DE102004060497B3

DE102004060497B3 - Modular cooling device for semiconductor chips on graphic cards comprises a heat deviating sheet arranged between a cooling element and a cooling base element

Info

Publication number: DE102004060497B3
Application number: DE200410060497
Authority: DE
Inventors: Rico Weber; Holger Stolz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-12-17

Abstract

Modular cooling device (1) comprises a heat deviating sheet (5) arranged between a cooling element (8) and a cooling base element. Each deviating arm (6) of the deviating sheet is arranged on a RAM component in an interlocking manner.

Description

Die Erfindung betrifft eine modulare Kühleinrichtung in Sandwichbauweise für Halbleiterchips auf Grafikkarten.The The invention relates to a modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards.

Computer und deren periphere Betriebseinrichtungen unterliegen zurzeit aufgrund der schnellen Entwicklungszyklen in der Halbleitertechnologie einer ständigen Verringerung ihrer Baugrößen, die mit einer rasanten Erhöhung der entsprechenden Betriebsgeschwindigkeiten einhergehen. Damit werden einerseits die Forderung an eine Baugrößenminimierung der Computer und deren periphere Betriebseinrichtungen erfüllt, zum anderen erhöht sich aber auf Grund des ständig steigenden Leistungs- und Stromverbrauches der Halbleiterchips die Wärmeerzeugungsrate. Heutige Prozessoren setzen eine Verlustleistung von ca. 100 Watt und mehr frei, die mit einer konventionellen Luftkühlung nur noch schwer abzuführen sind. In der US 2002/0172008 A1 wird eine modulare Kühleinrichtung zur Kühlung von Halbleiterchips auf Grafikkarten beschrieben. Zur Kühlung wird ein gasförmiges Kühlmedium eingesetzt. Mehrere Halbleiterchips sind um eine Graphic Prozessing Unit, in der Folge kurz GPU genannt, angeordnet und jeweils mit einem separaten Kühlkörper bestückt. Der Kühlkörper für die GPU und die separaten Kühlkörper für die umliegenden Halbleiterchips sind nicht wärmeleitend miteinander verbunden, sondern werden alle einzeln durch das gasförmige Kühlmedium gekühlt. Dadurch stellt sich dem Betrachter eine Anordnung von Kühlkörpern dar, bei denen ein gasförmiges Kühlmedium mittels eines Ventilators über einen GPU-Kühlkörper geführt wird und dabei vorgewärmt auf die Einzelkühlkörper der umliegenden Halbleiterchips trifft. Im Ergebnis dessen erreicht eine solche materialintensive Kühlkörperanordnung somit eine geringe Kühlleistung, obwohl über ein Kühlleitblech zielgerichtet das gasförmige Kühlmedium auf die separaten Kühlkörper geleitet wird. Durch den Einsatz des Ventilators wird zudem ein hoher Geräuschpegel erzeugt. In der US 6,023,413 A wird eine Kühleinrichtung für einen primären Halbleiterchip und mehrere umliegende sekundäre Halbleiterchips veranschaulicht. Der primäre Halbleiterchip wird mittels eines massiven Kühlkörpers gekühlt, wobei sich an den Außen seiten des massiven Kühlkörpers rechteckige Durchbrüche befinden, die über den sekunderen Halbleiterchips angeordnet sind. Durch diese Durchbrüche hindurch wird das gasförmige Kühlmedium nach dem Auftreffen auf den warmen Kühlkörper vorgewärmt auf die umliegenden sekundären Halbleiterchips geleitet. Einer optimalen Kühlung ist hierbei stark abträglich, dass die sekundären Halbleiterchips keine eigenen Kühlkörperstrukturen und keine wärmeleitenden Verbindungen zu dem massiven Kühlkörper aufweisen. Durch den Einsatz eines Ventilators wird ebenfalls ein hoher Geräuschpegel bei einer gleichzeitig niedrigen Kühlleistung erzeugt. Des Weiteren offenbart die US 6,671,177 B1 eine Kühlvorrichtung für Grafikkarten, bei der mehrere Halbleiterchips um eine GPU angeordnet sind und mittels eines gasförmigen Kühlmediums gekühlt werden. Die um die GPU angeordneten Halbleiterchips sind jeweils mit separaten Kühlkörpern bestückt, wobei die GPU mit einem Hauptkühlkörper bestückt ist, der über einen Ventilator verfügt. Eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem Hauptkühlkörper und den separaten Kühlkörpern besteht nicht. Ein Abdeckblech bedeckt die komplette Grafikkarte und sorgt für eine verbesserte Verteilung des gasförmigen Kühlmediums. Hinsichtlich des Aufbaues der Kühlvorrichtung trifft hier ebenfalls ein vorgewärmtes gasförmiges Kühlmedium auf die separaten Kühlkörper und elektronischen Bauteile. Im Ergebnis dessen erreicht auch diese Kühlvorrichtung lediglich eine geringe Kühlleistung bei einem hohen Materialeinsatz. Durch den Einsatz des Ventilators wird zudem ebenfalls ein hoher Geräuschpegel erzeugt. In weiteren Entwicklungsphasen wurde das gasförmige Kühlmedium durch ein flüssiges Kühlmedium ersetzt. In der US 6,166,907 A wird ein komplettes Kühlsystem für Computer beschrieben. Das Kühlsystem besteht aus einem Radiator/Ausgleichbehälterpumpensystem und einer separaten Kühleinheit für Central Prozessing Units, in der Folge kurz CPU genannt. Zur Erhöhung der Kühlleistung wurde ein flüssiges Kühlmedium verwandt, wobei alle um die CPU umliegenden Halbleiterchips nicht gekühlt werden. Die umliegenden Halbleiterchips besitzen keine wärmeleitende Verbindung zum Kühlkörper und werden auch von keinem Kühlmedium umströmt. Somit erfolgt keine gezielte Abfuhr der in den umliegenden Halbleiterchips erzeugten Abwärme. Im Zuge der Weiterentwicklungen der Grafikkarten nahm neben der Verlustleistung der GPU auch die der im Halbkreis um die GPU angeordneten RAM-Bausteine auf cirka je 10 Watt zu. Technologisch wird zurzeit die Abwärme dieser Anordnung mit einem massiven Kühlkörper abgeführt, wobei der Kühlkörper an seiner Kühlkontaktfläche ausgeformte Vertiefungen und Erhöhungen für die GPU und RAM-Bausteine aufweist. Diese Vertiefungen und Erhöhungen müssen auf der zu kühlenden GPU und den umliegenden RAM-Bausteinen für eine optimale Kühlung plangenau aufliegen. Aufgrund der Fertigungstoleranzen der Grafikkartenhersteller ist es nicht möglich, die Fertigungstoleranzen mit einem so gestalteten massiven Kühlkörper auszugleichen. Als Kühlmedium in dem massiven Kühlkörper wird ein flüssiges Kühlmedium, in der Regel Wasser mit Zusätzen, verwendet. Die Fertigung dieser Kühlkörper mit den ausgeformten Vertiefungen und Erhöhungen zur Kühlung der GPU und der umliegenden RAM-Bausteine ist sehr kostenintensiv, da eine Fertigung desselben nur mit einem hohen Materialverlust, in der Regel spanend, aus einem Rohkörper realisiert wird. Des Weiteren ist eine Weiterverwendung des massiven Kühlkörpers in einer folgenden Grafikkartengeneration nicht möglich, da er nur für einen speziellen Grafikkartentyp ausgelegt und entwickelt wurde. Zu beachten dabei ist der Umstand, dass sich die Grafikkartengenerationen cirka alle sechs Monate erneuern. Mit der Erneuerung dieser Grafikkartengenerationen sind die massiven Kühlkörper