DE102005056096B4

DE102005056096B4 - Kühlanordnung für mindestens eine in einen Baugruppenträger einsteckbare elektrische Baugruppe sowie Verfahren zum Kühlen einer solchen elektrischen Baugruppe und Baugruppenträger mit einer Baugruppe

Info

Publication number: DE102005056096B4
Application number: DE200510056096
Authority: DE
Inventors: Ernst Engst; Thomas Dipl.-Ing. FH Schmidt-Behounek; Martin Dipl.-Ing. Böhm
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2025-11-25
Also published as: DE102005056096A1; WO2007060212A3; WO2007060212A2

Abstract

Kühlanordnung für mindestens eine in einen Baugruppenträger einsteckbare elektrische Baugruppe, mit:
einer Platine (12), auf der mindestens auf einer Seite elektrische Bauelemente angeordnet sind,
wobei die Platine (12) in mindestens zwei thermische Zonen (18, 20, 22) unterteilt ist, die sich parallel zu einem Seitenrand der Platine (12) orthogonal zur vorgesehenen Einsteckrichtung erstreckt;
Mitteln (24, 30, 32) mit denen in der ersten thermischen Zone (18) eine Luftströmung erzeugbar ist,
wobei die Mittel (24, 30, 32) mit der elektrischen Baugruppe verbunden sind;
Abschottmitteln (26) zum Abschotten der Luftströmung in der ersten thermischen Zone (18) von der Luftströmung in der zweiten thermischen Zone (20).

Description

Kühlanordnung für mindestens eine in einen Baugruppenträger einsteckbare elektrische Baugruppe sowie Verfahren zum Kühlen einer solchen elektrischen Baugruppe und Baugruppenträger mit einer Baugruppe.
Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für mindestens eine in einen Baugruppenträger einsteckbare elektrische Baugruppe, die eine Platine umfasst, auf der mindestens auf einer Seite elektrische Bauelemente angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kühlen einer in einem Baugruppenträger angeordneten elektrischen Baugruppe mit Hilfe einer Kühlanordnung, eine einsteckbare lektrische Baugruppe mit einer Kühlanordnung sowie einen Baugruppenträger mit mindestens einem Steckplatz, in den eine elektrische Baugruppe einsteckbar ist.
Es sind Baugruppenträger bekannt, die eine Vielzahl von Steckplätzen, so genannten Slots, haben, in die jeweils eine Steckbaugruppe eingesteckt werden kann. Die Steckbaugruppen sind im eingesteckten Zustand über Steckverbinder mit einer so genannten Backplane-Anordnung miteinander und mit einer Stromversorgungseinheit verbunden. Eine solche Backplane-Anordnung wird auch als Rückwandplatine oder Rückverdrahtung bezeichnet. Die Baugruppenträger haben beispielsweise eine Nennbreite von 19 Zoll gemäß der Norm IEC60297-3-101. Eine Steckbaugruppe umfasst eine Leiterplatte, d. h. Hauptplatine, die an einem ersten Seitenrand mit einem Steckverbinder und am dem ersten Seitenrand gegenüberliegenden zweiten Seitenrand mit einer Frontplatte bzw. Frontblende verbunden ist.
Ferner sind Steckbaugruppen bekannt, die mechanisch umschlossen sind. Diese umschlossenen Baugruppen werden auch als Kassetten bezeichnet. Die Steckbaugruppe kann weitere Platinen umfassen, die vorzugsweise in einem Abstand zur Hauptplatine angeordnet sind. Zumindest auf der Vorderseite der Hauptplatine sind Bauelemente oder Baugruppen angeordnet, die insbesondere elektrisch mit der Hauptplatine verbunden sind. Diese Bauelemente und Baugruppen sind insbesondere integrierte Schaltkreise, passive Bauelemente sowie Baueinheiten, wie z. B. Festplattenspeicher, Speicherkarten oder Speichermodule. Insbesondere einige elektronische Schaltkreise, wie z. B. als CPU dienende Prozessoren, und Leistungshalbleiter haben eine sehr hohe Verlustleistung. Dadurch können in Desktop-Computersystemen aktuell verwendete Prozessoren der Hersteller Intel und AMD sowie die Powerprozessoren der Firmen Motorola und IBM bei der Verwendung auf Steckbaugruppen nicht mit voller Leistung betrieben werden, da die durch die auftretende Verlustleistung erzeugte Wärmemenge nicht abgeführt werden kann. Beim Stand der Technik werden deshalb oft nur so genannte Mobile-Prozessoren mit geringerer Verlustleistung eingesetzt. Allgemein ist es erforderlich auf Prozessoren relativ große Kühlkörper zum Abführen der Verlustleistung anzuordnen. Solche Kühlkörper sind jedoch ein erheblicher Strömungswiderstand, der die Luftströmung im Bereich des Kühlkörpers reduziert.
Andere Lösungsmöglichkeiten, wie beispielsweise das Abführen der Verlustleistung mit Hilfe eines Wasserkühlkreislaufs, werden derzeit bei Steckbaugruppen aufgrund verschiedener Probleme nicht eingesetzt. Eine Steckbaugruppe mit einer CPU hat eine punktuelle Verlustleistung der CPU von bis zu 150 Watt und etwa 100 Watt Gesamtverlustleistung weiterer Bauelemente.
Aus dem Dokument DE 20 2005 009 081 U1 ist ein Kühlmodul für elektronische Schaltungen bekannt, bei dem Kühlkörper unterschiedlicher Kühlleistung vorgesehen sind, wobei ein Teil der Kühlkörper in einer durch einen Lüfter erzeugten Luftströmung angeordnet ist.
Aus dem Dokument US 5,828,549 A ist eine Kühlanordnung für Prozessoren eines Personalcomputers bekannt, bei dem Kühlkörper vorgesehen sind, die jeweils einen inneren geschlossenen Strömungskanal aufweisen, durch den ein Teil der durch ein Lüfter erzeugten Kühlluft geleitet wird.
