DE20315170U1

DE20315170U1 - Wärmeabführrippen-Modul

Info

Publication number: DE20315170U1
Application number: DE20315170U
Authority: DE
Original assignee: Giga Byte Technology Co Ltd
Current assignee: Giga Byte Technology Co Ltd
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2013-10-02
Also published as: GB0322364D0; GB2406441A; GB2406441B

Abstract

Wärmeabführrippen-Modul (100), mit:
– einem wärmeleitenden Träger (200), der auf einer wärmeerzeugenden Komponente eines elektronischen Geräts zu installieren ist;
– mehreren ersten Wärmeabführrippen (300), die vertikal mit einem Intervall auf einer Halbseite des Trägers installiert sind, wobei sie über zueinander parallele Bogenflächen verfügen und wobei der Raum zwischen benachbarten ersten Wärmeabführrippen einen ersten Luftflussraum bilden, um einen gekrümmten Luftflusspfad zu erzeugen; und
– mehreren zweiten Wärmeabführrippen (400), die vertikal mit einem Intervall auf der anderen Halbseite des Trägers installiert sind, wobei sie über zueinander parallele Bogenflächen verfügen, deren Krümmungszentren jedoch entgegengesetzt zu denen der ersten Wärmeabführrippen sind und wobei der Raum zwischen benachbarten zweiten Wärmeabführrippen einen zweiten Luftflussraum bildet, um für einen gekrümmten Luftflusspfad zu sorgen, der denjenigen des ersten Luftflussraums nicht schneidet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmeabführrippen-Modul für wärmeerzeugende Geräte, insbesondere für seitlich ausblasende Lüfter.
Elektronische Geräte bestehen aus vielen elektronischen Elementen. Beispielsweise existieren bei einem Computer auf dem Motherboard viele elektronische Elemente, die während des Betriebs viel Wärme erzeugen können. Zu derartigen Elementen gehören die CPU, die Chips der Süd/Nord-Brücke, die Graphikchips und die DIMMs. Die Betriebsgeschwindigkeit dieser elektronischen Elemente wird immer höher. Zum Beispiel beträgt die CPU-Arbeitsfrequenz derzeit über 1 GHz, wobei die Wärmeverlustleistung 50W beträgt. Wenn die Wärme nicht unmittelbar entfernt werden kann, können diese Elemente überhitzen, was ihre Stabilität und Zuverlässigkeit beeinträchtigt und ihre Lebensdauer verkürzt. Daher ist die Wärmeabfuhr ein schwerwiegendes Problem, wenn die Betriebsfrequenzen elektronischer Geräte höher werden.
Derzeit erfolgt die Wärmeabfuhr bei elektronischen Geräten durch Wärmeleitung, Konvexion oder Strahlung, um die erzeugte Wärme an die Umgebung freizusetzen. Eine Hauptmaßnahme besteht in der Kombination eines Wärmeabführrippen-Moduls und eines Lüfters. Ein Wärmeabführrippen-Modul besteht aus Metall. Es verfügt über einen wärmeleitenden Träger, dessen Boden direkt am wärmeerzeugenden elektronischen Gerät installiert ist. Der wärmeleitende Träger ist mit einer Anzahl von Wärmeabführrippen versehen. Die durch das elektronische Gerät erzeugte Wärme wird über den wärmeleitenden Träger zu den Wärmeabführrippen übertragen. Der Lüfter erzeugt einen Luftfluss durch die Rippen, um Wärmeaustausch mit diesen zu haben. Die erwärmte Luft wird dann zur Umgebung ausgeblasen, um die Wärme auf dem Wärmeabführrippen-Modul abzuführen und die Temperatur des elektronischen Geräts zu senken.
Der Wärmeabfuhr-Wirkungsgrad des Rippenmoduls ist im Allgemeinen durch sein Material und seine Struktur bestimmt. Ältere Wärmeabführrippen-Module bestehen häufig aus Aluminium, da es über geringen Wärmewiderstand, geringes Gewicht und niedrige Kosten verfügt. Jedoch muss auch einhergehend mit dem kontinuierlichen Anstieg der Arbeitsfrequenz elektronischer Geräte der Wärmeabfuhr-Wirkungsgrad erhöht werden. Daher wird damit begonnen, Kupfer als Material für Wärmeabfuhrmodule zu verwenden.
Der Wärmeleitungskoeffizient von Kupfer ist ungefähr das 1,8-fache desjenigen von Aluminium, während die Dichte von Kupfer ungefähr das 3-fach derjenigen von Aluminium ist. Anders gesagt, ist bei Wärmeabführrippen-Modulen vom selben Volumen und gleicher Fläche ein solches aus Kupfer dreimal schwerer als ein solches aus Aluminium. Daher weisen zwar Wärmeabführrippen-Module aus Kupfer einen besseren Wärmeleitungskoeffizienten als solche aus Aluminium auf, jedoch sind die Ersteren schwerer als die Letzteren. So müssen sowohl das Gewicht als auch der Wärmeleitungskoeffizient beim Herstellen der Rippen berücksichtigt werden.
Auf dem Markt vorhandene Wärmeabführrippen-Module bestehen alle aus Materialien mit ähnlichen Zusammensetzungen. Auch sind die Wärmeabfuhr-Wirkungsgrade sehr ähnlich. Daher wurde es zu einem Hauptforschungsziel der Hersteller, wie die Wärmeabfuhr durch eine bessere Struktur erhöht werden könnte.
Zum Beispiel werden die Wärmeabführrippen im Allgemeinen vertikal auf dem Träger eines Wärmeabführrippen-Moduls installiert. Eines der Merkmale eines vertikalen Wärmeabführrippen-Moduls ist das, dass ebene Rippen lineare Luftflusskanäle bilden. Jedoch bestehen die Nachteile dieser Struktur darin, dass die Wärmeleitungsfläche zu klein ist, die Wärmeübertragungszeit zu kurz ist und der parallele Luftfluss nicht für ideale Wärmekonvektion sorgen kann, wenn er einmal den Trennraum der Rippen verlassen hat. Obwohl die vertikale Struktur eine Schichtstruktur ist, bestehen für die Struktur und die Anordnung immer noch Raum für Verbesserungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmeabführrippen-Modul zu schaffen, dessen Wärmeleitungsfläche groß ist, bei dem die Wärmeübertragungszeit verlängert ist und bei dem Luftkanäle für ideale Wärmekonvektionseffekte sorgen.