entsprechend der beschriebenen Bauweise wirtschaftlich für den Anwender verloren.Computers and their peripheral equipment are currently experiencing a constant reduction in their sizes due to the rapid development cycles in semiconductor technology, which are accompanied by a rapid increase in their respective operating speeds. Thus, on the one hand, the demand for minimizing the size of the computer and its peripheral operating equipment is met, on the other hand, however, the rate of heat generation increases due to the ever increasing power and power consumption of the semiconductor chips. Today's processors release a power loss of about 100 watts and more, which are difficult to dissipate with conventional air cooling. US 2002/0172008 A1 describes a modular cooling device for cooling semiconductor chips on graphics cards. For cooling, a gaseous cooling medium is used. Several semiconductor chips are arranged around a Graphic Processing Unit, hereinafter referred to as GPU, and each equipped with a separate heat sink. The heat sink for the GPU and the separate heat sink for the surrounding semiconductor chips are not connected to one another in a heat-conducting manner, but are all cooled individually by the gaseous cooling medium. This presents the viewer with an arrangement of heat sinks, in which a gaseous cooling medium is guided by means of a fan via a GPU heat sink and thereby preheated meets the individual heat sink of the surrounding semiconductor chips. As a result, such a material-intensive heat sink arrangement thus achieves a low cooling capacity, although the gaseous cooling medium is directed to the separate heat sinks in a targeted manner via a cooling guide plate. The use of the fan also creates a high level of noise. In the US 6,023,413 A A cooling device for a primary semiconductor chip and a plurality of surrounding secondary semiconductor chips is illustrated. The primary semiconductor chip is cooled by means of a solid heat sink, wherein there are rectangular openings on the outer sides of the massive heat sink, which are arranged over the secondary semiconductor chips. Through these openings, the gaseous cooling medium is preheated after striking the warm heat sink to the surrounding secondary semiconductor chips. An optimal cooling is hereby strongly detrimental that the secondary semiconductor chips do not have their own heat sink structures and no heat-conducting connections to the massive heat sink. The use of a fan also produces a high noise level while maintaining a low cooling capacity. Furthermore, the US Pat. No. 6,671,177 B1 a cooling device for graphics cards, in which a plurality of semiconductor chips are arranged around a GPU and are cooled by means of a gaseous cooling medium. The arranged around the GPU semiconductor chips are each equipped with separate heat sinks, the GPU is equipped with a main heat sink, which has a fan. A thermally conductive connection between the main heat sink and the separate heat sinks does not exist. A cover plate covers the complete graphics card and ensures an improved distribution of the gaseous cooling medium. With regard to the construction of the cooling device, a preheated gaseous cooling medium likewise impinges on the separate heat sinks and electronic components. As a result, this cooling device also achieves only a low cooling capacity with a high material usage. The use of the fan also produces a high level of noise. In further development phases, the gaseous cooling medium was replaced by a liquid cooling medium. In the US 6,166,907 A is a complete cooling system for computers described. The cooling system consists of a radiator / surge tank pump system and a separate cooling unit for Central Processing Units, hereinafter referred to as CPU. To increase the cooling capacity, a liquid cooling medium was used, with all surrounding the CPU semiconductor chips are not cooled. The surrounding semiconductor chips have no heat-conducting connection to the heat sink and are also flowed around by no cooling medium. Thus, there is no targeted removal of the waste heat generated in the surrounding semiconductor chips. In the course of the further development of the graphics cards, in addition to the power loss of the GPU, the RAM components arranged in a semicircle around the GPU also increased to about 10 watts each. Technologically, the waste heat of this arrangement is currently dissipated with a massive heat sink, wherein the heat sink has recesses and elevations formed on its cooling contact surface for the GPU and RAM components. These indentations and elevations must be perfectly flush with the GPU to be cooled and the surrounding RAM devices for optimal cooling. Due to the manufacturing tolerances of the graphics card manufacturers, it is not possible to compensate for the manufacturing tolerances with a massive heat sink designed in this way. As the cooling medium in the massive heat sink, a liquid cooling medium, usually water with additives used. The production of this heat sink with the molded recesses and elevations for cooling the GPU and the surrounding RAM modules is very expensive, since a production of the same only with a high material loss, usually by machining, is realized from a green body. Furthermore, a Weiterver It is not possible to use the massive heatsink in a following graphics card generation because it was designed and developed for a specific graphics card type only. It should be noted that the graphics card generations renew approximately every six months. With the renewal of these graphics card generations, the massive heat sinks according to the described construction are economically lost to the user.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine modulare Kühleinrichtung in Sandwichbauweise für Halbleiterchips auf Grafikkarten zu schaffen, die eine modulare Austauschbarkeit der einzelnen Bausteine der Kühleinrichtung unter Beachtung des Ausgleiches auftretender Fertigungstoleranzen, eines geringen Eigengewichtes und einer hohen Kosteneffizienz gewährleistet.Of the The invention is therefore based on the object, a modular cooling device in sandwich construction for To create semiconductor chips on graphics cards, which is a modular Interchangeability of the individual components of the cooling device under consideration the compensation of occurring manufacturing tolerances, a small Dead weight and high cost efficiency guaranteed.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.These Task is in connection with the preamble of claim 1 according to the invention the characterizing features of claim 1 solved. advantageous Refinements and developments of the invention will become apparent the dependent Claims.

