw. Schaltungsplatte bzw. Schaltkarte bzw. Flachbau
gruppe, welche mit einem Verdrahtungs- bzw. Beschaltungsmu
ster für die unten genannten Motoren versehen ist, von denen
jeder mit einem Gebläse ausgerüstet ist.
Die Gebläsemotoren 130 und 131 sind bei vorbestimmten Posi
tionen auf dem Deckel 120 fest befestigt bzw. angebracht, so
daß sie in der Nähe von der Öffnung 111 bzw. 112 angeordnet
werden können, und zwar innerhalb des Strömungsdurchganges
113, wenn der Rippenblock 110 durch den Deckel 120 geschlos
sen wird. Ein Miniaturschrittmotor, welcher dimensioniert
ist, um innerhalb der Rippenwände angeordnet bzw. eingelassen
zu werden, oder ein bürstenloser Gleichstrommotor ist geeig
net für die Motoren 130 und 131 zum Antreiben der Gebläse. In
dieser Ausführungsform ist ein Miniaturschrittmotor benutzt.
Die Motoren 130 und 131 und/oder Gebläse können von dem Typ
sein, welcher auf dem Deckel 120 (oder auf den Wänden des
Durchgangs 113) gemäß einer Mikrobearbeitungstechnik herge
stellt wird.
Der Rippenblock 110 und der Deckel 120, welcher mit den wie
vorangehend beschrieben hergestellten Motoren 130 und 131
vorgesehen wird, sind auf der hinteren Fläche bzw. Oberfläche
des Halbleiterchips bzw. Mikrobausteins 900 montiert, und
zwar in der in Fig. 2 gezeigten Reihenfolge bzw. Anordnung,
wodurch ein Kühlmechanismus für den Halbleiterchip 900 gebil
det ist. Der Motor 130 wird insbesondere in einer Richtung
gedreht, welche ein Gas bzw. Fluid in den Durchgang 113
saugt, während der Motor 131 in einer Richtung gedreht wird,
welche das Gas daraus ausläßt. Dementsprechend wird ein Fluß
bzw. eine Strömung eines Kühlgases innerhalb des Durchganges
113 in einer Richtung von der Öffnung 111, welche als Saug
öffnung dient, zu der Öffnung 112, welche als Auslaßöffnung
dient, erzeugt. Der Gasfluß bzw. die Gasströmung nimmt Hitze
bzw. Wärme von den Rippenwänden bzw. -wandungen auf, während
es durch den Durchgang 113 hindurchtritt, so daß der Halblei
terchip 900 gekühlt werden kann.
Gemäß der Kühleinrichtung 100 der ersten Ausführungsform,
welche wie vorangehend beschrieben konstruiert und betrieben
wird, hat der Rippenblock 110 Abmessungen, z. B. Höhe und
Volumen, welche ähnlich jenen von typischen Rippenblöcken
sind und trotzdem kann eine Strömung von Kühlgas durch die
Gebläsemotoren erzeugt werden, welche zwischen den Rippenwän
den angeordnet sind, so daß ein Halbleiterchip zwangsbelüftet
bzw. zwangsgekühlt werden kann. Das heißt, daß die Kühlein
richtung dieser Ausführungsform ein Gebläse 920 nicht benö
tigt, während es eine Kühlfähigkeit bzw. -leistung hat bzw.
behält, welche vergleichbar ist zu einem Kühlmechanismus
gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Stand der Technik.
Tabelle 1 zeigt ein spezifisches Beispiel der Kühleinrichtung
der ersten Ausführungsform.
Kühleinrichtung: Basisabmessungen | |
40 mm × 40 mm | |
Kühleinrichtung: Höhe | 15 mm |
Strömungsdurchgang: Breite | 7 mm |
Strömungsdurchgang: Tiefe | 12 mm |
Gebläse: Durchmesser | 6 mm |
Motor: Durchmesser | 4 mm |
Motor: Länge über alles bzw. Gesamtlänge | 30 mm |
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird jetzt eine Beschreibung
einer zweiten Ausführungsform einer Kühleinrichtung für elek
tronische Teile gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
Eine Kühleinrichtung 200 der zweiten Ausführungsform unter
scheidet sich von jener der ersten Ausführungsform in der
Konstruktion bzw. Auslegung des Kühlgasströmungsdurchganges,
welcher in einem Strahlungs- bzw. Abstrahlungsrippenblock
bzw. Kühlungsrippenblock 201 gebildet ist. Die Kühleinrich
tung 100 der ersten Ausführungsform umfaßt einen einzigen
Strömungsdurchgang 113, welcher derart gebildet ist, um in
dem gesamten Block zickzackförmig zu verlaufen. Die Kühlein
richtung 200 der zweiten Ausführungsform hat im Gegensatz
dazu zwei Strömungs- bzw. Flußdurchgänge 206 und 207, von
denen jede mit unabhängigen Saug- bzw. Einlaß- und Auslaßöff
nungen versehen ist. Der Rippenblock 201 der Kühleinrichtung
200 gemäß der zweiten Ausführungsform hat Öffnungen 202,
203, 204 und 205. Der Strömungsdurchgang 206 ist mit den
Öffnungen 202 und 203 gebildet, welche als zwei Enden benutzt
werden, während der andere Durchgang 207 mit den Öffnungen
204 und 205 gebildet ist, welche als zwei Enden benutzt wer
den. Gebläsemotoren 209 und 210 sind an einem Rippenblock
deckel 208 fest montiert, so daß sie in der Nähe von der
Öffnung 202 bzw. 204 angeordnet sind, wenn der Deckel 208
angeordnet wird, um den Rippenblock 201 zu schließen.
Der Rippenblock 201 und der Deckel 208, welche wie vorange
hend beschrieben konstruiert sind, sind an einem Halbleiter
chip montiert, wodurch sie ein Kühlmechanismus für den Halb
leiterchip bilden. Insbesondere werden beide Motoren 209 und
210 in einer Richtung gedreht, welche ein Gas in jeden der
Durchgänge 206 bzw. 207 saugt. Dementsprechend wird eine
Strömung eines Kühlgases innerhalb jedes der Durchgänge 206
und 207 in einer Richtung von den Öffnungen 202 und 204,
welche als Saug- bzw. Einlaßöffnungen dienen, zu den Öffnun
gen 203 und 205, welche als Auslaßöffnungen dienen, gebildet.
Die Gasströmung absorbiert Hitze bzw. Wärme von den Rippen
wänden, während sie in den Durchgängen 206 und 207 durch
tritt, so daß der Halbleiterchip gekühlt werden kann.
Die Kühleinrichtung 200 der zweiten Ausführungsform führt den
Kühlvorgang mittels zwei unabhängiger Strömungsdurchgänge
durch, von denen jeder mit einer Saug- und einer Auslaßöff
nung versehen ist, wodurch die Kühleffizienz bzw. -leistung
auf einen höheren Grad vergrößert wird im Vergleich zu einer
Einrichtung, welche den Kühlvorgang mittels eines einzigen
Durchganges durchführt.
In der zweiten Ausführungsform werden beide Motoren 209 und
210 in einer Richtung gedreht, welche ein Gas in die Durch
gänge saugt. Sie können jedoch auch in einer Richtung gedreht
werden, welche ein Gas daraus ausläßt, in welchem Fall die
Öffnungen 203 und 205 als Saugöffnungen benutzt werden, wäh
rend die Öffnungen 202 und 204 als Auslaßöffnungen dienen.
Mit der wie vorangehend beschrieben konstruierten Kühlein
richtung 200 dienen die Öffnungen 203 und 205, welche in der
Nähe des zentralen Abschnittes des Halbleiterchips angeordnet
sind, als Saugöffnungen und dementsprechend strömt ein Gas
mit niedriger Temperatur, welches gerade von dem Äußeren
gesaugt wurde, in den zentralen Abschnitt des Halbleiter
chips. Es ist somit erwünscht, daß die Motoren in einer Rich
tung gedreht werden, welche die Strömung eines Kühlgases in
solch einer Richtung erzeugt, um einen Halbleiterchip zu
kühlen, dessen mittlerer Abschnitt eine größere Menge an
Wärme emittiert bzw. ausstrahlt.
Tabelle 2 zeigt ein spezifisches Beispiel der Kühleinrichtung
der zweiten Ausführungsform.
Kühleinrichtung: Basisabmessungen | |
40 mm×40 mm | |
Kühleinrichtung: Höhe | 15 mm |
Strömungsdurchgang: Breite | 5 mm |
Strömungsdurchgang: Tiefe | 12 mm |
Gebläse: Durchmesser | 4,5 mm |
Motor: Durchmesser | 4 mm |
Motor: Gesamtlänge | 30 mm |
Eine dritte Ausführungsform einer Kühleinrichtung für elek
tronische Teile gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt
unter Bezugnahme auf Fig. 4 erklärt.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Kon
struktion einer Kühleinrichtung 300 gemäß der dritten Aus
führungsform darstellt. Die Kühleinrichtung 300 der dritten
Ausführungsform ist mit einer größeren Anzahl von Strömungs
durchgängen versehen als die Kühleinrichtung 200 der zweiten
Ausführungsform. Die Kühleinrichtung 300 umfaßt Rippenwände
bzw. Kühlrippenwände bzw. -wandungen, um fünf Durchgänge
parallel zueinander zu bilden, und zwar beginnend von einer
seitlichen Fläche bzw. Querfläche eines Abstrahlungsrippen
blocks bzw. -kühlrippenblocks 301. Motoren 330 und 331 sind
an einem Rippenblockdeckel 320 fest montiert, so daß diese
jeweils in der Nähe der zwei Enden jedes Durchganges angeord
net sind, wenn der Deckel 320 angeordnet ist, um den Rippen
block 310 zu schließen. Obwohl die in Fig. 4 gezeigten Moto
ren 330 und 331 an dem Deckel 320 befestigt sind, wie jene in
der ersten und der zweiten Ausführungsform gezeigten, sind
sie gezeigt, als ob sie in dem durch den Deckel 320 geschlos
senen Rippenblock 310 angeordnet sind, und zwar zur besseren
Verständlichkeit der Darstellung.
Die Motoren 330 werden in einer Richtung gedreht, welche ein
Gas in die Durchgänge saugt, während die Motoren 331 in einer
Richtung gedreht werden, welche das Gas daraus ausläßt. Die
Strömung bzw. der Fluß eines Kühlgases wird somit innerhalb
jedes der Durchgänge erzeugt, so daß Wärme von den Rippenwän
den absorbiert wird, wodurch ein Halbleiterchip gekühlt wird.
Der Rippenblock 310 der Kühleinrichtung 300 der dritten Aus
führungsform ist weiterhin in noch kleinere Flächen bzw.
Areale geteilt als das Gegenstück der Kühleinrichtung 200 der
zweiten Ausführungsform. Somit kann der Kühlvorgang durch die
Einrichtung 300 durch die kleineren Flächen des Rippenblocks
310 durch ein Gas durchgeführt werden, welches unter einer
höheren Geschwindigkeit strömt. Demzufolge ist es möglich,
einen ausreichenden Kühlvorgang durchzuführen, sogar für ein
Halbleiterchip, welcher eine signifikant große Wärmemenge
emittiert.
In der dritten Ausführungsform sind die für die Saug- und
Auslaßöffnungen vorgesehenen Gebläsemotoren, d. h. zwei Moto
ren 330 und 331, für jeden Durchgang vorgesehen. Jedoch kann
ein beliebiger dieser Motoren ausreichend sein, und zwar
gemäß dem Wärmewert bzw. -menge, welcher von dem verwendeten
bzw. angebrachten Halbleiterchip emittiert wird.
