WO2002039241A2 - Elektrisches bauteil - Google Patents

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    • F28F2260/00Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • HELECTRICITY
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Definitions

  • the present invention relates to an electrical component according to the preamble of claim 1.
  • a processor also called CPU (Central Processing Unit) is the central processing unit of a computer, such as its computing and control unit.
  • Such electrical components generally consist of a series of electrical components which are either arranged on at least one holding plate and / or are integrated in the holding plate, for example in the form of integrated circuits.
  • High-performance electrical components produce heat during their operation, which must be dissipated in order to avoid damage to the components and / or their surroundings.
  • Corresponding cooling devices for cooling the electrical component are provided to dissipate the heat.
  • a known cooling device is an air cooling system which has an air blower.
  • the air blower directs a cooling air flow onto the electrical component, which is used to cool it when heated.
  • this known solution has a number of disadvantages.
  • a relatively large installation space is required for the cooling device, and here in particular the air blower.
  • the air blower not infrequently produces disturbing noises. If that Air blower and the electrical component to be cooled are installed in a housing, the situation may arise that the air inside the housing is not sufficiently cold to due to a lack of external air supply or due to other electrical components inside the housing that also produce heat to ensure the required cooling of the electrical component assigned to the cooling device.
  • Another known cooling device is designed in the form of a water cooling.
  • Water cooling has several advantages over air cooling.
  • the temperature of the cooling medium water is much lower than the air temperature inside a housing.
  • the thermal conductivity of a water cooling device is lower than that of air cooling.
  • a known water cooling device for an electrical high-performance processor has, for example, a lamellar heat sink, which is arranged within a cooling housing.
  • the cooling housing has a water inlet and a water outlet. Otherwise, the cooling housing is hermetically sealed, so that water can only enter the cooling housing via the inlet or can exit the cooling housing via the outlet. Due to its structure, the lamellar heat sink forms a number of cooling fins, which form a large surface, over which heat exchange can subsequently take place.
  • the cooling device is part of a cooling system, which generally still has a reservoir for a cooling medium, in particular water, as well as a pump and a line system. The cooling medium is pumped out of the reservoir via the pump and pumped into the heat sink via the line system and the inlet.
  • the heat sink is connected to the electrical component to be cooled, so that the heat generated by the electrical component is transferred to the cooling medium.
  • the coolant heated in this way exits the heat sink via the drain and can be cooled again as required after the outlet before it is reintroduced into the reservoir in the cooling circuit.
  • the cooling device is a unit that is separate from the electrical component and must first be attached to the electrical component to be cooled. Depending on the design of the electrical component, this can be structurally complex. Furthermore, the attachment of the cooling device must ensure that there is always thermal contact between the cooling device and the electrical component to be cooled, so that the heat of the electrical component can be transferred to the cooling device. If the connection between the two components is broken, which can occur with components that are frequently moved (for example worn), the required cooling of the electrical component can no longer be maintained or at least only to a limited extent.
  • an electrical component of the type mentioned at the outset is to be developed in such a way that the disadvantages described can be avoided.
  • an electrical component should be provided with simple, yet reliable cooling.
  • an electrical component with at least one holding plate, arranged on and / or in the electrical components are integrated and with a cooling device for cooling the electrical component.
  • the electrical component is characterized in that the cooling device is designed as a heat exchanger which is provided within the holding plate.
  • the basic idea of the present invention is to no longer design the cooling device as a separate component, but rather to integrate it in at least one holding plate of the electrical component. This initially saves valuable installation space, so that the electrical components can be made even smaller. Furthermore, good and reliable cooling of the electrical component is possible. Characterized in that the cooling device is now formed in the holding plate of the component and thus has become part of the electrical component, it is ensured that the heat generated in the electrical component can be optimally removed at any time, since the cooling device is in direct contact with those to be cooled Components of the electrical component stands.
  • the cooling device is designed as a heat exchanger, the invention not being restricted to specific embodiments of heat exchangers.
  • a non-exclusive example of an advantageous heat exchanger is explained in more detail in the further course of the description.
  • the cooling device can be part of a cooling system which has already been presented in connection with the description of the prior art, so that reference is made to the above statements in this regard.