Die erfindungsgemäße modulare Kühleinrichtung in Sandwichbauweise für Halbleiterchips auf Grafikkarten ist aus einem Kühlaufsatzelement, einem Wärmeleitblech und einem Kühlbodenelement aufgebaut, wobei das Wärmeleitblech vorteilhaft wärmeleitend zwischen dem Kühlaufsatzelement und dem Kühlbodenelement eingebracht ist. Des Weiteren weist das Wärmeleitblech mehrere Wärmeleitblecharme auf, von denen je ein Wärmeleitblecharm auf einen jeweils beigelagerten RAM Baustein formschlüssig angeordnet wird. Damit ergibt sich die überraschende Verwendung eines kostengünstigen, austauschbaren und die auftretenden Fertigungstoleranzen ausgleichenden Wärmeleitbleches in Verbindung mit weiterhin zu nutzenden Grundkühleinheiten, wie dem Kühlaufsatzelement und dem Kühlbodenelement.The modular according to the invention cooling device in sandwich construction for Semiconductor chips on graphics cards is made of a cooling attachment element, a Wärmeleitblech and a cooling floor element constructed, the heat conducting sheet advantageous heat-conducting between the cooling attachment element and the cooling floor element is introduced. Furthermore, the heat-conducting sheet has a plurality of Wärmeleitblecharme on, each of which has a Wärmeleitblecharm on arranged in each case mounted RAM block form fit becomes. This results in the surprising Use of a cost-effective, interchangeable and the manufacturing tolerances compensating Wärmeleitbleches in connection with still to be used basic cooling units, such as the cooling attachment element and the cooling floor element.

Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, dass eine Kühlerverschraubung, die sich aus einem Kühlaufsatzelementgewinde, einer Kühlbodenelementsenkung, einem Wärmeleitblechdurchgangsloch, einem Kühlbodenelementdurchgangsloch und einer Gewindeschraube zusammensetzt, das Kühlaufsatzelement mit dem Wärmeleitblech und dem Kühlbodenelement funktionsbestimmt formschlüssig verbindet. Damit ist es dem Anwender gestattet, bei der Nutzung einer folgenden Grafikkartengeneration das alte Wärmeleitblech gegen ein technisch notwendiges Wärmeleitblech, das auf die neue Grafikkarte abgestimmt ist, auszutauschen.According to the invention will continue suggested that a radiator fitting, resulting from a cooling element thread, a cooling floor element lowering, a Wärmeleitblechdurchgangsloch, a chilled floor element through hole and a threaded screw, the cooling attachment element with the Wärmeleitblech and the cooling floor element functionally determined positive locking combines. This allows the user to use it a following graphics card generation the old Wärmeleitblech against a technically necessary Wärmeleitblech, on the new graphics card is agreed to exchange.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass das Kühlbodenelement mit seiner Kühlbodenaussengrundfläche auf einer GPU gelagert wird, wobei für eine formschlüssige wärmeleitende Verbindung zwischen der Kühlerbodenaussengrundfläche und der GPU eine Wärmeleitpaste verwendet wird. Somit wird eine optimale Ableitung der auftretenden Abwärme an der GPU über das Kühlbodenelement gewährleistet.A expedient embodiment of the subject invention provides that the cooling floor element with its Kühlbodenaussengrundfläche on a GPU is stored, where for a form-fitting thermally conductive Connection between the cooler bottom floor surface and the GPU a thermal grease is used. Thus, an optimal derivative of the occurring waste heat at the GPU over the cooling floor element guaranteed.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus dem technischen Umstand, dass für eine formschlüssige wärmeleitende Verbindung zwischen den Wärmeleitblecharmen des Wärmeleitbleches und den jeweils beigelagerten RAM Bausteinen eine Wärmeleitpaste Anwendung findet, wobei eine Wärmeableitung der in den RAM Bausteinen aufgebauten Abwärme über die Kühlgeometrie der Wärmeleitblecharme hin zu einem Wärmeleitinnenblech des Wärmeleitbleches realisiert wird. Die Kühlgeometrie der Wärmeleitblecharme kann dabei vielgestaltige, den optimalen Kühlanforderungen angepasste Formen aufweisen. Auch hier wird somit eine optimale Ableitung der auftretenden Abwärme an den RAM Bausteinen über die aufliegenden Wärmeleitblecharmen der Wärmeleitbleche realisiert.One Another advantage of the invention results from the technical circumstance that for a form-fitting thermally conductive Connection between the Wärmeleitblecharmen the Wärmeleitbleches and the respectively attached RAM blocks a thermal grease Application takes place, with a heat dissipation the waste heat built up in the RAM blocks via the cooling geometry of the Wärmeleitblecharme towards a Wärmeleitinnenblech the Wärmeleitbleches is realized. The cooling geometry of Wärmeleitblecharme can be multi-shaped, adapted to the optimal cooling requirements Shapes have. Here too, an optimal derivation of the occurring waste heat at the RAM blocks over the overlying Wärmeleitblecharmen the Wärmeleitbleche realized.

Die erfindungsgemäße modulare Kühleinrichtung in Sandwichbauweise sieht weiterhin vor, dass ein Kühlmedium über ein Zulaufanschlusselement in eine Zulaufvorkammer des Kühlaufsatzelementes zugeleitet wird und dann über eine Ablaufvorkammer des Kühlaufsatzelementes und einem Ablaufanschlusselement abgeleitet wird, wobei das Kühlmedium die auftretende Abwärme durch ein Anströmen und Umspülen der Oberflächeninnengeometrie des Kühlaufsatzelementes, der Oberflächengeometrie des Wärmeleitinnenbleches und einer Kühlbodeninnengeometrie des Kühlbodenelementes aufnimmt und abführt. Die Oberflächeninnengeometrie des Kühlaufsatzelementes, die Oberflächengeometrie des Wärmeleitinnenbleches und Kühlbodeninnengeometrie des Kühlbodenelementes können selbstverständlich eine, den optimalen Kühlanforderungen angepasste Form aufweisen.The modular according to the invention cooling device In sandwich construction also provides that a cooling medium over a Inlet connection element in a feed pre-chamber of the cooling attachment element is fed and then over a drainage chamber of the cooling attachment element and a drain connection element is derived, wherein the cooling medium the occurring waste heat by an influx and rinse the surface internal geometry the cooling attachment element, the surface geometry of Wärmeleitinnenbleches and a cooling bottom interior geometry the cooling floor element receives and dissipates. The surface internal geometry the cooling attachment element, the surface geometry of Wärmeleitinnenbleches and cooling floor interior geometry the cooling floor element Of course, one, the optimal cooling requirements have adapted shape.

Nach einem vorteilhaften Merkmal des Erfindungsgegenstandes wird eine Abdichtung zwischen dem Kühlaufsatzelement und dem Wärmeleitblech mittels einer Kühlaufsatzelementdichtung realisiert. Eine weitere notwendige Abdichtung zwischen dem Wärmeleitblech und dem Kühlbodenelement wird mittels einer Kühlbodenelementdichtung umgesetzt. Damit wird ein unkontrolliertes Austreten des Kühlmediums aus der modularen Kühleinrichtung verhindert, wobei jedoch das Wärmeleitblech jederzeit optimal gewechselt werden kann.To an advantageous feature of the subject invention is a Seal between the cooling attachment element and the Wärmeleitblech means a cooling cap element seal realized. Another necessary seal between the Wärmeleitblech and the cooling floor element is by means of a cooling plate element seal implemented. This is an uncontrolled leakage of the cooling medium from the modular cooling device prevents, however, the heat conduction can be optimally changed at any time.

