具有集成蒸汽室的散熱器制造技術

公開了具有集成蒸汽室的散熱器。提供了用于耗散來自處理器的熱量的冷卻子系統。冷卻子系統包括散熱器，其包括具有形成在其中的多個翅片的上部以及固定到上部的基部以在上部和基部之間形成以封閉體積的蒸汽室。

【技術實現步驟摘要】
具有集成蒸汽室的散熱器
本專利技術涉及冷卻系統，并且更具體地，涉及電子系統中的散熱器。
技術介紹
諸如中央處理單元和圖形處理單元的高功率電子部件在運行期間生成大量熱量。熱量需要被耗散以避免將部件過度加熱。常規冷卻解決方案包括將散熱器或熱管與部件的表面接觸放置，其經由傳導將熱量引離電子部件。熱量隨后通過對流得到耗散，這可能結合一個或多個迫使空氣通過散熱器或熱管的風扇。最近使用的一種特定散熱器技術實現具有焊接到其的經堆疊的翅片組件的散熱器。散熱器的基座可以或可以不包括集成在其中的熱管。散熱器的基座也可以在基座內側包含蒸汽室，所述蒸汽室高效地轉移基座的底面和與經堆疊的翅片組件的底面相接觸的基座的頂面之間的熱量。高效的冷卻解決方案使電子部件能夠以較高速度運行，從而使整個系統更高效。如果散熱器效率得到增加從而更有效地冷卻處理器，那么處理器可以在產生較高性能的情況中運行。然而，常規散熱器設計受材料的傳熱性質以及設計的其它方面限制。因此，存在對于解決與現有技術相關聯的該問題和/或其它問題的需要。
技術實現思路
提供了用于耗散來自處理器的熱量的冷卻子系統。冷卻子系統包括散熱器，其包括具有形成在其中的多個翅片的上部以及固定到上部的基部以在上部和基部之間形成以封閉體積的蒸汽室?！靖綀D說明】圖1A和IB示出根據一個實施例的、包括包括在冷卻子系統中的散熱器的系統；圖2示出根據現有技術的、具有集成蒸汽室的散熱器；圖3示出根據一個實施例的、具有集成蒸汽室的散熱器；圖4A示出根據另一個實施例的、具有集成蒸汽室的散熱器；圖4B示出根據又一個實施例的、具有集成蒸汽室的散熱器；以及圖5示出在其中可實現各先前實施例的各架構和/或功能性的示例性系統?！揪唧w實施方式】圖1A和IB示出根據一個實施例的、包括包括在冷卻子系統中的散熱器120的系統100。如圖1A所示，系統100包括利用耦連到其的一個或多個電子部件諸如處理器101填充的印刷電路板(PCB) 110。在本描述的環境中，電子部件可以包括中央處理單元、圖形處理單元、片上系統(SoC)、專用集成電路(ASIC)或一些其它類型的高功率器件。應該注意的是，盡管本文聯系系統100闡述了各可選特征，但是這類特征僅出于示例性目的而闡述并且不應被視為以任何方式加以限制。例如，在圖1A示出的示例性實施例的環境中，系統100可以或可以不包括耦連到處理器101的一個或多個存儲器模塊104。將理解的是，填充在PCBllO上的電子部件是可選的并且可以包括其它部件來補充或取代圖1A示出的部件。例如，PCBllO可以包括電壓調節器、協處理器、附加的存儲器模塊、電容器、電阻器以及接口諸如JTAG (聯合測試行動組)接口、USB (通用串行總線)接口或PCIe (高速外圍部件互連)接口。為了耗散來自處理器101或其它器件的熱量，散熱器120放置在處理器101上面。散熱器120由鋁、銅或具有良好傳熱性質的其它材料制成。散熱器120可以包括翅片或其它結構，其增加散熱器120的表面積以慮及由于對流的較好傳熱。散熱器120可以包括增加散熱器120的表面上的空氣流動的集成風扇組件(未不出)。如圖1B所示，處理器101包括在塑料封裝中并且經由位于封裝的底面上的球形網格陣列(BGA)連接到PCB110。此外，存儲器模塊104也經由BGA連接到PCB110。盡管圖1B示出的連接經由BGA類型封裝實現，但是將理解的是，連接到PCB100的電部件可以經由其它技術進行連接，諸如通孔技術、雙列封裝(例如小外廓集成電路或SOIC ;薄小外廓封裝或TSOP等)、四列封裝(例如，低外形四面扁平封裝或LQFP ;塑料引線芯片載體或PLCC等)以及網格陣列(例如插針網格陣列或PGA ;細間距球形網格陣列等)等等。在一個實施例中，系統100可以實現為構造為與個人計算機(PC)或膝上型電腦中的主板的槽接合的插卡。例如，系統100可以是包括圖形處理單元和圖形存儲器的圖形卡。圖形卡可以渲染要顯示在連接到PC的顯示設備上的高質量3D圖形。圖形卡可以包括冷卻子系統，其包括散熱器120和風扇。圖2示出根據現有技術的、具有集成蒸汽室230的散熱器200。如圖2所示，散熱器200包括基部210和上部220。典型地，基部210與上部220分開制造，然后上部220經焊接或以其它方式與基部210配合，使得上部210中的翅片與包括蒸汽室230的基部分開并且與其相異?；?10和上部220可以由金屬材料制造，諸如銅、鋁、銅合金、鋁合金或具有良好傳熱性質的一些其它類型的材料。上部220包括形成在其中的多個翅片221以增加散熱器200的有效性。翅片221增加散熱器200的上部220的表面積，其經由對流增加上部220與周圍空氣之間的傳熱的有效性。散熱器200的基部210包括形成在其中的蒸汽室230。蒸汽室230是包含液體池232的、基部210內側的封閉體積。液體池232可以是蒸餾水、異丙醇、冷卻劑或包括一種或多種液體和/或一種或多種可溶性固體的溶液的一些其它類型的液體。如本領域公知的，隨著處理器101加熱基部210的底面，液體被加熱并且從液體變成蒸汽。蒸汽上升到蒸汽室230的頂部，在該處蒸汽通過與蒸汽室230的頂面接觸得到冷卻。由于散熱器200的上部220中的翅片221的熱耗散，所以蒸汽室230的頂面可以比液體的沸點更冷。經冷卻的蒸汽凝結回到液體并且返回到液體池232以由處理器101所生成的熱量對其進行重新加熱。蒸汽室230有效地將熱量跨散熱器200的基部210的整個體積進行分布。只要液體的至少一部分處于液態中，則基部210將保持在液體池232的沸騰溫度處或以下。此外，由已經沸騰的液體池232的一部分所形成的蒸汽將來自處理器101的熱量跨基部210的體積均勻地進行分布，使得基部210的溫度大致一致。在沒有集成蒸汽室的常規散熱器中，散熱器的體積將經歷從熱源的接觸面處的高溫度到離接觸面較遠的較低溫度的溫度梯度。因為由于對流的傳熱的效率取決于表面與空氣之間的溫度梯度，所以散熱器的翅片中的溫度越高，散熱器在耗散熱能方面越高效。因為跨散熱器200的基部存在小溫度梯度，所以蒸汽室230有效地升高散熱器的翅片處的溫度。圖3示出根據一個實施例的、具有集成蒸汽室330的散熱器300。散熱器300可以取代散熱器120而使用在圖1的系統100中，并且可以或可以不包括構造為迫使空氣通過散熱器300中的多個翅片321的集成風扇組件。如圖3所示，散熱器300包括基部310和上部320?；?10可以與上部320分開制造，然后上部320經焊接或以其它方式圍繞基部310的周邊與基部310配合，從而在基部310和上部320之間形成蒸汽室330。基部310和上部320可以由金屬材料制造，諸如銅、鋁、銅合金、鋁合金或具有良好傳熱性質的一些其它類型的材料。上部320包括形成在其中的多個翅片321以增加散熱器300的有效性。翅片321增加散熱器300的上部320的表面積，使得更多熱量可以經由對流轉移到周圍的空氣。盡管未明確示出，但是散熱器300可以包括沿基座310的較低邊緣的凸緣(flange)，其具有形成在其中的多個孔以將散熱器安裝到印刷電路板110。凸緣還可以提供在其上可以按壓夾子(clip)以將散熱器安本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種散熱器，包括：上部，其具有形成在其中的多個翅片；以及基部，其固定到所述上部以在所述上部和所述基部之間形成以封閉體積的蒸汽室。