Eine vierte Ausführungsform einer Kühleinrichtung für elek
tronische Teile gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt
unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.
Eine Kühleinrichtung 400 der vierten Ausführungsform ist
ähnlich zu dem Gegenstück der ersten Ausführungsform in der
Konstruktion bzw. Auslegung der Rippenwände eines Strahlungs
rippenblockes 410 und in den Montagepositionen von Gebläsemo
toren 430 und 431 an einem Rippenblockdeckel 420. Die vierte
Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der ersten
Ausführungsform in der Tatsache, daß eine Öffnung 421 bei dem
zentralen Abschnitt 420 angeordnet ist. In der vierten Aus
führungsform werden beide Motoren 430 und 431 in einer Rich
tung gedreht, welche ein Gas in den Durchgang saugt. Dement
sprechend strömt ein durch die Öffnungen 411 und 412 gesaug
tes Kühlgas innerhalb des Durchganges eines Rippenblocks 410,
um die Wärme von den Rippenwänden zu absorbieren, und dann
durch die Öffnung 421 ausgelassen zu werden, welche auf dem
oberen Abschnitt der Kühleinrichtung 400 angeordnet ist.
Bei der Kühleinrichtung 400 der vierten Ausführungsform kann
ein Gas, welches Wärme absorbiert bzw. Wärme absorbiert hat,
ausgelassen werden in bezug auf den bzw. an dem oberen Ab
schnitt eines Halbleiterchips. Es ist somit besonders effek
tiv, wenn ein Gas, das Wärme absorbiert hat, mit einer hohen
Temperatur nicht von einer seitlichen Fläche einer Einrich
tung ausgelassen werden kann, weil ein anderer Halbleiterchip
um den an der Einrichtung angeordneten Chip herum montiert
ist.
Obwohl in der vierten Ausführungsform beide Motoren 430 und
431 in einer Richtung gedreht werden, welche ein Gas in den
Durchgang saugt, können diese in einer Richtung gedreht wer
den, welche das Gas davon bzw. daraus ausläßt. In diesem Fall
dient die Öffnung 421, welche gegenüber dem zentralen Ab
schnitt des Halbleiterchips angeordnet ist, als eine Saugöff
nung, und somit strömt ein Kühlgas mit einer niedrigen Tempe
ratur, welches gerade von dem Äußeren durch die Saugöffnung
gesaugt wurde, in den zentralen Abschnitt des Halbleiter
chips. Es ist somit erwünscht, daß die Motoren in solch einer
Richtung gedreht werden, um einen Halbleiterchip zu kühlen,
dessen zentraler Abschnitt eine größere Menge an Wärme emit
tiert.
Es wird jetzt eine Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 6
einer fünften Ausführungsform einer Kühleinrichtung für elek
tronische Teile gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
Eine Kühleinrichtung 500 der fünften Ausführungsform ist ein
Beispiel von Modifikationen, welche durch die Kombination der
ersten bis vierten Ausführungsformen erhalten werden. Eine
Öffnung 521 ist für einen zentralen Abschnitt eines Rippen
blockdeckels 520 vorgesehen, und Öffnungen sind jeweils vor
gesehen für vier seitliche Flächen eines Strahlungsrippen
blockes 510. Wenn der Deckel 520 angeordnet ist, um den Rip
penblock 510 zu schließen, sind Motoren 530, 531, 532 und
533, welche an dem Deckel 520 fest montiert sind, jeweils in
der Nähe der vier Öffnungen auf den seitlichen Flächen des
Rippenblocks 510 angeordnet. Obwohl die in Fig. 6 gezeigten
Motoren 530, 531, 532 und 533 sowie die in der dritten Aus
führungsform gezeigten Gegenstücke an dem Deckel 520 befe
stigt sind, sind sie in dem Rippenblock 510 angeordnet ge
zeigt, welcher durch den Deckel 520 geschlossen bzw. verdeckt
wird, und zwar zur besseren Verständlichkeit der Darstellung.
Die Motoren 530, 531, 532 und 533 werden in einer Richtung
gedreht, welche ein Gas in den Strömungsdurchgang saugt, so
daß die Strömung eines Kühlgases erzeugt werden und von den
Öffnungen benachbart zu den Motoren zu der Öffnung 521 durch
treten bzw. strömen kann, welche bei der Mitte der Einrich
tung vorgesehen ist. Die Gasströmung absorbiert Wärme von den
Rippenwänden, während sie durch den Durchgang durchtritt, so
daß ein Halbleiterchip gekühlt werden kann.
Wie deutlich aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich,
kann die Anzahl, Konfiguration und Position des Kühlgasströ
mungsdurchganges und der Öffnungen geeignet wie erwünscht
eingestellt bzw. angepaßt werden, und zwar gemäß dem von dem
angewendeten Halbleiterchip emittierten Wärmewert bzw. -men
ge, den Bedingungen der Teile um den Chip herum, und zwar
montiert an der Leiterplatte, den Betriebszuständen des Rip
penblocks und des Deckels und dergleichen.
Eine Erläuterung einer sechsten Ausführungsform einer Kühl
einrichtung für elektronische Teile gemäß der vorliegenden
Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 7 gegeben.
Eine Kühleinrichtung 600 der sechsten Ausführungsform unter
scheidet sich von den Gegenstücken der ersten bis fünften
Ausführungsform darin, daß Gebläsemotoren 630 und 631 fest an
einem Strahlungsrippenblock 610 befestigt sind. Der Rippen
block 610, ebenso wie das Gegenstück der ersten Ausführungs
form, ist ein Preßprofil bzw. Form bzw. Formguß bzw. Guß,
welcher aus Keramik, Aluminiumoxid, Glas, einem Epoxyharz
bzw. Epoxidharz bzw. Ethoxylinharz oder dergleichen gebildet
ist, und umfaßt einen Kühlgasströmungsdurchgang, welcher
darin gebildet ist. Anders als der Rippenblock der ersten
Ausführungsform umfaßt er jedoch Isolationsabschnitte bzw.
isolierende Abschnitte 611 und 612, welche zum Befestigen des
Motors 630 bzw. 631 daran benutzt werden können. Die isolie
renden Abschnitte 611 und 612 können aus dem gleichen Materi
al wie die Rippenwände gebildet bzw. geformt werden, solange
sie zur Befestigung der Motoren daran bearbeitet bzw. ver
edelt bzw. behandelt werden können. Jeder der Abschnitte 611
und 612 ist bevorzugt eine gedruckte Leiterplatte, auf wel
cher eine Leitungs- bzw. Verdrahtungsanordnung zum Betreiben
bzw. Antreiben der Motoren ausgelegt bzw. gearbeitet werden
kann.
Ein Rippenblockdeckel 620 wird benutzt, um das geöffnete
obere Ende des Rippenblocks 610 zu schließen bzw. zu über
decken. Dieser Deckel 620 ist angeordnet, um den Rippenblock
610 zu schließen, um einen Kühlmechanismus für einen Halblei
terchip zu bilden. Die Kühleinrichtung 600 der sechsten Aus
führungsform funktioniert in einer ähnlichen Weise wie die
der ersten Ausführungsform.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, können
die Gebläsemotoren sowohl auf dem Deckel, als auch auf dem
Rippenblock montiert werden, solange dies das Formgebungs-
bzw. Gießverfahren und das Formgebungs- bzw. Gußmaterial
erlauben.
Eine siebte Ausführungsform einer Kühleinrichtung für elek
tronische Teile gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter
Bezugnahme auf Fig. 8 erklärt.
Eine Kühleinrichtung 700 der siebten Ausführungsform wird
erhalten durch einstückiges Formen bzw. Gießen eines Abstrah
lungsrippenblockes und eines Rippenblockdeckels. Die Kühl
einrichtung 700 ist derart konstruiert, daß Gebläsemotoren
730, 731, 732, 733 und 734 in einem Kühlgasströmungsdurchgang
installiert bzw. angeordnet sind, welcher in einem
Wärmestrahler 710 gebildet ist. Der Stahler 710 ist eine
Gußform bzw. ein Abguß bzw. eine Preßform, welche gebildet
ist aus Aluminium, Kupfer, einer Kupfer-Wolfram-Legierung,
Aluminiumnitrit oder dergleichen und umfaßt fünf zylindrische
Durchgangsbohrungen bzw. -löcher, welche zu Kühlgasströ
mungsdurchgänge führen bzw. diese bilden. Der Strahler bzw.
Kühler 710 umfaßt auch isolierende Abschnitte bzw. Isola
tionsabschnitte, welche bearbeitet bzw. veredelt bzw. ver
arbeitet werden, um die jeweiligen Motoren daran zu befesti
gen.
Wie vorangehend festgestellt, kann die Kühleinrichtung der
vorliegenden Erfindung durch Übereinanderlegen eines Rippen
blockdeckels auf einen Strahlungsrippenblock gebildet werden,
so daß ein Kühlgasströmungsdurchgang gewährleistet wird.
Alternativ kann, falls das Bearbeitungsverfahren dies er
laubt, die Kühleinrichtung einstückig in solch einer Weise
geformt bzw. gegossen werden, daß ein Durchgang in dem Rip
penblock und dem Deckel gebildet wird.
Eine Kühleinrichtung 300a für elektronische Teile gemäß einer
achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
einer Weise aufgebaut, welche ähnlich dem Gegenstück der in
Fig. 4 gezeigten dritten Ausführungsform ist, mit der Aus
nahme, daß sie keinen Rippenblockdeckel 320 aufweist.
In dieser Ausführungsform ist der Strömungsdurchgang nach
oben offen, so daß die Kühleffizienz bzw. -leistung zu einem
höheren Grad verbessert wird.
Eine Kühlvorrichtung 500a für elektronische Teile gemäß einer
neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
einer Weise ähnlich zu dem Gegenstück der in Fig. 6 gezeigten
fünften Ausführungsform konstruiert mit der Ausnahme, daß sie
keinen Rippenblockdeckel 520 aufweist.
In dieser Ausführungsform ist der Strömungsdurchgang nach
oben offen, so daß die Kühleffizienz bzw. -leistung zu einem
höheren Grad vergrößert wird.
Eine Kühleinrichtung 600a für elektronische Teile gemäß einer
zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
einer Weise ähnlich zu jener der in Fig. 7 gezeigten sechsten
Ausführungsform konstruiert, mit der Ausnahme, daß sie keinen
Rippenblockdeckel 620 aufweist.
In dieser Ausführungsform ist der Strömungsdurchgang nach
oben offen, so daß die Kühleffizienz zu einem höheren Grad
verbessert wird.
Eine Kühleinrichtung 10 einer elften Ausführungsform, welche
in Fig. 12 gezeigt ist, umfaßt einen ersten Wärmeabstrahler
20, Mikroventilatoren bzw. -lüfter bzw. -gebläse bzw. -ver
dichter 30a-30e und 31a-31e, und einen zweiten Wärmeab
stahler 40.
Eine Erläuterung der Konstruktion der jeweiligen Komponenten
wird gegeben.
Der erste Wärmeabstrahler 20 umfaßt eine untere Fläche bzw.
