NL1029382C2 - Koelinrichting voor elektronische schakelingen. - Google Patents

Description

*

Koelinrichting voor elektronische schakelingen

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een koelinrichting voor het koelen van tenminste één chip met elektronische schakelingen, waarbij de tenminste één chip is geplaatst in een in wezen afgesloten behuizing.

5 Een dergelijke koelinrichting is bekend. Zo zijn per sonal computers (PC) in het algemeen uitgerust met ventilatoren. Deze ventilatoren laten lucht in de behuizing van de PC circuleren of blazen lucht van buiten de PC in de behuizing.

ÜS 6,785,145 BI beschrijft een koelsysteem, waarbij 10 een lucht voor koeling van de processor (CPU) wordt toegevoerd j door een kanaal van het uitwendige van de behuizing tot binnen de PC. De lucht wordt toegevoerd naar een koelplaat of naar koelribben.

Met het toenemen van het vermogen van bijvoorbeeld 15 CPU's en chips voor videokaarten, neemt ook de warmteproductie toe van deze chips. De levensduur van chips met elektronische schakelingen neemt sterk af met toenemende temperatuur. Er bestaat derhalve behoefte aan een koelinrichting met een aanmerkelijk beter koelend vermogen dan de bestaande koelinrichtin-20 gen.

De onderhavige uitvinding voorziet in een koelinrichting voor het koelen van tenminste één chip met elektronische schakelingen, waarbij de tenminste één chip is geplaatst in een in wezen afgesloten behuizing, waarbij de inrichting een 25 luchtkanaal omvat met een luchtinlaat en een luchtuitlaat, en waarbij het luchtkanaal ter plaatse van de chip is voorzien van een opening voor het geleiden van een luchtstroom langs de tenminste één chip. Door het opwarmen van de chip zal een circulatie ontstaan. Het luchtkanaal werkt daarbij als schoor-30 steen. Doordat een luchtstroom langs de chip wordt geleid, wordt een goed koelrendement verkregen. Lucht wordt namelijk rechtstreeks geleid naar de plaats waar koeling nodig is, en na opwarmen daarvandaan weer afgevoerd.

Het koel rendement kan nog aanmerkelijk worden ver-35 hoogd door een aantal maatregelen, zoals: - het luchtkanaal is voorzien van een luchtinlaat, die is aangebracht in een opening in de behuizing. Hierdoor 1 02938 2 > - 2 - wordt lucht aangezogen van buiten de behuizing.

- het luchtkanaal is voorzien van een luchtuitlaat, die is aangebracht in een opening in de behuizing. Hierdoor wordt verwarmde lucht afgevoerd naar buiten.

5 - het luchtkanaal is voorzien van een ventilator.

Hierdoor wordt de luchtstroom versterkt. De ventilator kan zowel bovenstrooms als benedenstrooms van de te koelen elektronica zijn geplaatst.

- de luchtuitlaat is hoger aangebracht dan de 10 luchtinlaat. Dit versterkt de natuurlijke circulatie, en daarmee de luchtstroom.

Elk van deze maatregelen afzonderlijk verhoogt de koelende werking, onafhankelijk van de andere maatregelen. Per toepassing kan derhalve die combinatie van deze maatregelen 15 worden gekozen, die het beste past bij de betreffende toepassing.

Wanneer het luchtkanaal ter plaatse van de chip niet recht is, waarbij de chip zich bevindt in de buitenbocht van het luchtkanaal, wordt de luchtstroom als het ware op de chip 20 geblazen. Hierdoor wordt de warmteoverdracht van de chip naar de lucht bevorderd.

In één uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het luchtkanaal tenminste over een deel van zijn lengte meerdere luchtkanalen. Dat wil zeggen dan wordt het luchtkanaal ge-25 splitst in meerdere kanalen, die elk langs één of meerdere chips voeren.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het luchtkanaal een flexibele slang. Wanneer de plaatsruimte in de behuizing beperkt is kan deze uitvoeringsvorm van de 30 uitvinding tegen betrekkelijk lage kosten worden aangebracht.

De doelmatigheid van de uitvinding kan worden verhoogd wanneer de opening langs de omtrek de tenminste één chip met een afdichting omsluit. Hierdoor zal er geen of zeer weinig lucht weglekken naar buiten het luchtkanaal. Wanneer ver-35 warmde lucht weglekt blijft deze in de omgeving van de chip en verhoogt daardoor de temperatuur.

Wanneer de omgevingslucht er aanleiding toe geeft, of wanneer bijvoorbeeld de te koelen chip bijzonder gevoelig is voor verontreinigingen, is het van bijzonder voordeel wanneer 40 de koelinrichting een luchtfilter omvat.

1 029382 - 3 -

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de · hand van een beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding, mede aan de hand van de bijgevoegde tekening, waarin: 5 Fig. 1 is een bovenaanzicht van een PC behuizing met een koelinrichting volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding, en

Fig. 2 is een bovenaanzicht van een PC behuizing met een koelinrichting volgens een tweede uitvoeringsvorm van de 10 uitvinding.

In fig. 1 is in een behuizing 1 van een PC een print-plaat 2 aangebracht, waarop zich een CPU bevindt. In de behuizing is tevens een koelinrichting volgens de uitvinding aangebracht. De koelinrichting volgens de uitvinding omvat een 15 luchtkanaal 3, met een luchtinlaat 4 en een luchtuitlaat 5.