Des Weiteren wird erfinderisch vorgeschlagen, dass die modulare Kühleinrichtung mittels einer Arretiervorrichtung, die sich aus jeweils einer Halteschraube, einer Druckfeder, einer Unterlegscheibe und einer Mutter zusammensetzt, auf einer Grafikkarte positioniert und befestigt wird.Furthermore, it is proposed in an inventive manner that the modular cooling device by means of a Locking device, which is composed of a respective retaining screw, a compression spring, a washer and a nut is positioned and fixed on a graphics card.

Schließlich wird vorgeschlagen, dass die modulare Kühleinrichtung in Sandwichbauweise aus einem Metallwerkstoff oder einem Kunststoff gefertigt ist.Finally will proposed that the modular cooling device in sandwich construction is made of a metal material or a plastic.

Weitere Einzelheiten, zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden in Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines lediglich schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.Further Details, expedient embodiments and advantages of the invention will be with reference to the drawings described with reference to an embodiment shown only schematically.

Hierbei zeigt:in this connection shows:

1 eine Draufsicht auf eine modulare Kühleinrichtung in Sandwichbauweise gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, 1 a top view of a modular cooling device in sandwich construction according to an embodiment of the invention,

2 den Schnitt A-A einer modularen Kühleinrichtung in Sandwichbauweise gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in der 1, 2 the section AA of a modular cooling device in sandwich construction according to an embodiment of the invention in the 1 .

3 den Schnitt B-B einer modularen Kühleinrichtung in Sandwichbauweise gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in der 1 und 3 the section BB of a modular cooling device in sandwich construction according to an embodiment of the invention in the 1 and

4 den Schnitt C-C einer modularen Kühleinrichtung in Sandwichbauweise gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in der 1. 4 the section CC of a modular cooling device in sandwich construction according to an embodiment of the invention in the 1 ,

In der 1 wird eine Draufsicht auf eine modulare Kühleinrichtung 1 in Sandwichbauweise, die auf einer Grafikkarte 2 gelagert ist, gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung dargestellt. Ersichtlich ist ein Wärmeleitblech 5 mit fünf angeformten Wärmeleitblecharmen 6, wobei je ein Wärmeleitblecharm 6 auf einem jeweils beigelagerten RAM Baustein formschlüssig angeordnet wird. Des Weiteren ist ein Kühlaufsatzelement 8 mit einem Zulaufanschlusselement 10 und einem Ablaufanschlusselement 11 ersichtlich, dass mit dem Wärmeleitblech 5 formschlüssig verbunden ist. Mit einer Arretiervorrichtung 24, von der in dieser Darstellung jeweils eine Halteschraube 25 ersichtlich ist, wird die modulare Kühleinrichtung 1 auf der Grafikkarte 2 positioniert und befestigt.In the 1 is a plan view of a modular cooling device 1 in sandwich construction, on a graphics card 2 is stored, shown according to an embodiment of the invention. Visible is a Wärmeleitblech 5 with five molded Wärmeleitblecharmen 6 , each with a Wärmeleitblecharm 6 is arranged in a form-fitting manner on a respective RAM module. Furthermore, a cooling attachment element 8th with a feed connection element 10 and a drain connection element 11 seen that with the Wärmeleitblech 5 is positively connected. With a locking device 24 , of which in this illustration in each case a retaining screw 25 is apparent, the modular cooling device 1 on the graphics card 2 positioned and fastened.

2 zeigt den Schnitt A-A einer modularen Kühleinrichtung 1 in Sandwichbauweise gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in der 1. Ersichtlich ist ein Wärmeleitblech 5 mit zwei angeformten Wärmeleitblecharmen 6, wobei je ein Wärmeleitblecharm 6 auf einen jeweils beigelagerten RAM Baustein 4 formschlüssig angeordnet wird. Für eine formschlüssige wärmeleitende Verbindung zwischen den Wärmeleitblecharmen 6 des Wärmeleitbleches 5 und den jeweils beigelagerten RAM Bausteinen 4 findet eine Wärmeleitpaste 29 Anwendung. Das Wärmeleitblech 5 ist wärmeleitend zwischen einem Kühlaufsatzelement 8 und einem Kühlbodenelement 14 eingebracht, wobei das Kühlbodenelement 14 mit einer Kühlbodenaussengrundfläche 17 auf einer GPU 3 gelagert wird. Eine formschlüssige wärmeleitende Verbindung zwischen der Kühlbodenaussengrundfläche 17 des Kühlbodenelementes 14 und der GPU 3 wird mittels einer Wärmeleitpaste 29 realisiert. Ausgezeichnet ersichtlich ist die Positionierung und Befestigung der modularen Kühleinrichtung 1 mittels einer Arretiervorrichtung 24 auf einer Grafikkarte 2. Die Arretiervorrichtung 24 setzt sich jeweils aus einer Halteschraube 25, einer Druckfeder 26, einer Unterlegscheibe 27 und einer Mutter 28 zusammen. 2 shows the section AA of a modular cooling device 1 in sandwich construction according to an embodiment of the invention in the 1 , Visible is a Wärmeleitblech 5 with two molded Wärmeleitblecharmen 6 , each with a Wärmeleitblecharm 6 on a respectively attached RAM module 4 is arranged positively. For a positive heat-conducting connection between the Wärmeleitblecharmen 6 the Wärmeleitbleches 5 and the respectively attached RAM blocks 4 finds a thermal grease 29 Application. The heat conducting sheet 5 is heat-conducting between a cooling attachment element 8th and a cooling floor element 14 introduced, wherein the cooling floor element 14 with a bottom floor 17 on a GPU 3 is stored. A positive heat-conducting connection between the Kühlbodenaussengrundfläche 17 the cooling floor element 14 and the GPU 3 is by means of a thermal grease 29 realized. Excellent is the positioning and mounting of the modular cooling device 1 by means of a locking device 24 on a graphics card 2 , The locking device 24 each consists of a retaining screw 25 , a compression spring 26 , a washer 27 and a mother 28 together.

