DE202008000881U1

DE202008000881U1 - Wärmeabführvorrichtung, die mit einem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem in Reihe verbunden ist

Info

Publication number: DE202008000881U1
Application number: DE202008000881U
Authority: DE
Original assignee: Cooler Master Co Ltd
Current assignee: Chemtron Research LLC
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2018-01-23
Also published as: US7529089B2; US20080225486A1; TWM318751U

Abstract

Wärmeabführvorrichtung, die in Reihe mit einem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem (7) verbunden ist, mit:
einer Wärmeabführeinrichtung (2) für einen MOSFET-Chip;
einer Wärmeabführeinrichtung (3) für einen South-Bridge-Chip;
einer Wärmeabführeinrichtung (1) für einen North-Bridge-Chip, mit einer Wärmeabführbodenplatte (10) und einem Wärmeabführkörper (11), der an einem Halbabschnitt derselben angebracht ist; und
einem Wasserblockverbinder (5) mit einer hohlen Basis und zwei Verbindungsrohren (51, 52), die an zwei Stellen derselben vorhanden sind und mit dem Inneren derselben in Verbindung stehen;
wobei die Wärmeabführeinrichtung für den MOSFET-Chip, die Wärmeabführeinrichtung für den South-Bridge-Chip und die Wärmeabführeinrichtung für den North-Bridge-Chip durch Wärmetransportleitungen (4) in Reihe verbunden sind, die Basis des Wasserblockverbinders am anderen Halbabschnitt der Wärmeabführbodenplatte der Wärmeabführeinrichtung für den North-Bridge-Chip angebracht ist, und die zwei Verbindungsrohre des Wasserblockverbinders mit dem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeabführvorrichtung, die mit einem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem in Reihe verbunden ist und bei der Hauptplatine eines Computers angewandt werden kann, um gleichzeitig die Wärme abzuführen, wie sie von mehreren elektronischen Elementen auf dieser erzeugt wird.
In den letzten Jahren wurde das Leistungsvermögen elektronischer Elemente (wie einem South-Bridge-Chip und einem North-Bridge-Chip, einem MOSFET-Chip oder einem Zentralprozessor) auf der Hauptplatine eines Computers immer weiter erhöht, wodurch auch die Wärmeerzeugung zunahm. Daher werden derartige Elemente mit einer Wärmeabführvorrichtung versehen, wobei insbesondere am Zentralprozessor ein Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem angebracht wird, das nun wegen der sehr hohen Wärmeerzeugung das herkömmliche Luftkühlungssystem ersetzt.
Um die Integration eines Kühlflüssigkeit-Umwälzsystems zu erleichtern, wird an jeweils einem der kühlenden elektronischen Elemente ein jeweiliger Wasserblock angebracht, die über eine Leitung, durch die eine Kühlflüssigkeit umgewälzt wird, in Reihe verbunden werden, wobei in den Kreislauf auch eine Pumpe und eine Wärmeabführkonstruktion wie Wärmeabführrippen geschaltet werden. Dadurch ist ein Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem aufgebaut. Durch die Pumpe wird Kühlflüssigkeit durch alle Wasserblöcke gepumpt, um einen Wärmeaustausch auszuführen, wodurch die elektronischen Elemente gekühlt werden können, die mit einem Wasserblock versehen sind. Es sei darauf hingewiesen, dass durch einen Wasserblock auch eine andere Kühlflüssigkeit als Wasser geleitet werden kann.
Heutzutage sind Computer so aufgebaut, dass vom Verbraucher leicht Elemente ausgetauscht werden können, wobei insbesondere der Zentralprozessor häufig abhängig von den Erfordernissen des Benutzers ausgetauscht wird. Eine übliche Hauptplatine eines Computers ist jedoch nur mit Wärmeabführvorrichtungen für den South-Bridge-Chip, den North-Bridge-Chip (oder einen entsprechenden kombinierten Chip) und den MOSFET-Chip versehen. Jedoch kann der Hersteller der Hauptplatine nicht vorab ein geeignetes Wärmeabführsystem für den Zentralprozessor bereitstellen, da er ansonsten immer das leistungsfähigste System bereitstellen müsste, was zu zu hohen Kosten führen würde. Jedoch kann der Verbraucher ein Wärmeabführsystem erwerben, das seinen Erfordernissen entspricht.
