DE202017106612U1

DE202017106612U1 - Computergehäuse, Computer und Schaltschrank

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Publication number: DE202017106612U1
Application number: DE202017106612.6U
Authority: DE
Original assignee: Elaborated Networks GmbH
Current assignee: Elaborated Networks GmbH
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2027-10-31

Abstract

Computergehäuse zur Montage in einem Schaltschrank umfassend einen Gehäusekörper (1) aus einem gut wärmeleitenden Material und einem Aufnahmebereich zum Aufnehmen einer Leiterplatte derart, dass zumindest ein an der Leiterplatte angeordneter integrierter Schaltkreis, wie z.B. ein Prozessorchip oder ein Grafikchip oder ein Speicherchip, in unmittelbaren Kontakt mit einer Kontaktwandung (2) des Gehäusekörpers (1) steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Computergehäuse, einen Computer mit einem solchen Computergehäuse und einen Schaltschrank mit einem solchen Computer.
Aus der US 7,177,154 B2 geht ein Computer mit einem Gehäuse und vielen unterschiedlichen, im Gehäuse angeordneten Teilen hervor. Das Gehäuse weist zumindest zwei Wände aus einem wärmeleitenden Material auf, welche über Wärmleitungen (heat pipes) oder mittels wärmeleitenden Blöcken mit wärmeerzeugenden Komponenten im Gehäuse verbunden sind. Hierdurch kann Wärme über die Gehäusewandung nach außen abgeleitet werden, wodurch es nicht notwendig ist, lärmerzeugende Kühlungsventilatoren vorzusehen.
In der US 2014/0020969 A1 ist ein Computer beschrieben, welcher mittels einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird. Die Kühlflüssigkeit wird in den entsprechenden Leitungen umgewälzt. Diese Vorrichtung weist eine wärmeleitende Oberfläche bzw. Platte auf, welche einerseits in wärmeleitender Verbindung zu den wärmeerzeugenden Elementen des Computers und andererseits in wärmeleitender Verbindung zu dem Kühlkreislauf steht. Diese wärmeleitende Platte bildet somit einen Wärmetauscher zwischen den beiden Kühleinrichtungen.
Unter dem Schlagwort „Smart-Home“ werden Gebäude zunehmend mit Sensoren und einem oder mehreren Computern ausgestattet, welche anhand der Sensordaten Geräte im Gebäude automatisch ansteuern.
Bürocomputer haben in der Regel eine Lebensdauer von einigen Jahren und werden meistens innerhalb einer Benutzungsdauer von fünf Jahren ausgetauscht. Die Hardware von Bürocomputern ist bei einem solchen Austausch in der Regel noch intakt. Meistens ist jedoch das Betriebssystem oder die darauf lauffähige Software veraltert bzw. die Leistungsfähigkeit des Computers zu gering, um mit aktueller Software ausgerüstet werden zu können.
Bei Computern zur Steuerung von Gebäuden bestehen völlig andere Anforderungen, denn die für einen solchen Computer erforderliche Rechenleistung wird durch die Anzahl der im Gebäude verbauten Sensoren und der anzusteuernden Geräte bestimmt. Diese können nicht ohne weiteres ergänzt oder ausgetauscht werden, da ein Ergänzen oder Austauschen von Sensoren erhebliche Bauarbeiten am Gebäude erfordern würde. Ein in einem Gebäude einmal installierte Steuerung mit Sensoren und einem Computer wird in der Regel für einen längeren Zeitraum als Bürocomputer ohne grundsätzliche Änderungen betrieben, so dass diese Steuerungscomputer daher eine wesentlich längere Lebensdauer als Bürocomputer besitzen sollten.
Solche Steuerungscomputer werden normalerweise kontinuierlich betrieben. Die Gebäudegruppen sollten daher möglichst einfach sein und geringe Betriebskosten verursachen. Sie sollten zudem auch möglichst klein sein, um einfach in einem Schaltschrank integriert werden zu können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Computergehäuse zur Montage in einem Schaltschrank sowie einen entsprechenden Computer zu schaffen, welche einen kontinuierlichen Betrieb des Computers auf Dauer bei geringen Betriebskosten erlauben und zudem eine lange Lebensdauer bewirken.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schaltschrankes mit einem solchen Computer.