Aus dem Dokument US 5,210,680 A ist ein Baugruppenträger für senkrecht in Einsteckplätze des Baugruppenträgers angeordnete elektronische Baugruppen bekannt. Unterhalb der Baugruppen ist ein Lüftermodul angeordnet. Bei einzelnen Einsteckplätzen des Baugruppenträgers, in denen keine Baugruppe eingesetzt ist, können Luftleitbleche vorgesehen sein, durch die die von den Lüftern zugeführte Luftströmung hin zu Baugruppen benachbarter Einsteckplätze geleitet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlanordnung für mindestens eine in einen Baugruppenträger einsteckbare elektrische Baugruppe sowie ein Verfahren zum Kühlen einer in einen Baugruppenträger angeordneten elektrischen Baugruppe anzugeben, bei denen die durch die Verlustleistung der Bauelemente und Baueinheiten der Baugruppe erzeugte Wärme auf einfache Art und Weise sicher abgeführt wird. Ferner ist ein Baugruppenträger und eine einsteckbare elektrische Baugruppe anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühlanordnung für mindestens eine in einen Baugruppenträger einsteckbare elektrische Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiterhin wird die Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19, durch eine Baugruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 und durch einen Baugruppenträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 gelöst.
Bei einer Kühlanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 wird in jeder der thermischen Zonen der Platine eine unterschiedliche Luftströmung erzeugt, wodurch in jeder dieser thermischen Zonen die durch die Verlustleistung der dort angeordneten Bauelemente erzeugte Wärmemenge sicher abgeführt wird. Dadurch können insbesondere als CPU dienende Prozessoren auch bei einer hohen Belastung dieser Prozessoren sicher gekühlt werden, so dass diese Prozessoren auch dauerhaft bei voller Verlustleistung und/oder voller Rechenleistung betrieben werden können.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Bauelementen einer in einem Baugruppenträger eingesteckten Baugruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19. Durch ein solches Verfahren wird erreicht, dass die in der ersten thermischen Zone und in der zweiten thermischen Zone angeordneten Bauelemente entsprechend ihrer Verlustleistung gekühlt werden können, so dass insbesondere bei Bauelementen oder Baueinheiten mit einer hohen Verlustleistung die durch die hohe Verlustleistung erzeugte große Wärmemenge sicher abgeführt werden kann und die Bauelemente dadurch in einem Temperaturbereich betrieben werden können, durch den ein zulässiger Temperaturgrenzwert nicht überschritten wird. Dadurch wird insbesondere verhindert, dass die Bauelemente zerstört werden oder Schutzschaltungen der Bauelemente aktiviert werden, durch die zumindest die Leistungsfähigkeit des jeweiligen Bauelementes oder der jeweiligen Baugruppe temporär herabgesetzt ist.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Baugruppenträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23. Durch einen solchen Baugruppenträger mit mindestens einer Bau gruppe wird erreicht, dass allen Bauelementen und/oder Baueinheiten der Baugruppe eine ausreichende Menge Kühlluft zugeführt wird, durch die die durch ihre jeweilige Verlustleistung erzeugte Wärmemenge sicher abgeführt wird, so dass auch Bauelemente mit einer relativ hohen Verlustleistung ausreichend gekühlt werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden auf die in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die an Hand spezifischer Terminologie beschrieben sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll, da derartige Veränderungen und weitere Modifizierungen an den gezeigten Vorrichtungen und den Verfahren sowie derartige weitere Anwendungen der Erfindung, wie sie darin aufgezeigt sind, als übliches derzeitiges oder künftiges Fachwissen eines zuständigen Fachmanns angesehen werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, nämlich:
1 eine schematische Darstellung der Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe in Einbaulage;
2 eine schematische Darstellung der Baugruppe nach 1 in einer Ansicht von unten;
3 eine schematische Darstellung von zwei gleichartigen nebeneinander angeordneten Baugruppen in einer Ansicht von unten;
4 eine schematische perspektivische Darstellung von zwei nebeneinander angeordneten Baugruppen, wobei zusätzlich Lüfter eines Baugruppenträgers dargestellt sind;
5 eine schematische Schnittdarstellung eines Baugruppenträgers mit einer Center-Plane-Mittelwand;
6 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen CPU-Baugruppe mit schematisch dargestellten Bauteilen und Baueinheiten; und
7 eine Ansicht der CPU-Baugruppe nach 6 von unten.
In 1 ist eine Seitenansicht einer schematisch dargestellten Baugruppe 10 gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Baugruppe wird auch als Flachbaugruppe bezeichnet und ist zum Einsatz in einem Baugruppenträger vorgesehen. Die Baugruppe 10 hat eine Hauptplatine 12, an deren vorderen Seitenrand ein als Frontblende 14 ausgebildetes Abdeckblech vorgesehen ist. Die Frontblende 14 ist im Wesentlichen orthogonal zur Hauptplatine 12 angeordnet. An dem der Frontblende 14 gegenüberliegenden Seitenrand der Hauptplatine 12 sind drei Steckverbinder 15, 16, 17 angeordnet und zumindest elektrisch mit der Hauptplatine 12 verbunden. Ein streifenförmiger Bereich jedes Steckverbinders 15, 16, 17 steht über den Seitenrand der Hauptplatine 12 über. Die Steckverbinder 15, 16, 17 werden beim Einschieben der Baugruppe 10 in einen Baugruppenträger automatisch mit den im Baugruppenträger vorgesehenen komplementären Steckverbinderanordnungen verbunden. In einem einfachen Baugruppenträger werden in die Baugruppen nur von der Vorderseite des Baugruppenträgers in diesen eingesetzt und vorzugsweise durch eine Backplane-Anordnung miteinander und mit einer Stromversorgungseinheit verbunden. Bei doppelten Baugruppenträgern werden die Baugruppen sowohl von der Vorderseite des Baugruppenträgers als auch von dessen Rückseite in diesen eingesetzt und vorzugsweise durch eine Center-Plane-Anordnung miteinander und mit einer Stromversorugngseinheit verbunden.
Die Backplane-Anordnung verbindet mehrere in den Baugruppenträger gesteckte Baugruppen miteinander und bildet somit die Rückverdrahtung des Baugruppenträgers zum Signalaustausch und zur Spannungsversorgung der Baugruppen. Eine Center-Plane-Anordnung dient zum Verbinden der von der Vorderseite und der Rückseite in den Baugruppenträger eingesetzten Baugruppen. Insbesondere umfassen die Backplane-Anordnung und die Center-Plane-Anordnung mindestens einen gemeinsamen Bus zur Datenübertragung zwischen der Baugruppe 10 und den weiteren in den Baugruppenträger eingesetzten Baugruppen sowie zwischen den weiteren Baugruppen untereinander. Die Hauptplatine 12 umfasst vorzugsweise eine Einlayer- oder Multilayer-Leiterplatte.