Demgemäß kann der Hersteller einer Hauptplatine ein Wärmeabführsystem nur für den South-Bridge-Chip, den North-Bridge-Chip und den MOSFET-Chip konzipieren, und er muss dafür sorgen, dass innerhalb des Kühlflüssigkeit-Umwälzsystems für den Zentralprozessor Teile entsprechend dem schließlich gewählten Prozessor ausgetauscht werden können. Wenn der Benutzer dann das Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem korrekt so wählt, dass es zum von ihm gewählten Zentralprozessor passt, kann der Computer zur vollen Zufriedenheit betrieben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Wärmeabführvorrichtung zu schaffen, die in Reihe mit dem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem für einen vom Verbraucher gekauften Zentralprozessor geschaltet werden kann, um dadurch den Zentralprozessor geeignet kühlen zu können.
Diese Aufgabe ist durch die Wärmeabführvorrichtungen gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen 1 und 7 gelöst. Diese Wärmeabführvorrichtung kann mit einem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem mit Wärmeabführeinrichtungen für einen South-Bridge-Chip, einen North-Bridge-Chip, einen MOSFET-Chip und einen Wasserblockverbinder verbunden werden. Zwischen den jeweiligen Wärmeabführeinrichtungen ist eine Wärmetransportleitung vorhanden, um sie in Reihe miteinander zu verbinden. Die Wärmeabführeinrichtung für den North-Bridge-Chip verfügt über eine Wärmeabführbodenplatte und einen in einem Halbabschnitt derselben angebrachten Wärmeabführkörper. Der Warteschlangenfunktion verfügt über eine hohle Basis und zwei Verbindungsrohre, die an zwei Stellen derselben vorhanden sind und miteinander in Verbindung stehen. Die Basis des Wasserblockverbinders ist am anderen Halbabschnitt der Wärmeabführbodenplatte der Wärmeabführeinrichtung für den North-Bridge-Chip angebracht.
Auf Grund dieser Anordnung können die zwei Verbindungsrohre des Wasserblockverbinders mit einer Leitung eines Kühlflüssigkeit-Umwälzsystems in Reihe verbunden werden, d.h., es liegt keine solche Reihenverbindung mit dem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem vor, das lediglich die Wärme des South-Bridge-Chips, des North-Bridge-Chips und dem MOSFET-Chips abgeführt würde.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Wärmeabführvorrichtung mit Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht entsprechend der 1, jedoch für den zusammengebauten Zustand; und
3 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen des Betriebszustands der Vorrichtung gemäß der 2.
Die Wärmeabführvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung ist mit einem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem in Reihe verbunden, das über eine Wärmeabführeinrichtung 1 für einen North-Bridge-Chip, eine Wärmeabführeinrichtung 2 für einen MOSFET-Chip, eine Wärmeabführeinrichtung 3 für einen South-Bridge-Chip, zwei Wärmetransportleitungen 4 und einen Wasserblockverbinder 5 verfügt.
Die Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip wird dazu verwendet, Wärme vom North-Bridge-Chip 61 (siehe die 3) abzuleiten, und sie besteht aus einer Wärmeabführbodenplatte 10 und einem Wärmeabführkörper 11. Der Wärmeabführkörper 11 wird dadurch aufgebaut, dass mehrere aufrechte Rippen aufgeschichtet und quer angeordnet werden, und er ist an der Oberseite eines Halbabschnitts 100 der Wärmeabführbodenplatte 10 befestigt. Die Unterseite der Wärmeabführbodenplatte 10 wird mit dem North-Bridge-Chip 61 so in Kontakt gebracht, dass gute Wärmeleitung vorliegt.