Eine oder mehrere der vorgenannten Aufgaben werden durch einen Gegenstand gemäß einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Ein Computergehäuse zur Montage in einem Schaltschrank umfasst einen Gehäusekörper aus einem gut wärmeleitenden Material und ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen einer Leiterplatte derart, dass zumindest ein an der Leiterplatte angeordneter, integrierter Schaltkreis, wie zum Beispiel ein Prozessorchip oder ein Grafikchip oder ein Speicherchip, in unmittelbaren Kontakt mit einer Kontaktwandung des Gehäusekörpers steht.
Der Gehäusekörper des Computergehäuses, der mit dem integrierten Schaltkreis in unmittelbarem Kontakt steht, bildet somit gleichzeitig den Kühlkörper für diesen integrierten Schaltkreis.
Dass der integrierte Schaltkreis „in unmittelbaren Kontakt“ mit der Kontaktwandung des Gehäusekörpers steht, bedeutet, dass zwischen der Kontaktwandung und dem integrierten Schaltkreis keine weiteren Körper angeordnet sind. Lediglich eine Wärmeleitpaste oder eine elastische Wärmeleitfolie, welche Oberflächenunebenheiten ausgleichen kann, können zwischen der Kontaktwandung und dem integrierten Schaltkreis vorgesehen sein. Vorzugsweise wird eine Wärmeleitfolie verwendet, welche auch gleichzeitig elektrisch isolierend ist. Es gibt elastische Wärmeleitfolien mit einer Durchschlagfestigkeit von einigen kV. Eine solche Wärmeleitfolie weist bei einer Dicke von 0,5 mm beispielsweise einen Wärmeleitbeiwert von 7 W/mK auf.
Die Kontaktwandung ist ein monolithischer Körper, so dass an der Kontaktwandung keine Wärmewiderstände bestehen, die ein Ableiten der Wärme durch die Kontaktwandung hindurch behindern könnten.
Vorzugsweise ist an der Innenfläche der Kontaktwandung ein Podest in dem Bereich des integrierten Schaltkreises monolithisch mit der übrigen Kontaktwandung so ausgebildet, dass bei im Computergehäuse angeordneter Leiterplatte das Podest mit dem integrierten Schaltkreis in Kontakt steht. Durch das Vorsehen eines solchen Podestes wird im Bereich des integrierten Schaltkreises die Dicke der Kontaktwandung erhöht, wodurch die Wärmeleitfähigkeit der Kontaktwandung verbessert wird. Dies erlaubt eine schnelle Ableitung der Wärme des integrierten Schaltkreises.
In der Draufsicht ist die Fläche des Podestes vorzugsweise ein gutes Stück größer als die Kontaktfläche mit dem integrierten Schaltkreis. Vorzugsweise ist die Fläche des Podestes zumindest doppelt, insbesondere zumindest 3-mal oder zumindest 5-mal so groß wie die Kontaktfläche zwischen dem Podest und dem integrierten Schaltkreis.
Der integrierte Schaltkreis kann derart exzentrisch am Podest angeordnet sein, dass der integrierte Schaltkreis auf dem Podest bezüglich eines Podestzentrums ein Stück weg von einem Zentrum der Kontaktwandung versetzt ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass ein größerer Bereich des Podestes nicht vom integrierten Schaltkreis bedeckt ist, welcher in Richtung zum Zentrum der Kontaktwandung weist. Hierdurch wird Wärme schnell in Richtung zum Zentrum der Kontaktwandung abgeleitet und so etwa gleichmäßig über die gesamte Kontaktwandung verteilt.
Das Podest weist eine Höhe von zumindest 1 mm, vorzugsweise zumindest 2 mm, und insbesondere zumindest 3 mm auf.
Weiterhin wird durch das Vorsehen eines solchen Podestes ein Abstand zwischen der Leiterplatte und der übrigen Kontaktwandung geschaffen, so dass an der Leiterplatte auch erhabene Bauteile auf der gleichen Seite wie der integrierte Schaltkreis angeordnet sein können. Vorzugsweise ist die Leiterplatte eine beidseitig bestückte Leiterplatte, wobei weit von der Oberfläche der Leiterplatte aufragende Bauteile insbesondere an der vom integrierten Schaltkreis wegweisenden Seite der Leiterplatte angeordnet sind. Solche weit aufragenden Bauteile können höher als der integrierte Schaltkreis von der Oberfläche der Leiterplatte vorstehen. Durch die Anordnung der weit aufragenden Bauteile auf der anderen Seite der Leiterplatte kann die Leiterplatte nahe an der Kontaktwandung angeordnet werden. Daher ist es nicht notwendig, das Podest mit einer Dicke von mehr als 5 mm, und insbesondere nicht mehr als 3 mm auszubilden. Die Dicke des Podestes ist vorzugsweise deutlich kleiner als die Ausdehnung des Podestes in der Fläche, so dass das Podest ein dünner, plattenförmiger Körper ist, der die Verteilung der Wärme und Ableitung in die Kontaktwandung unterstützt.