  • the cooling device is provided within at least one holding plate of the electrical component.
  • the invention is not limited to specific configurations of the holding plate or a specific number of holding plates per electrical component. Some non-exclusive examples are explained in more detail below.
  • the electrical component can advantageously have a housing formed from two or more holding plates, the holding plates forming the housing walls.
  • the electrical components are preferably arranged within the housing on at least one housing wall and / or integrated therein.
  • At least one housing wall is designed as a heat exchanger, which is provided within the housing wall. In this case, the electrical components are cooled via the housing wall (s).
  • the electrical component can preferably be designed as a processor.
  • a processor usually has a base plate (base plate) on which electrical components are arranged and / or integrated therein.
  • the cooling device designed as a heat exchanger is provided within the base plate.
  • the heat exchanger can advantageously have a channel system with one or more cooling channels. In such a heat exchanger, a cooling medium flows through the channels.
  • the cooling medium flowing through the channels absorbs the heat generated by the electrical component and dissipates it.
  • the design, number and routing of the cooling channels is preferably selected such that the electrical components to be cooled can come into thermal contact with the cooling medium as directly as possible via the channel walls.
  • the invention is not restricted to certain design variants.
  • the invention is also not restricted to certain cooling media.
  • the cooling medium can be water.
  • the holding plate can advantageously be formed from a plurality of layers, at least one or more layers having one or more cooling channels.
  • the cooling channels can be aligned in a counterflow and / or parallel flow and / or crossflow design.
  • the alignment of the channels in the manner mentioned can be selected with respect to the channels with respect to one another (for example if several layers with cooling channels are used).
  • the cooling channels can preferably be designed as microchannels.
  • the heat exchanger can be designed as a micro heat exchanger.
  • the design of the channels in microstructure technology generally provides for a large number of several thousand microchannels in a small installation space in the cubic centimeter range is provided.
  • the at least one holding plate can be formed from metal, plastic, ceramic or a semiconductor-based substrate. Of course, other materials are also conceivable.
  • FIG. 1 shows a schematic and perspective view of an electrical component according to the invention.
  • the high-performance processor 10 has a holding plate 12 designed as a base plate (base plate), on which a number of electrical components 11 are arranged and / or integrated therein.
  • the holding plate 12 consists of a number of individual layers, in the present case a cover layer 13 and three layers 14, 15, 16. In the layers 14, 15, 16 there are in each case a number of cooling channels 21 designed as microchannels, the components of a cooling device 20 are.
  • the cooling device 20 represents a heat exchanger which is provided within the holding plate 12 and thus leads to good cooling of the electrical component 10.
  • a cooling medium flows through the cooling channels 21, which in the present case are aligned parallel to one another.
  • the heat generated in the electrical components 11 is transferred to the cooling medium flowing through the cooling channels 21 and removed from the electrical component 10.
  • the passage of the cooling medium The cooling channels can be used to support a cooling system, not shown, which was briefly described in the introduction to the description.
  • the inventive design of the electrical component 10, in which the cooling device 20 is integrated within the holding plate 12, achieves particularly good cooling of the electrical component 10 in a structurally simple, reliable and space-saving manner, as a result of which its performance and service life can be improved.
  • the holding plates (12) form the housing walls, that the electrical components (11) are arranged and / or integrated in at least one housing wall within the housing and that at least one housing wall is designed as a heat exchanger which is provided within the housing wall is.
  • the electrical component (10) is designed as a processor, that the processor has a base plate (12) on which electrical components (11) are arranged and / or integrated therein and that the as Heat exchanger designed cooling device (20) is provided within the base plate (12).
  • the at least one holding plate (12) is formed from metal, plastic, ceramic or a semiconductor-based substrate.

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Abstract

Es wird ein elektrisches Bauteil (10) beschrieben, das wenigstens eine Halteplatte (12) aufweist, auf der elektrische Komponenten (11) angeordnet und/oder in dieser integriert sind. Weiterhin ist eine Kühleinrichtung (20) zum Kühlen des elektrischen Bauteils (10) vorgesehen. Um eine effektive Kühlung des elektrischen Bauteils (10) bei gleichzeitig geringem Platzbedart der Kühleinrichtung (20) zu schaffen ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Kühleinrichtung (20) als Wärmetauscher ausgebildet ist, der innerhalb der Halteplatte (12) vorgesehen ist. Der Wärmetauscher kann beispielsweise ein Kanalsystem mit einem oder mehreren Kühlkanälen (21) aufweisen, wobei diese vorzugsweise als Mikrokanäle ausgebildet sind. Die Kühlkanäle (21) werden von einem Kühlmedium durchströmt.