Die Wärmeabführeinrichtung 2 für jeden MOSFET-Chip wird dazu verwendet, Wärme vom MOSFET-Chip 62 (3) abzuführen; sie besteht aus einer Wärmeabführbasis 20 und mehreren Wärmeabführrippen 21, die aufrecht stehen und quer angeordnet sind. Die Bodenfläche der Wärmeabführbasis 20 wird an einem jeweiligen MOSFET-Chip 62 so angebracht, dass gute Wärmeleitung besteht.
Die Wärmeabführeinrichtung 3 für den South-Bridge-Chip wird dazu verwendet, Wärme von einem South-Bridge-Chip 63 (3) abzuführen, und sie besteht aus einem plattenartigen Wärmeabführblock. Die Unterseite des Wärmeabführblocks wird an einem South-Bridge-Chip 63 so angebracht, dass gute Wärmeleitung besteht.
Die Wärmeabführeinrichtungen 1, 2 und 3 können beispielsweise aus extrudiertem Aluminium oder einem anderen geeigneten Material mit gutem Wärmeabführeffekt hergestellt werden.
Die zwei Wärmetransportleitungen 4 werden dazu verwendet, die Wärmeabführeinrichtungen 1, 2 und 3 in Reihe zu verbinden. Dadurch kann Wärme von einer Wärmeabführeinrichtung auf höherer Temperatur auf eine solche niedrigerer Temperatur übertragen werden, so dass die Wärme der Wärmeabführeinrichtungen 1, 2 und 3 gleichmäßig verteilt werden kann, sich also nicht an einer Wärmeabführeinrichtung konzentriert.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip an jeder Rippe des Wärmeabführkörpers 11 mit einem Satz erster Durchdringungslöcher 110, die einander gegenüberstehen, und einem weiteren Satz zweiter Durchdringungslöcher 111, die einander gegenüberstehen, versehen. Die Wärmeabführeinrichtung 2 für den MOSFET-Chip ist an jeder Wärmeabführrippe 21 mit einem Satz dritter Durchdringungslöcher 200 versehen, die einander gegenüberstehen. Ferner ist die Unterseite der Wärmeabführeinrichtung 3 für den South-Bridge-Chip mit einem Kanal 30 versehen. Die eine Wärmetransportleitung 4 ist zwischen der Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip und der Wärmeabführeinrichtung 2 für den MOSFET-Chip vorhanden, während die andere zwischen der Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip und der Wärmeabführeinrichtung 3 für den South-Bridge-Chip vorhanden ist. Die beiden Enden jeder Wärmetransportleitung 4 dringen in die ersten Durchdringungslöcher 110 der Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip bzw. die dritten Durchdringungslöcher 200 der Wärmeabführeinrichtung 2 für den MOSFET-Chip ein, so dass sie in Reihe zwischen die Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip und die Wärmeabführeinrichtung 2 für den MOSFET-Chip geschaltet werden können. Die beiden Enden der anderen Wärmetransportleitung 4 dringen ebenfalls in die zweiten Durchdringungslöcher 111 der Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip bzw. den Kanal 30 der Wärmeabführeinrichtung 3 für den South-Bridge-Chip ein, so dass sie in Reihe zwischen die Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip und die Wärmeabführeinrichtung 3 für den South-Bridge-Chip geschaltet ist. Außerdem kann eine einzelne der Wärmetransportleitungen 4 dazu verwendet werden, die Wärmeabführeinrichtung 3 für den South-Bridge-Chip, die Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip und die Wärmeabführeinrichtung 2 für den MOSFET-Chip in Reihe zu schalten.