Die Kontaktwandung weist vorzugsweise eine Dicke von zumindest 3 mm, insbesondere von zumindest 4 mm, und besonders bevorzugt von zumindest 5 mm auf, um die Wärme gut über die Fläche der Kontaktwandung zu verteilen.
Der Gehäusekörper des Computergehäuses weist an zumindest einer Außenfläche Kühlrippen auf.
Der Gehäusekörper kann an zwei sich gegenüberliegenden Stirnwandungen an den jeweiligen Außenflächen und an der Außenfläche der Kontaktwandung Kühlrippen aufweisen. Hierbei verlaufen die Kühlrippen an der Kontaktwandung vorzugsweise etwa parallel zu den beiden Stirnwandungen. Die Kühlrippen an den Stirnwandungen sind vorzugsweise quer zur Ebene der Kontaktwandung angeordnet. Bei einer solchen Ausführungsform des Gehäusekörpers des Computergehäuses können entweder die Kühlrippen der Kontaktwandung oder die Kühlrippen der Stirnwandungen in Vertikalrichtung durchströmt werden, unabhängig davon, ob das Computergehäuse mit den Kühlrippen der Kontaktwandung in Horizontalrichtung oder in Vertikalrichtung bei senkrecht stehender Kontaktwandung angeordnet ist oder unabhängig davon, ob das Computergehäuse mit der Kontaktwandung horizontal liegend angeordnet ist.
Die Kühlrippen weisen vorzugsweise einen rechteckförmigen Querschnitt auf und der Abstand zwischen zwei benachbarten Kühlrippen entspricht der Breite einer Kühlrippe. Eine solche Ausgestaltung der Kühlrippen ist besonders geeignet, um mit einer unten näher erläuterten Isolationsplatte zusammenzuwirken, welche entsprechende Vorsprünge aufweist, die in die Zwischenbereiche zwischen zwei benachbarten Kühlrippen eingreifen können.
Der Gehäusekörper kann aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer oder einer entsprechenden Legierung, ausgebildet sein. Ein solches Material besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
Das Computergehäuse kann mit einer Isolationsplatte zum Befestigen eines Hutschienenadapters am Gehäusekörper versehen sein. Die Isolationsplatte ist aus einem elektrisch isolierenden Material, wie zum Beispiel Kunststoff, ausgebildet. Dessen Form ist an einer Seite an die Oberfläche des Gehäusekörpers und an der anderen Seite an die Form des Hutschienenadapters angepasst. Mit einer solchen Isolationsplatte kann das Computergehäuse elektrisch isoliert an eine Hutschiene eines Schaltschrankes befestigt werden.
Vorzugsweise werden bei einem solchen Computer Komponenten verwendet, die eine sogenannte SELV-Stromversorgung (Safety Extra Low Voltage) aufweisen, welche keinen Bezug zur Erdmasse haben darf. Dies wird bei einigen Bussystemen gefordert. Dadurch, dass die Stromversorgung von der Erdmasse galvanisch getrennt ist, haben beispielsweise Blitzeinschläge keinen Einfluss auf den Betrieb eines solchen Computersystems. Schaltschränke sind meistens mit der Erdmasse verbunden. Deshalb ist es zweckmäßig, die Isolationsplatte in einer mechanischen Verbindung zum Schaltschrank vorzusehen.
Der Isolationskörper kann an der zum Gehäusekörper weisenden Seite in der Draufsicht in einem regelmäßigen Raster angeordnete Vorsprünge aufweisen, deren Abstand zueinander zu der Breite von entsprechenden Kühlrippen am Gehäusekörper korrespondiert, so dass die Isolationsplatte mit ihren Vorsprüngen in zumindest zwei um 90° versetzte Stellungen am Isolationskörper angeordnet werden kann und jeweils mit den Vorsprüngen zwischen den Kühlrippen eingreift. Die einzelnen Vorsprünge können in einer Draufsicht eine rechteckige oder quadratische Form aufweisen. Sie können jedoch auch in anderen Formen, wie zum Beispiel kreisförmig, ausgestaltet sein. Vorzugsweise ist das regelmäßige Raster ein quadratisches Raster, das heißt, dass die Abstände benachbarter Vorsprünge in zwei zueinander senkrechten Richtungen immer gleich sind.