Bodenfläche, welche in Kontakt mit einem Halbleiterchip ge
halten ist, und Öffnungen 22a-22e sind von einer Seite der
unteren Fläche gebildet, während Öffnungen 23a-23e in der
entgegengesetzten Seite davon gebildet sind. Fünf rohrförmige
Durchgänge 21a-21e, durch welche ein Kühlgas strömt, sind
in dem ersten Abstrahler 20 vorgesehen, so daß sie linear
durchtreten von den Öffnungen 22a-22e zu den Öffnungen
23a-23e, welche sich gegenüber liegen. Dieser Abstrahler bzw.
Radiator 20 ist gebildet durch Formen bzw. Gießen bzw. Pressen
von Aluminium, Kupfer, einer Kupfer-Wolfram-Legierung, Alumi
niumnitrit oder dergleichen.
Die Mikrogebläse 30a-30e und 31a-31e, welche jeweils
gebildet sind durch Anbringen bzw. Befestigen eines miniatu
risierten Gebläses an einem miniaturisierten Motor, sind
jeweils in der Nähe der Öffnungen 22a-22e und 23a-23e in
den jeweiligen Durchgängen 21a-21e angeordnet. Die Mikroge
bläse 30a-30e und 31a-31e sind an Montierabschnitten
befestigt, welche teilweise die Wände des Wärmeabstrahlers
bilden und verarbeitet bzw. veredelt sind, um die Motoren zu
isolieren, welche somit darauf montiert werden können. Die
Mikrogebläse 30a-30e werden in einer Richtung gedreht,
welche ein Kühlgas zu dem Äußeren des ersten Abstrahlers 20
von den Durchgängen 21a-21e ausläßt, um die Strömung bzw.
Fluß Wb eines Kühlgases zu erzeugen. Die Mikrogebläse 31a-31e
werden andererseits in einer Richtung gedreht, um ein
Kühlgas in die Durchgänge 21a-21e von dem Äußeren eines
ersten Abstrahlers 20 zu saugen bzw. einzulassen, um eine
Strömung bzw. einen Fluß Wa eines Kühlgases zu erzeugen.
Der zweite Wärmeabstrahler 40 ist derart konstruiert, daß
sechs Rippenwände bzw. -wandungen 42a-42f auf und senkrecht
zu der oberen Fläche bzw. Oberfläche des ersten Abstrahlers
20 installiert bzw. angeordnet sind, um fünf rückspringende
Nuten bzw. Durchgangsrillen 41a-41e zu bilden. Dieser Ab
strahler 40 wird auch hergestellt durch Pressen bzw. Preß
formen bzw. Formen bzw. Gießen von Aluminium, Kupfer, einer
Kupfer-Wolfram-Legierung, Aluminiumnitrit oder dergleichen.
Ein Montageverfahren der Kühleinrichtung 10 wird jetzt unter
Bezugnahme auf Fig. 13 erläutert.
Fig. 13 stellt ein Montageverfahren der in Fig. 12 gezeigten
Kühleinrichtung 10 dar und zeigt auch ein Halbleiterchip 93,
welcher die darauf befestigte Kühleinrichtung 10 umfaßt, und
zwar montiert auf einer gedruckten Leiterplatte 92 innerhalb
der Haupteinheit eines Personalcomputers bzw. Rechners 90 als
ein Beispiel.
Ein Bläser bzw. Gebläse 91 zum Kühlen der Haupteinheit des
Personalcomputers 90 ist bei dem Computer 90 vorgesehen, um
ein Gas von dem Äußeren zu saugen und somit die Strömung bzw.
Fluß Wc eines Kühlgases innerhalb des Computers 90 zu erzeu
gen. Der Halbleiterchip 93 mit der darauf befestigten Ein
richtung 10 ist auf der Platte 92 innerhalb des Computers 90
montiert, so daß die Nuten 41a-41e, welche innerhalb des
zweiten Abstrahlers 40 der Einrichtung 10 gebildet sind,
parallel zu der Richtung der Strömung Wc angeordnet bzw.
plaziert sind.
Der Halbleiterchip 93 ist auf der Platte 92, wie vorangehend
beschrieben, installiert, um die von dem Äußeren erzeugte
Strömung Wc durch die Nuten 41a-41e in dem zweiten Wärme
abstrahler 40 durchtreten zu lassen. Diese Konstruktion ver
hindert das Auftreten von Turbulenzen in der Gasströmung Wc,
wodurch eine effiziente Wärmeabstrahlung durch den zweiten
Abstrahler 40 und dementsprechend eine effiziente Kühlung des
Halbleiterchips erzielt wird.
In dem ersten Wärmeabstrahler 20 andererseits werden die
Strömungen Wa und Wb in den Durchgängen jeweils durch die
Mikrogebläse 30a-30e und 31a-31e gebildet, wodurch eine
effiziente Wärmeabstrahlung bzw. -abführung von den Wänden,
welche die Durchgänge 21a-21e umgeben, und somit eine effi
ziente Kühlung des Halbleiterchips erzielt werden.
In der in der elften Ausführungsform gezeigten Kühleinrich
tung 10 sind die fünf Durchgänge 21a-21e des ersten Wärme
abstrahlers 20 linear von einer Seite zu der entgegengesetz
ten Seite der unteren Fläche des ersten Abstrahlers 20 gebil
det, jedoch ist diese Konstruktion nicht exklusiv.
Ein Beispiel von Veränderungen der Durchgänge des ersten
Wärmeabstrahlers ist in Fig. 14 gezeigt.
Ein erster in Fig. 14 gezeigter Wärmeabstrahler 60 umfaßt
einen Kühlgasströmungsdurchgang 61, welcher gebildet ist, um
zickzackförmig von einer Ecke zu der entgegengesetzten Ecke
zu verlaufen, welche zueinander diagonal angeordnet sind.
Mikrogebläse 64 und 65 sind in der Nähe der Öffnungen 62 und
63 bei den jeweiligen Ecken angeordnet. Solange die Mikroge
bläse 64 und 65 einen ausreichenden Kühlvorgang bzw. -betrieb
durchführen können, kann der erste Wärmeabstrahler so kon
struiert werden, ohne Probleme aufzuwerfen. In solch einem
Fall sind nur zwei Mikrogebläse ausreichend und es ist somit
möglich, eine billige Kühleinrichtung herzustellen, welche
einfach zusammengefügt werden kann. Weiterhin sind nur zwei
Öffnungen, d. h. die Saug- und Auslaßöffnung für den ersten
Wärmeabstrahler vorgesehen, wodurch ein nachteiliger Einfluß
verringert wird, welcher auf die durch das externe Gebläse
erzeugte Strömung einwirkt.
Eine Erläuterung einer zwölften Ausführungsform einer Kühl
einrichtung für elektronische Teile gemäß der vorliegenden
Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 15 und
16 gegeben werden. Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht,
welche eine Konstruktion einer Kühleinrichtung 50 für elek
tronische Teile gemäß der zwölften Ausführungsform darstellt.
Die Kühleinrichtung 50 der zwölften Ausführungsform, sowie
das Gegenstück der elften Ausführungsform umfaßt einen ersten
Wärmeabstrahler 51, Mikrogebläse 52a bis 52e, Mikrogebläse
(nicht gezeigt), welche auf der entgegengesetzten Seite zu
den Mikrogebläse 52a-52e angeordnet sind, und einen zweiten
Wärmeabstrahler 53.
Die obigen Komponenten sind in einer ähnlichen Weise wie die
der elften Ausführungsform konstruiert. Die Kühleinrichtung
50 dieser Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der
der elften Ausführungsform dadurch, daß sie Öffnungen
54a-54e zwischen dem ersten Abstrahler und dem zweiten Abstrahler
51 bzw. 53 aufweist. Das heißt, daß die Öffnungen 54a-54e
jeweils in rückspringenden Nuten bzw. Durchgangsrillen
55a-55e des zweiten Abstrahlers 53 vorgesehen sind, um mit einem
Durchgang 56a zu kommunizieren, welcher an dem äußersten Ende
des ersten Wärmeabstrahlers 51 angeordnet ist. Diese Einrich
tung 50 ist derart installiert, daß der Durchgang 52e des
ersten Gliedes 51 stromaufwärts liegend der Gasströmung an
geordnet ist, welche von dem Äußeren erzeugt sind, und die
Öffnungen 54a-54e sind stromabwärtsliegend davon angeord
net.
Die Kühlgasströmung in der wie vorangehend beschrieben kon
struierten Einrichtung 50 wird jetzt unter Bezugnahme auf
Fig. 16 erläutert.
Fig. 16 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XVI-XVI von
Fig. 15 und stellt die Gasströmung in der in Fig. 15 gezeig
ten Kühleinrichtung 50 dar.
Generell absorbiert die durch das externe Gebläse erzeugte
Gasströmung Wc Wärme von den Rippenwänden, während sie in der
Nut 55a in dem zweiten Abstrahler 53 durchtritt, so daß die
Temperatur der Strömung Wc erhöht wird. Dies würde normaler
weise die Richtung der Strömung Wc etwa auf halbem Weg in der
Nut 55a verändern in einer Abwärtsbewegung in die durch den
Pfeil Wd in Fig. 16 mit gestrichelten Linien gezeigte Rich
tung. Die somit erhaltene sich aufwärts bewegende Strömung Wd
würde nicht durch das Auslaßende der Nut 55a durchtreten.
Wie vorangehend beschrieben, ist die Kühleinrichtung 50 je
doch mit der Öffnung 54a versehen, um die Nut 55a und den
Durchgang 56a miteinander zu verbinden, in welchem die Strö
mung Wa und Wb durchtreten, wie in Fig. 15 gezeigt. Die Strö
mungen Wa und Wb verringern deshalb die Dichte der Strömung
Wc, welche an den Strömungen Wa und Wb durch die Öffnung 54a
vorbeigeht, wodurch der mögliche sich aufwärts bewegende
Strom Wd nach unten bewegt wird, welcher sich somit wie durch
den Pfeil We in Fig. 16 gezeigt bewegt.
Demzufolge strömt bzw. fließt das Kühlgas durch die Nut 55a
zu dem Äußeren der Einrichtung, wodurch ein effizienter Kühl
vorgang durchgeführt wird.
Die Kühleinrichtung der vorliegenden Erfindung wurde mittels
der elften und zwölften Ausführungsformen beschrieben. Jedoch
sind diese nur Darstellungen und verschiedene Veränderungen
können innerhalb der Erfindung durchgeführt werden.
Zum Beispiel ist, obwohl in der elften und der zwölften Aus
führungsform fünf Durchgänge linear in dem ersten Wärmeab
strahler gebildet sind, dies nicht exklusiv und die Durch
gänge können mehr oder weniger sein als fünf, z. B. vier oder
sechs, um geeignet angeordnet zu werden, und zwar wie er
wünscht, um eine einfache Gasströmung in den Durchgängen zu
verbessern bzw. zu erreichen.
Obwohl in vorangegangenen Ausführungsformen ein Mikrogebläse
für jede der Saug- und Auslaßöffnungen jedes Durchgangs vor
gesehen ist, kann es für eine dieser Öffnungen vorgesehen
werden. Alternativ kann ein einziges Mikrogebläse bei einer
anderen Position angeordnet werden, z. B. in der Mitte des
Strömungsdurchganges. Drei oder mehrere Mikrogebläse können
auch angeordnet werden. Es kann dementsprechend eine geeigne
te Anzahl von Mikrogebläsen vorgesehen werden, gemäß den
Durchgängen und der Blasekapazität der Mikrogebläse.
