DE9319471U1

DE9319471U1 - Thermoelektrische Kühleinrichtung für Mikrochips

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Publication number: DE9319471U1
Application number: DE9319471U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2003-12-18

Description

Thermoelektrische Kühleinrichtung für Mikrochips

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlreinrichtung für Computermikrochips und insbesondere eine Kühleinrichtung vom thermoelektrischen Kühltyp für Computermikrochips.

Es sind verschiedene Kühleinrichtungen für Computermikrochips bekannt, die eine thermoelektrische Kühleinrichtung verwenden, um die Temperatur eines Computermikrochips innerhalb eines geeigneten Bereiches zu halten. Die kommerziell erhältlichen Kühleinrichtungen für Computermikrochips schließen allgemein zwei Typen ein. Der erste Typ weist eine Temperaturdetektion und eine Regelschaltung auf. Der zweite Typ ist ohne Temperaturdetektion und Regelschaltung. Eine thermoelektrische Kühleinrichtung für Computermikrochips ohne Temperaturdetektion und Regelschaltung kann die Temperatur des Mikrochips nicht wirksam innerhalb eines vorgegebenen Bereiches halten, und es kann durch die Kühlluft Kondensation von Wasser während des Betriebs der thermoelektrischen Kühleinrichtung stattfinden. Fig. 7 zeigt eine Kühleinrichtung für Computermikrochips

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nach dem Stand der Technik, die einen Thermowiderstand B verwendet, um die Temperatur einer Kühlrippe A zu detektieren, um so den Betrieb der thermoelektrischen Kühleinrichtung C zu steuern, daß der Computermikrochip gekühlt wird. Die thermoelektrische Kühleinrichtung C wird eingeschaltet, wenn die detektierte Temperatur 35⁰C überschreitet; die thermoelektrische Kühleinrichtung C wird ausgeschaltet, wenn die detektierte Temperatur unter 35⁰C fällt. Da der Thermowiderstand auf dem Kühlrippensatz befestigt ist, wächst die Temperatur des Kühlrippensatzes, der oberhalb der thermoelektrischen Kühleinrichtung angeordnet ist, weiter an, wenn die thermoelektrische Kühleinrichtung beginnt, den Computermikrochip zu kühlen. Da die thermoelektrische Kühleinrichtung ungefähr 65⁰C an "lastfreiem Temperaturunterschied" erzeugt, so fällt die tatsächliche Temperatur an der Berührungsoberfläche zwischen der thermoelektrischen Kühleinrichtung und dem Computermikrochip schon unter 15⁰C, was Kondensation bewirkt. Wenn Kondensation auftritt, kann der Computermikrochip kurzgeschlossen werden und beschädigt werden. Wenn dieses Problem vermieden werden soll, muß die Temperatur an der Kontaktoberfläche zwischen der thermoelektrischen Kühleinrichtung und dem Computermikrochip auf einem Bereich innerhalb von 6⁰C bis 10⁰C unter Raumtemperatur gehalten werden. Die Temperatur am Kühlrippensatz wird jedoch dauernd über 35⁰C sein, wenn die Temperatur an der Kontaktoberfläche zwischen der thermoelektrischen Kühleinrichtung und dem Computermikrochip innerhalb von 6⁰C bis 10⁰C unterhalb Raumtemperatur gehalten wird, und daher wird die thermoelektrische Kühleinrichtung nicht automatisch abgeschaltet werden (da die Temperatur am Kühlrippensatz dauernd 35⁰C überschreitet).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Kühleinrichtung vom thermoelektrischen Kühltyp für Computermikrochips, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind. Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung verwendet die Kühleinrichtung vom thermoelektrischen Kühltyp für Computermikrochips einen Temperaturdetektor und eine