Die Isolationsplatte weist zumindest eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer Schraube auf. An der zum Hutschienenadapter weisenden Seite kann sie einen konzentrisch zur Durchgangsöffnung angeordneten Ringsteg aufweisen, welcher eine korrespondierende Durchgangsöffnung im Hutschienenadapter auskleiden kann, um so einen Kontakt zwischen einer Schraube und dem Hutschienenadapter zu verhindern. Hierdurch wird sichergestellt, dass über die Schraube, welche in ein Gewinde am Gehäusekörper eingreifen kann, keine elektrische Verbindung vom Gehäusekörper zum Hutschienenadapter bzw. zur Hutschiene hergestellt wird.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computer mit einem Computergehäuse vorgesehen, wie es oben erläutert ist, in welchem eine Leiterplatte mit einem integrierten Schaltkreis angeordnet ist. Der integrierte Schaltkreis steht in unmittelbarem Kontakt mit der Kontaktwandung des Gehäusekörpers. Vorzugsweise umfasst der Computer lediglich eine einzige Leiterplatte (= Einplatinencomputer).
Der Computer kann ohne Ventilator ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Computer keine beweglichen Teile mit Ausnahme von manuell betätigbaren Schalttasten auf.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Schaltschrank mit einem oben erläuterten Computer vorgesehen. Der Computer ist elektrisch isoliert vom übrigen Schaltschrank in diesem befestigt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

1a-1f jeweils einen Gehäusekörper eines Computergehäuses in einer Ansicht von unten, von oben, von vorne, von hinten und von beiden Seiten,
2a und 2b jeweils eine perspektivische Ansicht des Gehäusekörpers aus 1a-1f mit Blickrichtung von schräg vorne oben und schräg vorne unten,
3a-3e jeweils eine Isolationsplatte in einer perspektivischen Ansicht, in zwei Draufsichten und zwei Seitenansichten, und
4a und 4b einen Ausschnitt einer Kontaktwandung zusammen mit einem Ausschnitt der Isolationsplatte zur Befestigung an einen Hutschienenadapter in einem perspektivischen Teilschnitt und in einem Querschnitt.

Ein erfindungsgemäßes Computergehäuse zur Montage in einem Schaltschrank umfasst einen Gehäusekörper 1 (1a-2b) sowie einen Gehäusedeckel (nicht dargestellt), der im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ebenflächige Metallplatte ist.
Der Gehäusekörper 1 bildet eine Gehäuseschale 1 aus einer in der Draufsicht rechteckförmigen Bodenwandung 2, einer Frontwandung 3, einer Rückenwandung 4 und zwei Seitenwandungen 5, 6 ausgebildet.
Die Frontwandung 3, die Rückwandung 4 und die Seitenwandungen 5, 6 sind wesentlich schmäler als die Bodenwandung 2 und können deshalb jeweils auch als Stirnwandung bezeichnet werden.
Die Frontwandung 3 und die Rückwandung 4 sind länger als die Seitenwandungen 5, 6.
An einer Außenfläche der Bodenwandung 2 sind erste Kühlrippen 7 ausgebildet. Die ersten Kühlrippen 7 sind jeweils zueinander parallel verlaufend angeordnet. Sie sind auch parallel zu den Seitenwandungen 5, 6 ausgerichtet. Sie besitzen einen flachen, rechteckförmigen Querschnitt. Der Abstand zwischen zwei benachbarten ersten Kühlrippen 7 entspricht etwa der Breite einer ersten Kühlrippe 7.
An Außenflächen der Seitenwandungen 5, 6 sind zweite Kühlrippen 8 ausgebildet. Die zweiten Kühlrippen 8 sind zueinander parallel verlaufend ausgerichtet. Sie besitzen einen rechteckförmigen Querschnitt, wobei die Höhe der zweiten Kühlrippen größer als die Breite ist. Die zweiten Kühlrippen verlaufen quer zur Ebene der Bodenwandung 2. Liegt der Gehäusekörper 1 mit seiner Bodenwandung 2 auf einer horizontalen Oberfläche auf, dann können die zweiten Kühlrippen in Vertikalrichtung von Luft durchströmt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Bodenwandung 2 mit einer Dicke von 5 mm ausgebildet. Die ersten Kühlrippen 7 weisen eine Breite von 7 mm und eine Dicke von 3 mm auf. Der Abstand zwischen zwei benachbarten ersten Kühlrippen 7 beträgt 7 mm. Die Seitenwandung 5, 6 sind dicker als die Bodenwandung 2 ausgebildet und weisen vorzugsweise eine Dicke von zumindest 10 mm auf. Sie bilden mit den zweiten Kühlrippen 8 einen sehr effizienten Wärmetauscher zur Umgebungsluft.