Der erste und der zweite Wärmeabstrahler der Kühleinrichtung
dieser Ausführungsform können gemäß einem gewünschten Ver
fahren geformt bzw. gegossen bzw. preßgeformt werden. Jedes
der folgenden beispielsweisen Verfahren ist annehmbar: beide
Abstrahler sind einstückig gegossen bzw. preßgeformt; der
erste und der zweite Abstrahler sind getrennt geformt und
nachfolgend zusammengefügt; und ein Abstrahlungsrippenblock
und ein Rippenblockdeckel sind zusammengefügt, um den ersten
Abstrahler zu bilden.
Eine Kühleinrichtung 10a für elektronische Teile gemäß einer
dreizehnten Ausführungsform, welche in Fig. 17A und 17B
gezeigt ist, umfaßt einen Kühlgasströmungsdurchgang 11 und
einen Einführdurchgang 15. Der Gasströmungsdurchgang 11 und
der Einführdurchgang 15 sind jeweils in fünf Strömungskanäle
durch vier Wände 12a-12d und 13a-13d geteilt. Die Kanäle
des Strömungsdurchganges 11 sind jeweils mit den entsprechen
den Kanälen des Einführdurchganges 15 verbunden, um fünf
Kühlgasströmungskanäle 18a-18e zu bilden. Durch einen
schrägen bzw. angewinkelten Abschnitt 16, durch welchen der
Einführdurchgang 15 mit dem Strömungsdurchgang 11 verbunden
ist, wird die Höhe von jedem der Kanäle 18a-18e graduell
verändert, so daß die zwei Durchgänge 11 und 15 mit verschie
denen Höhen kontinuierlich verbunden werden können. Der Nei
gungswinkel des schrägen bzw. geneigten Abschnittes 16 be
trägt 45°.
Miniaturgebläse 17a-17e sind jeweils in der Nähe der Öff
nungen in den fünf Kanälen 18a-18e vorgesehen, und zwar
benachbart zu dem Einführdurchgang 15.
Wie in Fig. 18 gezeigt, ist die wie vorangehend beschrieben
konstruierte Kühleinrichtung 10a auf der hinteren Fläche
eines Halbleiterchips 900 montiert, um einen Kühlmechanismus
für den Halbleiterchip zu bilden.
In solch einem Zustand werden die Gebläse 17a-17e in einer
Richtung gedreht, welche Gas in jeden der Kanäle 18a-18e
von dem Äußeren saugt, um die Strömung bzw. den Fluß eines
Kühlgases innerhalb jedes Kanales zu erzeugen. Die somit
erzeugte Strömung erhöht ihre Geschwindigkeit bei dem schrä
gen Abschnitt 16 wegen seiner kleineren Querschnittsfläche
und absorbiert Wärme bzw. Hitze von den Wandflächen bzw.
-oberflächen, während sie durch jeden Kanal des Strömungs
durchganges 11 durchtritt, um dann ausgelassen zu werden.
Bei der Kühleinrichtung 10a, welche wie vorangehend beschrie
ben konstruiert und betrieben wird, ist die Strömung eines
Kühlgases, welche gerade bei der Öffnung in den Durchgang
erzeugt wurde, angepaßt bzw. geeignet, durch den verringerten
bzw. im Querschnitt verringerten Abschnitt des Durchganges zu
treten. Somit kann die Höhe des Strömungsdurchganges 11 klei
ner gemacht werden, während die Einrichtung die Kühleffizienz
bzw. -leistung beibehält, wobei deren Konstruktion zu der
Verringerung bzw. Verkleinerung des Volumens der gesamten
Kühleinrichtung beiträgt.
Eine Beschreibung einer Kühleinrichtung für elektronische
Teile gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 19A
bis 19C gegeben.
Eine Kühleinrichtung 10b für elektronische Teile dieser Aus
führungsform, sowie das Gegenstück der dreizehnten Ausfüh
rungsform, umfaßt einen Kühlgasströmungsdurchgang 121 und
einen Einführdurchgang 125. Der Gasströmungsdurchgang 121 ist
in sechs Kanäle durch fünf Wände 122a-122e geteilt. Diese
Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Einführ
durchgang 125 nur in zwei Kanäle 128g und 128h durch die Wand
122c geteilt ist, welche sich kontinuierlich von dem Strö
mungsdurchgang 121 erstreckt. Zwei Miniaturgebläse 127a und
127b sind in der Nähe der Öffnungen in dem Einführdurchgang
125 über der Wandfläche 122c vorgesehen.
Mit der wie vorangehend beschrieben konstruierten Einrichtung
10b werden die Gebläse 127a und 127b in einer Richtung ge
dreht, welche Gas in jeden der Kanäle 128g und 128h von dem
Äußeren saugt, um die Strömung eines Kühlgases darin zu er
zeugen. Die somit erzeugte Strömung erhöht ihre Geschwindig
keit bei dem schrägen bzw. geneigten Abschnitt 126 wegen
seiner bzw. ihrer kleineren Querschnittsfläche und absorbiert
Wärme von den Wandflächen bzw. -oberflächen, während sie
durch jeden der Kanäle 128a-128c und 128d-128f des Strö
mungsdurchganges 121 durchtritt, und zwar glatt bzw. sanft
zusammengeführt in die jeweiligen Kanäle 128g und 128h, um
dann ausgelassen zu werden.
Bei diesem vorangehend beschriebenen Konstruktion und Be
triebsweise kann eine Volumenabnahme der gesamten Einrichtung 10b
stattfinden, wie bei dem Gegenstück der dreizehnten Aus
führungsform. Außerdem kann der Einführdurchgang 125 in einer
vereinfachten Weise konstruiert werden und die Anzahl von
Miniaturgebläsen kann verringert werden.
Ein Abschnitt 129 der Wand 122c, welche benutzt wird, um den
Einführdurchgang 125 in zwei Strömungskanäle zu teilen, ist
nicht wesentlich. Der Abschnitt 129 kann somit eliminiert
werden, um einen einzigen Kanal innerhalb des Einführdurch
ganges 125 zu bilden, in welchem die zwei Gebläse 127a und
127b angeordnet werden können. In diesem Fall kann die durch
die Gebläse 127a und 127b erzeugte Strömung eines Kühlgases
geteilt werden, um durch die sechs Kanäle 128a-128f des
Strömungsdurchganges 121 durchzutreten.
Eine Kühleinrichtung 10c für elektronische Teile gemäß einer
fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 20A bis 20D erklärt.
Die Kühleinrichtung 10c, sowie das Gegenstück der in Fig. 17
gezeigten dreizehnten Ausführungsform, umfaßt einen Kühlgas
strömungsdurchgang 134 und einen Einführdurchgang 135, welche
jeweils in fünf Strömungskanäle 138a-138e geteilt sind.
Jeder Kanal ist mit einem Gebläse 137 versehen.
Die Kühleinrichtung 10c ist derart konstruiert, daß der Ein
führdurchgang 135 progressiv in der Breitenrichtung im Quer
schnitt verringert bzw. begrenzt bzw. gedrosselt wird, um
auch progressiv die Querschnittsfläche der Kanäle zu verrin
gern, welche dann sanft bzw. glatt in den Strömungsdurchgang
134 zusammengeführt bzw. vereint werden. Insbesondere sind
die Querwände, welche die Strömungskanäle des Einführdurch
ganges 135 bilden, in Richtung zum Zentrum von vorbestimmten
Positionen geneigt bzw. angewinkelt, um schräge bzw. geneigte
Abschnitte 136a und 136b zu bilden. Die gesamten Kanäle des
Einführdurchganges 135 werden somit progressiv in der Brei
tenrichtung im Querschnitt verringert, um sanft bzw. glatt in
den Strömungsdurchgang 134 zusammengeführt zu werden. Wie auch
die geneigten Abschnitte 136a und 136b, sind die senkrechten
Wände, welche den Einführdurchgang 135 in fünf Strömungskanä
le teilen, auch in Richtung zum Zentrum geneigt. Die jeweili
gen Kanäle sind somit progressiv in der Breitenrichtung im
Querschnitt verringert, um sanft bzw. glatt in die jeweiligen
Kanäle des Strömungsdurchganges 134 zusammengeführt zu wer
den, bzw. überzugehen.
Wie in Fig. 20C gezeigt, ist die wie vorangehend beschrieben
konstruierte Kühleinrichtung 10c auch auf der hinteren Fläche
des Halbleiterchips 900 montiert, wodurch ein Kühlmechanismus
für den Halbleiterchip gebildet wird. Die Gebläse 137 werden
in einer Richtung gedreht, welche Gas in die Kanäle von dem
Äußeren saugt, und um die Strömung eines Kühlgases innerhalb
jedes der Kanäle zu erzeugen. Die somit erzeugte Strömung
erhöht ihre Geschwindigkeit bei den schrägen Abschnitten 136a
und 136b wegen ihrer kleineren Querschnittsfläche und absor
biert Wärme von den Wandflächen, während sie durch die Kanä
le des Strömungsdurchganges 134 durchtritt, um dann ausgelas
sen zu werden.
Mit dieser wie vorangehend beschriebenen Konstruktion und
Betriebsweise kann auch eine Volumenabnahme der Kühleinrich
tung 10c erreicht werden, da mögliche Abschnitte benachbart
zu beiden Seiten des Strömungsdurchganges 134 eliminiert
werden können. Dies ist ausreichend effektiv, wenn es
gewünscht ist, daß Raum soviel wie möglich für Strömungs
durchgänge und dergleichen benutzt wird, und zwar auf der
begrenzten Befestigungs-Leiterplatte. Darüber hinaus, wie in
Fig. 20D dargestellt, ist die Einrichtung 10c geeignet für
die Kühlung eines Halbleiterchips mit einem wärmeemittieren
den Abschnitt 901 bei dessen Zentrum.
Eine Erklärung einer Kühleinrichtung 10d für elektronische
Teile gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 21A
und 21B gegeben werden.
Die Kühleinrichtung 10d, sowie das Gegenstück der fünfzehnten
Ausführungsform, ist progressiv im Querschnitt beschränkt
bzw. verringert. Jedoch ist weder ein Kühlgasströmungsdurch
gang 141 noch ein Einführdurchgang 145 in kleine Kanäle ge
teilt und stattdessen ist nur ein einziger Durchgang 148 in
der gesamten Einrichtung gebildet. Zwei Miniaturgebläse 147a
und 147b sind für Öffnungen des Einführdurchganges 145 vor
gesehen.
Obwohl diese Einrichtung 10d in einer extrem vereinfachten
Weise konstruiert ist, kann deren Volumen verringert werden,
während die Einrichtung eine vorbestimmte Kühleffizienz bzw.
-leistung beibehält, wie die Einrichtungen gemäß den
Ausführungsformen dreizehn bis fünfzehn. Die Einrichtung von
diesem Typ kann ausreichend sein in Abhängigkeit von dem
Wärmewert bzw. -menge eines Halbleiterchips.
Eine Beschreibung einer Kühleinrichtung für elektronische
Teile gemäß einer siebzehnten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 22A
und 22B gegeben.
Eine Kühleinrichtung 10e der siebzehnten Ausführungsform ist
konstruiert durch Zufügen eines Abstrahlungsrippenblocks zu
der Einrichtung 10b der vierzehnten Ausführungsform, welche
in den Fig. 19A bis 19C gezeigt ist. Das heißt, daß wie in
Fig. 22A und 22B dargestellt, ein Abstrahlungsrippenblock
159 auf einem schrägen bzw. geneigten Abschnitt 156 eines
Einführdurchganges 155 und auf der oberen Fläche eines Kühl
gasströmungsdurchganges 151 angeordnet ist.
