具有多個蒸汽室的散熱件的製作方法

2023-06-09 01:32:31

專利名稱：具有多個蒸汽室的散熱件的製作方法
具有多個蒸汽室的散熱件
背景技術：
計算機系統和伺服器產生大量的熱。在這些系統中產生的熱的相當一部分來自安裝在該系統中的單獨電子組件，例如中央處理單元(CPU)。散熱件(heat sink)通常被安裝到所述組件以幫助去除由該組件產生的熱。隨著組件的晶片密度已增加，由組件產生的熱也已經增加。某些組件根據系統的當前需求在不同的功率水平下操作。當組件以全功率操作時，其可以產生大量的熱。當以較低功率操作時，或者在處於待機操作模式時，與高功率條件相比，可以顯著地減少所產生的熱量。構造在組件的所有操作條件下高效地去除熱的散熱件已變成挑戰。


圖I是本發明的示例實施例中的散熱件100。圖2是本發明的示例實施例中的散熱件100的等距剖面圖。圖3a是本發明的示例實施例中的散熱件100的截面頂視圖。圖3b是本發明的示例實施例中的散熱件100的截面側視圖。圖4a是本發明的示例實施例中的散熱件400的截面頂視圖。圖4b是本發明的示例實施例中的散熱件401的截面頂視圖。圖4c是本發明的示例實施例中的散熱件402的截面頂視圖。圖4d是本發明的示例實施例中的散熱件403的截面頂視圖。圖4e是本發明的示例實施例中的來自圖4d的散熱件403的截面側視圖。
具體實施例方式圖I 4及以下說明描述了特定示例以教導本領域的技術人員如何實施和使用本發明的最佳模式。出於教導本發明的原理的目的，已經簡化或省略了某些常規方面。本領域的技術人員將認識到落在本發明的範圍內的來自這些示例的變體。本領域的技術人員將認識到可以以各種方式來組合下述特徵以形成本發明的多個變體。結果，本發明不限於下述特定示例，而是僅僅由權利要求及其等價物來限制。圖I是本發明的示例實施例中的散熱件100。散熱件100包括底座或主體102和多個翼片104。散熱件100可以由具有高導熱率的任何材料構成，所述材料例如銅、鉬、鋁、鐵等。翼片104是在底座102的頂面上形成的，並平行成行地定位，在所述翼片之間具有間隙。在操作中，通常迫使空氣通過平行的成行翼片之間的間隙以從散熱件100去除熱。散熱件100通常位於要求冷卻的組件(例如組件106)之上。在本發明的某些示例實施例中，散熱件100的底部可以具有腔體，其尺寸被確定為接受組件106，使得組件106在組件106的頂部和四個側面上接觸散熱件100。可以將熱油脂放置在組件106與散熱件100之間以增加這兩個部分之間的熱耦合。圖2是本發明的示例實施例中的散熱件100的等距剖面圖。底座102形成第一蒸汽室208。第一蒸汽室208是矩形的且基本上填充底座102。位於第一蒸汽室208內部的是兩個空心輔助(secondary)結構210。這兩個空心結構形成兩個密封的輔助蒸汽室212。在本發明的一個示例實施例中，第一蒸汽室208的容積大於這兩個輔助蒸汽室212的組合容積。第一蒸汽室208包含具有第一沸點的流體。這兩個輔助蒸汽室212包含具有第二不同沸點的流體。在本發明的一個示例實施例中，第一蒸汽室208中的流體的沸點高於這兩個輔助蒸汽室212中的流體的沸點。在操作中，當組件106以較低功率或在待機模式下操作時，組件106將耗散第一功率量。當組件106在高功率模式下操作時，組件106將耗散更高的第二功率量。通常，由組件106耗散的更高功率量將對應於散熱件的底座處的更高溫度。當輔助蒸汽室212包含具有比第一蒸汽室208中的流體低的沸點的流體時，輔助蒸汽室中的流體將在組件的較低功率或待機操作模式下沸騰。隨著組件耗散更多的功率，輔助蒸汽室中的流體可以飽和(即從不變得冷到足以凝結)。一旦飽和，則蒸汽室中的流體具有傳遞熱的較低能力。第一蒸汽室中的流體(具有較高沸點)將隨著組件的溫度増加而開始沸騰。這樣，輔助蒸汽室中的流體在較低功率操作期間跨散熱件傳遞來自組件的熱。隨著組件的溫度増加，第一蒸汽室內部的流體被用來跨散熱件傳遞來自組件的熱。 圖3a是本發明的示例實施例中的散熱件100的截面頂視圖。散熱件100包括第一蒸汽室208和兩個輔助蒸汽室212。組件106位於散熱件100下面。圖3b是本發明的示例實施例中的散熱件100的截面側視圖。