Description

Beschreibung
Elektrisches Bauteil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Elektrische Bauteile sind in vielfältiger Weise bekannt. Bei einer Art elektrischer Bauteile handelt es sich um elektrische Hochleistungsbauteile, etwa um Hochleistungsprozessoren. Ein Prozessor, auch CPU (Central Processing Unit) genannt, ist die zentrale Verarbeitungseinheit eines Rechners, etwa dessen Rechen- und Steuereinheit.
Derartige elektrische Bauteile bestehen in der Regel aus einer Reihe elektrischer Komponenten, die entweder auf wenigstens einer Halteplatte angeordnet und/oder in der Halteplatte integriert sind, etwa in Form integrierter Schaltkreise.
Elektrische Hochleistungsbauteile produzieren während ihres Betriebs Wärme, die abgeführt werden muß, um eine Beschädigung der Bauteile und/oder von deren Umgebung zu vermeiden. Zur Abfuhr der Wärme sind entsprechende Kühleinrichtungen zum Kühlen des elektrischen Bauteils vorgesehen.
Bei einer bekannten Kühleinrichtung handelt es sich um eine Luftkühlung, die über ein Luftgebläse verfügt. Das Luftgebläse richtet einen kühlenden Luftstrom auf das elektrische Bauteil, über den dieses bei Erwärmung gekühlt wird. Diese bekannte Lösung weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So wird für die Kühleinrichtung, und hier insbesondere das Luftgebläse, ein relativ großer Bauraum benötigt. Weiterhin erzeugt das Luftgebläse nicht selten störende Nebengeräusche. Wenn das Luftgebläse und das zu kühlende elektrische Bauteil in einem Gehäuse eingebaut sind, kann die Situation auftreten, daß die Luft innerhalb des Gehäuses aufgrund mangelnder Luftzufuhr von außen oder aufgrund anderer elektrischer Bauteile innerhalb der Gehäuses, die ebenfalls Wärme produzieren, nicht ausreichend kalt ist, um für die erforderliche Kühlung des der Kühleinrichtung zugeordneten elektrischen Bauteiles zu sorgen.
Eine andere bekannte Kühleinrichtung ist in Form einer Wasserkühlung ausgebildet. Eine Wasserkühlung hat verschiedene Vorteile gegenüber einer Luftkühlung. So ist die Temperatur des Kühlmediums Wasser wesentlich geringer als etwa die Lufttemperatur innerhalb eines Gehäuses. Weiterhin ist der Wärmeleitwiderstand einer Wasser-Kühleinrichtung geringer als derjenige einer Luftkühlung.
Eine bekannte Wasser-Kühleinrichtung für einen elektrischen Hochleistungsprozessor weist beispielsweise einen lamellenartigen Kühlkörper auf, der innerhalb eines Kühlgehäuses angeordnet ist. Das Kühlgehäuse weist einen Wasser-Zulauf sowie einen Wasser-Ablauf auf. Ansonsten ist das Kühlgehäuse hermetisch abgeschlossen, so daß Wasser nur über den Zulauf in das Kühlgehäuse eintreten, beziehungsweise über den Ablauf aus dem Kühlgehäuse austreten kann. Der lamellenartige Kühlkörper bildet durch seine Struktur eine Anzahl von Kühlrippen, die eine große Oberfläche bilden, über die anschließend ein Wärmeaustausch stattfinden kann. Die Kühleinrichtung ist Bestandteil eines Kühlsystems, das in der Regel weiterhin noch aus einem Reservoir für ein Kühlmedium, insbesondere Wasser, sowie eine Pumpe und ein Leitungssystem verfügt. Über die Pumpe wird das Kühlmedium aus dem Reservoir herausgepumpt und über das Leitungssystem und den Zulauf in den Kühlkörper hineingepumpt. Der Kühlkörper ist mit dem zu kühlenden elektrischen Bauteil verbunden, so daß die vom elektrischen Bauteil erzeugte Wärme auf das Kühlmedium übertragen wird. Das so erwärmte Kühlmedium tritt über den Ablauf aus dem Kühlkörper aus und kann je nach Bedarf nach dem Austritt erneut abgekühlt werden, bevor es im Kühlkreislauf erneut in das Reservoir eingeleitet wird.