Wie vorangehend beschrieben, ist diese Einrichtung 10e durch
weiteres Zufügen eines Rippenblocks zu der Einrichtung 10b
der vierzehnten Ausführungsform konstruiert, welche eine
Kühleffizienz erreicht, die im wesentlichen gleichwertig bzw.
äquivalent zu jener von typischen Einrichtungen ist. Obwohl
die Einrichtung 10e bezüglich des Volumens gleich mit typi
schen Einrichtungen ist, kann demzufolge eine höhere Kühlef
fizienz bzw. -leistung durch die Einrichtung 10e erreicht
werden im Vergleich zu typischen Einrichtungen.
Eine Kühleinrichtung 10f für elektronische Teile gemäß einer
achtzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 23A und 23B beschrie
ben.
Die Kühleinrichtung 10f der achtzehnten Ausführungsform ist
konstruiert durch Zufügen eines Abstrahlungsrippenblocks bzw.
Kühlrippenblocks zu der Einrichtung 10d der sechzehnt 24212 00070 552 001000280000000200012000285912410100040 0002019506373 00004 24093en Aus
führungsform, welche in den Fig. 21A und 21B gezeigt ist
und in der Querrichtung im Querschnitt verringert ist, um die
Querschnittsfläche des Strömungsdurchganges progressiv zu
verringern bzw. zu verkleinern.
Wie in den Fig. 23A und 23B dargestellt, sind die Abstrah
lungsrippenblöcke 169a und 169b auf den seitlichen Flächen
der schrägen bzw. geneigten Abschnitte 166 eines Einführ
durchganges 165 und auf den seitlichen Flächen eines Kühl
gasströmungsdurchganges 161 vorgesehen.
Mit dieser Konstruktion der Einrichtung 10f, sowie das Gegen
stück der siebzehnten Ausführungsform, obwohl die Einrichtung
10f gleich den typischen Einrichtungen bezüglich des Volumens
ist, kann eine höhere Kühleffizienz durch die Einrichtung 10f
im Vergleich zu typischen Einrichtungen erzielt werden.
Die Ausführungsformen dreizehn bis achtzehn sind nur bei
spielhafte Darstellungen und verschiedene Veränderungen kön
nen innerhalb der Erfindung durchgeführt werden.
Zum Beispiel können, obwohl in der vorangehenden Ausführungs
form die Wände, welche für das Teilen der jeweiligen Strö
mungskanäle der Einrichtung benutzt werden, alle rohrförmig
gebildet sind, diese verschiedene Formen annehmen. Solche
Beispiele sind in den Fig. 24A und 24B dargestellt.
Fig. 24A und 24B stellen Beispiele von Modifikationen der
Wände bzw. Wandungen der Einrichtung dar. Fig. 24A zeigt die
Wand in einer welligen Form geformt, während Fig. 24B eine
weitere Wand in Form einer geriffelten bzw. gerippten Jalou
sie- bzw. Luftschlitzrippe bzw. mäanderförmigen Rippenanord
nung geformt.
Mit den vorangehend beschriebenen modifizierten Wänden kann
der Oberflächenflächenbereich vergrößert werden und die Kühl
effizienz bzw. -leistung kann somit zu einem höheren Grad
vergrößert werden.
Auch die Abstrahlungsrippenblöcke, welche in der siebzehnten
und der achtzehnten Ausführungsform benutzt sind, sind nur
beispielsweise Darstellungen und ein Wärmeabstrahler einer
gewünschten Form, z. B. ein Wärmeabstrahler mit einem Block
von stangenförmigen Abstrahlabschnitten, kann benutzt werden.
Eine Kühleinrichtung für elektronische Teile gemäß einer
neunzehnten Ausführungsform (Fig. 25A-25C; Fig. 26) umfaßt
einen Wärmeabstrahler mit einer Vielzahl von darin gebildeten
Kühlgasströmungsdurchgängen 220a-220e und Miniaturgebläsen
212a-212e, welche für den Wärmeabstrahler 211 vorgesehen
sind, um die Strömungen eines Gasstrahles bzw. -stromes in
den Durchgängen 220a-220e zu erzeugen.
Die Durchgänge 220a-220e umfassen: einen Gas-Einführab
schnitt 223 mit einer größeren Querschnittsfläche, welche
sich kontinuierlich von Öffnungen 221a-221e an einem Ende
der Einrichtung erstreckt; einen schrägen bzw. geneigten Ab
schnitt 224, welcher sich kontinuierlich von dem Gas-Einführ
abschnitt 223 ersteckt und dessen untere Fläche 226 geneigt
bzw. schräg ist, um progressiv die Querschnittsfläche der
Durchgänge zu verringern; und einen Kühlabschnitt 225 mit
einer vorbestimmten verringerten Querschnittsfläche, welcher
die Durchgänge bildet, bis er Öffnungen 222a-222e an dem
anderen Ende der Einrichtung erreicht.
Miniaturgebläse 212a-212e sind für den Gas-Einführabschnitt
223 vorgesehen.
Eine Erklärung des Kühlvorganges eines Halbleiterchips durch
die Einrichtung 10g, welche wie vorangehend beschrieben kon
struiert ist, wird nun beschrieben.
Wie in Fig. 27 dargestellt, ist die Einrichtung 10g an der
hinteren Fläche eines Halbleiterchips 900 montiert, um Wärme
von dem Chip zu absorbieren und ihn zu kühlen. In solch einem
Zustand werden die Gebläse 212a-212e in einer Richtung ge
dreht, welche Gas in die Durchgänge 220a-220e von dem Äuße
ren saugen, um die Strömung eines Kühlgases innerhalb jedes
der Durchgänge zu erzeugen. Die somit erzeugte Strömung
erhöht ihre Geschwindigkeit bei dem geneigten Abschnitt 224
wegen seiner kleineren Querschnittsfläche und absorbiert
Wärme von den Wänden der Durchgänge 220a-220e, während sie
dort hindurch eintritt, um dann ausgelassen zu werden.
Während dieses Betriebes verläuft, da der schräge Abschnitt
224 eine schräge bzw. geneigte untere Fläche aufweist, um die
Querschnittsfläche progressiv zu verringern, wie in Fig. 26
dargestellt, die Strömung eines Kühlgases in der Nähe der
unteren Fläche mit einer höheren Geschwindigkeit. Eine Un
gleichheit in der Geschwindigkeit der Gasströmung in dem
Durchgang kann nämlich wie folgt definiert werden. Die Ge
schwindigkeit der Gasströmung, welche gerade durch die Geblä
se 212a-212e erzeugt wurde, ist durch v₀ bezeichnet; die
Geschwindigkeit der Strömung, welche in der Nähe der oberen
Fläche des verringerten Abschnittes des Durchganges verläuft,
welcher durch den schrägen Abschnitt 224 definiert ist, ist
durch v₁ dargestellt; und die Geschwindigkeit der Strömung,
welche in der Nähe der unteren Fläche davon verläuft, ist mit
v₂ bezeichnet. Unter solchen Bedingungen kann die Beziehung
der Strömungsgeschwindigkeit durch die folgende mathematische
Formel dargestellt werden:
v₂<v₁<v₀ (1)
Wie aus der obigen Formel ersichtlich kann die Strömung, da
die höchste Wärmetransferrate bzw. Wärmeübertragungsgeschwin
digkeit bzw. übertragene Wärmemenge bzw. Wärmeübergangskoef
fizient bzw. Wärmeübergangszahl bei der Verbindung zwischen
dem Durchgang und der unteren Fläche 226 erzielt werden kann,
in der effizienten Weise Wärme von einem Halbleiterchip ab
sorbieren und ihn kühlen.
Die Wärmetransfercharakteristiken der Kühleinrichtung 10g,
welche wie vorangehend beschrieben konstruiert und betrieben
wird, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 28 bis 30 erklärt
werden. Es ist zu bemerken, daß solche Charakteristika erhal
ten werden, wenn der Wärmeabstrahler eine Aluminiumgußform
ist und Luft das Kühlgas ist.
Fig. 28 zeigt das Verhältnis zwischen der Position x inner
halb des Durchganges der Einrichtung 10g und der Wärmeüber
gangskoeffizient des Wärmeabstrahlers zu dem Kühlgas. Die
horizontale Achse bezeichnet die Entfernung x von der Gas
saugöffnung, wie in Fig. 26 gezeigt.
Der Gasströmungsdurchgang ist in dieser Ausführungsform ver
ringert und somit zeigt Fig. 28 klar, daß der Wärmeübergangs
koeffizient des Wärmeabstrahlers zu dem Gas in jeder Position
innerhalb des Durchganges über die Einrichtung verbessert
werden kann, in welcher der Durchgang nicht verringert ist,
und zwar durch einen schrägen bzw. geneigten Abschnitt. Dem
zufolge kann das Gas eine größere Menge an Wärme von dem
Wärmeabstrahler absorbieren, wodurch die Kühleffizienz bzw.
-leistung erhöht wird.
Fig. 29 zeigt die Beziehung des Wärmewiderstandes zwischen
dem Wärmeabstrahler bzw. -radiator und dem Kühlgas in Bezie
hung zu einer Ungleichheit in einer Querschnittsfläche des
Durchganges. Die vertikale Achse der Fig. 29 stellt den Wär
mewiderstand zwischen dem Wärmeabstrahler und dem Gas dar,
welcher dem Kehrwert des Wärmeübergangskoeffizientes ent
spricht. Die horizontale Achse bezeichnet ein Verhältnis
einer Querschnittsfläche des Kühlabschnitts 225 zu der des
Gas-Einführabschnitts 223. Sofern die Kühlvorrichtung 10g
dieser Ausführungsform betroffen ist, ist die Breite der
Durchgänge bei jeder Position konstant und somit, wie in Fig.
26 gezeigt, ein Verhältnis der Höhe Rr des Durchganges in dem
Kühlabschnitt 225 zu der Höhe Ri desjenigen in dem Gas-Ein
führabschnitt 223 entspricht dem oben genannten Verhältnis
der Querschnittsfläche des Durchganges. Das Verhältnis mit
dem Wert 1 heißt, daß der Durchgang nicht durch einen schrä
gen bzw. geneigten Abschnitt verringert ist.
Wie in Fig. 29 gezeigt, wenn das Verhältnis der Querschnitts
fläche etwa 0,2 überschreitet, wird der Wärmewiderstand klei
ner als jener, wenn der Durchgang nicht verringert ist. Wenn
das Verhältnis etwa 0,5 beträgt, kann der kleinste Wärmewi
derstand erhalten werden.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, ist der
Durchgang durch einen schrägen bzw. geneigten Abschnitt ver
ringert bzw. verkleinert, um eine geeignete Querschnittsflä
che zu haben und somit kann der Wärmeübergangskoeffizient
zwischen dem Wärmeabstrahler und dem Kühlgas verbessert wer
den, wodurch die Kühleffizienz bzw. -leistung erhöht wird.
Fig. 30 zeigt das Verhältnis des Wärmewiderstandes zwischen
dem Wärmeabstrahler und dem Kühlgas im Verhältnis zu dem
Winkel, unter welchem der Durchgang geneigt ist, d. h., der
Neigungswinkel α der unteren Fläche des schrägen Abschnittes
224.
