散发热负荷的热沉以及并行散发热负荷的方法

专利名称：散发热负荷的热沉以及并行散发热负荷的方法
技术领域：
本发明的领域是散失热负荷的热沉，热负荷的并行散发以及热负 荷的对流散发。
背景技术：
1948年开发的EDVAC计算机系统通常被认为是计算机时代的来 临。自此以后，用户依赖于计算机系统简化信息管理过程。今天的计 算机系统远比诸如EDVAC的早期系统复杂。这些现代的计算机系统 给出强大的计算资源，从而通过利用诸如数据库管理系统、字处理软 件、电子数据表、客户/服务器应用程序、网络服务等计算机软件， 提供宽范围的信息管理能力。为了提供强大的计算资源，计算机设计师必须设计强大的计算机 处理器以及高速存储模块。当前的计算机处理器，例如，能每秒执行 数十亿条计算机程序指令。这些计算机处理器和存储模块的运行需要 大量电力。处理器在运行过程中常常消耗100瓦以上的电力。消耗如 此大的电力将产生相当多的热量。除非排走热量，否则计算机处理器 或存储模块产生的热量能够降低或损坏器件的功能。为了防止电子器件退化或损坏，计算机设计师可以利用常规的热 沉或液体金属冷却技术从电子器件中去除热量。常规热沉具有翅片， 用于将热量散发到热沉周围的环境中。常规热沉从电子器件吸收热量， 并通过传导将热量传递到散热翅片上。常规热沉的缺点是，这些热沉 没有利用液体金属冷却技术提供的更先进的冷却方案。液体金属冷却技术使液体金属流到电子器件附近吸收热量，然后 快速将液体金属转移几厘米远到达附近的热交换器，例如常规的热沉， 用于冷却液体金属。将液体金属从电子器件快速传递走，可以从器件
本地去除热量。接着，将冷却的液体金属返回到处理器或存储模块， 重新开始循环。液体金属冷却技术的缺点是，这种技术需要将液体金 属从热源传递到热交换器的泵，而泵常常失效。当泵失效时，电子器 件常常在关闭计算机系统或更换泵之前损坏。发明内容本发明提供散发热负荷的热沉，包括热沉基底，热沉基底在热沉基底内具有热沉基底槽，热沉基底能从热源接收热负荷；装在热沉基 底上的散热翅片，每个散热翅片在散热翅片内具有热翅片槽；以及在 热基底槽和热翅片槽内的热传递物质，热传递物质能将热负荷从热沉 基底传递到散热翅片。本发明提供并行散发热负荷的方法，包括在热沉基底中接收热源 的热负荷，经过热传导通道将热负荷传递到装在热沉基底上的散热翅 片，并经过热对流通道将热负荷传递到散热翅片。本发明提供对流散发热负荷的方法，包括提供经过热沉基底和装 在基底上的多个翅片的热对流通道，使含有热负荷的热传递物质流过 热对流通道。本发明的上述和其它目的、特征和优点，将从以下附图所示的本 发明典型实施例的更具体的描述中变得清楚，附图中相同的参考数字 表示本发明典型实施例的相同部分。


图l是才艮据本发明实施例的 立体图；图2是根据本发明实施例的 型热沉基底的分解立体图；图3是根据本发明实施例的 型热沉基底的分解立体图；图4是根据本发明实施例的、 一个散发热负荷的典型热沉的分解、 一个散发热负荷的热沉中使用的典、 一个散发热负荷的热沉中使用的典 、另一个散发热负荷的典型热沉的分
解立体图；图5是根据本发明实施例的、另一个散发热负荷的典型热沉的立 体图；图6是表示根据本发明实施例的、 一种并行散发热负荷的典型方 法的流程图；图7是表示根据本发明实施例的、另一种并行散发热负荷的典型 方法的流程图；图8是表示根据本发明实施例的、 一种对流散发热负荷的典型方 法的流程图；图9是表示根据本发明实施例的、另一种对流散发热负荷的典型 方法的流程图；图10是表示根据本发明实施例的、对流散发热负荷的另 一种典型 方法的流程图。具体实施例方式下面参考附图，从图l开始，描述根据本发明实施例的散发热负 荷的典型热沉、并行散发热负荷的典型方法，以及对流散发热负荷的 典型方法。图l是根据本发明实施例的、散发热负荷的典型热沉100 的分解立体图。热负荷是诸如计算机处理器或存储芯片等热源106产 生的热能。热负荷的度量通常以焦耳为单位表示。热源随着时间产生 热负荷的速率通常以瓦特为单位表示。在图1的例子中，热沉100是导热体，用于从热学上连接热沉100 的热源106吸收并散发热负荷。用于设计热沉100的导热体可以包括， 例如，铝、铜、银、铝/碳化硅或碳基复合材料。热沉100通过热传 导从热源吸收热负荷。当热学上连接到热源106时，热沉100提供比 热源106凉的额外的蓄热质量，热负荷可以流入其中。在吸收热负荷 之后，热沉100通过热对流和热辐射将热负荷散发到热沉100周围的 空气中。增大热沉100的表面积通常增大散发热负荷的速率。通过扩 大热沉的基底或增多散热翅片的数量可以增大热沉100的表面积。