An der Frontwandung 3 ist eine erste Durchgangsöffnung 9 zur Aufnahme einer Einschalttaste und sind weitere Durchgangsöffnungen 10 zur Aufnahme jeweils eines Leuchtmittels (z.B. Leuchtdiode, Lichtwellenleiter) vorgesehen. An der Rückwandung 4 sind weitere Durchgangsöffnungen 11 zur Aufnahme von Steckverbindern für unterschiedliche Schnittstellen vorgesehen. Die Durchgangsöffnungen 9, 10, 11 können grundsätzlich nach Belieben abgewandelt und an eine jeweilige Konfiguration angepasst werden.
An einer Innenfläche der Bodenwandung 2 ist ein Podest 12 bzw. Wärmeleitdom ausgebildet. Das Podest 12 bildet mit der Bodenwandung 2 einen integralen Körper. Das Podest 12 dient zur Kontaktierung mit einem integrierten Schaltkreis, der auf einer Leiterplatte vorgesehen ist, welche in dem Gehäuse angeordnet werden kann.
Der Gehäusekörper 1, umfassend das Podest 12, die Bodenwandung 2 und die Stirnwandungen 3, 4, 5, 6, ist ein monolithischer Körper, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Aluminium ausgebildet ist.
Die Seitenwandungen 5, 6 weisen an ihrer von der Bodenwandung 2 entfernten Seite eine gegenüber den zweiten Kühlrippen 8 etwas zurückversetzte Oberfläche auf, welche eine Auflage 13 für den Deckel bildet. Am Randbereich der Auflage 13 sind Gewindebohrungen 14 zur Befestigung des Deckels vorgesehen.
An der Bodenwandung 2 sind außenseitig vier Gewindebohrungen 15 zur Befestigung des Gehäusekörpers 1 bzw. des Gehäuses an einer Hutschiene (nicht dargestellt) ausgebildet.
Zur Befestigung des Gehäuses an der Hutschiene ist eine Isolationsplatte 16 (3a-3e) vorgesehen. Die Isolationsplatte 16 ist in der Draufsicht (3b, 3c) ein rechteckförmiges Plättchen. An der Isolationsplatte 16 sind an der zum Gehäusekörper 1 weisenden Seite in einem regelmäßigen Raster Vorsprünge 17 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge 17 in der Draufsicht quadratisch geformt und sind zu den benachbarten Vorsprüngen jeweils um die Länge einer Längskante eines solchen Quadrates beabstandet. Hierdurch ergibt sich ein quadratisches Raster. Diese Kantenlänge eines Quadrates eines der Vorsprünge 17 entspricht der Breite der ersten Kühlrippen 7 der Bodenwandung 2. Die Isolationsplatte 16 kann somit so auf die Außenfläche der Bodenwandung 2 aufgesetzt werden, so dass die Vorsprünge 17 jeweils in einen Zwischenraum zwischen zwei erste Kühlrippen 7 eingreifen. Aufgrund des regelmäßigen Rasters, das in zwei Richtungen Vorsprünge im selben Abstand wie zwei benachbarte Freiräume zwischen den ersten Kühlrippen 7 oder Vorsprünge in einem vielfachen Abstand von benachbarten Freiräumen benachbarter erster Kühlrippen 7 aufweist, kann die Isolationsplatte 16 in zwei zueinander senkrechten Richtungen ausgerichtet auf die Bodenwandung 2 aufgesetzt werden, wobei jeweils die Vorsprünge 17 in die Bereiche zwischen den ersten Kühlrippen 7 eingreifen.
An der vom Gehäusekörper 1 wegweisenden Seite der Isolationsplatte 16 sind Stege 19 vorgesehen, so dass diese Seite der Isolationsplatte eine Aufnahme zum Aufnehmen eines Hutschienenadapters 20 bildet. Derartige Hutschienenadapter 20 sind bekannt. Diese Seite der Isolationsplatte 16 ist an die Form eines bestimmten Hutschienenadapters angepasst, so dass dieser möglichst formschlüssig hier aufgenommen wird, um das Gehäuse an einer Hutschiene zu befestigen.