Die vertikale Achse von Fig. 30, wie jene von Fig. 29, stellt
den Wärmewiderstand zwischen dem Wärmeabstrahler und dem
Kühlgas dar, während die horizontale Achse den Winkel der
unteren Fläche des schrägen Abschnittes 224 in Bezug zu der
Gas-Strömungsrichtung darstellt. Der Neigungswinkel α bei 0°
heißt, daß der Durchgang nicht verringert ist durch einen
geneigten Abschnitt.
Wie in Fig. 30 gezeigt, ist der Wärmewiderstand, welcher,
wenn der Neigungswinkel 60° oder kleiner beträgt, erzeugt
wird, kleiner als jener, wenn der Durchgang nicht durch einen
geneigten Abschnitt verkleinert ist. Wenn der Neigungswinkel
etwa 45° beträgt, kann der kleinste Wärmewiderstand erzielt
werden.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, ist der
Durchgang unter einem geeigneten Winkel im Querschnitt ver
kleinert bzw. verringert, wodurch der Wärmeübergangskoeffi
zient zwischen dem Wärmeabstrahler und dem Kühlgas verbessert
werden kann, wodurch die Kühleffizienz verbessert bzw. erhöht
wird.
Wie klar aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, ist
gemäß der Kühleinrichtung 10g der neunzehnten Ausführungsform
der Kühlgasdurchgang unter einem geeigneten Winkel bei der
unteren Fläche geneigt bzw. angewinkelt, welche in Kontakt
mit einem Halbleiterchip gehalten wird, so daß die Quer
schnittsfläche des Durchganges geeignet verringert werden
kann, wodurch die Kühleffizienz verbessert wird.
Eine Kühleinrichtung 10h für elektronische Teile gemäß einer
zwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 31A bis 31D erläutert.
Die Kühleinrichtung 10h der zwanzigsten Ausführungsform, wie
das Gegenstück der neunzehnten Ausführungsform, umfaßt einen
Wärmeabstrahler 231 und Miniaturgebläse 232a und 232b zum
Erzeugen der Strömung eines Kühlgases. Der Wärmeabstrahler
231 umfaßt weiterhin einen Gas-Einführabschnitt 243, einen
schrägen bzw. geneigten Abschnitt 244 und einen Kühlabschnitt
245. Anders als die Einrichtung der neunzehnten Ausführungs
form sind in der Einrichtung 10g dieser Ausführungsform der
Gas-Einführabschnitt 243 und der geneigte Abschnitt 244 nicht
in kleine Durchgänge geteilt, sondern bilden nur einen Durch
gang 240f.
Das heißt, daß die Einrichtung 10h umfaßt: den Gas-Einführ
abschnitt 243, welcher sich kontinuierlich von einer Öffnung
241 erstreckt, welche an einem Ende der Einrichtung angeord
net ist, den schrägen Abschnitt 244, welcher sanft bzw. glatt
in den Gas-Einführabschnitt 243 übergeht, und dessen untere
Fläche 246 geneigt ist, um progressiv die Querschnittsfläche
des Durchganges zu verringern; und den Kühlabschnitt 245,
welcher glatt bzw. stetig in den geneigten Abschnitt 244
übergeleitet wird und in fünf Durchgänge geteilt ist, bis er
Öffnungen 242a-242e erreicht, welche an dem anderen Ende
der Einrichtung angeordnet sind. Der Gas-Einführabschnitt 243
ist mit zwei Miniaturgebläsen 232a und 232b versehen.
Es kann eine Verbesserung in der Kühleffizienz erreicht wer
den, welche durch die wie vorangehend beschrieben konstruier
te Einrichtung 10h erzielt wird, wie für das Gegenstück der
neunzehnten Ausführungsform. Solch eine Verbesserung kann
erzielt werden, solange die Einrichtung die folgenden Bedin
gungen bzw. Konditionen erfüllt. Die Einrichtung 10h muß
umfassen: den Gas-Einführabschnitt 243, welcher die Strömung
eines Kühlgases durch die Gebläse 232a und 232b erzeugt; den
geneigten Abschnitt 244 mit einer unteren Fläche, welche ge
neigt ist, um progressiv die Querschnittsfläche des Durch
ganges zu verkleinern; und den Kühlabschnitt 245 mit der
verringerten kleineren Querschnittsfläche, welcher es er
laubt, daß das Gas durch den Durchgang durchtritt. Der Kühl
abschnitt 245 oder der geneigte Abschnitt 244 können in klei
ne Durchgänge geteilt werden, solange die Gesamtquerschnitts
fläche des Durchganges die vorangehenden Bedingungen erfüllt.
Bei der Kühleinrichtung 10h der zwanzigsten Ausführungsform
werden die zwei Gebläse 232a und 232b in einer Richtung ge
dreht, welche Gas in den Durchgang von dem Äußeren saugt, um
die Strömung eines Kühlgases innerhalb des Durchgangs 240f
des Gas-Einführabschnitts 243 und des geneigten Abschnittes
244 zu erzeugen. Die somit erzeugte Strömung erhöht ihre
Geschwindigkeit bei dem geneigten Abschnitt 244 wegen seiner
kleineren Querschnittsfläche und wird geteilt, um durch die
fünf Durchgänge 240a-240e des Kühlabschnittes 245 durch
zutreten. In den Durchgängen 240a-240e, wie bei den Gegen
stücken der neunzehnten Ausführungsform, erhöht die Gasströ
mung ihre Geschwindigkeit zu dem höchsten Grad, um die untere
Fläche des geneigten Abschnitts 244 herum, um Wärme von der
unteren Fläche mit hoher Effizienz zu absorbieren und dann
ausgelassen bzw. ausgestoßen zu werden.
Die hoch effiziente Kühlung kann durch die Einrichtung 10h,
wie auch das Gegenstück der neunzehnten Ausführungsform, er
zielt werden. Zusätzlich kann der Gas-Einführabschnitt 243 in
einer sogar noch weiter vereinfachten Weise konstruiert wer
den und die Anzahl von Miniaturgebläsen kann weiterhin ver
ringert werden.
Eine Kühleinrichtung 800 für elektronische Teile gemäß einer
einundzwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 32 erläutert.
Die Kühleinrichtung 800 für elektronische Teile ist eine
weitere Variation des offenen Typs, wie in Bezug auf die
Fig. 9 bis 11 beschrieben. Die Kühleinrichtung umfaßt
einen Wärmeabstrahler 810, wobei erste Wände 812 und zweite
Wände 814 alternativ bzw. abwechselnd angeordnet sind, und
zwar parallel zueinander, und ein Durchgang 822 des Kühlgases
ist zwischen einer ersten Wand 812 und einer zweiten Wand 814
gebildet.
Die Länge der zweiten Wände 814 ist geringer als jene der er
sten Wände 812 und zumindest eine der Stirnflächen des Küh
lungsabstrahlers 810 umfaßt zumindest einen Raum (bzw. Kam
mer) 816, welcher mit den Kühlgasdurchgängen 822 verbunden
ist, welche durch die zweiten Wände 814 getrennt sind. In
jedem Raum 816 sind ein Miniaturmotor 818 und ein durch den
Motor 818 angetriebenes Kühlgebläse 820 in solche einer Weise
angeordnet, daß die Stirnfläche des Motors 818, wel
cher das Kühlgebläse 820 aufweist, mit der Stirnfläche der
zweiten Wand 814 verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform
ist die Stirnfläche des Motors 818 starr bzw. steif mit der
zweiten Wand 814 verbunden, und zwar mit einer (in Fig. 32
nicht gezeigten) lösbaren Verbindungseinrichtung.
Bei dieser Ausführungsform führt das durch den Motor 818 ge
drehte Kühlgebläse 820 ein Kühlgas zu den Durchgängen 822,
welche mit dem Raum 816 verbunden sind. Es ist einfach, die
Konfiguration dieser Ausführungsform umzuordnen durch Plazie
ren von mehreren zweiten Wänden 814 zwischen den ersten Wän
den 812, um eine Vielzahl von Kühldurchgängen 822 zu plazie
ren, in welche Kühlgas durch ein einziges Kühlgebläse 820
eingeführt wird.
Eine weitere Anordnung dieser Ausführungsform besteht darin,
daß teilweises Abdecken über den Kühldurchgängen 822 an dem
Kühlabstrahler 810 vorgenommen werden kann.
Bei dieser Ausführungsform 800, als ein offener Typ, wird
eine hohe Kühleffizienz (bzw. -wirkungsgrad) dieser Kühlein
richtung mit einer geringeren Anzahl von Komponententeilen
und geringerem Zusammenfügungsaufwand einfach erhalten, und
zwar im Vergleich zu der achten Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung.
Eine Kühleinrichtung 900′ für elektronische Teile gemäß einer
zweiundzwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 33 und 34 er
läutert.
Eine Kühleinrichtung 900′ dieser Ausführungsform ist eine
weitere Veränderung des Typs, welcher in Bezug auf die
Fig. 9 bis 11 als ein offener Typ beschrieben wurde, und zwar
welcher keine volle bzw. gesamte Abdeckung über den Kühl
durchgängen aufweist. Die Beschreibung dieser Ausführungsform
sei auf die neuen Merkmale wie folgt beschränkt.
Wie in Fig. 33 gezeigt, umfaßt die Kühleinrichtung 900′ einen
Kühlabstrahler 910′. Der Kühlabstrahler 910′ umfaßt
eine Vielzahl von Kühldurchgängen 922, welche durch eine
Vielzahl von Wänden 912 geteilt sind, welche parallel zuein
ander sind.
Antriebsmotoren 918 sind an Stirnflächen von Kühldurchgängen
922 alternierend angebracht. Wie in Fig. 34 dargestellt, ist
der Motor 918 an Haltevorsprüngen bzw. Halteansätzen 926
montiert, welche senkrecht auf den Flächen der Wände 912
gebildet sind. Die Haltevorsprünge 926 können entlang der
vollen Länge der Wände 912 gebildet sein, jedoch ist es nütz
lich, sich alternierend auf die notwendigen Teile in den
Durchgängen zu beschränken, und zwar einstückig mit den Wän
den 912 ausgebildet.
Anschlußdrähte 928 sind mit jedem Motor 918 von den Motor
antriebsleiterplatten 924 verbunden, um elektrische Antriebs
leistung bzw. -strom zu liefern. Die Leiterplatten 924 sind
auf den Wänden 912 montiert, und zwar die Oberseiten der
einander benachbarten Wände überbrückend. Wie in Fig. 33 ge
zeigt, wurden die Leiterplatten 924 für jeden Antriebsmotor
918 vorbereitet bzw. vorgesehen, jedoch auch nur eine Leiter
platte kann benutzt werden, wenn Anschlußdrähte parallel mit
den Antriebsmotoren 918 verbunden sind. Es ist weiterhin
möglich, daß die Leiterplatte als eine der Wände dieser Kühl
einrichtung gebildet ist.
In dieser Ausführungsform sind die durch die Motoren 918
getriebenen Gebläse 920′ außerhalb der Wände 912 angeordnet,
insbesondere außerhalb des Kühlabstrahlers 920′. Der Durch
messer der Gebläse 920′ ist größer als die Breite der Kühl
durchgänge 922, und die erzeugte Strömung von Kühlgas kann
nicht nur zu den Durchgängen, welche die Antriebsmotoren
aufweisen, sondern auch zu den benachbarten Durchgängen 922
geführt werden, jedoch ist es nicht notwendig, daß das Geblä
se einen Durchmesser größer als die Breite der Durchgänge 922
aufweist.