3 zeigt den Schnitt B-B einer modularen Kühleinrichtung 1 in Sandwichbauweise gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in der 1. Ersichtlich ist ein Wärmeleitblech 5 mit einem angeformten Wärmeleitblecharm 6. Der Wärmeleitblecharm 6 ist formschlüssig auf einem beigelagerten RAM Baustein 4 angeordnet, wobei ausgezeichnet die Wärmeleitpaste 29 ersichtlich ist, die für eine formschlüssige wärmeleitende Verbindung zwischen dem Wärmeleitblecharm 6 des Wärmeleitbleches 5 und dem beigelagerten RAM Baustein 4 verantwortlich zeichnet. Das Wärmeleitblech 5 ist wärmeleitend zwischen einem Kühlaufsatzelement 8 und einem Kühlbodenelement 14 eingebracht. Hierbei ist sehr gut veranschaulicht, dass eine Kühlbodenaussengrundfläche 17 des Kühlbodenelementes 14 auf einer GPU 3 gelagert wird. Eine formschlüssige wärmeleitende Verbindung zwischen der Kühlbodenaussengrundfläche 17 des Kühlbodenelementes 14 und der GPU 3 wird mittels einer Wärmeleitpaste 29 realisiert. Das Kühlaufsatzelement 8 wird mit dem Wärmeleitblech 5 und dem Kühlbodenelement 14 funktionsbestimmt mittels einer Kühlerverschraubung 18, die sich jeweils aus einem Kühlaufsatzelementgewinde 19, einer Kühlbodenelementsenkung 20, einem Wärmeleitblechdurchgangsloch 21, einem Kühlbodenelementdurchgangsloch 22 und einer Gewindeschraube 23 zusammensetzt, verbunden. Eine Abdichtung zwischen dem Kühlaufsatzelement 8 und dem Wärmeleitblech 5 wird mit Hilfe einer Kühlaufsatzelementdichtung 9 realisiert. Bei der Abdichtung zwischen dem Wärmeleitblech 5 und dem Kühlbodenelement 14 gelangt eine Kühlbodenelementdichtung 15 zum Einsatz. Des Weiteren ist in dieser Darstellung ersichtlich, dass an dem Kühlaufsatzelement 8 ein Zulaufanschlusselement 10 vorgesehen ist, über das ein Kühlmedium 30 in die modulare Kühleinrichtung 1 geleitet wird. Ausgezeichnet ersichtlich ist in diesem Zusammenhang eine Kühlbodeninnengeometrie 16 des Kühlbodenelementes 14, die von dem Kühlmedium 30 angeströmt und umspült wird. Auch in dieser Darstellung ist klar die Positionierung und Befestigung der modularen Kühleinrichtung 1 mittels einer Arretiervorrichtung 24 auf einer Grafikkarte 2 ersichtlich. Die Arretiervorrichtung 24 setzt sich jeweils aus einer Halteschraube 25, einer Druckfeder 26, einer Unterlegscheibe 27 und einer Mutter 28 zusammen. 3 shows the section BB of a modular cooling device 1 in sandwich construction according to an embodiment of the invention in the 1 , Visible is a Wärmeleitblech 5 with a molded Wärmeleitblecharm 6 , The Wärmeleitblecharm 6 is form-fitting on a mounted RAM module 4 arranged, being excellent the thermal paste 29 it can be seen that for a positive heat-conducting connection between the Wärmeleitblecharm 6 the Wärmeleitbleches 5 and the attached RAM module 4 responsible. The heat conducting sheet 5 is heat-conducting between a cooling attachment element 8th and a cooling floor element 14 brought in. It is very well illustrated that a Kühlbodenaussengrundfläche 17 the cooling floor element 14 on a GPU 3 is stored. A positive heat-conducting connection between the Kühlbodenaussengrundfläche 17 the cooling floor element 14 and the GPU 3 is by means of a thermal grease 29 realized. The cooling attachment element 8th is with the Wärmeleitblech 5 and the cooling floor element 14 functionally determined by means of a cooler screw connection 18 each consisting of a cooling element element thread 19 , a Kühlbodenelementenkung 20 a heat conduction plate through hole 21 a chilled floor element through hole 22 and a threaded screw 23 composed, connected. A seal between the cooling attachment element 8th and the Wärmeleitblech 5 is done with the help of a cooling element seal 9 realized. When sealing between the Wärmeleitblech 5 and the cooling floor element 14 enters a cooling plate element seal 15 for use. Furthermore, it can be seen in this illustration that on the cooling attachment element 8th an inlet connection element 10 is provided, via which a cooling medium 30 in the modular cooling device 1 is directed. Excellent apparent in this context is a Kühlbodeninnengeometrie 16 the cooling floor element 14 that of the cooling medium 30 is streamed and washed around. Also in this illustration is clear the positioning and attachment of the modular cooling device 1 by means of a locking device 24 on a graphics card 2 seen. The locking device 24 each consists of a retaining screw 25 , a compression spring 26 , a washer 27 and a mother 28 together.