Der Wasserblockverbinder 5 wird ferner dazu verwendet, mit einem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem 7 (3) in Reihe geschaltet zu werden, um dadurch gleichzeitig die Wärme abzuführen, wie sie durch die jeweiligen elektronischen Elemente erzeugt wird (wie einen Zentralprozessor 60, den South-Bridge-Chip 63, den North-Bridge-Chip 61 und den MOSFET-Chip 62), wobei sich diese Elemente auf einer Hauptplatine 6 eines Computers befinden. Der Wasserblockverbinder 5 verfügt über eine Basis 50 mit einer Hohlkammer sowie zwei Verbindungsrohre 51, 52, die an zwei Stellen derselben vorhanden sind. Diese zwei Verbindungsrohre 51, 52 stehen mit dem Inneren der Basis 50 in Verbindung, und sie sind mit einer Leitung 74 (3) des Kühlflüssigkeit-Umwälzsystems 7 verbunden, um einen Umwälzkreis für Kühlflüssigkeit zu bilden. Die Basis 50 ist an der Oberfläche des anderen Halbabschnitts 101 der Wärmeabführbodenplatte 10 der Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip angebracht, und sie befindet sich benachbart zum Wärmeabführkörper 11 dieser Wärmeabführeinrichtung 1 für den North-Bridge-Chip. Auf Grund dieser Anordnung kann die durch die Wärmeabführbodenplatte 10 absorbierte Wärme zur Basis 50 des Wasserblockverbinders 5 übertragen werden. Alternativ kann der Wärmeabführkörper 11 die Wärme der Wärmeabführeinrichtung der Wärmeabführeinrichtung 2 für den MOSFET-Chip sowie der Wärmeabführeinrichtung 3 für den South-Bridge-Chip konzentrieren und sie über die Wärmeabführbodenplatte 10 an die Basis 50 des Wasserblockverbinders 5 übertragen, damit auch in diesem Fall das Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem 7 die Wärme abtransportieren kann.
Vorstehend wurde die Erfindung für den Hauptplatine eines Computers mit einem South-Bridge-Chip, einem North-Bridge-Chip und mindestens einem MOSFET-Chip beschrieben. Jedoch ist die erfindungsgemäße Wärmeabführvorrichtung auch zur Kühlung anderer Ele mente geeignet, die sich beispielsweise auf einer Grafikkarte befinden. Dann sind eine erste bis dritte Wärmeabführeinrichtung für eine erste, zweite bzw. dritte Wärmequelle vorhanden. Im Betrieb müssen nicht immer alle Wärmeabführeinrichtungen an das Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem angeschlossen werden. Als Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem wird normalerweise Wasser verwendet, jedoch kann auch ein anderes Kühlmittel, beispielsweise ein Frostschutzmittel, verwendet werden.
Die oben beschriebene Anordnung stellt demgemäß eine Wärmeabführvorrichtung dar, die in Reihe mit einem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem verbunden ist.
Wie es in der 3 dargestellt ist, kann selbst dann, wenn der Wasserblockverbinder 5 nicht in Reihe mit dem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem 7 verbunden ist, immer noch jede Wärmeabführeinrichtung 1, 2 und 3 durch Luftkühlung ihre Funktion einer Wärmeabfuhr vom entsprechenden elektronischen Element ausüben. Wenn Wärmeabfuhr durch Kühlung mit einer Kühlflüssigkeit erfolgt, sind die zwei Verbindungsrohre 51, 52 des Wasserblockverbinders 5 mit der Leitung 74 des Kühlflüssigkeit-Umwälzsystems 7 in Reihe verbunden. Das Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem 7 erleichtert es, dass der Zentralprozessor 60 über den Wasserblockverbinder 5 Wärme abführen kann. Ferner kann, da andere Elemente vorhanden sind, wie eine in Reihe mit der Leitung 74 verbundene Wärmeabführkonstruktion 71 vom Rippentyp, ein Wasserbehälter 72 und eine Pumpe 73, die durch jedes elektronische Element auf der Hauptplatine 6 erzeugte Wärme abgeführt werden, nachdem der Wasserblockverbinder 5 in Reihe geschaltet wurde, um einen Umwälzkreis für Kühlflüssigkeit zu bilden. So kann Wärme durch Kühlung mit einer Kühlflüssigkeit abgeführt werden.