Auch wenn diese bekannte Kühleinrichtung eine bessere Kühlwirkung als eine Luftkühlung hat, weist sie dennoch eine Reihe von Nachteilen auf. Zum einen handelt es sich bei der Kühleinrichtung um ein zum elektrischen Bauteil separates Aggregat, das mit dem zu kühlenden elektrischen Bauteil zunächst befestigt werden muß. Je nach Ausgestaltung des elektrischen Bauteils kann dies konstruktiv aufwendig sein. Weiterhin muß durch die Befestigung der Kühleinrichtung gewährleistet werden, daß zwischen der Kühleinrichtung und dem zu kühlenden elektrischen Bauteil immer ein thermischer Kontakt besteht, damit die Wärme des elektrischen Bauteils auf die Kühleinrichtung übertragen werden kann. Sofern sich die Verbindung zwischen den beiden Komponenten löst, was bei Bauteilen, die häufig bewegt (beispielsweise getragen) werden durchaus vorkommen kann, kann die erforderliche Kühlung des elektrischen Bauteils nicht mehr oder zumindest nur eingeschränkt aufrechterhalten werden.
Auch ist die Herstellung einer solchen Kühleinrichtung konstruktiv aufwendig und damit kostenintensiv. Schließlich ist für eine solche Kühleinrichtung ein erhöhter Bauraumbedarf erforderlich. Insbesondere dann, wenn ein Hochleistungsprozessor in einem Rechner gekühlt werden soll, ist der zur Verfügung stehende Bauraum oftmals ein großes Problem.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik soll ein elektrisches Bauteil der eingangs genannten Art derart weitergebildet werden, daß die beschriebenen Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll ein elektrisches Bauteil mit einer einfachen und dennoch zuverlässigen Kühlung versehen werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Bauteil, mit wenigstens einer Halteplatte, auf der elektrische Komponenten angeordnet und/oder in dieser integriert sind und mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen des elektrischen Bauteils. Das elektrische Bauteil ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist, der innerhalb der Halteplatte vorgesehen ist.
Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte, Effekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kühleinrichtung nicht mehr als separates Bauteil auszubilden, sondern diese in wenigstens einer Halteplatte des elektrischen Bauteils zu integrieren. Dadurch kann zunächst wertvoller Bauraum eingespart werden, so daß die elektrischen Bauteile noch kleiner ausgebildet werden können. Weiterhin ist eine gute und zuverlässige Kühlung des elektrischen Bauteils möglich. Dadurch, daß die Kühleinrichtung nunmehr in der Halteplatte des Bauteils ausgebildet und somit zum Bestandteil des elektrischen Bauteils geworden ist, wird sichergestellt, daß die im elektrischen Bauteil erzeugte Wärme zu jeder Zeit optimal abtransportiert werden kann, da die Kühleinrichtung in direktem Kontakt mit den zu kühlenden Bestandteilen des elektrischen Bauteils steht.
Die Kühleinrichtung ist erfindungsgemäß als Wärmetauscher ausgebildet, wobei die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen von Wärmetauschern beschränkt ist. Ein nicht ausschließliches Beispiel für einen vorteilhaften Wärmetauscher wird im weiteren Verlauf der Beschreibung näher erläutert.
Die Kühleinrichtung kann Bestandteil eines Kühlsystems sein, das im Zusammenhang mit der Beschreibung des Standes der Technik schon vorgestellt wurde, so daß diesbezüglich auf die obigen Ausführungen Bezug genommen wird.
