DE3739585C1 - Cold plate for dissipating heat losses from large-scale-integrated electronic chips - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte zur Ableitung der Verlustwärme von hochintegrierten elektronischen Baustei­ nen, in die kühlmitteldurchflossene, mäanderförmige Lei­ tungen (Kühlschlangen) mit turbulenzverursachenden Stel­ len eingegossen sind. Solche Kühlplatten sind aus der EP 02 34 021 A1 bekannt.

Für die Kühlung hochintegrierter elektronischer Bausteine werden zur Wärmeabführung der anfallenden Verlustleistung wasserdurchflossene Kühlplatten verwendet.

Um einen hohen Wirkungsgrad der Wärmeabführung zu errei­ chen, soll auf engstem Raum innerhalb der Kühlplatte ein möglichst langes Leitungssystem (Kühlschlange) unterge­ bracht werden. Dabei ist von maßgeblicher Bedeutung, wie groß die mit der Kühlplatte verbundene Oberfläche der Kühlschlange ist.

Turbulenzen des Kühlmediums innerhalb der Kühlplatte wirken sich positiv aus und sollen deshalb bewußt verursacht werden. Derartige turbulenzverursachende Stellen können beispielsweise durch Einkerbungen der Rohrleitungen erzeugt werden.

Bisher werden diese aus der Praxis bekannten Kühl­ platten durch in Metall eingegossene Kühlschlangen hergestellt. Diese Kühlschlangen sind wegen der en­ gen Aneinanderreihung aus vielen Einzelheiten, wie Rohren, Winkeln und Bogen aufgebaut. Die mit dem Gußmaterial in Verbindung tretende äußere Oberfläche ist maximal die gesamte Oberfläche der Rohre und Krümmer. Die Möglichkeiten zur Erzeugung von Turbu­ lenzen sind dabei begrenzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühl­ platte zu schaffen, die bei optimaler Kühlwirkung eine einfache Fertigung gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung die Kühlplatte derart ausgebildet, daß die Kühl­ schlange aus einem Metallwellschlauch besteht.

Als Wellschläuche lassen sich dabei vorteilhaft Ring- oder Wendelwellschläuche verwenden.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Kühl­ schlange aus einem einzigen Teil besteht und nicht mehr aus Einzelteilen zusammengesetzt werden muß. Sie kann zudem sehr eng gebogen werden. Die Ausschußrate verringert sich erheblich, und die gesamte Kühl­ platte ist dadurch einfacher herzustellen.

Da die Oberfläche der Kühlschlange wellenförmig ausgestaltet ist, ergibt sich eine erhebliche Ver­ größerung derselben, wodurch eine wesentlich bes­ sere Wärmeableitung möglich ist. Durch die balgför­ mige Faltung treten ohne zusätzliche Maßnahmen im Inneren der Kühlschlange Turbulenzen des Kühlmedi­ ums auf. Diese Turbulenzen tragen zu einer Verbes­ serung der Wärmeableitung bei.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Kühlplatte in schematischer Zeich­ nung;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Ringwellschlauch;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Wendelwell­ schlauch;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Kühl­ platte mit eingegossenen Buchsen für die Kühlmittelzu- bzw. -abführung;

Fig. 5 Einzelheiten an der Buchsenanbringstelle.

In die Kühlplatte 1 nach Fig. 1 ist ein Wellenschlauch 2, der mäanderförmig geführt ist, eingegossen. An der Ein- und Ausflußstelle des Kühlmittels sind zudem später noch näher beschriebene Buchsen 4 angebracht. Die Kühlschlange ist dabei mit Gußmaterial 3 um­ geben.

Fig. 2 zeigt einen Ringwellschlauch aus Metall, wobei die Vergrößerung der Oberfläche dieses Schlau­ ches durch seine Wellung deutlich zu erkennen ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Metallwellschlauches ist in Fig. 3 in Form eines Wendelwellschlauches gezeigt, der ebenfalls eine Vergrößerung der Oberfläche ge­ gegenüber einem glatten Metallrohr erkennen läßt.

Fig. 4 zeigt eine praktisch ausgeführte Platte. In ihrem Inneren nicht sichtbar befindet sich der mä­ anderförmig geführte Wellschlauch, der mit seinen beiden Enden an die Buchsen 4 geführt ist, die an den Eckseiten ebenfalls in die Platte eingegossen sind. Diese Buchsen bestehen, wie in Fig. 5 darge­ stellt, aus einem Anschlußteil 6, einem dahinter befindlichen Mehrkant, z. B. Vier- oder Sechskant­ teil 7, sowie einem Befestigungsteil für den Well­ schlauch 2. Durch die spezielle Konstruktion ist nach dem Eingießen der Buchse durch den Hinter­ schnitt aufgrund der Vier- bzw. Sechskantflächen eine formschlüssige Verbindung entstanden, welche das Einwirken von Kräften in jeder Richtung verhin­ dert. An dieser Buchse können sowohl der genannte Wellschlauch als auch die bereits bekannten Rohr­ leitungen angeschlossen werden.

Claims (4)

1. Kühlplatte zur Ableitung der Verlustwärme von hochintegrierten elektronischen Bausteinen, in die kühlmitteldurchflossene, mäanderförmige Lei­ tungen (Kühlschlangen) mit turbulenzverursachenden Stellen eingegossen sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kühlschlange aus einem Metallwellschlauch (2) besteht.

2. Kühlplatte zur Ableitung der Verlustwärme von hochintegrierten elektronischen Bausteinen nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Metallwellschlauch ein Ringwell­ schlauch ist.

3. Kühlplatte zur Ableitung der Verlustwärme von hochintegrierten elektronischen Bausteinen nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Metallwellschlauch ein Wendelwell­ schlauch ist.

4. Kühlplatte zur Ableitung der Verlustwärme von hochintegrierten elektronischen Bausteinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ein- bzw. Auslaßstelle des Kühlmittels in die Kühlplatte je­ weils eine Mehrkantbuchse (4) eingegossen ist, die an ihrer Vorderseite ein Anschlußventil (6) enthält und an ihrer Rückseite mit der Kühlschlange verbun­ den ist.