Die Baugruppe 10 ist in drei thermische Zonen 18, 20, 22 unterteilt, die im Wesentlichen streifenförmig nebeneinander parallel zu dem Seitenrand, an dem die Steckverbinder 15, 16, 17 angeordnet sind und parallel zu dem Seitenrand, an dem die Frontblende 14 angeordnet ist, angeordnet. In der ersten Zone 18 ist der Hauptprozessor, d. h. die CPU, der Baugruppe 10 angeordnet. Auf der Oberseite der CPU ist ein relativ großer Kühlkörper angeordnet. In der ersten Zone 18 sind allgemein Bauelemente mit einer hohen Verlustleistung angeordnet, von denen eine relativ große Wärmemenge abgeführt werden muss. Am unteren Seitenrand der Hauptplatine 12 ist in der ersten Zone 18 eine Lüftereinheit 24 mit zwei Axiallüftern angeordnet, die eine relativ große Luftströmung durch die erste Zone 18 hindurch bewirken.
Ferner ist eine Abdeckung 26 vorgesehen, die die erste Zone 18 nach drei Seiten hin begrenzt und im Wesentlichen dafür sorgt, dass der durch die Lüftereinheit 24 zumindest verstärkte Luftstrom durch die erste Zone 18 hindurch strömt und nicht in andere benachbarte thermische Zonen 20, 22 entweicht. Dadurch wird erreicht, dass eine ausrei chende Menge Kühlluft an den zu kühlenden Bauelementen, Kühlkörpern und Baueinheiten, die in der ersten thermische Zone 18 vorbeigeleitet wird, um eine zur Kühlung ausreichende Wärmemenge abzuführen. Somit wird durch die Abdeckung 26 und die Hauptplatine 12 die erste thermische Zone 18 nach vier Seiten hin begrenzt, wodurch ein Strömungskanal gebildet wird. Vorzugsweise ist ein mit dem Prozessor wärmeleitend verbundener Kühlkörper derart ausgebildet und angeordnet, dass sich der Kühlkörper mit seinen Kühlrippen über die gesamte Querschnittsfläche der Abdeckung 26 oberhalb des Prozessors erstreckt, wodurch zumindest ein erheblicher Teil des durch die Lüftereinheit 24 erzeugten bzw. verstärkten Luftstroms an den Kühlrippen und Kühlflächen des Kühlkörpers vorbeiströmt und dabei eine ausreichende Wärmemenge abführt, um den Prozessor zu kühlen.
In der zweiten thermischen Zone 20 sind Bauelemente mit einer mittleren Verlustleistung angeordnet, insbesondere Speicherschaltkreise und Teile eines Schaltnetzteils zur Erzeugung von auf der Baugruppe 10 erforderlichen Versorgungsspannungen. Die Speicherschaltkreise sind vorzugsweise Speichermodule, die auf kleinen Leiterplatten angeordnete Speicherschaltkreise umfassen. Diese Speichermodule sind über entsprechende Steckverbinder mit der Hauptplatine 12 verbunden. Dadurch ist eine flexible Konfiguration des Speichers, insbesondere des Arbeitsspeichers, der Baugruppe 10 möglich. Die Speichermodule können flüchtige Speicher, wie z. B. RAM, oder nicht-flüchtige Speicher, wie z. B. EEPROMs oder EPROMs, umfassen.
In der dritten thermischen Zone 22 sind Bauelemente mit einer relativ geringen Verlustleistung angeordnet, bei denen nur eine relativ geringe Wärmemenge abgeführt werden muss. In der dritten thermischen Zone 22 ist in einem Abstand zur Hauptplatine 12 eine Festplatte 28 angeordnet, die aufgrund ihrer geschlossenen Bauweise einen erhebli chen Strömungswiderstand für einen Luftstrom darstellt, der die Baugruppe 10 vom unteren Seitenrand zum oberen Seitenrand hin durchströmt. Die für diesen Luftstrom vorhandene Lufteintrittsfläche der zweiten thermischen Zone ist durch ein erstes Luftleitblech 30 begrenzt, durch das zumindest ein Spalt zwischen der Vorderseite bzw. der Oberseite der Hauptplatine 12 und dem Luftleitblech 30 gebildet wird. Auf der Vorderseite der Hauptplatine 12 sind Bauelemente und Baueinheiten der Baugruppe 10 angeordnet.
Das Luftleitblech 30 bewirkt, dass ein Großteil der der Baugruppe 10 zugeführten Kühlluft unterhalb des Luftleitblechs 30 der zweiten Zone zugeführt wird, wodurch die Kühlluft im Bereich der Vorderseite der Hauptplatine 12 und der auf dieser angeordneten Bauelemente und Baueinheiten vorbeiströmt bzw. diese umströmt und dadurch eine gute Kühlwirkung erzeugt. Das Luftleitblech 30 bildet einen zusätzlichen Strömungswiderstand für die in die zweite thermische Zone 20 einströmende Kühlluft.
Im Lufteinlassbereich der dritten thermischen Zone 22 ist ein zweites Luftleitblech 32 in einem Abstand zur Hauptplatine 12 angeordnet, wobei das Luftleitblech 32 in einem geringeren Abstand zur Hauptplatine 12 angeordnet ist als das Luftleitblech 30. Das Luftleitblech 32 ist derart angeordnet und dimensioniert, dass es zusammen mit dem durch die Festplatte 28 gebildeten Strömungswiderstand und den weiteren in der dritten Zone 22 angeordneten Bauelementen einen erheblich größeren Strömungswiderstand bildet als das Luftleitblech 30 und die in der zweiten thermischen Zone angeordneten Bauteile und Bauelemente.
Die durch die in der zweiten thermischen Zone 20 und in der dritten thermischen Zone 22 angeordneten Bauteilen und/oder Bauelementen gebildeten Strömungswiderstände werden durch die Luftleitbleche 30, 32 jeweils vergrößert.
Dadurch kann eine gezielte Aufteilung der der Baugruppe 10 vom Baugruppenträger zugeführten Kühlluft auf die einzelnen thermischen Zonen 18, 20, 22 erfolgen. Insbesondere wird durch die Luftleitbleche 30, 32 erreicht, dass ein größerer Teil der der Baugruppe 10 vom Baugruppenträger zugeführte Kühlluft der ersten Zone 18 zugeführt wird. Trotz des insbesondere durch den Prozessorkühlkörper gebildeten relativ großen Strömungswiderstandes der ersten thermischen Zone 18 wird durch die durch die Luftleitbleche 30, 32 vergrößerten Strömungswiderstände der zweiten thermischen Zone 20 und der dritten thermischen Zone 22 sowie durch die Lüftereinheit 24 in der ersten thermischen Zone 18 bewirkte Verstärkung des Luftstroms der ersten thermischen Zone 18 ein ausreichend großer Anteil der vom Baugruppenträger zur Baugruppe 10 geführten Kühlluft zugeführt. Dadurch wird sichergestellt, dass am Kühlkörper des Prozessors ausreichend Kühlluft vorbeiströmt und durch die zwischen den Kühlrippen vorgesehenen Öffnungen hindurchströmt, um die zum Kühlkörper geleitete Verlustwärme des Prozessors abzuführen.