Claims

Wärmeabführvorrichtung, die in Reihe mit einem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem (7) verbunden ist, mit: einer Wärmeabführeinrichtung (2) für einen MOSFET-Chip; einer Wärmeabführeinrichtung (3) für einen South-Bridge-Chip; einer Wärmeabführeinrichtung (1) für einen North-Bridge-Chip, mit einer Wärmeabführbodenplatte (10) und einem Wärmeabführkörper (11), der an einem Halbabschnitt derselben angebracht ist; und einem Wasserblockverbinder (5) mit einer hohlen Basis und zwei Verbindungsrohren (51, 52), die an zwei Stellen derselben vorhanden sind und mit dem Inneren derselben in Verbindung stehen; wobei die Wärmeabführeinrichtung für den MOSFET-Chip, die Wärmeabführeinrichtung für den South-Bridge-Chip und die Wärmeabführeinrichtung für den North-Bridge-Chip durch Wärmetransportleitungen (4) in Reihe verbunden sind, die Basis des Wasserblockverbinders am anderen Halbabschnitt der Wärmeabführbodenplatte der Wärmeabführeinrichtung für den North-Bridge-Chip angebracht ist, und die zwei Verbindungsrohre des Wasserblockverbinders mit dem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem verbunden sind.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabführeinrichtung (2) für den MOSFET-Chip aus einer Wärmeabführbasis und mehreren Wärmeabführrippen besteht, die aufrecht stehend und quer angeordnet sind.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabführeinrichtung (3) für den South-Bridge-Chip aus einem plattenförmigen Wärmeabführblock besteht.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabführkörper der Wärmeabführeinrichtung (1) für den North-Bridge-Chip aus mehreren aufrechten Rippen besteht, die querstehend aufgeschichtet sind.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabführkörper der Wärmeabführeinrichtung (1) für den North-Bridge-Chip aus mehreren aufrechten Rippen besteht, die querstehend aufgeschichtet sind.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Wärmetransportleitung (4) in Reihe zwischen die Wärmeabführeinrichtung (2) für den MOSFET-Chip und die Wärmeabführeinrichtung (1) für den North-Bridge-Chip geschaltet ist, und eine zweite Wärmetransportleitung (4) zwischen die Wärmeabführeinrichtung (3) für den South-Bridge-Chip und die Wärmeabführeinrichtung (1) für den North-Bridge-Chip geschaltet ist.
Wärmeabführvorrichtung, die in Reihe mit einem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem (7) verbunden ist, mit: einer Wärmeabführeinrichtung für eine erste Wärmequelle; einer Wärmeabführeinrichtung für eine zweite Wärmequelle; einer Wärmeabführeinrichtung für eine dritte Wärmequelle; und einem Wasserblockverbinder (5) mit einer hohlen Basis und Verbindungsrohren (51, 52), die an zwei Stellen derselben vorhanden sind und in Verbindung mit dem Inneren derselben stehen; wobei Wärmetransportleitungen (4) die Wärmeabführeinrichtungen für die erste, die zweite und die dritte Wärmequelle in Reihe verbinden, eine der Wärmeabführeinrichtungen über eine Wärmeabführbodenplatte (10) und einen an einem Halbabschnitt derselben angebrachten Wärmeabführkörper verfügt, die Basis des Wasserblockverbinders am anderen Halbabschnitt der Wärmeabführbodenplatte angebracht ist, und die zwei Verbindungsrohre des Was serblockverbinders mit dem Kühlflüssigkeit-Umwälzsystem verbunden sind.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabführkörper (11) aus mehreren aufrechten Rippen besteht, die quer angeordnet aufgeschichtet sind.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass von den restlichen beiden Wärmeabführeinrichtungen für die erste, zweite und dritte Wärmequelle eine aus einer Wärmeabführbasis und mehreren aufrecht stehend und quer angeordneten Wärmeabführrippen besteht.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verbliebene der Wärmeabführeinrichtungen für die erste, zweite und dritte Wärmequelle aus einem plattenartigen Wärmeabführblock besteht.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine beliebige der verbliebenen zwei Wärmeabführeinrichtungen für die erste, zweite und dritte Wärmequelle aus einem plattenartigen Wärmeabführblock besteht.
Wärmeabführvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Wärmetransportleitung (4) in Reihe zwischen die Wärmeabführeinrichtungen für die erste und die dritte Wärmequelle geschaltet ist, und eine zweite Wärmetransportleitung (4) in Reihe zwischen die Wärmeabführeinrichtungen für die zweite und die dritte Wärmequelle geschaltet ist.