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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen verbesserten Aufbau einer Wärmeableitvorrichtung für eine zentrale
Computerverarbeitungseinheit und im besonderen auf eine Wärmeableitvorrichtung,
die miteinander verbunden montiert ist aus modularen Wärmesenkenelementen
mit konkav ausgeschnittenen Oberflächen, Haken, Schlitzen und
Wärmeleitrippen,
die die Fläche
der Wärmeableitung
erhöhen
wie auch das Ausmaß der
Wärmeleitung,
wobei die Wärmeableitungsfähigkeit
bei niedriger Temperatur der zentralen Rechnereinheiten erhöht wird, welches
vorteilhaft ist für
die Computerstabilität.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Zentrale Rechnereinheiten (CPU) stellen
die kritischsten Komponenten eines Computers dar und sind unverzichtbare
Kernelemente der Computer. Aufgrund der kontinuierlichen Weiterentwicklung
der Computertechnologie und des verstärkten Einsatzes integrierter
Schaltungstechnologie sind CPU-Arbeitsgeschwindigkeiten
in stetigem Anstieg begriffen, wobei das Ausmaß der erzeugten Wärme in direkter Proportion
damit ansteigt. Wenn das Ausmaß der CPU-Wärmeableitung
unzureichend ist, wird die Betriebsstabilität des Computers hierdurch beeinflußt. Hieraus
ergibt sich, daß die
direkteste und einfachste Lösung
des CPU-Überhitzungsproblems
die Installation einer Wärmeableitvorrichtung
an der CPU ist, so daß die
hohe Temperatur, die von der CPU erzeugt wird, abgezogen wird von
der Wärmequelle
und diffundiert wird durch eine Wärmeableitvorrichtung, wodurch
die Ausführungsstabilität der CPU
aufrechterhalten wird. Wie weitgehend bekannt ist, bestehen herkömmliche
Wärmeableitvorrichtungen,
die gegenwärtig
verfügbar
sind, entsprechend der Darstellung in 1,
aus einem Gebläse
und einer Wärmesenkeneinrichtung,
wobei das Gebläse 11 über Schrauben 111 an
der oberen Abdeckung 12 der Wärmesenke 10 befestigt
ist und die Wärmesenke 10 mit Hilfe
von Montagestiften 15 gehalten ist, die in die Montageöffnungen 21 der
Hauptlatine 20 eingreifen, wobei Federklammern 30 an
den Montagestiften 15 befestigt sind, welche die Basisplatte 14 der
Wärmesenke 14 in
festem Kontakt halten unter Druck gegen die CPU 22. Aufgrund
der Luft, die durch das Gebläse 11 eingeführt wird,
wird die hohe Temperatur, die durch die CPU 22 während des
Betriebs erzeugt wird, abgeleitet über den Wärmesenkenrippenbereich 13 der
Wärmesenke 10,
um die Wärmequelle zu
diffundieren und hierdurch eine Wärmeableitung zu erreichen.
Der Wärmesenkenaufbau
der meisten herkömmlichen
Wärmeableitungsvorrichtungen
ist jedoch aus einem einzigen Teil aus extrudiertem Aluminium hergestellt,
wobei die Wärmesenkenrippen und
die Basisplatten, die zusätzlich
bearbeitet werden (siehe 2),
Einschränkungen
unterliegen hinsichtlich der Formentfernung und der Extrusionstechnologie
dahingehend, daß die
getrennten Oberflächen 161 dicker
sind, was nicht nur zu einem größeren Bereich
der Gebläseluftstromisolation
führt,
sondern auch zu einem niedrigeren Ausmaß der Wärmeleitung und darüber hinaus,
da der Wärmesenkenrippenabstand 162 übergroß ist, ist
die Zahl der Wärmesenkenrippen
geringer und der gesamte Wärmeableitungsbereich
ist klein, wodurch ein negativer Effekt auf das Ausmaß der Wärmeableitung
durch die Wärmesenke
entsteht. Darüber
hinaus stellt der Aluminiumextrusionsherstellungsprozeß ein kompliziertes Verfahren
dar und es ist nicht nur die Herstellungsgeschwindigkeit niedrig,
sondern es ist zusätzliches Schneiden
und Bearbeiten erforderlich, was zu beträchtlichen Materialverbrauchsverlusten
und zu entsprechend höheren
Produktionskosten führt.