Regelschaltungsanordnung, um den Betrieb eines Ventilators und eines Kühlrippensatzes und einer thermoelektrischen Kühleinrichtung zu regeln, um die Temperatur eines Computermikrochips innerhalb eines vorgegebenen Bereiches zu halten, und eine wärmeleitende Metallplatte, die zwischen dem Kühlrippensatz und dem Computermikrochip fest angeordnet ist und mit dem Temperaturdetektor in Berührung steht, um die Wärme des Computermikrochips zum Temperaturdetektor zu übertragen. Daher detektiert der Temperaturdetektor die tatsächliche Temperatur des Computermikrochips, um wirksam den Betrieb der thermoelektrischen Kühleinrichtung zu regeln.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden eine Vielzahl von Klammern um den Kühlrippensatz und den Computermikrochip herum befestigt, um den Computermikrochip und den Kühlrippensatz und die wärmeleitende Metallplatte zusammenzuhalten, damit die Wärme des Computermikrochips wirksam durch die leitende Metallplatte zum Temperaturdetektor übertragen werden kann.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Regelschaltungsanordnung eine Kurzschlußdetektionsschaltung und einen Audioalarm auf, der durch die Kurzschlußdetektionsschaltung gesteuert wird, um ein Audioalarmsignal zu geben, wenn der Ventilator oder die thermoelektrische Kühleinrichtung kurzgeschlossen sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Kühleinrichtung vom thermoelektrischen Kühltyp für einen Computermikrochip gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Explosionsansicht der Kühleinrichtung für einen Computermikrochip von Fig. 1;

Fig. 3 in seitlicher Draufsicht die in Fig. 1 gezeigte Kühleinrichtung für einen Computermikrochip;

Fig. 4 die Kühleinrichtung für einen Computermikrochip der Fig. 1 im Betrieb;

Fig. 5 ein Blockdiagramm, das den Betrieb der Regelschaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 eine graphische Darstellung des Verhaltens der Kühleinrichtung der Erfindug; und

Fig. 7 eine Kühleinrichtung des Standes der Technik für einen Computermikrochip.

Wie dies in den Figuren 1, 2, 3 und 4 gezeigt ist, weist eine Kühleinrichtung vom thermoelektrischen Kühltyp der Erfindung für Computermikrochips allgemein einen Ventilator 1, eine Befestigungseinrichtung 2, einen Kühlrippensatz 3, eine thermoelektrische Kühleinrichtung 4, eine wärmeleitende Metallplatte 5, einen Mikrochip 6, ein Temperaturdetektorelement 7 und eine Regelschaltungsanordnung 8 auf.

Die thermoelektrische Kühleinrichtung 4 ist am Kühlrippensatz 3 unten angebracht und mit der Regelschaltungsanordnung 8 mit einem elektrischen Draht 41 verbunden. Die wärmeleitende Metallplatte 5 bedeckt unten die thermoelektrische Kühleinrichtung 4 und weist an einer Seite einen nach oben gerichteten Flansch 51 und zwei einstückig damit verbundene Anschlagstreifen 52 auf, die auf beiden Seiten nahe dem nach oben gerichteten Flansch 51 angeordnet sind. Die Regelschaltungsanordnung 8 besteht aus einer Kurzschlußschutzschaltung 81, einem Kurzschlußdetektor 82 und einer Alarmeinrichtung 83 und ist auf der wärmeleitenden Platte 5 befestigt und zwischen dem nach oben gerichteten Flansch 51 und den nach oben gerichteten Anschlagstreifen 52 in einer vertikalen Stellung festgehalten. Die wärmeleitende Metallplatte 5 ist oben auf dem Mikrochip 6

angebracht. Die Befestigungseinrichtung 2 weist zwei Klammern 23, 24 auf, die um den Kühlrippensatz 3 und den Mikrochip 6 herum befestigt sind, um den Kühlrippensatz 3, die thermoelektrische Kühleinrichtung 4, die wärmeleitende Metallplatte 5 und den Mikrochip 6 zusammenzuhalten. Der Ventilator 1 weist eine Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen 11 auf, die mit entsprechenden Schraubenlöchern 21, 22 auf den Klammern 23, verbunden sind. In zusammengesetztem Zustand ist der Ventilator 1 mit der Regelschaltungsanordnung 8 durch einen elektrischen Draht 13 verbunden. Weiter ist das Temperaturdetektorelement 7 an der Regelschaltungsanordnung 8 befestigt und in Berührung mit der wärmeleitenden Metallplatte 5 angeordnet.

Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, so wird, wenn die Temperatur des Mikrochips 6 den kritischen Wert überschreitet, dies sofort durch das Temperaturdetektorelement 7 detektiert, und das Temperaturdetektorelement 7 gibt sofort ein Signal an die Regelschaltungsanordnung 8 ab, was bewirkt, daß diese die thermoelektrische Kühleinrichtung 4 einschaltet, um den Mikrochip 6 zu kühlen. Wenn die Temperatur des Mikrochips 6 fällt, so hört das Temperaturdetektorelement 7 auf, das Signal abzugeben, und die Regelschaltungsanordnung 8 schaltet die thermoelektrische Kühleinrichtung 4 sofort aus. Die Kurzschlußschutzschaltung 81 ist dazu bestimmt, die thermoelektrische Kühleinrichtung 4 und die Hauptleistungsquelle des Personalcomputers gegen Überstrom zu schützen. Wird der Ventilator 1 oder die thermoelektrische Kühleinrichtung 4 kurzgeschlossen, so wird der Kurzschlußdetektor 82 die Alarmeinrichtung 83 erregen, um ein Audioalarmsignal abzugeben.

In Fig. 6 bezeichnet die X-Achse den Leistungsverbrauch eines Mikrochips 6 bei einer Arbeitsfrequenz von 50 MHz und die Y-Achse die Oberflächentemperatur des Mikrochips 6. Die Kurve A wird erhalten, wenn keine zusätzlichen Kühlmittel verwendet werden. Kurve B wird erhalten, wenn der Kühlrippensatz 3 und der Ventilator 1 verwendet werden. Die Kurve C wird erhalten, wenn die in Fig. 7 gezeigte Kühleinrichtung für Mikrochips

verwendet wird. Die Kurve D wird erhalten, wenn die Kühleinrichtung der vorliegenden Erfindung vom thermoelektrischen Kühltyp für Computermikrochips verwendet wird. Wie man dies sieht, zeigt die Kurve D wenig Änderungen. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung arbeitet daher sehr leistungsfähig.

Die wesentlichen Punkte der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden. Die Computermikrochip-Kühleinrichtung vom thermoelektrischen Kühltyp mit einem Ventilator und einem Kühlrippensatz und einer thermoelektrischen Kühleinrichtung mit Regelung durch eine Regelschaltung und einen Temperaturdetektor, um die Temperatur eines Computermikrochips innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zu halten, zeichnet sich dadurch aus, daß eine wärmeleitende Metallplatte zwischen dem Kühlrippensatz und dem Computermikrochip angeordnet und mit dem Temperaturdetektor in Kontakt ist, was es dem Temperaturdetektor erlaubt, dauernd die Temperatur des Computermikrochips zu detektieren. Eine Vielzahl von Klammern ist um den Kühlrippensatz und den Computermikrochip herum angeordnet, um den Computermikrochip und den Kühlrippensatz und die wärmeleitende Metallplatte zusammenzuhalten.

Obwohl nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden ist, wird man verstehen, daß verschiedene Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Schutzansprüche

1. Thermoelektrische Kühleinrichtung für Mikrochips, die einen Ventilator, einen Kühlrippensatz, eine thermoelektrische Kühleinrichtung, einen Temperaturdetektor zum Detektieren der Temperatur eines Computermikrochips und eine Regelschaltung aufweist, die durch den Temperaturdetektor gesteuert wird, um den Betrieb des Ventilators und der thermoelektrischen Kühleinrichtung zu regeln, um die Temperatur des Computermikrochips innerhalb eines vorgegebenen Bereiches zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß eine wärmeleitende Metallplatte (5) zwischen dem Kühlrippensatz (3) und dem Computermikrochip (6) angeordnet und in Berührung mit dem Temperaturdetektor (7) ist, so daß der Temperaturdetektor (7) dauernd die Temperatur des Computermikrochips (6) detektiert, und daß eine Vielzahl von Klammern (2) um den Kühlrippensatz (3) und den Computermikrochip (6) befestigt ist, um den Computermikrochip (6), den Kühlrippensatz (3) und die wärmeleitende Metallplatte (5) zusammenzuhalten.

2. Thermoelektrische Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung (8) eine Kurzschlußdetektionsschaltung (81, 82) und eine Audioalarmeinrichtung (83) aufweist, die durch die Kurzschlußdetektionsschaltung (81, 82) gesteuert wird, um ein Audioalarmsignal abzugeben, wenn der Ventilator (1) oder die thermoelektrische Kühleinrichtung (4) kurzgeschlossen ist.