Die Lüftereinheit 24 verringert den Strömungswiderstand der ersten thermischen Zone 18 erheblich oder erzeugt einen negativen Strömungswiderstand. Durch das Vorsehen der Luftleitbleche 30, 32 und/oder das Vorsehen zusätzlicher Lüfter auf der Baugruppe 10 wird in jeder der thermischen Zonen 18, 20, 22, die zum Abführen der durch die Verlustleistung der in der jeweiligen Zone 18, 20, 22 angeordneten Bauelemente erzeugten Wärmemenge gezielt gesteuert. Die Luftleitbleche 30, 32 und/oder die Lüftereinheit 24 bewirken ferner eine mechanische Versteifung der Hauptplatine 12. Dadurch wird die Verwindungssteifigkeit der Hauptplatine 12 erhöht. Insbesondere bei den Krafteinwirkungen beim Einschieben der Baugruppe 10 in einen Baugruppenträger oder beim Herausziehen der Baugruppe 10 aus dem Baugruppenträger werden dadurch Schäden an der Hauptplatine 12 vermieden.
In 2 ist die Baugruppe 10 in einer Ansicht von unten schematisch dargestellt, wobei die Baugruppe in 2 gegenüber der in 1 dargestellten Seitenansicht der Baugruppe 10 um 90° gedreht ist. Gleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen. Zwischen dem Luftleitblech 30 der zweiten thermischen Zone 20 und der Hauptplatine 12 verbleibt eine größere freie Querschnittsfläche als zwischen dem Luftleitblech 32 der dritten thermischen Zone 22 und der Hauptplatine 12. Die zweite thermische Zone 20 hat dadurch einen geringeren Strömungswiderstand als die dritte thermische Zone 22. Dadurch strömt durch die zweite thermische Zone 20 eine größere Luftmenge der vom Baugruppenträger zugeführten Kühlluft als durch die dritte thermische Zone 22. Die über das Luftleitblech 32 ragende Festplatte 28 verhindert, dass ein Großteil der vom Baugruppenträger zugeführten Kühlluft oberhalb des Luftleitblechs 32 ungenutzt durch die dritte thermische Zone 22 abgeführt wird und im Wesentlichen nicht zur Kühlung der Baugruppe 10 bzw. zum Abführen der von den Bauelementen und Baueinheiten der Baugruppe 10 erzeugten Wärmemenge genutzt wird.
In 3 ist die Baugruppe 10 zusammen mit einer im Baugruppenträger neben der Baugruppe 10 im Wesentlichen gleich aufgebauten Baugruppe 10a dargestellt. Die mit den Elementen der Baugruppe 10 übereinstimmenden Elemente der Baugruppe 10a sind mit der gleichen Bezugszeichenziffer und zusätzlich mit dem Buchstaben a gekennzeichnet.
Durch das Anordnen der Baugruppe 10a neben der Baugruppe 10 ist die zweite thermische Zone 20 zusätzlich durch die Rückwand der Hauptplatine 12a der Baugruppe 10a begrenzt, so dass auch um die zweite thermische Zone 20 ein im Wesentlichen geschlossener Strömungskanal gebildet ist. In gleicher Weise ist die dritte thermische Zone 22 durch die Rückseite der Platine 12a der Baugruppe 10a sowie durch eine nicht dargestellte Rückwand des Baugruppenträgers begrenzt, so dass durch die Begrenzungen ein Entweichen der Kühlluft aus den thermischen Zonen 20, 22 insbesondere durch die Rückseite der Platine 12a der benachbarten Baugruppe 10a verhindert wird. Ist neben der Baugruppe 10a keine weitere Baugruppe vorgesehen, wird ein so genanntes Blindmodul oder eine Blindplatte anstatt einer benachbarten Platine in den Baugruppenträger eingesetzt, wobei die Rückseite dieser Blindplatte die gleiche Funktion zur Begrenzung der zweiten und dritten thermischen Zone hat, wie die Rückseite der Platine 12a für die Baugruppe 10a. Alternativ ist die Baugruppe 10 unmittelbar an eine Seitenwand des Baugruppenträgers angrenzend angeordnet.
Die Baugruppen 10, 10a sind im Baugruppenträger in im Baugruppenträger angeordneten Führungsschienen angeordnet, in die die Baugruppen 10, 10a jeweils beim Einsetzen der Baugruppe in den Baugruppenträger hinein geschoben werden. Durch diese Schienen ist der Abstand der Hauptplatinen 12 und 12a benachbarter Baugruppen 10 und 10a vorgegeben. Der Abstand der Schienen legt somit die Breite eines Steckplatzes bzw. eines Slots fest. Die breite einer Baugruppe 10, 10a kann auch mehrere Steckplätze umfassen, wobei dann nicht an jedem Steckplatz Führungsschienen vorgesehen werden müssen sondern nur dort, wo eine Hauptplatine der Baugruppe 10, 10a angeordnet ist. Wird anstatt einer Baugruppe 10 bzw. 10a eine Blinplatte oder ein aus einer Blindplatte und zumindest einer Frontblende bestehendes Blindmodul eingesetzt, wird die Blindplatte, die im Wesentlichen die gleichen Abmessungen hat, wie die Hauptplatine in gleicher Weise in die Führungsschienen eines Steckplatzes eingeschoben, wie eine Baugruppe 10a. Vorzugsweise weist das Blindmodul zumindest ein Führungselement auf, durch das das Blindmodul in einer Steckverbinderanordnung des Baugruppenträgers mechanisch geführt und/oder gehalten wird.