4 zeigt den Schnitt C-C einer modularen Kühleinrichtung 1 in Sandwichbauweise gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in der 1. Ersichtlich ist ein Wärmeleitblech 5 mit zwei angeformten Wärmeleitblecharmen 6. Die Wärmeleitblecharme 6 sind formschlüssig auf die beigelagerten RAM Baustein 4 angeordnet, wobei ausgezeichnet die Wärmeleitpaste 29 ersichtlich ist, die für eine formschlüssige wärmeleitende Verbindung zwischen den Wärmeleitblecharmen 6 des Wärmeleitbleches 5 und dem beigelagerten RAM Baustein 4 verantwortlich zeichnet. Das Wärmeleitblech 5 ist wärmeleitend zwischen einem Kühlaufsatzelement 8 und einem Kühlbodenelement 14 eingebracht. Hierbei ist sehr gut veranschaulicht, dass eine Kühlbodenaussengrundfläche 17 des Kühlbodenelementes 14 auf einer GPU 3 gelagert wird. Eine formschlüssige wärmeleitende Verbindung zwischen der Kühlbodenaussengrundfläche 17 des Kühlbodenelementes 14 und der GPU 3 wird mittels einer Wärmeleitpaste 29 realisiert. Eine Abdichtung zwischen dem Kühlaufsatzelement 8 und dem Wärmeleitblech 5 erfolgt mit Hilfe einer Kühlaufsatzelementdichtung 9. Bei der Abdichtung zwischen dem Wärmeleitblech 5 und dem Kühlbodenelement 14 gelangt eine Kühlbodenelementdichtung 15 zum Einsatz. Ausgezeichnet ersichtlich ist in dieser Darstellung die Ausbildung der Zulaufvorkammer 12 und der Ablaufvorkammer 13 innerhalb des Kühlaufsatzelementes 8. Des Weiteren ist eine Oberflächeninnengeometrie des Kühlaufsatzelementes 8, eine Oberflächengeometrie des Wärmeleitinnenbleches 7 und eine Kühlbodeninnengeometrie 16 des Kühlbodenelementes 14 deutlich zu erkennen, die von dem Kühlmedium 30 angeströmt und umspült wird. 4 shows the section CC of a modular cooling device 1 in sandwich construction according to an embodiment of the invention in the 1 , Visible is a Wärmeleitblech 5 with two molded Wärmeleitblecharmen 6 , The Wärmeleitblecharme 6 are form-fitting on the attached RAM block 4 arranged, being excellent the thermal paste 29 it can be seen that for a positive heat-conducting connection between the Wärmeleitblecharmen 6 the Wärmeleitbleches 5 and the attached RAM module 4 responsible. The heat conducting sheet 5 is heat-conducting between a cooling attachment element 8th and a cooling floor element 14 brought in. It is very well illustrated that a Kühlbodenaussengrundfläche 17 the cooling floor element 14 on a GPU 3 is stored. A positive heat-conducting connection between the Kühlbodenaussengrundfläche 17 the cooling floor element 14 and the GPU 3 is by means of a thermal grease 29 realized. A seal between the cooling attachment element 8th and the Wärmeleitblech 5 takes place with the help of a cooling element seal 9 , When sealing between the Wärmeleitblech 5 and the cooling floor element 14 a cooling plate element seal 15 is used. Excellent visible in this illustration is the formation of Zulaufvorkammer 12 and the drainage chamber 13 within the cooling attachment element 8th , Furthermore, a surface internal geometry of the cooling attachment element 8th , a surface geometry of Wärmeleitinnenbleches 7 and a bottom cooling geometry 16 the cooling floor element 14 clearly recognizable by the cooling medium 30 is streamed and washed around.

Auch in dieser Darstellung ist klar die Positionierung und Befestigung der modularen Kühleinrichtung 1 mittels einer Arretiervorrichtung 24 auf einer Grafikkarte 2 ersichtlich. Die Arretiervorrichtung 24 setzt sich jeweils aus einer Halteschraube 25, einer Druckfeder 26, einer Unterlegscheibe 27 und einer Mutter 28 zusammen.Also in this illustration is clear the positioning and attachment of the modular cooling device 1 by means of a locking device 24 on a graphics card 2 seen. The locking device 24 each consists of a retaining screw 25 , a compression spring 26 , a washer 27 and a mother 28 together.

Die vorliegende Erfindung ist an Hand lediglich eines Ausführungsbeispieles beschrieben, wobei es sich von selbst versteht, dass durch die verwendete Terminologie der Erfindungsgedanke nicht eingeschränkt werden soll. Im Bezug auf die vorangestellten Ausführungen sind vielfältige Modifizierungen und Variationen der Erfindung möglich. Es versteht sich somit, dass sämtliche im Rahmen der folgenden Schutzansprüche liegenden Ausführungsformen von der Erfindung mit eingeschlossen sind.The The present invention is based on only one embodiment it being understood that by the used Terminology of the inventive concept will not be limited should. With respect to the preceding remarks are manifold modifications and Variations of the invention possible. It is therefore understood that all within the scope of the following claims, embodiments are included by the invention.