Es ist auch auf dem Markt ein Typ eines Aluminiumrippenwärmesenkenaufbaues
verfügbar,
der, wie in 3 angegeben
ist, über
ein Walzverfahren geformt wird, und dann werden die Wärmeableitrippen 17 entweder
an der Basisplatte 18 befestigt oder verklebt, wobei jedoch
während
der Montage eine Trennzone 19 erforderlich ist zwischen
den Reihen der Wärmeableitrippen,
wodurch die Wärmeableitfläche reduziert wird,
und darüber
hinaus ist, da die Herstellung und Montage schwierig sind, die Qualitätskontrolle
problematisch. Bei diesem Typ einer Wärmesenke sind die Luftströmungstrennungsoberflächen größer, während der
Abstand zwischen den horizontalen Oberflächen und dem Gebläse extrem klein
ist, wodurch der Gebläseluftstrom
behindert wird und der Gebläsewirkungsgrad
abnimmt, wobei darüber
hinaus die Wärmesenkennachteile
aufgrund des Aluminiumextrusionsherstellungsverfahrens unverbessert
verbleiben.
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Im Hinblick auf die verschiedenen
Nachteile herkömmlicher
Wärmeableitvorrichtungen
in Begriffen eines Wärmesenkenaufbaues
und der vielen sich ergebenden negativen Aspekte, die den Einsatz
und die Stabilität
beeinflussen, fand der Erfinder heraus basierend auf der Erfahrung,
die er gewonnen hat aufgrund der Betätigung bezüglich der Herstellung und der
Technologie elektronischer Hardware, daß sich eine Lösung ergab
bezüglich
der Wärmeableitvorrichtung
für eine
zentrale Computerverarbeitungseinheit mit einem erfindungsgemäßen Aufbau,
der in der Lage ist, die zahlreichen Nachteile herkömmlicher
Technologie zu eliminieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein verbesserter Aufbau einer Wärmeableitvorrichtung
für eine
zentrale Computerverarbeitungseinheit besteht aus einer Wärmesenke,
deren primäre
Elemente durch einen Stanzvorgang hergestellt sind, wobei die Wärmesenkenelemente
und die Luftströmungstrennungsbereiche
dünner
sind (etwa um das 5-fache) als dies möglich sein würde durch
Aluminiumextrusion und Walzvorgänge,
wobei darüber hinaus
der Aufbau den Einsatz von Haken und Schlitzen involviert und ein
Haken und ein Schlitz ausgebildet ist an der höchsten und niedrigsten Erstreckung der
Wärmesenkenelemente,
um eine rasche Montage zu erleichtern, automatisierte Produktion,
wie die Montage eines oder mehrerer Wärmesenkenelemente einzusetzen
und darüber
hinaus Haken vorzusehen, die das Weglassen von verschiedenen Zwischenräumen und
Abständen
bestimmen, wodurch nicht nur eine größere Anzahl von Wärmesenkenelementen
möglich
ist verglichen mit herkömmlichen Aufbauten,
sondern auch ein besserer Wärmeableitwirkungsgrad
bereitgestellt wird. Darüber
hinaus besitzt die Trennfläche
der Wärmeelemente
eine konkav profilierte Oberfläche,
die ein geringeres Ausmaß an
Gebläseluftisolation
ermöglicht
und den Rückstrom
reduziert, der erzeugt wird durch den Luftwiderstand, um eine maximale
Gebläseleistungsfähigkeit
zu erzielen. Darüber
hinaus umfaßt
der Aufbau eine lange Wärmeleitrippe
entlang des unteren Endes des Wärmesenkenelementes,
wodurch der Kontaktbereich mit der Wärmequelle an der unteren Abdeckung
wesentlich verstärkt
wird und erreicht wird, daß die
Wärmesenkenelemente
eine optimale Wärmeleitung
sowie einen optimalen Wärmeableitwirkungsgrad
erreichen.