In 4 ist eine schematische Darstellung der Baugruppen 10 und 10a entsprechend ihrer Anordnung in einem Baugruppenträger dargestellt, wobei zwei im Baugruppenträger vorgesehene Lüfter 40, 42 schematisch dargestellt sind. Die Lüfter 40, 42 bewirken einen Luftstrom durch die thermischen Zonen 18, 18a, 20, 20a, 22, 22a der Baugruppen 10, 10a. Vorzugsweise ist zwischen den Lüftern 40, 42 und den Baugruppen 10, 10a eine nicht dargestellte Filtermatte vorgesehen, durch die ein Staudruck zwischen den Lüftern 40, 42 und der Filtermatte erzeugt wird. Der Staudruck bewirkt einen relativ gleichmäßigen Luftdurchtritt durch die Filtermatte, wodurch ein relativ gleichmäßiger Luftstrom oberhalb der Filtermatte und somit im Bereich der Unterseite der Baugruppen 10, 10a erzeugt wird. Die Luftströme durch die einzelnen Baugruppen 10, 10a sind jeweils durch Pfeile schematisch dargestellt.
In 5 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Baugruppenträgers 50 dargestellt, auf dessen Vorderseite 52 und auf dessen Rückseite 54 mehrere nebeneinander angeordnte Steckplätze vorhanden sind. In den Baugruppenträger 50 können sowohl von dessen Vorderseite 52 her Baugruppen 10, 10a in die Steckplätze auf der Vorderseite 52 des Baugruppenträgers 50 und von seiner Rückseite 54 her Baugruppen 10, 10a in die Steckplätze auf der Rückseite 54 des Baugruppenträgers eingeschoben werden. Durch das Einschieben der Baugruppen 10, 10a in den Baugruppenträger 50 sind die Steckverbinder 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a automatisch mit an einer Centerplane-Anordnung 56 vorgesehenen Steckverbinderanordnungen verbunden, die in gleicher Weise wie eine Backplane-Anordnung bei einem Baugruppenträger 50 bei dem die Baugruppen nur von der Vorderseite 52 einführbar sind, eine elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Baugruppen 10, 10a herstellen. Im Baugruppenträger 50 sind Lüfter 41, 42, 45, 46 unterhalb der Baugruppen 10, 10a bzw. unterhalb der Steckplätze angeordnet, die Kühlluft aus der Umgebung des Baugruppenträgers 50 ansaugen und einen nach oben zu den Baugruppen 10, 10a hingerichteten Luftstrom erzeugen.
Zwischen den Baugruppen 10, 10a und den Lüftern 41, 42, 45, 46 sind Filtermatten 57, 58 vorgesehen, die Schmutzpartikel aus der Kühlluft herausfiltern und einen Strömungswiderstand erzeugen. Der Strömungswiderstand der Filtermatten 57, 58 bewirkt, dass durch die Lüfter 41, 42, 45, 46 erzeugten Luftstrom unterhalb der Filtermatte 57, 58 ein Staudruck aufgebaut wird, durch den ein im Wesentlichen über die gesamten Fläche der Filtermatte 57, 58 gleichmäßiger Luftstrom durch die Filtermatte 57, 58 hindurch tritt. Dadurch wird an den Unterseiten der Baugruppen 10, 10a ein im Wesentlichen gleichmäßiger Luftstrom als Kühlluftstrom zur Verfügung gestellt. Mit Hilfe der Luftleitbleche 30, 32 sowie mit Hilfe der Lüfteranordnung 24, 24a wird dieser im Wesentlichen gleichmäßig durch die Filter 57, 58 tretende Luftstrom entsprechend der aufgrund der in den einzelnen thermischen Zonen 18, 18a, 20, 20a, 22, 22a auftretenden abzuführenden Wärmemenge aufgeteilt.
Alternativ oder zusätzlich sind einem Bereich oberhalb der Baugruppen 10, 10a weitere Lüfter 43, 44, 47, 48 vorgesehen, die den Luftstrom durch die Baugruppen 10, 10a bzw. durch die Zonen 18, 18a, 20, 20a, 22, 22a der Baugruppen 10, 10a fördern, indem sie einen Unterdruck oberhalb der im Baugruppenträger 50 angeordneten Baugruppen 10, 10a erzeugen. Zur gleichmäßigen Verteilung des Unterdrucks sind unterhalb der Lüfter 43, 44 eine Filtermatte 59 und unterhalb der Lüfter 47, 48 eine Filtermatte 60 angeordnet.
Durch das Vorsehen der drei thermischen Zonen 18, 20, 22 können auch Baugruppen 10, 10a, die elektronische Bauteile mit sehr unterschiedlicher Wärmeabgabe haben, optimal gekühlt werden. Die Baugruppen 10, 10a sind in den Baugruppenträger 50 steckbar und aus diesem wieder entnehmbar. In einem solchen Baugruppenträger 50 können mehrere Baugruppen 10, 10a gleichen Typs oder verschiedenartige Baugruppen nebeneinander angeordnet werden. In der ersten thermischen Zone 18 ist mindestens ein Lüfter 24 angeordnet, der den durch im Baugruppenträger 50 vorgesehenen Lüfter 40 bis 48 erzeugten Luftstrom verstärkt und eine ausreichende Luftmenge insbesondere an einem in der ersten thermischen Zone 18 vorgesehenen Kühlkörper vorbeiführt, der insbesondere zur Ableitung der Wärme eines Prozessors vorgesehen ist. Dieser Luftstrom wird innerhalb eines Luftschachtes bzw. Strömungskanals der ersten thermischen Zone 18 geführt, der insbesondere durch die Abdeckung 26 oder andere geeignete Abschottmittel gebildet ist. Als Abdeckung 26 zum Bilden eines Luftschachtes kann insbesondere eine Blechabdeckung oder eine aus anderen Materialien hergestellte Abdeckung verwendet werden. Vorzugsweise ist die Abdeckung aus elektrisch nicht-leitenden Kunststoffen hergestellt.
Durch das Vorsehen der Abdeckung 26 wird eine relativ große Luftmenge der durch die erste thermische Zone 18 geförderten Luftströmung gezwungen, trotz des durch einen in der ersten thermischen Zone 18 angeordneten Kühlkörper bewirkten relativ hohen Strömungswiderstandes, an der Oberfläche des Kühlkörpers vorbeizuströmen und Wärme vom Kühlkörper aufzunehmen und abzuführen. Durch eine geeignete Ansteuerung der Lüfter der Lüftereinheit 24 kann die durch die erste thermische Zone 18 geleitete Luftmenge je nach momentan auftretender Wärmeentwicklung in weiten Grenzen variiert werden, ohne dass die Luftströmung durch die anderen thermischen Zonen 20, 22 stark beeinflusst wird.
