Derartige Kühlvorrichtungen für elektronische Bauelemente sind in einer großen Vielzahl bekannt. Dabei werden insbesondere passive wärmeleitende Kühlelemente, insbesondere aus Aluminium, auf den Oberflächen der elektronischen Bauelemente angeordnet, und somit in Wirkkontakt mit diesen gebracht. Die Befestigung der Kühlelemente erfolgt dabei mittels Klebstoff oder mittels spezieller Halterungen. Den passiven Kühlelementen aufgesetzt oder in die passiven Kühlelemente integriert ist meistens ein zusätzliches aktives Kühlelement in Form eines Lüfters.

Die bekannten Kühisysteme bauen alle auf dem Prinzip Wärmeübertragung durch Verdampfen, Kondensieren, Konvektion und Abstrahlung auf oder zeich- nen sich durch unterschiedliche Materialkombinationen und Oberflä- chenstrukturen mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten bzw. thermischen Widerständen aus.

Nachteilig an den bekannten Kühlvorrichtungen ist jedoch, daß aufgrund der

immer leistungsfähigeren elektronischen Bauelemente, insbesondere aufgrund der immer höheren Taktfrequenzen von Mikroprozessoren, die Wärmeent- wicklung stark zunimmt. Da derartige elektronische Bauelemente aber nur in einem bestimmten Temperaturbereich arbeiten können und bei zu hohen Temperaturen funktionsunfähig werden oder starke Leistungseinbußen erfahren, werden auch immer höhere Anforderungen an die entsprechenden Kühl- vorrichtungen gestellt. Mit den genannten Kühlern gemäß dem Stand der Technik ist die gewünschte und erforderliche Kühlung nicht mehr erreichbar.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung für elek- tronische Bauelemente, insbesondere zur Kühlung von Mikroprozessoren, mit mindestens einem passiven wärmeleitenden Kühlelement bereitzustellen, die eine ausreichende Kühlung der elektronischen Bauelemente, auch bei hoher Wärmeentwicklung, gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine gattungsgemäße Kühivorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für elektronische Bauelemente weist mindestens ein passives wärmeleitendes Kühlelement auf, wobei zumindest ein Teil des passiven Kühlelements mit mindestens einem Wäremeübertra- gungsmedium, welches sich in einem festen Aggregatszustand befindet, in Kontakt ist. Das Wärmeübertragungsmedium ist dabei ein Phasen-Übergangs- material (PCM Phase Change Material) mit einer im Vergleich zu Wasser vielfach höheren Wärmekapazität. Zudem ist das Wärmeübertragungsmedium als Latentwärmespeicher ausgebildet, wobei das Wärmeübertragungsmedium die durch die Belastung des elektronischen Bauelements erzeugte Wärme- menge, welche von dem passiven Kühlelement nicht mehr aufnehmbar und ab- leitbar ist, unter Beibehaltung des festen Aggregatszustandes speichert und zu

einem Zeitpunkt der geringeren Belastung des elektronischen Bauelementes wieder abgibt. Dadurch ist gewährleistet, daß elektronische Bauelemente, insbesondere Mikroprozessoren, auch bei einer hohen Belastung und einer entsprechenden hohen Wärmeentwicklung eine ausreichende Kühlung erfahren.