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Dementsprechend liegt eine primäre Zielsetzung
der Erfindung darin, eine verbesserte Wärmeableitvorrichtung für eine zentrale
Computerverarbeitungseinheit bereitzustellen, wobei die Wärmesenkenanordnung
zusammengesetzt ist aus mehreren metallischen Wärmesenkenelementen, die miteinander
verbunden sind von vorn nach hinten in einer ausgerichteten Anordnung,
wobei die Dicke der Wärmesenkenelemente
geringer ist als bei herkömmlichen
Aufbauten, während
jedes Element einen Haken und einen Schlitz aufweist und darüber hinaus eine
intervallische Luftstromwärmeableitfläche gebildet
wird zwischen benachbarten Haken und Schlitzen, wobei, da die Wärmesenkenelemente
dünner sind
als bei herkömmlichen
Aufbauten, die Erfindung eine größere Anzahl
von Wärmesenkenelementen umfaßt als herkömmliche
Produkte, so daß es
möglich
ist, eine größere Wärmeableitfläche und
ein größeres Ausmaß an Wärmeableitung
bereitzustellen.
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Eine weitere Zielsetzung der Erfindung
liegt darin, eine verbesserte Wärmeableitvorrichtung
für eine
zentrale Computerverarbeitungseinheit bereitzustellen, bei welcher
eine konkav profilierte Oberfläche
gebildet wird entlang des Mittelabschnittes der Wärmesenkenelemente
an der Gebläseluftstromeingangsöffnung,
um den Strömungswiderstand
zu reduzieren wie auch die Zwischenwirkung während der Lufteinführung durch
das Gebläse
um einen maximalen Gebläsewirkungsgrad
zu erreichen und das Ausmaß der
Wärmeableitung
wirkungsvoll zu beschleunigen.
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Noch eine weitere Zielsetzung der
Erfindung liegt darin, eine verbesserte Wärmeableitungsvorrichtung für eine zentrale
Computerverarbeitungseinheit bereitzustellen, wobei Wärmeleitungsrippen
entlang den unteren Abschnitten der Wärmesenkenelemente vorgesehen
sind, die die Kontaktfläche
in starkem Maße
erhöhen
mit der Wärmequelle
an der unteren Abdeckung, wobei außerdem die Wärmesenkenelemente
eine optimale Wärmeleitung
und einen optimalen Wärmeableitungswirkungsgrad
erzielen.
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Die Wärmeableitvorrichtung für eine zentrale Computerverarbeitungseinheit
ist in Anspruch 1 definiert.
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Um ein weiteres Verständnis der
erwähnten Zielsetzungen,
der technologischen Verfahren und der spezifischen Aufbauneuerungen
der Erfindung zu ermöglichen,
wird Bezug genommen auf die nachfolgende kurze Beschreibung der
Zeichnungen, gefolgt von einer detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Wärmeableitvorrichtung.
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2 ist
eine Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Wärmesenke.
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3 ist
eine Explosionsdarstellung einer weiteren herkömmlichen Wärmesenke.
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4 ist
eine Explosionsdarstellung der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine perspektivische Darstellung der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
eine perspektivische Darstellung der Wärmesenke der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine perspektivische Darstellung des Lufströmungsaufbaues der vorliegenden
Erfindung.
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DETALLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter Bezugnahme auf 4 besitzt die Wärmeableitvorrichtung für eine zentrale
Computerverarbeitungseinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung im Hinblick auf die Komponentenanordnung eine Ähnlichkeit
mit herkömmlichen
Vorrichtungen und umfaßt
ein Gebläse 40,
eine obere Abdeckung 50, eine Wärmesenkenanordnung 60 sowie
eine untere Anordnung 70. Im montierten Zustand ist die Wärmesenkenanordnung 60 verbunden
mit der unteren Abdeckung 70, wobei eine rechte und eine
linke Erstreckung der Wärmesenkenanordnung 60 an
ihrem Platz gehalten wird über
Montageplatten 72, die von den beiden unteren Enden der
unteren Abdeckung 70 vorragen, während das vorwärtige und rückwärtige Ende
der Wärmesenkenanordnung 60 an
ihrem Platz gehalten werden durch die Führungsschlitze 54 der
oberen Abdeckung 50, während gleichzeitig
die Befestigungsschlitze 53 der oberen Abdeckung 50 die
Befestigungslaschen 71 der unteren Abdeckung 70 aufnehmen,
so daß die
obere Abdeckung 50 und die untere Abdeckung 70 fest
zusammengehalten werden. Dann wird das Gebläse 40 über Schrauben
mit den Schraubenlöchern 51 der oberen
Abdeckung 50 verbunden und die Montagestifte 75 greifen
in die Montagelöcher 74 der
unteren Abdeckung 70 ein, was zu einem vollständigen Aufbau
führt,
wie er in 5 bezeichnet
ist.