Insbesondere bei einem in der ersten thermischen Zone 18 angeordneten als CPU dienenden Prozessor ist die momentane Wärmeentwicklung stark von der momentanen Rechenleistung des Prozessors abhängig. Die in den anderen Zonen 20, 22 angeordneten Bauelemente haben eine geringere Schwankung der Verlustleistung und somit eine geringere Schwankung der abzuführenden Wärmemenge bei unterschiedlicher Belastung, wodurch in diesen Zonen 20, 22 ein relativ gleichmäßiger bzw. konstanter Kühlluftstrom vorteilhaft ist.
Durch die Abschottung der ersten thermischen Zone 18 mit Hilfe der Abdeckung 26 und der Hauptplatine 12, durch die Abschottung der zweiten thermischen Zone 20 mit Hilfe der Hauptplatine 12, der Frontblende 14, der Abdeckung 26 und der Rückseite der Hauptplatine 12a einer benachbarten Baugruppe 10a und durch die Abschottung der dritten thermischen Zone 22 mit Hilfe der Hauptplatine 12, der Abdeckung 26, der Rückseite der Hauptplatine 12a einer benachbarten Baugruppe 10a und einer Rückwand (Backplane- oder Centerplane-Anordnung) des Baugruppenträgers werden um jede der thermischen Zonen 18, 20, 22 Luftschächte gebildet. Durch konstruktive Maßnahmen, wie das Vorsehen zusätzlicher Strömungswiderstände in Form der Luftleitbleche 30, 32 zum Verringern der Strömungsquerschnitte der einzelnen Luftschächte der Zonen 18, 20, 22 und/oder das Vorsehen von zusätzlichen Lüftern werden in den Zonen 18, 20, 22 definierte Strömungswiderstände ausgebildet, durch die eine gezielte Aufteilung des Volumenstroms der Kühlluft, die durch jede dieser zu kühlenden thermischen Zonen 20, 22 strömt, erreicht wird. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann auch der Luftstrom durch eine der Zonen vollständig verhindert werden.
Die unterschiedlichen Strömungswiderstände der zweiten thermischen Zone 20 und der dritten thermischen Zone 22 bewirken, dass die Luftmenge, die durch die dritte Zone 22 strömt, geringer ist als die Luftmenge, die durch die zweite Zone 20 strömt. Dies betrifft zumindest die Gesamtmenge der durch die jeweiligen Zonen 20, 22 strömenden Kühlluft und/oder die Strömungsgeschwindigkeit der durch die jeweiligen Zonen 20, 22 strömende Kühlluft.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Baugruppe 10 haben die thermischen Zonen 18, 20, 22 etwa die gleiche Breite, so dass ihre Querschnittsflächen im Wesentlichen gleich groß sind. Die unterschiedlichen Strömungswiderstände der einzelnen Zonen bewirken eine den Strömungswiderständen entsprechende unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit der durch diese thermischen Zone 18, 20, 22 strömenden Kühlluft.
Die Lüftereinheit 24 bzw. die in der Lüftereinheit 24 enthaltenen Lüfter sind direkt auf der Hauptplatine 12 am unteren und/oder oberen Seitenrand der Baugruppe 10 angeordnet. Die vorzugsweise rechteckige Umrissfläche des Querschnitts eines Kühlkörpers zum Kühlen eines Prozessors, der in der ersten Zone 18 angeordnet ist, füllt zumindest einen oberen Bereich des durch die Abdeckung 26 gebildeten umschlossenen Luftschachts aus, so dass der durch die Lüftereinheit 24 in der ersten thermischen Zone 18 bewirkte Luftstrom nicht seitlich aus dem Kühlkörper und der ersten thermischen Zone 18 entweichen kann.
Insbesondere durch das Luftleitblech 30 wird der in die zweite thermische Zone 20 eintretende Luftstrom auf die in dieser zweiten thermischen Zone 20 angeordneten Bauelemente und Baueinheiten gelenkt, beispielsweise auf die in der zweiten Zone 20 angeordnete Speichermodule und die auf diesen Speichermodulen angeordneten Speicherschaltkreise. In der dritten thermischen Zone 22 ist unterhalb der Festplatte 28 ein weiterer Luftschacht gebildet. Durch diesen weiteren Luftschacht wird der Luftstrom in der dritten thermischen Zone 22 direkt an den auf der Hauptplatine 12 im Bereich der dritten thermischen Zone 22 angeordneten Bauelementen vorbeigeführt. Die Festplatte 28 bildet einen großen Strömungswiderstand in der dritten thermischen Zone 22, durch den unterhalb der Festplatte 28 eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft erzeugt wird. Dadurch erfolgt eine relativ gute Kühlwirkung der dort angeordneten Bauelemente und Baueinheiten, die eine relativ geringe Verlustleistung haben, wodurch nur eine relativ geringe Wärmemenge aus der dritten thermischen Zone 22 abzuführen ist.
Die Luftleitbleche 30, 32 sind nicht direkt mit der Hauptplatine 12 verbunden. Alternativ sind die Luftleitbleche 30, 32 mit Befestigungselementen mit der Hauptplatine 12 verbunden, die nur einen geringen Luftwiderstand haben, um die in diese thermischen Zonen 20, 22 hineinströmende Kühlluft nicht weiter zu behindern.
In 6 ist die Baugruppe 10 in der Seitenansicht ähnlich der Seitenansicht nach 1 dargestellt. Bei der Seitenansicht der Baugruppe 10 nach 6 sind die Umrisse verschiedener Bauelemente, Kühlkörper, Bauteile sowie Kontaktflächen für SMD-Bauelemente und in der Hauptplatine 12 vorgesehene Löcher zum Durchstecken von Anschlußpins der Bauteile und der Bauelemente detailliert dargestellt. In 7 ist eine Darstellung der Baugruppe 10 nach 6 gezeigt.
In den 6 und 7 sind nur die Umrisse der Festplatte 28 und der Abdeckung 26 dargestellt, wodurch auch die unterhalb der Festplatte 28 und innerhalb der Abdeckung 26 angeordneten Bauelemente und Bauteile dargestellt sind.
In der zweiten thermischen Zone 20 sind vier Speichermodule 19 mit so genanntem registered DDR-RAM als Speicherbän ke in jeweils einem 25° Sockel angeordnet. Ferner sind Steckverbinder, Anzeigeelemente und Betätigungselemente an der den Steckverbindern 15, 16, 17 gegenüberliegenden Randseite der Baugruppe 10 gezeigt, die durch in der Frontblende 14 vorgesehene Öffnungen nach außen hervorstehen oder zumindest durch diese Öffnungen sichtbar und/oder mit komplementären Steckverbinderanordnungen verbindbar sind.