Erfindungsgemäß ist die Kühleinrichtung innerhalb wenigstens einer Halteplatte des elektrischen Bauteils vorgesehen. Als Halteplatte wird dabei jede Form von Befestigungsplatte oder -mittel verstanden, auf dem elektrische Komponenten befestigt werden und/oder in dem elektrische Komponenten integriert sind, beispielsweise in Form von integrierten Schaltkreisen. Wichtig ist lediglich, daß die Halteplatte in direktem Kontakt, und damit auch in direktem thermischen Kontakt zu den zu kühlenden elektrischen Komponenten steht. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen der Halteplatte oder eine bestimmte Anzahl von Halteplatten pro elektrischem Bauteil beschränkt. Einige nicht ausschließliche Beispiele werden nachfolgend näher erläutert.
Vorteilhaft kann das elektrische Bauteil ein aus zwei oder mehr Halteplatten gebildetes Gehäuse aufweisen, wobei die Halteplatten die Gehäusewandungen bilden. Die elektrischen Komponenten sind vorzugsweise innerhalb des Gehäuses auf wenigstens einer Gehäusewandung angeordnet und/oder in dieser integriert. Wenigstens eine Gehäusewandung ist als Wärmetauscher ausgebildet, der innerhalb der Gehäusewandung vorgesehen ist. In diesem Fall erfolgt die Kühlung der elektrischen Komponenten über die Gehäusewandung(en).
Vorzugsweise kann das elektrische Bauteil als Prozessor ausgebildet sein. Ein solcher Prozessor weist üblicherweise eine Grundplatte (Grundplatine) auf, auf der elektrische Komponenten angeordnet und/oder in dieser integriert sind. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die als Wärmetauscher ausgebildete Kühleinrichtung innerhalb der Grundplatte vorgesehen. Auf diese Weise wird auf besonders einfache und dennoch zuverlässige Weise eine Kühlung des Prozessors erreicht, wodurch dessen Performance und Lebensdauer erheblich verbessert werden kann. Da sich die Kühleinrichtung innerhalb der Grundplatte befindet, ist kein zusätzlicher Platzbedarf für die Realisierung der Kühleinrichtung erforderlich. Die Erfindung ist besonders geeignet, Hochleistungsprozessoren zu kühlen. Vorteilhaft kann der Wärmetauscher ein Kanalsystem mit einem oder mehreren Kühlkanälen aufweisen. Bei einem solchen Wärmetauscher werden die Kanäle von einem Kühlmedium durchströmt. Das die Kanäle durchströmende Kühlmedium nimmt die erzeugte Wärme des elektrischen Bauteils auf und führt diese ab. Die Ausgestaltung, Anzahl und Führung der Kühlkanäle wird vorzugsweise derart gewählt, daß die zu kühlenden elektrischen Komponenten möglichst direkt über die Kanalwände mit dem Kühlmedium in thermischen Kontakt treten können. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsvarianten beschränkt.
Die Erfindung ist ebenfalls nicht auf bestimmte Kühlmedien beschränkt. Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, kann es sich bei dem Kühlmedium um Wasser handeln.
Vorteilhaft kann die Halteplatte aus mehreren Schichten gebildet sein, wobei zumindest eine oder mehrere Schichten einen oder mehrere Kühlkanäle aufweist/aufweisen.
Die Kühlkanäle können in Gegenstrom- und/oder Parallelstrom- und/oder Kreuzstrom-Bauweise ausgerichtet sein. Die Ausrichtung der Kanäle in der genannten Weise kann dabei im Hinblick auf die Kanäle zueinander (beispielsweise, wenn mehrere Schichten mit Kühlkanälen verwendet werden) gewählt werden.
Vorzugsweise können die Kühlkanäle als Mikrokanäle ausgebildet sein. In einem solchen Fall kann der Wärmetauscher als Mikro-Wärmetauscher ausgebildet sein. Durch die Ausgestaltung der Kanäle in Mikrostrukturtechnik wird zunächst erreicht, daß die Kühleinrichtung und damit auch das elektrische Bauteil besonders platzsparend ausgebildet werden kann. Die Ausgestaltung der Kanäle in Mikrostrukturtechnik sieht im allgemeinen vor, daß auf einem kleinen Bauraum im Kubikzentimeterbereich eine große Anzahl von mehreren tausend Mikrokanälen vorgesehen ist. Durch diese Mikrokanäle, die jeweils eine Höhe und Breite von nur wenigen μm aufweisen, werden große spezifische Oberflächen, das heißt hohe Verhältnisse von Kanaloberfläche zu Kanalvolumen, geschaffen, über die der Wärmeaustausch besonders vorteilhaft erfolgt. Dadurch sind solche Wärmetauscher sehr leistungsfähig.