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Unter Bezugnahme auf 6 liegt die Neuerung der Erfindung darin,
daß die
Wärmesenkenanordnung 60 aus
modularen Wärmesenkenelementen 61 besteht,
die gegenseitig miteinander am vorderen und am rückwärtigen Ende in aufeinander
ausgerichtete Anordnung verbunden sind, wobei es einen oder mehrere
Verbindungsabschnitte 62 gibt, die in der gleichen Richtung
entlang der horizontalen Abschnitte an den oberen und unteren Enden
eines jeden Wärmesenkenelementes 61 angeordnet
sind. Jedes Wärmesenkenelement 61 besitzt
eine identische Orientierung entlang der Oberseite eines Hakens 622 mit
einem positiv/negativ Verbindungsschlitz 621 auf der rückwärtigen Seite.
Darüber
hinaus bilden die intervallischen Kanäle, die erzeugt werden, wenn
der vordere Haken 622 und der rückwärtige Verbindungsschlitz 621 aneinander
montiert sind, einen Wärmeableitungsluftströmungsbereich 67,
wobei dadurch das Wärmesenkenele ment 61 dünner ausgebildet
ist als bei einem herkömmlichen
Aufbau, eine große
Anzahl von Wärmesenkenelementen 61 eingesetzt
werden kann, als dies bei herkömmlichen
Anordnungen der Fall ist, wodurch sich ein größerer Wärmeableitungsbereich ergibt.
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Unter Bezugnahme auf 7 ist eine konkav profilierte Oberfläche 63 im
Mittelabschnitt der Wärmesenkenelemente 61 an
der Gebläseluftstromeintrittsöffnung 52 ausgebildet,
um den Strömungswiderstand
und die Zwischenwirkung zu reduzieren, während der Lufteinführung durch
das Gebläse 40, um
damit einen maximalen Gebläsewirkungsgrad
zu erreichen. Da darüber
hinaus die Luftwiderstandsoberfläche 611 der
Wärmeableitelemente
dünner
sind, wird nicht nur der Luftwiderstand und die Interferenz minimiert,
sondern auch das Ausmaß der
Wärmeableitung
wird wirkungsvoll beschleunigt.
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arüber hinaus ist eine lange Wärmeleitungsrippe 65 vorgesehen,
die von der horizontalen Oberfläche
entlang des unteren Endes eines jeden Wärmesenkenelementes 61 vorspringt,
und nachdem die Wärmesenkenelemente 61 in
der Wärmesenkenanordnung 60 montiert
sind, wird der Bodenabschnitt der Wärmesenkenanordnung 60 zu
einer physikalisch fortlaufenden Wärmeleitkontaktoberfläche aufgrund
der Verbindung der Wärmeleitrippen 65,
wodurch der Kontaktbereich signifikant erhöht wird mit der Wärmequelle
von der unteren Abdeckung 70, so daß es den Wärmesenkenelementen 61 ermöglicht wird,
eine optimale Wärmeleitung
und einen optimalen Wärmeableitungswirkungsgrad
zu erreichen.
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Wenn darüber hinaus das letzte Wärmesenkenelement 61 (in
etwa das 19. Element) gemäß der vorliegenden Erfindung
montiert ist, benötigt
das Wärmesenkenelement 61 nur
einen Halteschlitzaufbau 66, um eine Verschwendung von
Bauraum in den Wärmeableitungsbereich
zu vermeiden.
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Ein weiterer erwähnenswerter Aspekt liegt darin,
daß die
hinterschnittenen Abschnitte 64, die sich am oberen Ende
der Wärmesenkenelemente 61 der
Erfindung befinden, mit den Befestigungsschrauben 41 durch
das Gebläse
40 und
mit den Schraublöchern 51 fluchten,
so daß ein
Brechen und Deformieren der Wärmesenkenelemente 61 verhindert wird.
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Die Terminologie, die eingesetzt
wird in Bezug auf die Zeichnungen und Komponenten, wurde ausgewählt, um
die Beschreibung der Erfindung zu erleichtern, und soll keinerlei
Einschränkungen
hinsichtlich des patentierten Rahmens und der Ansprüche der
Erfindung bedeuten.