圖3a和3b中的箭頭318、320、322和324示出蒸汽室208內部的第一流體的流動。隨著組件106變熱，第一流體開始直接在組件106上方沸騰。隨著第一流體沸騰並變成蒸汽，蒸汽如箭頭318 (圖3b)所示地上升。蒸汽如箭頭320所示地跨蒸汽室208的頂部移動。隨著蒸汽跨蒸汽室208的頂部流動，包含在該蒸汽中的熱被傳遞至散熱件100的頂部中。流過翼片104的空氣從散熱件100去除熱。隨著第一流體向散熱件100的頂部中傳遞熱，蒸汽冷卻並如箭頭322所示地凝結回為流體。冷卻的流體流回到組件106，如箭頭324所示，以再次開始冷卻循環。這兩個輔助蒸汽室212內部的第二流體遵循類似流動模式。在所述蒸汽室位於組件106之上的地方，該流體沸騰，且隨著所述蒸汽室移動離開組件106，蒸汽凝結。當這兩個輔助蒸汽室212中的第二流體具有比第一蒸汽室208中的第一流體低的沸點時，第二流體將在比第一流體低的溫度下激活(activate)並沸騰。在本發明的一個示例實施例中，第一和第二蒸汽室內部的流體可以是具有不同沸點的不同工作流體。例如，第一蒸汽室中的流體可以是水且輔助蒸汽室內部的流體可以是酒精。在本發明的另ー示例實施例中，第一和第二蒸汽室內部的流體可以是相同的工作流體，但可以用不同體積和壓カ的該流體來填充不同的蒸汽室以調整不同蒸汽室中的流體的沸點以在不同的功率和溫度下激活。在本發明的另ー示例實施例中，不同的蒸汽室可以具有獨特的表面處理和/或芯吸結構，其修改包含在蒸汽室中的流體的激活點。在本發明的一個示例實施例中，第一激活點可以在35 65°C範圍內，並且第二激活點可以在60 80°C範圍內。示出了散熱件100，其中輔助蒸汽室212被分成具有兩個單獨容積的兩個單獨部分(參見圖2和3)。在本發明的某些示例實施例中，輔助蒸汽室可以包括一個或多個單獨容積。圖4a是本發明的示例實施例中的散熱件400的截面頂視圖。散熱件400具有填充散熱件底座402的第一蒸汽室408。單個輔助蒸汽室412被成形為星形並在組件406上居中。用具有第一沸點或激活點的流體填充第一蒸汽室408。用具有第二、不同沸點或激活點的流體填充第二蒸汽室412。圖4b是本發明的示例實施例中的散熱件401的截面頂視圖。散熱件401具有填充散熱件底座402的第一蒸汽室408。四個輔助蒸汽室412被定位於第一蒸汽室408內部。這四個輔助蒸汽室的端部位於組件406之上。用具有第一沸點或激活點的流體填充第一蒸汽室408。用具有第二、不同沸點或激活點的流體填充這四個輔助蒸汽室412。在本發明的某些示例實施例中，輔助蒸汽室可以包括被放置在第一蒸汽室408內部的熱管，該熱管的冷端部位於組件406之上。在其它示例實施例中，輔助蒸汽室可以是被形成到散熱件底座402中的結構。在本發明的某些示例實施例中，可以將第一蒸汽室分成不止ー個容積。圖4c是本發明的示例實施例中的散熱件402的截面頂視圖。散熱件402具有被分成三個單獨容積(408a、408b和408c)的第一蒸汽室408。散熱件402還具有被分成兩個單獨容積的輔助蒸汽室412。用具有第一沸點或激活點的流體填充第一蒸汽室408的這三個単獨容積。用具 有第二、不同沸點或激活點的流體填充這兩個輔助蒸汽室412。圖4d是本發明的示例實施例中的散熱件403的截面頂視圖。散熱件403具有被分成四個單獨部分或容積的第一蒸汽室408和被分成兩個單獨部分或容積的輔助蒸汽室412。第一蒸汽室408的這四個部分被形成為垂直於組件406的長軸的単獨平行列。第一蒸汽室的単獨部分中的兩個被放置在組件406的每個端部之上，其它兩個容積被放置在組件406的中心之上。輔助蒸汽室412的這兩個部分被形成為垂直於組件406的長軸的單獨平行列。輔助蒸汽室的這兩個単獨容積被放置在第一蒸汽室的兩個端部容積與第一蒸汽室的兩個中心容積之間。在本發明的一個示例實施例中，第一蒸汽室的這四個単獨部分包括四個單獨熱管，每個具有擁有相同沸點或激活點的流體。輔助蒸汽室的這兩個単獨容積包括具有相同沸點或激活點的兩個單獨熱管，其中，第一蒸汽室中的流體的沸點不同於輔助蒸汽室中的流體的沸點。如能夠由圖4c和4d看到的，可以不將輔助蒸汽室包含在第一蒸汽室內部。