In weiterer Ausgestaltung kann die wenigstens eine Halteplatte aus Metall, Kunststoff, Keramik oder einem Substrat auf Halbleiterbasis gebildet sein. Selbstverständlich sind auch andere Materialien denkbar.
Die Erfindung wird nun auf exemplarische Weise an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur 1 in schematischer und perspektivischer Ansicht ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauteil.
In der Figur 1 ist ein als Hochleistungsprozessor ausgebildetes elektrisches Bauteil 10 dargestellt. Der Hochleistungsprozessor 10 weist eine als Grundplatte (Grundplatine) ausgebildete Halteplatte 12 auf, auf der eine Anzahl elektrischer Komponenten 11 angeordnet und/oder in dieser integriert sind.
Die Halteplatte 12 besteht aus einer Anzahl von Einzelschichten, im vorliegenden Fall einer Deckschicht 13 sowie drei Schichten 14, 15, 16. In den Schichten 14, 15, 16 sind jeweils eine Anzahl von als Mikrokanäle ausgebildeten Kühlkanälen 21 vorgesehen, die Bestandteile einer Kühleinrichtung 20 sind. Die Kühleinrichtung 20 stellt einen Wärmetauscher dar, der innerhalb der Halteplatte 12 vorgesehen ist und somit zu einer guten Kühlung des elektrischen Bauteils 10 führt. Die Kühlkanäle 21, die im vorliegenden Fall parallel zueinander ausgerichtet sind, werden von einem Kühlmedium durchströmt. Dabei wird die in den elektrischen Komponenten 11 erzeugte Wärme auf das die Kühlkanäle 21 durchströmende Kühlmedium übertragen und aus dem elektrischen Bauteil 10 abgeführt. Die Durchleitung des Kühlmediums durch die Kühlkanäle kann über ein nicht dargestelltes Kühlsystem, das in der Beschreibungseinleitung kurz dargestellt wurde, unterstützt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrischen Bauteils 10, bei dem die Kühleinrichtung 20 innerhalb der Halteplatte 12 integriert ist, wird auf konstruktiv einfache, zuverlässige und platzsparende Weise eine besonders gute Kühlung des elektrischen Bauteils 10 erreicht, wodurch dessen Performance und Lebensdauer verbessert werden kann.
Patentansprüche
1. Elektrisches Bauteil, mit wenigstens einer Halteplatte (12), auf der elektrische Komponenten (11) angeordnet und/oder in dieser integriert sind und mit einer Kühleinrichtung (20) zum Kühlen des elektrischen Bauteils (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (20) als Wärmetauscher ausgebildet ist, der innerhalb der Halteplatte (12) vorgesehen ist.
2 . Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bauteil (10) ein aus zwei oder mehr Halteplatten (12) gebildetes
Gehäuse aufweist, wobei die Halteplatten (12) die Gehäusewandungen bilden, daß die elektrischen Komponenten (11) innerhalb des Gehäuses auf wenigstens einer Gehäusewandung angeordnet und/oder in dieser integriert sind und daß wenigstens eine Gehäusewandung als Wärmetauscher ausgebildet ist, der innerhalb der Gehäusewandung vorgesehen ist.
3 . Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bauteil (10) als Prozessor ausgebildet ist, daß der Prozessor eine Grundplatte (12) aufweist, auf der elektrische Komponenten (11) angeordnet und/oder in dieser integriert sind und daß die als Wärmetauscher ausgebildete Kühleinrichtung (20) innerhalb der Grundplatte (12) vorgesehen ist.
4. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ein Kanalsystem mit einem oder mehreren Kühlkanälen (21) aufweist. 5. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (12) aus mehreren Schichten (13, 14, 15, 16) gebildet ist und daß zumindest eine oder mehrere Schichten (14, 15, 16) einen oder mehrere Kühlkanäle (21) aufweist/aufweisen.
6. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (21) in Gegenstrom- und/oder Parallelstrom- und/oder Kreuzstrom- Bauweise ausgerichtet sind.
7. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (21 ) als Mikrokanäle ausgebildet sind.
8. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Halteplatte (12) aus Metall, Kunststoff, Keramik oder einem Substrat auf Halbleiterbasis gebildet ist.

Claims

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005098940A2 (en) * 2004-03-29 2005-10-20 Intel Corporation Cooling an integrated circuit die with coolant flow in a microchannel and a thin film thermoelectric cooling device in the microchannel

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017003508A1 (de) 2017-04-11 2018-10-11 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung und Verfahren zurn Betreiben einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0508717A1 (de) * 1991-04-08 1992-10-14 General Electric Company Integrierte Wärmesenke für Halbleitermodule
DE19520318A1 (de) * 1995-06-02 1996-12-05 Bodenseewerk Geraetetech Sensoranordnung mit einem durch einen Joule-Thomson Kühler gekühlten Sensor und Elektronikbauteilen
EP0798954A1 (de) * 1996-03-26 1997-10-01 Thomson-Csf Mikroelektronisches Gehäuse mit Kühlungssystem
WO1998003997A1 (en) * 1996-07-22 1998-01-29 Northrop Grumman Corporation Closed loop liquid cooling within rf modules
US5745343A (en) * 1994-11-11 1998-04-28 Fanuc, Ltd. Cubicle for inverter
EP0844808A2 (de) * 1996-11-20 1998-05-27 ILFA Industrieelektronik und Leiterplattenfertigung aller Art GmbH Leiterplattenanordnung
FR2763204A1 (fr) * 1997-05-12 1998-11-13 Ferraz Echangeur de chaleur pour composants electroniques et appareillages electrotechniques
EP1047294A1 (de) * 1999-04-23 2000-10-25 The Swatch Group Management Services AG Isoliertes metallisches Substrat für Leiterplatten

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0508717A1 (de) * 1991-04-08 1992-10-14 General Electric Company Integrierte Wärmesenke für Halbleitermodule
US5745343A (en) * 1994-11-11 1998-04-28 Fanuc, Ltd. Cubicle for inverter
DE19520318A1 (de) * 1995-06-02 1996-12-05 Bodenseewerk Geraetetech Sensoranordnung mit einem durch einen Joule-Thomson Kühler gekühlten Sensor und Elektronikbauteilen
EP0798954A1 (de) * 1996-03-26 1997-10-01 Thomson-Csf Mikroelektronisches Gehäuse mit Kühlungssystem
WO1998003997A1 (en) * 1996-07-22 1998-01-29 Northrop Grumman Corporation Closed loop liquid cooling within rf modules
EP0844808A2 (de) * 1996-11-20 1998-05-27 ILFA Industrieelektronik und Leiterplattenfertigung aller Art GmbH Leiterplattenanordnung
FR2763204A1 (fr) * 1997-05-12 1998-11-13 Ferraz Echangeur de chaleur pour composants electroniques et appareillages electrotechniques
EP1047294A1 (de) * 1999-04-23 2000-10-25 The Swatch Group Management Services AG Isoliertes metallisches Substrat für Leiterplatten

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005098940A2 (en) * 2004-03-29 2005-10-20 Intel Corporation Cooling an integrated circuit die with coolant flow in a microchannel and a thin film thermoelectric cooling device in the microchannel
WO2005098940A3 (en) * 2004-03-29 2005-12-08 Intel Corp Cooling an integrated circuit die with coolant flow in a microchannel and a thin film thermoelectric cooling device in the microchannel
US7633752B2 (en) 2004-03-29 2009-12-15 Intel Corporation Cooling an integrated circuit die with coolant flow in a microchannel and a thin film thermoelectric cooling device in the microchannel
US7957137B2 (en) 2004-03-29 2011-06-07 Intel Corporation Method for cooling an integrated circuit die with coolant flow in a microchannel and a thin film thermoelectric cooling device in the microchannel
DE112005000672B4 (de) * 2004-03-29 2018-02-01 Intel Corporation Kühlen eines Chips mit integrierter Schaltung mit Kühlflüssigkeit in einem Mikrokanal und eine thermoelektrischer Dünnfilm-Kühlvorrichtung im Mikrokanal

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