Eine solche Hutschiene 20 (4b zeigt lediglich einen Ausschnitt einer solchen Hutschiene im Querschnitt) kann mittels zwei Schrauben 21 am Gehäusekörper 1 befestigt werden. Die Schrauben 21 sind hierbei jeweils in eine der Gewindebohrungen 15 eingeschraubt. Sie durchgreifen hierbei den Hutschienenadapter 20, wobei sie vom Hutschienenadapter durch den Ringsteg 18 der Isolationsplatte 16 im Bereich der jeweiligen Durchgangsöffnung abgeschirmt sind. Ein Schraubenkopf 22 der jeweiligen Schraube 21 ist mittels einer Kunststoffbeilagscheibe 23 von der Oberfläche des Hutschienenadapters 20 elektrisch isoliert.
Ein solcher Hutschienenadapter 20 weist einen Click- oder Rastmechanismus auf, um in einer Hutschiene eines Schaltschrankes (nicht dargestellt) befestigt werden zu können.
In den Gehäusekörper 1 kann eine Leiterplatte, insbesondere ein Einplatinencomputer, dass ein integrierter Schaltkreis, der im Betrieb Wärme erzeugt, wie z.B. ein Prozessorchip, ein Grafikchip oder ein Speicherchip, in unmittelbaren Kontakt mit dem Podest 12 angeordnet sein. Der integrierte Schaltkreis bildet somit mit der Oberfläche des Podestes 12 eine Kontaktfläche 24 (1b).
In der Draufsicht ist die Fläche des Podestes 12 ein gutes Stück größer als die Kontaktfläche 24.
Eine Leiterplatte wird an der Kontaktwandung 2 des Gehäusekörpers 1 mittels Abstandsstifte (nicht dargestellt) an Sacklochbohrungen 27, welche in den Eckbereichen der Bodenwandung 2 angeordnet sind, befestigt (1a). Die Abstandsstifte weisen einen Abstandsbolzen auf, der einen Außensechskant bildet, wobei am Abstandsbolzen an beiden Enden jeweils ein Gewindeabschnitt angebunden ist.
Weitere Sacklochbohrungen 28 sind benachbart zum integrierten Schaltkreis angeordnet bzw. benachbart zur Kontaktfläche 24 angeordnet. Die Leiterplatte wird mit weiteren Abstandsstiften an den Sacklochbohrungen 28 an der Kontaktwandung 2 befestigt, so dass der integrierte Schaltkreis mit einem definierten Druck gegen das Podest 12 gedrückt wird. Eine der Sacklochbohrungen 28 ist im Bereich des Podests 12 angeordnet. Diese Sacklochbohrung ist im Podest 12 durch ein Loch 29 mit einem etwas größerem Durchmesser als die Sacklochbohrung 28 soweit zurückgesetzt, dass sie sich auf derselben Höhe wie alle anderen Sacklochbohrungen 27, 28 befindet. Hierdurch können Abstandsstifte für alle Sacklochbohrungen 27, 28 mit gleicher Länge verwendet werden. Die Abstandsstifte, welche benachbart zur Kontaktfläche 24 in die Sacklochbohrungen 27, 28 eingeschraubt werden, sind vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet, wohingegen die anderen Abstandsstifte vorzugsweise elektrisch leitend aus Metall ausgebildet sind. Durch die am Rand angeordneten Abstandsstifte aus Metall wird eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte, insbesondere einer Abschirmleitung der Leiterplatte, und dem Gehäusekörper 1 hergestellt, wodurch eine verbesserte Abschirmfunktion erzielt wird.
Die benachbart zur Kontaktfläche 24 angeordneten Sacklochbohrungen 28 sind vorzugsweise etwa symmetrisch zu der Kontaktfläche 24 bzw. zu einem hierin angeordneten integrierten Schaltkreis angeordnet, so dass der integrierte Schaltkreis mit einer gleichmäßigen Druckverteilung am Podest 12 anliegt.
Die Kontaktfläche 24 ist derart exzentrisch am Podest angeordnet sein, dass der integrierte Schaltkreis auf dem Podest bezüglich eines Podestzentrums 25 ein Stück weg von einem Zentrum 26 der Kontaktwandung 2 versetzt ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass ein größerer Bereich des Podestes 12 nicht vom integrierten Schaltkreis bedeckt ist. Dieser nicht bedeckte Bereich des Podestes 12 ist bzgl. des integrierten Schaltkreises bzw. bzgl. der Kontaktfläche 24 vor allem in Richtung zum Zentrum 26 der Kontaktwandung 2 angeordnet. Hierdurch wird Wärme schnell in Richtung zum Zentrum 26 der Kontaktwandung abgeleitet und so etwa gleichmäßig über die gesamte Kontaktwandung 2 verteilt.