Ter hoogte van de printplaat 2 is in luchtkanaal 3 een opening 6 aangebracht en de omtrek van opening 6 sluit aan op de rand van de printpilaat. Hierdoor komen alle onderdelen die zich op de printplaat bevinden in aanraking met de lucht in het lucht-20 kanaal. Verder is in luchtuitlaat 5 een ventilator 7 aangebracht, die in ingeschakelde toestand een luchtstroom veroorzaakt in de richting van de pijlen A. Door deze luchtstroom wordt de printplaat 2 gekoeld. Verse lucht wordt aangezogen j van buiten behuizing 1 door luchtinlaat 4. De lucht die is op- 25 gewarmd door de printplaat verlaat luchtkanaal 4 en dus ook behuizing 1 via luchtuitlaat 5. Hierdoor wordt steeds omgevingslucht aangevoerd ter koeling en wordt de opgewarmde lucht weer uitgestoten in de omgeving. In vergelijking met inrichtingen volgens de stand van de techniek, waarbij de koellucht 30 geheel of gedeeltelijk binnen de behuizing blijft en daar dus recirculeert, wordt hier een aanzienlijk efficiëntere koeling tot stand gebracht. Metingen tonen aan dat bij toepassing van een koelinrichting volgens de uitvinding de temperatuur in de behuizing stijgt tot ongeveer 2°C boven de omgevingstempera-35 tuur, terwijl bij een koelinrichting volgens de stand van de techniek de temperatuur in de behuizing stijgt tot 15 °C boven de omgevingstemperatuur. Het verschil in temperatuur van de aangevoerde lucht ter koeling leidt bij een koelinrichting volgens de uitvinding tot oppervlakte temperaturen van de CPU 40 chip, die meer dan 20°C lager liggen dan bij een koelinrich- 1029382 - 4 - ting volgens de stand van de techniek.

Fig. 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van een koel-inrichting volgens de uitvinding. Hier is in een behuizing 1 voor een PC een printplaat 2 aangebracht waarop zich een CPU 5 chip bevindt. Luchtkanaal 3 is voorzien van een luchtinlaat 4 in de behuizing en van een luchtuitlaat, eveneens in de behuizing, maar aan een andere zijde. In de luchtinlaat 4 is ook een ventilator 7 aangebracht. Luchtkanaal 3 is voorzien van een opening 6 die de omtrek van de CPU chip, die zich op 10 printplaat 2 bevindt, omsluit. Als gevolg hiervan wordt uitsluitend de CPU chip in contact gebracht met de lucht in het luchtkanaal, en niet de overige onderdelen van printplaat 2.

Het luchtkanaal 2 heeft ter plaatse van de chip een bocht en opening 6 is aangebracht in de buitenzijde van deze bocht, de 15 buitenbocht genaamd. Hierdoor wordt de luchtstroom in het luchtkanaal 3 op de chip geworpen en zal hierdoor de warmte-uitwisseling van de chip en de lucht verbeteren.

Hoewel hier slechts enkele voorbeelden van uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn genoemd, zal het voor een 20 deskundige duidelijk zijn dat de uitvinding, zoals vastgelegd in de bij gevoegde conclusies in tal van andere uitvoeringsvormen toepasbaar is en dat er wijzigingen en aanpassingen mogelijk zijn die alle vallen binnen de reikwijdte van de uitvinding.

25 Zo kan het luchtkanaal zich splitsen in twee of meer vertakkingen om meerdere chips of ook meerdere printplaten te kunnen koelen. Ook zijn er uitvoeringsvormen mogelijk zonder j ventilator, waar uitsluitend van natuurlijke circulatie ge- ; bruik wordt gemaakt voor de koeling.

30 Vanzelfsprekend is toepassing van de uitvinding niet ' beperkt tot PC behuizingen, maar kan een koelinrichting volgens de uitvinding worden toegepast in tal van behuizingen die elektronica bevatten.

Ook zijn de vorm en het materiaal van het luchtkanaal 35 aan te passen aan de mogelijkheden die aanwezig zijn en aan de behoeften die bestaan.

1 029382

Claims (10)

1. Koelinrichting voor het koelen van tenminste één chip met elektronische schakelingen, waarbij de tenminste één chip is geplaatst in een in wezen afgesloten behuizing (1), 5 met het kenmerk, dat de inrichting een luchtkanaal (3) omvat met een luchtinlaat (4) en een luchtuitlaat (5), en dat het luchtkanaal (2) ter plaatse van de chip is voorzien van een opening (6) voor het geleiden van lucht langs de tenminste één chip.

2. Koelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de luchtinlaat (4) is aangebracht in de behuizing (1).

3. Koelinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de luchtuitlaat (5) is aangebracht in de behuizing | (1). i 15

4. Koelinrichting volgens één van de conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat het luchtkanaal (3) is voorzien van een ventilator (7).

5. Koelinrichting volgens één van de conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat tijdens gebruik de luchtuitlaat (5) hoger 20 is aangebracht dan de luchtinlaat (4).

6. Koelinrichting volgens één van de conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat het luchtkanaal (3) ter plaatse van de chip een bocht bezit, en dat de chip zich bevindt in een buitenbocht van deze bocht.

7. Koelinrichting volgens één van de conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat het luchtkanaal (3) tenminste over een deel van zijn lengte meerdere luchtgeleiders omvat.

8. Koelinrichting volgens één van de conclusies 1 tot 7, met het kenmerk, dat het luchtkanaal (3) een flexibele slang 30 omvat.

9. Koelinrichting volgens één van de conclusies 1 tot 8, met het kenmerk, dat de opening (6) een omtreksrand bezit, welke een afsdichting heeft die de tenminste één chip omsluit.

10. Koelinrichting volgens één van de conclusies 1 tot 9, 35 met het kenmerk, dat de koelinrichting een luchtfilter omvat. 1029382