圖4e是本發明的示例實施例中的來自圖4d的散熱件403的截面側視圖。散熱件403包括底座402、翼片404、蒸汽室408和蒸汽室412。散熱件403位於組件406之上。蒸汽室408和蒸汽室412位於在組件406上居中的室或腔體中。蒸汽室408是具有第一激活溫度的四個熱管。蒸汽室412是具有第二、不同激活溫度的兩個熱管。在本發明的ー個示例實施例中，第一激活溫度高於第二激活溫度。在本發明的某些示例實施例中，要冷卻的組件可以具有不止兩個不同的功率水平。例如，組件可以具有待機模式、低功率操作點和高功率操作點。在本發明的該示例實施例中，可以存在具有不同沸點或激活點的三個或更多蒸汽室。例如，在圖4c中，具有擁有第一沸點的流體的第一蒸汽室可以包括容積408b。具有擁有第二沸點的流體的第二蒸汽室可以包括容積408a和408c。具有擁有第三沸點的流體的第三蒸汽室可以包括兩個單獨容積412。
權利要求
1.一種散熱件，包括 底座(102、402)； 在所述底座內部的至少ー個蒸汽室(208、408)，其具有擁有第一激活點的流體； 在所述底座內部的至少ー個蒸汽室(212、412)，其具有擁有第二激活點的流體，其中，所述第一激活點不同於所述第二激活點。
2.權利要求I的散熱件，其中，具有第一激活點的流體和具有第二激活點的流體是相同流體。
3.權利要求I和2的散熱件，其中，在底座內部的具有擁有第一激活點的流體的所述至少ー個蒸汽室(208、408)的容積大於在底座內部的具有擁有第二激活點的流體的所述至少一個蒸汽室(212、412)的容積。
4.權利要求1、2和3的散熱件，其中，所述第一激活點高於所述第二激活點。
5.權利要求I、2、3和4的散熱件，其中，在底座內部的具有擁有第二激活點的流體的所述至少一個蒸汽室(212、412)被包含在底座內部的具有擁有第一激活點的流體的所述至少一個蒸汽室(208、408)內部。
6.權利要求I、2、3、4和5的散熱件，其中，在底座內部的具有擁有第二激活點的流體的所述至少一個蒸汽室(212、412)包括至少ー個熱管。
7.權利要求I、2、3、4、5和6的散熱件，其中，在底座內部的具有擁有第一激活點的流體的所述至少一個蒸汽室(212、412)包括至少ー個熱管。
8.權利要求1、2、3、4、5、6和7的散熱件，其中第一激活點在60和80°C之間且第二激活點在35和65°C之間。
9.權利要求1、2、3、4、5、6、7和8的散熱件，還包括 在底座內部的具有擁有第三激活點的流體的至少ー個蒸汽室，其中，所述第三激活點不同於所述第一或第二激活點。
10.一種用於冷卻組件的方法，包括 在第一溫度下使被安裝在所述組件上的散熱件中的第一蒸汽室內部的流體激活； 在第二溫度下使被安裝在所述組件上的所述散熱件中的第二蒸汽室內部的流體激活，其中，所述第一溫度不同於所述第二溫度。
11.權利要求10的用於冷卻組件的方法，其中，第一蒸汽室內部的流體是與第二蒸汽室內部的流體不同的流體。
12.權利要求10和11的用於冷卻組件的方法，其中，第一蒸汽室的容積大於第二蒸汽室的容積。
13.權利要求10、11和12的用於冷卻組件的方法，其中，所述第一蒸汽室和所述第二蒸汽室是熱管。
14.權利要求10、11、12和13的用於冷卻組件的方法，其中，所述第二蒸汽室被分成至少兩個部分。
15.權利要求10、11、12、13和14的用於冷卻組件的方法，還包括 在第三溫度下使被安裝在所述組件上的所述散熱件中的第三蒸汽室內部的流體激活，其中，所述第三溫度不同於所述第一或第二溫度。
全文摘要
公開了一種散熱件。該散熱件包括具有至少一個蒸汽室(208、408)的底座(102、402)，所述至少一個蒸汽室(208、408)包含具有第一激活點的流體。該底座具有包含具有第二激活點的流體的至少一個蒸汽室(212、412)。第一激活點不同於第二激活點。
文檔編號G06F1/20GK102713787SQ201080062455
公開日2012年10月3日 申請日期2010年1月26日 優先權日2010年1月26日
發明者J.P.弗蘭斯, J.R.艾倫, S.N.安東尼 申請人:惠普發展公司，有限責任合夥企業