Diese Aufgabe ist durch das Wärmeabführrippen-Modul gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Bei ihm liegen gekrümmte Luftflusspfade vor, was für ideale Wärmekonvektionseffekte sorgt.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeabführrippen-Moduls verfügt über einen wärmeleitenden Träger, der auf einer wärmeerzeugenden Komponente eines elektronischen Geräts zu installieren ist; mehrere erste Wärmeabführrippen, die vertikal mit einem Intervall an einer Halbseite des Trägers installiert sind; und mehreren zweiten Wärmeabführrippen, die vertikal mit einem Intervall auf der anderen Halbseite des Trägers installiert sind. Jede der ersten Wärmeabführrippen verfügt über eine gekrümmte Fläche, und sie verlaufen parallel zueinander. Der Raum zwischen benachbarten ersten Wärmeabführrippen bildet einen ersten Luftflussraum, durch den Luft strömen kann. Jede der zweiten Wärmeabführrippen verfügt über eine gekrümmte Fläche, und sie verlaufen parallel zueinander. Jedoch befinden sich die Krümmungszentren der zweiten Wärmeabführrippen auf der Seite entgegengesetzt zu der der Krümmungszentren der ersten Wärmeabführrippen. Der Raum zwischen benachbarten zweiten Wärmeabführrippen bildet einen zweiten Luftflussraum, durch den Luft strömen kann.
Die Erfindung wird durch die nachfolgende detaillierte, nur veranschaulichende Beschreibung, die demgemäß für die Erfindung nicht beschränkend ist, vollständiger zu verstehen sein.
1 ist eine dreidimensionale Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
2 ist eine schematische Draufsicht der 1.
Ein Wärmeabführrippen-Modul 100, wie es in den 1 und 2 dargestellt ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, kann bei wärmeerzeugenden Bauteilen wie einer CPU den Chips der Nord/Süd-Brücke, den Graphikchips und den DIMMs angewandt werden, um zu vermeiden, dass diese Bauteile durch Überhitzung Schäden erleiden. Das Wärmeabführrippen-Modul 100 besteht aus Metallen mit hohen Wärmeleitungskoef fizienten (z. B. Aluminium und Kupfer). Es besteht aus einem wärmeleitenden Träger 200, mehreren ersten Wärmeabführrippen 300, mehreren zweiten Wärmeabführrippen 400 sowie zwei dritten Wärmeabführrippen 500.
Der wärmeleitende Träger 200 ist ein Block, dessen Form zu derjenigen des wärmeerzeugenden Bauteils passt. Sein Boden wird für direkten Kontakt an diesem angebracht. Allgemein wird zwischen dem Träger 200 und dem wärmeerzeugenden Bauteil ein Wärmeleitungsgel eingebracht. Dies erhöht die Wärmeleitung des Systems.
Die ersten Wärmeabführrippen 300 sind vertikal auf der vorderen Halbseite des Trägers 200 installiert (siehe die 1). Jede der ersten Wärmeabführrippen 300 verfügt über Bogenform. Sie werden durch Kleben oder Schweißen installiert. Sie können auch durch Schneiden oder Pressen hergestellt werden. Alle ersten Wärmeabführrippen 300 verlaufen parallel zueinander und verfügen über dieselbe Länge. Die Zentren der gekrümmten Flächen liegen auf einer Linie. Der Raum zwischen benachbarten ersten Wärmeabführrippen 300 ist ein erster Luftflussraum 320, der einen gekrümmten Luftflusspfad bildet. Darüber hinaus ist die äußerste erste Wärmeabführrippe 310 kürzer, um zur Rechteckform des Trägers 200 zu passen.
Die zweiten Wärmeabführrippen 400 sind ebenfalls vertikal auf der hinteren Halbseite des Trägers 200 installiert (siehe die 1). Jede der zweiten Wärmeabführrippen 400 verfügt über Bogenform. Sie werden durch Kleben oder Schweißen installiert. Sie können auch durch Schneiden oder Pressen hergestellt werden. Obwohl die Zentren der zweiten Wärmeabführrippen 400 ebenfalls auf derselben Linie wie diejenigen der ersten Wärmeabführrippen 300 liegen, befinden sie sich auf entgegengesetzten Seiten. Alle zweiten Wärmeabführrippen 400 verlaufen parallel zueinander und verfügen über dieselbe Länge. Der Raum zwischen benachbarten zweiten Wärmeabführrippen 400 bildet einen zweiten Luftflussraum 420, der einen gekrümmten Luftflusspfad erzeugt. In ähnlicher Weise ist auch die äußerste zweite Wärmeabführrippe 410 kürzer, um zur Rechteckform des Trägers 200 zu passen.
Die dritten Wärmeabführrippen 500 sind ebenfalls vertikal auf dem Träger 200 installiert. Sie befinden sich an den Außenseiten der benachbarten Fläche zwischen den ersten Wärmeabführrippen 300 und den zweiten Wärmeabführrippen 400. Der Zweck, dass diese zwei dritten Wärmeabführrippen 500 vorliegen, besteht darin, den Raum vollständig zu nutzen, um die Wärmeabfuhrfläche zu erhöhen. Sie sind gerade, ohne Biegung nach einer Seite. Selbstverständlich spielt dies keine Rolle, wenn die zwei dritten Wärmeabführrippen installiert sind.
Nach dem Anbringen dieses Wärmeabführrippen-Moduls 100 auf einem wärmeerzeugenden Bauteil wird ein Lüfter auf einer Seite (nicht dargestellt) angebracht, um einen Luftfluss zu erzeugen. Die Luftflusspfade sind in der 2 dargestellt. Da sowohl die ersten Wärmeabführrippen 300 als auch die zweiten Wärmeabführrippen 400 über gekrümmte Flächen verfügen, existiert eine größere Wärmeabfuhrfläche, und die Luftflusspfade verfügen über eine größere Länge, was die Wärmeübertragungszeit verlängert. Da die Luftflusspfade auf beiden Seiten einander nicht schneiden oder überlappen, wird ein besserer Wärmekonvektionseffekt erzielt.
Die ersten und die zweiten Wärmeabführrippen verfügen vorzugsweise über beschnittene Seiten.