Bei dieser Ausführungsform 900′, als ein offener Typ, wird
eine hohe Kühleffizienz bzw. -leistung dieser Kühleinrichtung
einfach erhalten mit einer kleineren Anzahl von Komponenten
teilen und einem geringeren Zusammenfügungsaufwand, und zwar
im Vergleich mit der achten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
Darüberhinaus sind die Antriebsmotoren 918 auf den steifen
Haltevorsprüngen 926 an den Wänden 912 montiert, im Vergleich
zu dem Fall, in welchem diese auf den Leiterplatten montiert
sind, wobei eine hochsteife Montage der Antriebsmotoren einen
geräuscharmen und rauschfreien Betrieb der Motoren gewähr
leistet. Es ist auch vorteilhaft, die Montage mittels einer
Montageeinrichtung zum lösbaren Montieren des Motors durch
zuführen.
Die neunzehnte bis zweiundzwanzigste Ausführungsform sind
lediglich Beispiele und verschiedene Veränderungen können
innerhalb der Erfindung durchgeführt werden. Zum Beispiel
können bei den vorangehenden Ausführungsformen die zur Tren
nung der Einrichtung in kleine Durchgänge benutzten Wände
alle rohrförmig gestaltet bzw. geformt werden. Sie können
jedoch verschiedenartig geformt sein, wie z. B. in Fig. 24A
und 24B dargestellt, und zwar geformt in einer gewellten Form
bzw. in einer gewellten Jalousie- bzw. Luftschlitzrippenform.
Bei den wie vorangehend beschrieben veränderten Wänden kann
die Querschnittsfläche bzw. Abstrahlfläche erhöht werden,
wodurch die Kühleffizienz bzw. -leistung erhöht wird.
Fünf Durchgänge sind in der gesamten Einrichtung 10g der
neunzehnten Ausführungsform geformt und fünf Durchgänge nur in
dem Kühlabschnitt der Einrichtung 10h der zwanzigsten Aus
führungsform geformt. Jedoch sind diese Ausführungsformen nur
Beispiele und die Erfindung kann verschiedenartig verändert
werden. Zum Beispiel kann die Einrichtung fünf Durchgänge nur
in dem Gas-Einführabschnitt aufweisen. Wie vorangehend disku
tiert wurde, kann die Einrichtung frei konstruiert bzw. ge
staltet werden, solange sie die folgenden Bedingungen er
füllt. Die Einrichtung soll umfassen: einen Gas-Einfüh
rungsabschnitt, welcher die Strömung eines Kühlgases erzeugt;
einen schrägen bzw. geneigten Abschnitt mit einer unteren
Fläche, welche geneigt ist, um progressiv die Querschnitts
fläche zu verringern und einen Kühlabschnitt mit der verrin
gerten Querschnittsfläche, welcher es dem Gas erlaubt, durch
den Durchgang durchzutreten.
Der geneigte Abschnitt ist linear unter einem vorbestimmten
Winkel bei den vorangehenden Ausführungsformen geneigt. Je
doch kann er in jeder Form geneigt sein, um kontinuierlich
die Querschnittsfläche von der unteren Fläche zu verringern.
Obwohl er als solcher modifiziert wird, beträgt der Neigungs
winkel bevorzugt etwa zwischen 30 und 60°.
Claims (34)
1. Einrichtung zum Kühlen eines elektronischen Teils, wel
che umfaßt:
zumindest eine Basis mit einer Fläche, welche in Kontakt mit einer wärmeabstrahlenden Fläche des elektronischen Teiles (900) gehalten ist;
zumindest eine Wärmeabstrahleinrichtung (110; 201; 301; 410; 510; 610; 11), welche auf der Fläche der Basis entge gengesetzt zu der Fläche vorgesehen ist, welche das elektro nische Teil (900) berührt, wobei die Wärmeabstrahleinrichtung einen Durchgang (113; 206, 207; 121; 134; 148; 151; 161; 220a-220e; 242a-242e) für ein Kühlgas definiert; und
zumindest einen Miniaturmotor (130, 131; 209, 210; 330, 331; 430, 431; 530-533; 630, 631; 30a-30e, 31a-31e; 64, 65; 52a-52e; 17a-17e; 127a, 127b; 137; 147a, 147b), wel cher in dem Strömungsdurchgang angeordnet ist und eine Rotor welle aufweist, welche sich in der Richtung des Strömungs durchganges erstreckt und an welche ein Gebläse bzw. Propel ler montiert ist.
zumindest eine Basis mit einer Fläche, welche in Kontakt mit einer wärmeabstrahlenden Fläche des elektronischen Teiles (900) gehalten ist;
zumindest eine Wärmeabstrahleinrichtung (110; 201; 301; 410; 510; 610; 11), welche auf der Fläche der Basis entge gengesetzt zu der Fläche vorgesehen ist, welche das elektro nische Teil (900) berührt, wobei die Wärmeabstrahleinrichtung einen Durchgang (113; 206, 207; 121; 134; 148; 151; 161; 220a-220e; 242a-242e) für ein Kühlgas definiert; und
zumindest einen Miniaturmotor (130, 131; 209, 210; 330, 331; 430, 431; 530-533; 630, 631; 30a-30e, 31a-31e; 64, 65; 52a-52e; 17a-17e; 127a, 127b; 137; 147a, 147b), wel cher in dem Strömungsdurchgang angeordnet ist und eine Rotor welle aufweist, welche sich in der Richtung des Strömungs durchganges erstreckt und an welche ein Gebläse bzw. Propel ler montiert ist.
2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Wärmeabstrahl
einrichtung umfaßt: eine Rippenanordnung, welche auf der
Basis vorgesehen ist und den Strömungsdurchgang definiert und
zumindest einen Deckel (120; 208; 320; 420; 521), welcher auf
der Oberseite der Rippenanordnung angeordnet wird, um das
offene obere Ende des Strömungsdurchganges zumindest teilwei
se zu schließen.
3. Einrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der in der Wärme
abstrahleinrichtung definierte Strömungsdurchgang nach außen
bzw. zur Oberseite geöffnet ist.
4. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der
das Gebläse (820) derart gestaltet ist, daß die erzeugte
Gasströmung zu einer Vielzahl von Durchgängen (822) benach
bart zu dem Motor geführt wird.
5. Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei das Gebläse (920′) derart auf der Welle montiert ist,
daß das Gebläse außerhalb des Körpers der Einrichtung (900′)
angeordnet ist.
6. Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei
der der Motor (918) auf zumindest einem Haltevorsprung (926)
auf der Wand des Durchganges (922) derart montiert ist, daß
der montierte Motor (918) einen Durchgang von Kühlgas er
laubt.
7. Einrichtung gemaß einem der vorangehenden Ansprüche und
Anspruch 3, bei der eine Motorantriebsleistungsversorgungs
leiterplatte (924) auf der Wand derart montiert ist, daß die
Platte einen Teil des Durchgangs überdeckt.
8. Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei
der die Wärmeabstrahleinrichtung (710) und die Basis mitein
ander derartig einstückig gebildet sind, daß sie eine darin
gebildete Durchgangsbohrung aufweisen, welche den
Strömungsdurchgang definiert.
9. Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei
der der Miniaturmotor (330, 331) mit dem Gebläse an der Basis
befestigt bzw. fixiert ist und in dem Strömungsdurchgang
angeordnet ist.
10. Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei
der der Miniaturmotor (130, 131; 209, 210; 430, 431; 530-
533) mit dem Gebläse auf dem Deckel (120; 208; 420; 520)
derart befestigt ist, daß er innerhalb des Strömungsdurch
ganges angeordnet ist, wenn der Deckel angeordnet ist, um das
offene obere Ende des Strömungsdurchganges zu schließen.
11. Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche und
Anspruch 2, bei der der Miniaturmotor (630, 631) mit dem
Gebläse an der Rippe fixiert ist, um innerhalb des Strömungs
durchganges angeordnet zu sein.
12. Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche und
Anspruch 1 oder 2, bei der der Kühldurchgang umfaßt einen
einzigen Strömungskanal (113), welcher über die gesamte Flä
che der Basis sich windet bzw. sich erstreckt und bei einem
Paar von diagonalen Ecken der Basis geöffnet ist, wobei der
Motor (130, 131) mit dem Gebläse benachbart zu zumindest
einer der Öffnungen (111, 112) des einzigen Strömungskanales
angeordnet ist.
13. Einrichtung gemäß Anspruch 12, welche weiterhin umfaßt:
eine Öffnung (421), welche in der Basis im wesentlichen bei
der Mitte der Basis gebildet ist, um einen Durchgang zum
Saugen oder Auslassen des Kühlgases bereitzustellen.
14. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der
der Strömungsdurchgang (310) eine Vielzahl von parallelen
Strömungskanälen umfaßt, welche sich von der einen zu der
anderen eines Paars von entgegengesetzten Seiten der Basis
erstrecken, wobei zumindest ein Motor (330, 331) mit einem
Gebläse an zumindest einem Ende von jedem der Strömungskanäle
angeordnet ist.
15. Kühleinrichtung zum Kühlen eines elektronischen Teiles
welche umfaßt:
einen ersten Wärmeabstrahler (20; 51; 60), welcher be nachbart zu einer Wärmeabstrahlfläche eines elektronischen Teiles (900) angeordnet ist und zumindest einen Kühlgasströ mungsdurchgang (21a-21e; 41a-41e; 55a-55e; 61) für eine darin gebildete erste Kühlströmung aufweist;
zumindest ein Miniaturgebläse (30a-30e, 31a-31e; 52a-52e; 64), welche in dem Strömungsdurchgang angeordnet ist zum Bilden einer Strömung von Kühlgas von einem Ende in Rich tung zu dem anderen Ende des Strömungsdurchganges; und
einen zweiten Wärmeabstrahler (40; 53), welcher auf der zu dem elektronischen Teil entgegengesetzten Seite des ersten Wärmeabstrahlers vorgesehen ist und Nuten bzw. Durchgangs rillen (41a-41e; 55a-55e) im wesentlichen senkrecht bzw. orthogonal auf die Richtung des Strömungsdurchganges auf weist;
wobei die Nuten des zweiten Wärmeabstrahlers in die Richtung einer zweiten Strömung des Kühlgases ausgerichtet sind.
einen ersten Wärmeabstrahler (20; 51; 60), welcher be nachbart zu einer Wärmeabstrahlfläche eines elektronischen Teiles (900) angeordnet ist und zumindest einen Kühlgasströ mungsdurchgang (21a-21e; 41a-41e; 55a-55e; 61) für eine darin gebildete erste Kühlströmung aufweist;
zumindest ein Miniaturgebläse (30a-30e, 31a-31e; 52a-52e; 64), welche in dem Strömungsdurchgang angeordnet ist zum Bilden einer Strömung von Kühlgas von einem Ende in Rich tung zu dem anderen Ende des Strömungsdurchganges; und
einen zweiten Wärmeabstrahler (40; 53), welcher auf der zu dem elektronischen Teil entgegengesetzten Seite des ersten Wärmeabstrahlers vorgesehen ist und Nuten bzw. Durchgangs rillen (41a-41e; 55a-55e) im wesentlichen senkrecht bzw. orthogonal auf die Richtung des Strömungsdurchganges auf weist;
wobei die Nuten des zweiten Wärmeabstrahlers in die Richtung einer zweiten Strömung des Kühlgases ausgerichtet sind.
16. Einrichtung gemäß Anspruch 15, bei der der Strömungs
durchgang in dem ersten Wärmeabstrahler eine Vielzahl von
parallelen linearen rohrförmigen Kanälen umfaßt, welche sich
von einer zu der anderen eines Paars von entgegengesetzten
Seiten der Wärmeabstrahlfläche erstrecken und zumindest ein
Miniaturgebläse bei zumindest einem Ende von jedem der Kühl
kanäle angeordnet ist.