【技術特征摘要】
2013.02.26 US 13/778,0531.一種散熱器，包括: 上部，其具有形成在其中的多個翅片；以及 基部，其固定到所述上部以在所述上部和所述基部之間形成以封閉體積的蒸汽室。2.根據權利要求1所述的散熱器，其中所述蒸汽室包括所述多個翅片中的翅片中的至少一個的內部體積。3.根據權利要求1所述的散熱器，進一步包括包含在所述蒸汽室內的液體池。4.根據權利要求3所述的散熱器，其中所述液體池包括選自以下組中的液體:水、乙醇、甲醇以及氨。5.根據權利要求1所述的散熱器，其中所述上部和所述基部由銅或銅合金形成。6.根據權利要求1所述的散熱器，其中所述上部和所述基部由鋁或鋁合金形成。7.根據權利要求1所述的散熱器，進一步包括毛細結構。8.根據權利要求7所述的散熱器，其中所述毛細結構包括線網。9.根據權利要求7所述的散熱器，其中所述毛細結構包括燒結金屬粉。10.根據權利要求7所述的散熱器，其中所述毛細結構包括形成在所述翅片的內表面上的多個凹槽。11.一種系統,包括: 處理器；以及 散熱器，其包括: 上部，其具有形成在其中的多個翅片，以及 ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：斯里尼瓦?！だ瓓W·達馬爾阿茹，約瑟夫·瓦爾特，道爾頓·社·奧康納，
申請(專利權)人：輝達公司，
類型：發明
國別省市：美國;US