Claims

Wärmeabführrippen-Modul (100), mit: – einem wärmeleitenden Träger (200), der auf einer wärmeerzeugenden Komponente eines elektronischen Geräts zu installieren ist; – mehreren ersten Wärmeabführrippen (300), die vertikal mit einem Intervall auf einer Halbseite des Trägers installiert sind, wobei sie über zueinander parallele Bogenflächen verfügen und wobei der Raum zwischen benachbarten ersten Wärmeabführrippen einen ersten Luftflussraum bilden, um einen gekrümmten Luftflusspfad zu erzeugen; und – mehreren zweiten Wärmeabführrippen (400), die vertikal mit einem Intervall auf der anderen Halbseite des Trägers installiert sind, wobei sie über zueinander parallele Bogenflächen verfügen, deren Krümmungszentren jedoch entgegengesetzt zu denen der ersten Wärmeabführrippen sind und wobei der Raum zwischen benachbarten zweiten Wärmeabführrippen einen zweiten Luftflussraum bildet, um für einen gekrümmten Luftflusspfad zu sorgen, der denjenigen des ersten Luftflussraums nicht schneidet.
Wärmeabführrippen-Modul nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine dritte Wärmeabführrippe (500), die vertikal auf dem wärmeleitenden Träger (200) in einem Außenbereich zwischen den ersten Wärmeabführrippen (300) und den zweiten Wärmeabführrippen (400) installiert ist.
Wärmeabführrippen-Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Wärmeabführrippen über dieselbe Länge verfügen.
Wärmeabführrippen-Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungszentren der ersten und der zweiten Wärmeabführrippen auf derselben Linie liegen.
Wärmeabführrippen-Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußerste erste und zweite Wärmeabführrippe kürzer sind.
Wärmeabführrippen-Modul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Wärmeabführrippe gerade ist.
Wärmeabführrippen-Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den ersten Wärmeabführrippen, den zweiten Wärmeabführrippen und den dritten Wärmeabführrippen zumindest eine Art durch ein aus Kleben und Schweißen ausgewähltes Verfahren auf dem wärmeleitenden Träger befestigt ist.
Wärmeabführrippen-Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den ersten Wärmeabführrippen, den zweiten Wärmeabführrippen und den dritten Wärmeabführrippen mindestens eine Art durch Schneiden oder Pressen auf dem wärmeleitenden Träger ausgebildet ist.
Wärmeabführrippen-Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Wärmeabführrippen über beschnittene Seiten verfügen.