Zusätzlich oder alternativ zu den gezeigten Axiallüftern der Lüftereinheit 24 können auf der Baugruppe 10, 10a, 70 selbst und/oder im Baugruppenträger 50 auch Radialventilatoren oder Walzenventilatoren bzw. Radiallüfter und Walzenlüfter eingesetzt werden. Bei alternativen Ausführungsbeispielen sind nur zwei thermische Zonen 18, 20 oder 20, 22 vorgesehen, wobei nur in einer der Zonen 20 zur Beschränkung der durch diese Zone strömenden Kühlluftmenge ein zusätzliches Mittel, insbesondere ein Luftleitblech 30, und in der anderen thermischen Zone 18, 20 kein zusätzliches Mittel zum Beschränken der durch diese Zone 18, 22 strömenden Kühlluft vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind dann keine zusätzlichen Lüfter 24 auf der Baugruppe 10, 10a, 70 selbst vorgesehen. Alternativ können die Strömungswiderstände beider thermischer Zonen durch eine gezielte Anordnung der Bauelemente derart angepasst sein, dass eine gewünschte unterschiedliche Luftströmung in den beiden thermischen Zonen erreicht wird.
Ferner können zusätzlich oder alternativ die Hauptplatinen 12, 12a der Baugruppen 10, 10a waagerecht in einem geeigneten Baugruppenträger angeordnet werden, wobei mit Hilfe von Lüftern ein Luftstrom entlang oder parallel zur Oberfläche der Leiterplatten 12, 12a erzeugt wird. Vorzugsweise sind die Lüfter nicht wie beim Baugruppenträger 50 un ten und/oder oben im Baugruppenträger angeordnet, sondern in einem rechten und/oder linken Seitenbereich des Baugruppenträgers, d. h. an mindestens einer Seite des Baugruppenträgers, vorgesehen. Ferner ist, wie beim Baugruppenträger 50 gezeigt, mindestens eine Filtermatte zwischen der Baugruppe und dem Lüfter/den Lüftern vorgesehen, die eine relativ gleichmäßige Verteilung des durch die Lüfter erzeugten Luftstroms über die Steckplätze bewirken, in denen die Baugruppen gesteckt sind bzw. steckbar sind.

10, 10a: Baugruppe
12, 12a: Hauptplatine
13: Stecker
14, 14a: Frontblende
15, 15a, 16, 16a, 17, 17a: Steckverbinder
18, 18a: erste thermische Zone
19: registered DDR SDRAM
20, 20a: zweite thermische Zone
22, 22a: dritte thermische Zone
24: Lüftereinheit
26, 26a: Blechabdeckung
28, 28a: Festplatte
30, 30a, 32, 32a: Luftleitbleche
40 bis 48: Lüfter
50: Baugruppenträger
52: Vorderseite
54: Rückseite
56: Centerplane-Anordnung
57 bis 60: Filter

Claims

Kühlanordnung für mindestens eine in einen Baugruppenträger einsteckbare elektrische Baugruppe, mit: einer Platine (12), auf der mindestens auf einer Seite elektrische Bauelemente angeordnet sind, wobei die Platine (12) in mindestens zwei thermische Zonen (18, 20, 22) unterteilt ist, die sich parallel zu einem Seitenrand der Platine (12) orthogonal zur vorgesehenen Einsteckrichtung erstreckt; Mitteln (24, 30, 32) mit denen in der ersten thermischen Zone (18) eine Luftströmung erzeugbar ist, wobei die Mittel (24, 30, 32) mit der elektrischen Baugruppe verbunden sind; Abschottmitteln (26) zum Abschotten der Luftströmung in der ersten thermischen Zone (18) von der Luftströmung in der zweiten thermischen Zone (20).
Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erstes auf der Platine (12) angeordnetes Bauelement und/oder eine erste auf der Platine (12) angeordnete Baueinheit in der ersten thermischen Zone (18) angeordnet sind, dass mindestens ein zweites auf der Platine (12) angeordnetes Bauelement und/oder eine zweite auf der Platine (12) angeordnete Baueinheit in der zweiten thermischen Zone (20) angeordnet sind, und/oder dass die Strömungsrichtungen der Luftströmungen in der ersten thermischen Zone (18) und in der zweiten thermischen Zone (20) im Wesentlichen parallel zu dem ersten Seitenrand der Platine (12) verlaufen.
Kühlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (24, 30, 32) so ausgewählt und dimensioniert sind, dass der durch die in der jeweiligen thermischen Zone (18, 20, 22) angeordneten Bauelemente und Baueinheiten bewirkte Strömungswiderstand berücksichtigt ist.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschottmittel (26) einen Bereich der ersten thermischen Zone (18) auf der Platine (12) teilweise umschließen.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten thermischen Zone (18) Bauelemente und/oder Baueinheiten mit einer hohen Wärmeverlustleistung und in der zweiten thermischen Zone (20) Bauelemente und/oder Baueinheiten mit einer geringeren Wärmeverlustleistung angeordnet sind, wobei vorzugsweise mindestens ein in der ersten thermischen Zone (18) angeordnetes Bauelement oder eine in der ersten thermischen Zone (18) angeordnete Baueinheit einen Kühlkörper aufweist.
Kühlanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschottmittel (26) derart angeordnet sind, dass der Strömungswiderstand des Kühlkörpers zumindest in einem Bereich der ersten thermischen Zone (18) kleiner oder gleich dem Strömungswiderstand der verbleibenden übrigen Querschnittsfläche der ersten thermischen Zone (18) in einem Bereich des Kühlkörpers ist.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (24, 30, 32) zum Erzeugen einer vorbestimmten Luftströmung auf der Platine (12) der Baugruppe (10) angeordnet sind.
Kühlanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (24) mindestens einen Axiallüfter, Radiallüfter oder Walzenlüfter aufweisen.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (12) eine im Wesentlichen rechteckige Grundfläche aufweist, wobei zumindest auf einer ersten Seite der Platine (12) mindestens ein Verbindungselement mindestens einer Steckverbinderanordnung (15, 16, 17) an dem Seitenrand der Platine (12) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement vorzugsweise mit mindestens einem komplementären Verbindungselement einer Rückverdrahtungswand (56) des Baugruppenträgers (50) verbindbar ist.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (10) eine dritte thermische Zone (22) aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zu dem Seitenrand der Platine (12) sowie parallel zur ersten thermischen Zone (18) und parallel zur zweiten thermischen Zone (20) erstreckt, wobei mindestens ein drittes auf der Platine (12) angeordnetes Bauelement und/oder eine dritte auf der Platine angeordnete Baueinheit in der dritten thermischen Zone (22) angeordnet ist, wobei die Strömungsrichtung der Kühlluft in der dritten thermischen Zone (22) im Wesentlichen parallel zu dem Seitenrand der Platine (12) ausgerichtet ist, und wobei die Mittel (24, 30, 32) in der dritten thermi schen Zone (22) eine von den Luftströmungen in der ersten thermischen Zone (18) und in der zweiten thermischen Zone (20) verschiedene dritte Luftströmung bewirken.
Kühlanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten thermischen Zone (18) Bauelemente und/oder Baueinheiten mit einer hohen Verlustleistung, in der zweiten thermischen Zone (20) Bauelemente und/oder Baueinheiten mit mittlerer Verlustleistung und in der dritten thermischen Zone (22) Bauelemente und Baueinheiten mit einer geringen Verlustleistung angeordnet sind.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (24, 30, 32) in der ersten thermischen Zone (18) eine erste Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung, in der zweiten thermischen Zone (20) eine gegenüber der ersten Strömungsgeschwindigkeit geringere zweite Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung und in der dritten thermischen Zone (22) eine gegenüber der zweiten Strömungsgeschwindigkeit geringere dritte Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung bewirken.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Baugruppenträger (50) mindestens ein weiteres Mittel (40 bis 48) zum Erzeugen einer weiteren Luftströmung durch jede der thermischen Zonen (18, 20, 22) vorgesehen ist, wobei dieses Mittel (40 bis 48) zum Erzeugen der Luftströmung vorzugsweise an der Lufteintrittsseite angeordnet ist und wobei zwischen diesem Mittel (40 bis 48) und der Baugruppe (10) vorzugsweise ein Filterelement (58, 60) angeordnet ist, das eine im wesentlichen gleichmäßige Luftanströmung zumindest im Bereich des Steckplatzes der Baugruppe (10) im Baugruppenträger bewirkt.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der zweiten thermischen Zone (20) und/oder dritten thermischen Zone (22) quer zur Strömungsrichtung mit Hilfe eines Mittels (30, 32) derart beschränkt wird, dass der Strömungswiderstand durch diese zweite thermische Zone (20) und/oder dritte thermische Zone (22) erhöht ist, wobei dieses Mittel (30, 32) vorzugsweise derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass die am Mittel (30, 32) vorbei geleitete Luftströmung in einen Bereich der zweiten thermischen Zone (20) und/oder dritten thermischen Zone (22) geleitet wird, in der zu kühlende Bauelemente und/oder Baueinheiten angeordnet sind.
Kühlanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel vorzugsweise mindestens ein Luftleitblech (30, 32) aufweisen, das vorzugsweise derart angeordnet und mit Teilen der Baugruppe (10) verbunden ist, das zumindest die Biegesteifigkeit der Platine (12) in mindestens einem Bereich vergrößert ist.
Kühlanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30, 32) am Lufteinlass und/oder am Luftauslass mindestens einer der thermi schen Zonen (18, 20, 22) vorgesehen sind, wobei die Mittel (30, 32) einen der Baugruppe (10) zugeführten Luftstrom in unterschiedliche Teilluftströme aufteilen, wobei je ein Teilluftstrom einer thermischen Zone (18, 20, 22) zugeführt wird.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede thermische Zone (18, 20, 22) durch einen Strömungskanal begrenzt wird, der jeweils durch die Platine (12), einer Platine (12a) einer benachbarten Baugruppe (10) oder ein anstatt einer benachbarten Baugruppe angeordnetes Abschottmittel, einer Frontblende (14) der Baugruppe (10) und einer Rückwand oder Mittelwand des Baugruppenträgers (50) sowie zwischen den Zonen vorgesehene Abschottmittel (26) begrenzt wird.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung über ein elektrisches Verbindungselement (15, 16, 17) vom Baugruppenträger (50) zur Baugruppe (10) zuführbar ist, wobei das Verbindungselement vorzugsweise einen Steckverbinder aufweist.
Verfahren zum Kühlen einer in einem Baugruppenträger angeordneten elektrischen Baugruppe mit Hilfe einer Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18
Einsteckbare elektrische Baugruppe mit einer Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
Baugruppe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten thermischen Zone eine CPU der Baugruppe angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungselement mindestens einer Steckverbinderanordnung (15, 16, 17) an dem Seitenrand der Platine (12) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement vorzugsweise mit mindestens einem komplementären Verbindungselement einer Rückverdrahtungswand (56) des Baugruppenträgers (50) verbindbar ist.
Baugruppenträger mit mindestens einem Steckplatz, in dem eine elektrische Baugruppe nach einem der Ansprüche 20 bis 22 eingesteckt ist.
Baugruppenträger nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Baugruppenträger eine Rückverdrahtungswand aufweist.
Baugruppenträger nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Baugruppenträger (50) mindestens ein weiteres Mittel (40 bis 48) zum Erzeugen einer weiteren Luftströmung durch jede der thermischen Zonen (18, 20, 22) aufweist, wobei dieses Mittel (40 bis 48) zum Erzeugen der Luftströmung vorzugsweise an der Lufteintrittsseite angeordnet ist und wobei zwischen diesem Mittel (40 bis 48) und der Baugruppe (10) vorzugsweise ein Filterelement (58, 60) angeordnet ist, das eine im wesentlichen gleichmäßige Luftanströmung zumindest im Bereich des Steckplatzes der Baugruppe (10) im Baugruppenträger bewirkt.
Baugruppenträger nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichartige Steckplätze im Baugruppenträger (50) vorgesehen sind, die je einen Luftkanal bilden, durch den Kühlluft strömt, wobei mit Hilfe der vorgesehenen Mittel (24, 30, 32) definierte Aufteilung der Luftströmung in Teilluftströmungen erfolgt, wobei jeder thermischen Zone (18, 20, 22) der Baugruppe (10) eine dieser Teilluftströmungen zugeführt wird.
Baugruppenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versorgungsspannung über ein elektrisches Verbindungselement (15, 16, 17) vom Baugruppenträger (50) zur Baugruppe (10) zuführbar ist, wobei das Verbindungselement vorzugsweise einen Steckverbinder aufweist.