17. Einrichtung gemaß Anspruch 16, bei der die Nuten
(41a-41e; 55a-55e) in dem zweiten Wärmeabstrahler Enden aufwei
sen, welche bei einem flußabwärtsliegenden Abschnitt der
zweiten Strömung des Kühlgases angeordnet sind, und bei der
eine Öffnung (54a-54e) in dem unteren Teil von zumindest
einer der Nuten benachbart zu dem Ende gebildet ist, um zu
dem Strömungsdurchgang in dem ersten Wärmeabstrahler zu öff
nen.
18. Einrichtung gemäß Anspruch 15, bei der der Strömungs
durchgang Endöffnungen aufweist, welche sich bei Orten be
nachbart zu der einen und der anderen eines Paars von ent
gegengesetzten Seiten der wärmeabstrahlenden Fläche öffnen,
und sich derartig windet, daß er sich über einen Bereich
entsprechend dem gesamten Bereich der wärmeabstrahlenden Flä
che des elektronischen Teils erstreckt.
19. Kühleinrichtung für eine Anordnung benachbart zu einer
Wärmeabstrahlfläche eines elektronischen Teils zur Kühlung
des elektronischen Teils, welche umfaßt:
zumindest einen Kühlgasströmungsdurchgang mit einer Öffnung, welche benachbart zu einer Seite der Wärmeabstrahl fläche angeordnet ist, wobei der Strömungsdurchgang eine Querschnittsfläche aufweist, welche minimal ist, jedoch groß genug, um es zu erlauben, daß ein Kühlgas dadurch fließt;
zumindest einen Einführdurchgang, welcher mit einer Öffnung vorgesehen ist, welche benachbart zu einer anderen Seite der Wärmeabstrahlfläche gebildet ist und eine Fläche aufweist, welche größer ist als jene des Strömungsdurchgan ges, wobei der Einführdurchgang mit dem Strömungsdurchgang verbunden ist, während sich seine Querschnittsfläche progres siv verringert, so daß er um sanft bzw. glatt bzw. stetig in den Strömungsdurchgang übergeht; und
zumindest ein Miniaturgebläse, welches in der Nähe der Öffnung des Einführdurchganges angeordnet ist, um das Kühlgas zu zwingen, von der Öffnung des Einführdurchganges zu dem Ende des Strömungsdurchganges zu strömen.
zumindest einen Kühlgasströmungsdurchgang mit einer Öffnung, welche benachbart zu einer Seite der Wärmeabstrahl fläche angeordnet ist, wobei der Strömungsdurchgang eine Querschnittsfläche aufweist, welche minimal ist, jedoch groß genug, um es zu erlauben, daß ein Kühlgas dadurch fließt;
zumindest einen Einführdurchgang, welcher mit einer Öffnung vorgesehen ist, welche benachbart zu einer anderen Seite der Wärmeabstrahlfläche gebildet ist und eine Fläche aufweist, welche größer ist als jene des Strömungsdurchgan ges, wobei der Einführdurchgang mit dem Strömungsdurchgang verbunden ist, während sich seine Querschnittsfläche progres siv verringert, so daß er um sanft bzw. glatt bzw. stetig in den Strömungsdurchgang übergeht; und
zumindest ein Miniaturgebläse, welches in der Nähe der Öffnung des Einführdurchganges angeordnet ist, um das Kühlgas zu zwingen, von der Öffnung des Einführdurchganges zu dem Ende des Strömungsdurchganges zu strömen.
20. Einrichtung gemäß Anspruch 19, bei welcher ein Teil
einer oder die gesamte Wand, welche gegenüber der wärmeab
strahlenden Fläche liegt und den Einführdurchgang definiert,
derart geneigt ist, um sich progressiv der Wärmeabstrahlflä
che in einer Richtung weg von der Öffnung des Einführdurch
ganges zu nähern, wodurch die Querschnittsfläche des Einführ
durchganges progressiv verringert wird.
21. Einrichtung gemäß Anspruch 19, bei welcher ein Teil oder
die Gesamtheit eines Paares von Wänden, senkrecht zur Wärme
abstrahlfläche, die den Einführdurchgang definieren, geneigt
sind, um sich in einer Richtung weg von der Öffnung des Ein
führdurchganges einander zu nähern, wodurch die Querschnitts
fläche des Einführdurchganges progressiv verringert wird.
22. Einrichtung gemäß Anspruch 20 oder 21, bei welcher der
Neigungswinkel der Wand bezüglich der Strömungsrichtung des
Kühlgases im Bereich zwischen 30° bis 60° liegt.
23. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, welche
weiterhin umfaßt: Wärmeabstrahlglieder (159; 169a, 169b),
welche auf der äußeren Fläche der geneigten Wand (156), wel
che den Einführdurchschnitt definiert, angeordnet sind, und
zwar entgegengesetzt zu der dem Einführungsdurchgang gegen
überliegenden Oberfläche und auf der äußeren Fläche der Wand,
welche den Kühlgasströmungsdurchgang definiert, und kontinu
ierlich von dieser äußeren Fläche der Wand, welche den Ein
führdurchgang definiert.
24. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23, bei der
der Kühlgasströmungsdurchgang eine Vielzahl von Strömungs
kanälen für das Kühlgas umfaßt, und der Einführdurchgang eine
Vielzahl von Einführkanälen umfaßt, welche mit entsprechenden
der Strömungskanäle verbunden sind, wobei jeder der Einführ
kanäle seine Querschnittsfläche über einen Teil oder die
Gesamtheit seiner Länge in Richtung zu der Verbindung mit dem
zugeordneten Strömungskanal verringert und wobei das Minia
turgebläse für jeden der Einführkanäle in der Nähe der Öff
nung des Einführkanales angeordnet ist.
25. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23, bei der
der Kühlgasströmungsdurchgang umfaßt: eine Vielzahl von Strö
mungskanälen für das Kühlgas und der Einführdurchgang umfaßt
zumindest einen Einführkanal, welcher progressiv seine Quer
schnittsfläche über einen Teil oder die Gesamtheit seiner
Länge in Richtung zu den Strömungskanälen verringert, um das
Kühlgas kollektiv zu der Vielzahl von Strömungskanälen zu
liefern, und wobei das Miniaturgebläse für jeden des zumin
dest einen Einführkanals angeordnet ist.
26. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 25, bei der
zumindest die Wand, welche senkrecht zu der Wärmeabstrahl
fläche den Kühlgasdurchgang definiert, eine Wellung einer
jeden gewünschten Konfiguration aufweist.
27. Einrichtung gemäß Anspruch 19, bei der zumindest die
Wand senkrecht zu der Wärmeabstrahlfläche, die den Kühlgas
durchgang definiert, eine gewellte Jalousienrippenstruktur
aufweist.
28. Einrichtung zum Kühlen eines elektronischen Teils, bei
der die Einrichtung auf der Wärmeabstrahlfläche des elektro
nischen Teils montiert ist und mit einem Kühlgasströmungs
durchgang vorgesehen ist, wobei der Kühlgasströmungsdurchgang
umfaßt:
einen ersten Abschnitt, welcher an seinem einen Ende in der Seite der Kühleinrichtung entsprechend der einen Seite der Wärmeabstrahlfläche geöffnet ist, wobei der erste Ab schnitt ein Miniaturgebläse aufweist, um ein Kühlgas durch den ersten Abschnitt strömen zu lassen;
einen zweiten Abschnitt, welcher an seinem einen Ende in einer anderen Seite der Kühleinrichtung entsprechend einer anderen Seite der wärmeabstrahlenden Fläche geöffnet ist, wobei der zweite Abschnitt eine Querschnittsfläche kleiner als jene des ersten Abschnitts aufweist; und
einen dritten Abschnitt, welcher das andere Ende des ersten Abschnittes zu dem anderen Ende des zweiten Abschnit tes verbindet, wobei die untere Fläche des Kühlgasströmungs durchganges benachbart zu der Wärmeabstrahlfläche derart geneigt ist, daß die Querschnittsfläche des dritten Abschnit tes von dem ersten Abschnitt in Richtung zu dem zweiten Ab schnitt progressiv verringert wird.
einen ersten Abschnitt, welcher an seinem einen Ende in der Seite der Kühleinrichtung entsprechend der einen Seite der Wärmeabstrahlfläche geöffnet ist, wobei der erste Ab schnitt ein Miniaturgebläse aufweist, um ein Kühlgas durch den ersten Abschnitt strömen zu lassen;
einen zweiten Abschnitt, welcher an seinem einen Ende in einer anderen Seite der Kühleinrichtung entsprechend einer anderen Seite der wärmeabstrahlenden Fläche geöffnet ist, wobei der zweite Abschnitt eine Querschnittsfläche kleiner als jene des ersten Abschnitts aufweist; und
einen dritten Abschnitt, welcher das andere Ende des ersten Abschnittes zu dem anderen Ende des zweiten Abschnit tes verbindet, wobei die untere Fläche des Kühlgasströmungs durchganges benachbart zu der Wärmeabstrahlfläche derart geneigt ist, daß die Querschnittsfläche des dritten Abschnit tes von dem ersten Abschnitt in Richtung zu dem zweiten Ab schnitt progressiv verringert wird.
29. Einrichtung gemäß Anspruch 28, bei der der Kühlgasströ
mungsdurchgang eine Vielzahl von Strömungskanälen umfaßt,
welche jeweils aufweisen: einen Abschnitt einer großen Quer
schnittsfläche entsprechend dem ersten Abschnitt, einem Ab
schnitt einer kleinen Querschnittsfläche entsprechend dem
zweiten Abschnitt und einen Zwischenabschnitt zwischen dem
Abschnitt einer großen und dem Abschnitt einer kleiner Quer
schnittsfläche.
30. Einrichtung gemäß Anspruch 28 oder 29, bei der dieser
zweite Abschnitt des Kühlgasdurchganges umfaßt eine Vielzahl
von Strömungskanälen und der erste Abschnitt umfaßt zumindest
einen Strömungskanal, von welchem das Kühlgas kollektiv in
die Vielzahl von Strömungskanälen des zweiten Abschnittes
eingeführt wird, wobei jeder Strömungskanal des zweiten Ab
schnittes zumindest ein Miniaturgebläse aufweist, um das
Kühlgas dadurch in den zweiten Abschnitt strömen zu lassen.
31. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei
der Neigungswinkel des unteren Teils des Kühlgasströmungs
durchganges des dritten Abschnittes bezüglich der Strömungs
richtung des Kühlgases im Bereich zwischen 30° und 60° liegt.
32. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 28 bis 31, bei der
die Querschnittsfläche des zweiten Abschnittes des Kühlgass
trömungsdurchganges zwischen 0,25 und 0,75 Mal größer ist als
die Querschnittsfläche des ersten Abschnittes des Kühlgass
trömungsdurchganges.
33. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 28 bis 32, bei der
zumindest die Wand senkrecht zur Wärmeabstrahlfläche, die den
Kühlgasströmungsdurchgang definiert, eine Ondulation jegli
cher beliebigen Konfiguration aufweist.
34. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 28 bis 33, bei der
zumindest die Wand senkrecht ist auf die Wärmeabstrahlfläche,
die den Kühlgasströmungsdurchgang definiert, eine gewellte
Jalousierippenstruktur aufweist.
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