Im oben erläuterten Ausführungsbiel ist der Gehäusekörper 1 als Gehäuseschale ausgebildet, bei welcher die Bodenwandung 2 eine Kontaktwandung bildet, an welcher der integrierte Schaltkreis im Bereich der Kontaktfläche 24 direkt anliegt.
Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Kontaktfläche von einer anderen Wandung als der Bodenwandung, bspw. einer der Stirnwandungen gebildet wird. Weiterhin kann der Gehäusekörper, der gleichzeitig den Kühlkörper des integrierten Schaltkreises bildet, nicht schalenförmig ausgebildet sein und bspw. lediglich eine, zwei, drei oder vier Wandungen umfassen. Die schalenförmige Ausgestaltung des Gehäusekörpers ist jedoch bevorzugt, da sie eine größtmögliche Oberfläche bei einer kompakten, quaderförmigen Ausgestaltung des Gehäuses mit abnehmbaren Deckel erlaubt, um Wärme an die Umgebung abzuleiten.
Weiterhin können mehrere Kontaktflächen zum direkten Kontaktieren von mehreren integrierten Schaltkreisen an einen Gehäusekörper vorgesehen sein.
In dem oben erläuterten Gehäuse wurde ein Einplatinencomputer apu2 von PC Engines eingesetzt und betrieben. Der Einplatinencomputer hat folgende Eigenschaften

-Prozessor: AMD 64 (vier Kerne zu je 1 GHz) mit einer Wärmeleistung von 12 W (twp: thermal design power);
- RAM: 4 GB (ECC-RAM)
- SSD: 64 GB
- SD-Karte mit 8 GB
- Schnittstellen: 3 x Ethernet, 1 x RS232, 2 x USB3, 2 x Antennen für W-LAN

Der Prozessor wurde an der Kontaktfläche 24 direkt mit dem Podest 12 mittels einer elektrisch isolierende Wärmeleitfolie kontaktiert.
Der selbe Einplatinencomputer wurde auch in einem handelsüblichen Gehäuse eingesetzt, wobei der Prozessor mittels eines Wärmeleitkörpers aus Aluminium mit eine Gehäusewandung aus einem dünnen Metallblech (ca. 1,5 mm) in Kontakt gebracht wurde.
Beim Dauerbetrieb dieses Einplatinencomputers im erfindungsgemäßen Gehäuse wurde bei einer Umgebungstemperatur von 54°C eine Betriebstemperatur am Prozessor von 84°C erzielt. Im herkömmlichen Gehäuse stieg bei gleichen Bedingungen die Betriebstemperatur auf 97,5°C.
Mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse wurde somit eine um 13,5 K Betriebstemperatur als beim herkömmlichen, handelsüblichen Gehäuse erzielt, wobei aber auch beim handelsüblichen Gehäuse der Prozessor thermisch an die Wandung gekoppelt wurde.
Bei einer Raumtemperatur von 25°C wurde eine noch größere Temperaturdifferenz zwischen der Betriebstemperatur im erfindungsgemäßen Gehäuse und im handelsüblichen Gehäuse erzielt.
Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass derartige Mikroprozessoren in der Regel bei einer Temperatur von etwa 100°C ihre Rechenleistung reduzieren oder sich vollständig ausschalten. Dies wird mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse vermieden.
Es gilt der Grundsatz, dass eine Verringerung der Betriebstemperatur um 10 K zu einer Verdoppelung der Lebenszeit des entsprechenden elektronischen Gerätes führt. Die Temperaturdifferenz von etwa 15 K bedeutet eine Verlängerung der durchschnittlichen Lebensdauer auf etwa die 3-fache Lebensdauer mit dem herkömmlichen Gehäuse.
Bezugszeichenliste

1: Gehäusekörper
2: Bodenwandung
3: Frontwandung
4: Rückwandung
5: Seitenwandung
6: Seitenwandung
7: erste Kühlrippe
8: zweite Kühlrippe
9: Durchgangsöffnung
10: Durchgangsöffnung
11: Durchgangsöffnung
12: Podest
13: Auflage
14: Gewindebohrung
15: Gewindebohrung
16: Isolationsplatte
17: Vorsprung
18: Ringsteg
19: Steg
20: Hutschienenadapter
21: Schraube
22: Schraubenkopf
23: Kunststoffbeilagscheibe
24: Kontaktfläche
25: Podestzentrum
26: Zentrum der Kontaktwandung
27: Sacklochbohrung
28: Sacklochbohrung
29: Loch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7177154 B2 [0002]
US 2014/0020969 A1 [0003]

Claims

Computergehäuse zur Montage in einem Schaltschrank umfassend einen Gehäusekörper (1) aus einem gut wärmeleitenden Material und einem Aufnahmebereich zum Aufnehmen einer Leiterplatte derart, dass zumindest ein an der Leiterplatte angeordneter integrierter Schaltkreis, wie z.B. ein Prozessorchip oder ein Grafikchip oder ein Speicherchip, in unmittelbaren Kontakt mit einer Kontaktwandung (2) des Gehäusekörpers (1) steht.
Computergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenfläche der Kontaktwandung (2) ein Podest (12) in dem Bereich des integrierten Schaltkreises monolithisch mit der übrigen Kontaktwandung (2) so ausgebildet ist, dass bei im Computergehäuse angeordneter Leiterplatte das Podest (12) mit dem integrierten Schaltkreis in Kontakt steht.
Computergehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Podest (12) derart an der Kontaktwandung (2) angeordnet ist, so dass bei im Computergehäuse angeordneter Leiterplatte der integrierten Schaltkreis derart exzentrisch am Podest (12) angeordnet ist, dass der integrierte Schaltkreis auf dem Podest (12) bzgl. eines Podestzentrums (25) ein Stück weg von einem Zentrum (26) der Kontaktwandung (2) versetzt ist.
Computergehäuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Podest (12) eine Höhe von zumindest 1 mm, vorzugsweise zumindest 2 mm und insbesondere zumindest 3 mm aufweist.
Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktwandung (2) eine Dicke von zumindest 3 mm, vorzugsweise zumindest 4 mm und insbesondere zumindest 5 mm aufweist.
Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (1) des Computergehäuses an zumindest einer Außenfläche Kühlrippen (7, 8) aufweist.
Computergehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (1) an zwei sich gegenüberliegenden Stirnwandungen (5, 6) an den jeweiligen Außenflächen und an der Außenfläche der Kontaktwandung (2) Kühlrippen (7, 8) aufweist, wobei die Kühlrippen (7) an der Kontaktwandung (2) etwa parallel zu den beiden Stirnwandungen (5, 6) verlaufen.
Computergehäuse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (7, 8) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und der Abstand zwischen zwei benachbarten Kühlrippen (7, 8) der Breite einer Kühlrippe (7, 8) entspricht.
Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (1) aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer oder einer entsprechenden Legierung, ausgebildet ist.
Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Computergehäuse mit einer Isolationsplatte (16) zum Befestigen eines Hutschienenadapters (20) am Gehäusekörper (1) versehen ist, wobei die Isolationsplatte (16) aus einem elektrisch isolierendem Material ausgebildet ist und dessen Form an einer Seite an die Oberfläche des Gehäusekörpers und an der anderen Seite an die Form des Hutschienenadapters (20) angepasst ist.
Computergehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (16) an der zum Gehäusekörper (1) weisenden Seite in der Draufsicht in einem regelmäßigen Raster angeordnete Vorsprünge (17) aufweist, deren Abstand zueinander zu der Breite von entsprechenden Kühlrippen (7) am Gehäusekörper (1) korrespondiert, so dass die Isolationsplatte (16) mit ihren Vorsprüngen (17) in zumindest zwei um 90° versetzte Stellungen am Gehäusekörper (1) angeordnet werden kann und jeweils mit den Vorsprüngen (17) zwischen den Kühlrippen (7) eingreift.
Computergehäuse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsplatte (16) zumindest eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer Schraube aufweist, wobei die Isolationsplatte an der zum Hutschienenadapter (20) weisenden Seite einen konzentrisch zur Durchgangsöffnung angeordneten Ringsteg (18) aufweist, welcher eine korrespondierende Durchgangsöffnung im Hutschienenadapter (20) auskleiden kann, um so einen Kontakt zwischen einer Schraube (21) und dem Hutschienenadapter (20) zu verhindern.
Computer mit einem Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und einer Leiterplatte mit einem integrierten Schaltkreis, welcher in unmittelbaren Kontakt mit der Kontaktwandung (2) des Gehäusekörpers (1) steht.
Computer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer keinen Ventilator aufweist.
Computer nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte mittels Abstandselemente an der Kontaktwandung (2) befestigt ist, wobei benachbart zur Kontaktfläche (24) zumindest ein Abstandselement angeordnet ist, das sowohl mit der Kontaktwandung (2) als auch mit der Leiterplatte verbunden ist, so dass der integrierte Schaltkreis mit einem vorbestimmten Druck am Podest (12) anliegt.
Schaltschrank mit einem Computer nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer elektrisch isoliert vom übrigen Schaltschrank in diesem befestigt ist.