(1)(1): Modulare Kühleinrichtungmodular cooling device
(2)(2): Grafikkartegraphic card
(3)(3): GPUGPU
(4)(4): RAM BausteinR.A.M. building block
(5)(5): Wärmeleitblechheat conducting
(6)(6): WärmeleitblecharmWärmeleitblecharm
(7)(7): WärmeleitinnenblechWärmeleitinnenblech
(8)(8th): KühlaufsatzelementCooling top element
(9)(9): KühlaufsatzelementdichtungCooling top member seal
(10)(10): ZulaufanschlusselementInlet connection element
(11)(11): AblaufanschlusselementDrain terminal
(12)(12): ZulaufvorkammerZulaufvorkammer
(13)(13): AblaufvorkammerAblaufvorkammer
(14)(14): KühlbodenelementCooling floor element
(15)(15): KühlbodenelementdichtungCooling floor element seal
(16)(16): KühlbodeninnengeometrieCooling Floor geometry
(17)(17): KühlbodenaussengrundflächeCooling floor outdoor floor area
(18)(18): KühlerverschraubungKühlerverschraubung
(19)(19): KühlaufsatzelementgewindeCooling top element thread
(20)(20): KühlbodenelementsenkungCooling floor element reduction
(21)(21): WärmeleitblechdurchgangslochWärmeleitblechdurchgangsloch
(22)(22): KühlbodenelementdurchgangslochCooling floor element through hole
(23)(23): Gewindeschraubescrew
(24)(24): Arretiervorrichtunglocking device
(25)(25): Halteschrauberetention screw
(26)(26): Druckfedercompression spring
(27)(27): Unterlegscheibewasher
(28)(28): Muttermother
(29)(29): WärmeleitpasteThermal Compounds
(30)(30): Kühlmediumcooling medium

Claims

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards, characterized in that a) a modular cooling direction ( 1 ) from a cooling attachment element ( 8th ), a Wärmeleitblech ( 5 ) and a cooling floor element ( 14 ), b) the heat conducting plate ( 5 ) heat-conducting between the cooling attachment element ( 8th ) and the cooling floor element ( 14 ) is introduced and c) one Wärmeleitblecharm ( 6 ) of the heat conducting sheet ( 5 ) on a respective RAM block ( 4 ) is arranged positively.

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards according to claim 1, characterized in that a cooler screw ( 18 ), which consist of a cooling attachment element thread ( 19 ), a cooling floor element lowering ( 20 ), a Wärmeleitblechdurchgangsloch ( 21 ), a cooling floor element through-hole (FIG. 22 ) and a threaded screw ( 23 ), the cooling attachment element ( 8th ) with the Wärmeleitblech ( 5 ) and the cooling floor element ( 14 ) functionally positively connects.

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling bottom element ( 14 ) with a cooling floor outer surface ( 17 ) on a GPU ( 3 ) is stored, wherein for a positive heat-conducting connection between the Kühlbodenaussengrundfläche ( 17 ) and the GPU ( 3 ) a thermal grease ( 29 ) is used.

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards according to one of claims 1 to 3, characterized in that for a positive heat-conducting connection between the Wärmeleitblecharmen ( 6 ) of the heat conducting sheet ( 5 ) and the RAM modules ( 4 ) a thermal grease ( 29 ) Application finds.

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards according to one of claims 1 to 4, characterized in that a heat dissipation of the in the RAM blocks ( 4 ) built-up waste heat over the cooling geometry of Wärmeleitblecharme ( 6 ) to a Wärmeleitinnenblech ( 7 ) of the heat conducting sheet ( 5 ) is realized.

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards according to one of claims 1 to 5, characterized in that a cooling medium ( 30 ) via an inlet connecting element ( 10 ) in a Zulaufvorkammer ( 12 ) of the cooling attachment element ( 8th ) and then via a drainage chamber ( 13 ) of the cooling attachment element ( 8th ) and a drain connection element ( 11 ), the cooling medium ( 30 ) the waste heat occurring by an influx and flushing the surface internal geometry of the cooling attachment element ( 8th ), the surface geometry of the Wärmeleitinnenbleches ( 5 ) and a cooling bottom interior geometry ( 16 ) of the cooling floor element ( 14 ) receives and dissipates.

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards according to one of claims 1 to 6, characterized in that a seal between the cooling attachment element ( 8th ) and the heat conducting sheet ( 5 ) by means of a cooling element seal ( 9 ) is realized.

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards according to one of claims 1 to 7, characterized in that a seal between the heat conducting ( 5 ) and the cooling floor element ( 14 ) by means of a cooling plate element seal ( 15 ) is implemented.

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards according to one of claims 1 to 8, characterized in that the modular cooling device ( 1 ) by means of a locking device ( 24 ), each consisting of a retaining screw ( 25 ), a compression spring ( 26 ), a washer ( 27 ) and a mother ( 28 ), on a graphics card ( 2 ) is positioned and fastened.

Modular cooling device in sandwich construction for semiconductor chips on graphics cards according to one of claims 1 to 9, characterized in that the modular cooling device ( 1 ) is made of a metal material or a plastic.