Dabei ist das Wärmeübertragungsmedium in der Lage, temporär auftretende zusätzliche Wärmemengen aufzunehmen und diese bei normaler Belastung, d. h. bei normaler Wärmeentwicklung des elektronischen Bauelementes, wieder abzu- geben. Somit werden thermische Spitzenbelastungen vermieden, die bei her- kömmlichen Kühivorrichtungen die Leistungsfähigkeit des elektronischen Bau- elementes und besonders von Mikroprozessoren deutlich senkt. Mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist somit auch eine Leistungssteigerung der gekühlten Bauelemente gewährleistet. Über die Vermeidung von schädlichen Wärmespitzen wird zudem die Lebensdauer und die Funktionsfähigkeit der mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung gekühlten elektronischen Bauelemente erhöht. Da das als Wärmeübertragungsmedium verwendete Phasen-Übergangs- material auch bei der Wärmeaufnahme seinen festen Aggregatszustand aufrechterhält, ergeben sich vorteilhafterweise keine Probleme durch eine Aus- dehnung des Phasen-Übergangsmaterials, wie dies bei bekannten Materialien immer der Fall ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung besteht das Wärmeübertragungsmedium aus mit organischen Stoffen angereicherten Salzen oder Salzgemischen und feinpulvrigen metallischen Substanzen zur Verbesserung der Leitfähigkeit. Üblicherweise ist der organische Bestandteil des Wärmeübertragungsmediums Paraffin. Ein derartiges Wärmeübertragungsmedium behält auch bei Wärmeaufnahme seinen festen Aggregatszustand bei und kann so in Tablettenform und/oder als Massivkörper in dem und/oder an das Kühlelement angeordnet werden. Dadurch ist ge- währleistet, daß die Kühlvorrichtung einerseits kostengünstig herstellbar ist und andererseits klein gehalten werden kann. Zudem ist es erfindungsgemäß möglich, daß das Wärmeübertragungsmedium auf die geforderten Einsatztem-

peraturen bei der Kühlung der elektronischen Bauelemente individuell einstellbar ist. Die Einstellung erfolgt dabei durch Variierung der Art und der Menge der Bestandteile des Wärmeübertragungsmediums. Insbesondere ist es auch mög- lich, die Wärmemenge einzustellen, die das Wärmeübertragungsmedium puffern soll. Zudem ist das Wärmeübertragungsmedium vorteilhafterweise nicht-toxisch und recycelbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist an dem passiven Kühlelement mindestens ein aktives Kühlelement, insbe- sondere ein Lüfter, angeordnet. Dadurch ist vorteilhafterweise gewährleistet, daß die Kühlleistung der Kühlvorrichtung nochmals erhöht wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist das Wärmeübertragungsmedium in einem Behälter aus wärmeleitenden Material angeordnet, wobei der Behälter mit dem passiven Kühl- element in Kontakt ist. Die Anordnung des Wärmeübertragungsmediums in einem Behälter ermöglicht die leichte Austauschbarkeit der einzelnen Wärmeübertragungselemente innerhalb oder an dem passiven Kühlelement.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvor- richtung ist zwischen einer Kontaktfläche des passiven Kühlelementes und einer entsprechenden Kontaktfläche des elektronischen Bauelementes eine wärme- leitende Folie angeordnet. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß die Ge- samtkühileistung mit der Kühlvorrichtung durch eine optimierte Wärmeübertragung von dem elektronischen Bauelement auf das passive Kühl- element weiter erhöht wird.

Die Erfindung betrifft zudem einen Prozessor mit einem Prozessorsockel und mindestens einer auf dem Prozessor angeordneten Kühlvorrichtung, wobei die Kühlvorrichtung mindestens ein passives wärmeleitendes Kühlelement aufweist und zumindest ein Teil des passiven Kühlelementes mit mindestens einem

Wärmeübertragungsmedium, welches sich in einem festen Aggregatszustand befindet, in Kontakt ist. Dabei ist das Wärmeübertragungsmedium ein Phasen- Übergangsmaterial (PCM Phase Change Material) mit einer im Vergleich zu Wasser vielfach höheren Wärmeaufnahmekapazität. Zudem ist das Wärmeüber- tragungsmedium als Latentwärmespeicher ausgebildet, derart, daß das Wärmeübertragungsmedium die durch die Belastung des Prozessors erzeugte Wärmemenge, welche von dem passiven Kühlelement nicht mehr aufnehmbar und ableitbar ist, unter Beibehaltung des festen Aggregatszustandes speichert und zu einem Zeitpunkt der geringeren Belastung des Prozessors wieder abgibt.

Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines Wärmeüber- tragungsmediums, welches sich in einem festen Aggregatszustand befindet, zur Kühlung von Mikroprozessoren, wobei das Wärmeübertragungsmedium ein Phasen-Übergangsmaterial (PCM Phase Change Material) mit einer im Vergleich zu Wasser vielfach höheren Wärmeaufnahmekapazität ist und als Latentwärme- speicher ausgebildet ist. Dabei speichert das Wärmeübertragungsmedium die durch die Belastung des Mikroprozessors erzeugte Wärmemenge unter Beibe- haltung des festen Aggregatszustandes und gibt diese zu einem Zeitpunkt der geringeren Belastung des Mikroprozessors wieder ab.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem in den folgenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen : Figur 1 eine schematisch dargestellte Schnittansicht durch eine erfin- dungsgemäße Kühlvorrichtung ; Figur 2 eine schematisch dargestellte Aufsicht auf die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung gemäß Fig. 1 ; und Figur 3 eine schematisch dargestellte Seitenansicht der

erfindungsgemäßen Kühivorrichtung gemäß Fig. 1.

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer Kühlvorrichtung 10 zur Kühlung von elektronischen Bauelementen, insbesondere zur Kühlung von Mikroprozessoren.

Die Kühivorrichtung 10 besteht aus einem passiven wärmeleitenden Kühlelement 12, wobei das Kühlelement 12 aus einer Vielzahl von Kühlrippen 14 aufgebaut ist. Die Kühlrippen 14 sind auf einem Bodenelement 16 des Kühlelementes 12 angeordnet. Auf der den Kühlrippen 14 gegenüberliegenden Seite bildet das Bodenelement 16 eine Kontaktfläche 18 aus, die in Kontakt zu dem zu kühlenden elektronischen Bauelement steht.

Das passive Kühlelement 12 besteht dabei aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und ist üblicherweise einstückig ausgebildet. Man erkennt, daß innerhalb des Kühlelementes 12 zwischen den Kühlrippen 14 mehrere Wärmeübertragungsmedien 20 angeordnet sind. Die Wärmeübertragungs- medien 20 befinden sich in einem festen Aggregatszustand und in wärme- leitendem Kontakt mit den Kühlrippen 14 und dem Bodenelement 16 bzw. dem Kühlelement 12. Dabei ist das Wärmeübertragungsmedium ein Phasen- Übergangsmaterial mit einer im Vergleich zu Wasser vielfach höheren Wärmeaufnahmekapazität. Da das Wärmeübertragungsmedium sich in einem festen Aggregatszustand befindet und auch bei Wärmeaufnahme verbleibt, ist es nicht notwendig, das Wärmeübertragungsmedium 20 oder das Kühlelement 12 dichtend auszubilden. Eine Halterung der einzelnen Wärmeübertragungsmedien 20 innerhalb des passiven Kühlelementes 12 ist ausreichend. Das Wärme- übertragungsmedium ist zudem als Latentwärmespeicher ausgebildet, derart, daß das Wärmeübertragungsmedium 20 die durch die Belastung des elek- tronischen Bauelements erzeugte Wärmeenergie, welche von dem passiven Kühlelement 18 nicht mehr aufnehmbar und ableitbar ist, unter Beibehaltung des festen Aggregatszustandes speichert und zu einem Zeitpunkt der geringeren Belastung des elektronischen Bauelements wieder abgibt.

Figur 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Kühlvorrichtung 10 gemäß Fig.

1. Man erkennt die Anordnung der einzelnen Wärmeübertragungsmedien 20 zwischen den einzelnen Kühlrippen 14 des Kühlelementes 12.

Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Kühlvorrichtung gemäß Fig. 1. Man erkennt, daß an dem Kühlelement 12 im Bereich des Bodenelementes 16 und seitlich daran Befestigungsvorrichtungen 22 zur Befestigung der Kühlvorrichtung 10 mit dem zu kühlenden elektronischen Bauelement angeformt sind. Des weiteren erkennt man, daß in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Wärmeüber- tragungsmedien 20 scheibenförmig ausgebildet sind. Die Größe und Form der Wärmeübertragungsmedien 20 ist jedoch beliebig wählbar. Über die Größe und die Anzahl der Wärmeübertragungsmedien 20 ist es u. a. möglich, die gefor- derten Einsatztemperaturen für die jeweiligen zu kühlenden elektronischen Bauelemente einzustellen.