为了将热负荷传递到散热翅片上，图1的典型热沉100提供两条热传递途径-热传导路线和热对流路线。热传导路线是经过典型热沉100的固体部分的路线，经过它通过热传导传递热负荷。热对流路线 是经过典型热沉100的液体部分的路线，用于将热负荷从热沉100基 底传递到散热翅片上。典型热沉100的液体部分是一种热传递物质。热传递物质是热传导流体，例如，液体金属或者是全氟化物液体族，是由3MTM公司开发的， 一般称为FluorinertTM。
图1的典型热沉100包括热沉基底102,热沉基底内具有热基底 槽104 热沉基底102是能从热源106接收热负荷的导热体。热基底 槽104是经过热沉基底102的沟槽，能使热传递物质经过。热基底槽 104提供将热负荷传递到热沉100散热翅片的对流通道。当热沉基底 102通过传导从热源106接收热负荷时，热基底槽104中的热传递物 质也通过传导接收热负荷。在接收热负荷之后，热传递物质接着通过 流过热基底槽104将热负荷传递到散热翅片。
在图1的典型热沉100中，热基底槽104按旋转样式延伸经过热 沉基底102。虽然图1表示热基底槽104按旋转样式延伸经过热沉基 底102,但这样的图仅仅是解释性的，并不是限制性的。实际上，热 基底槽104可以按不同的结构延伸经过热沉基底102。热基底槽104 延伸经过热沉基底102的具体结构通常取决于热负荷在热源106表面 140的分布。与表面140的其它区域相比，在与热负荷更高的表面140 区域相邻的热沉基底102区域，热沉设计者可以使更多的热基底槽104 延伸经过该区域。这种结构可以优化热负荷传递到由热基底槽104形 成的热对流通道。
图1的典型热沉基底102包括与热源106相邻和与热基底槽104 相邻的热分配板132。热分配板132是一种导热体，形成将热沉100 连接到热源106的表面。热分配板132的命名是由于板132起到沿整 个热沉基底102散开热负荷的作用，甚至是热源可能仅仅在热源表面 140特定区域产生热负荷。为了执行热负荷的分配，图l例子中的热 分配板132通常是由高导热率的导热体制成的，例如铜。
图1的典型热沉100中的热分配板132通常通过热界面连接到热 源106。热界面是一种导热材料，能减小与热负荷从热源106传递到 热分配板132有关的热阻。热源106与热分配板132之间的热界面具 有比热源106直接连接到热分配板132通常产生的热阻小的热阻。减 小热源106与热分配板132之间的热阻将增大热负荷从热源106传递 到热沉100的效率。热界面可以包括非粘结剂材料，例如，热脂、相 变材料和间隙填充垫。热界面也可以包括粘结剂材料，例如热固性液 体、压敏粘结剂(PSA)胶带和热塑性或热固性结合膜。图1的典型热沉100包括装在热沉基底上的散热翅片110。图1 的每个散热翅片110具有散热翅片内部的热翅片槽114。在图1的例 子中，每个散热翅片IIO是一种导热体，包括两张薄片，两张薄片形 成由分隔器146分开的两个导热翅片壁142、 144。每个翅片110的分 隔器146形成热翅片槽114。热翅片槽114是能使热传递物质流过散 热翅片的沟槽。热翅片槽114提供对流通道，将热负荷从热沉基底102 传递到热沉100的散热翅片110上。在图1的典型热沉100中，每个 热翅片槽114的至少一部分130延伸到散热翅片110与热沉基底102 相反的末端。通常，每个散热翅片110与热沉基底102相反的末端是 热沉温度最低的区域。因此，将每个热翅片槽114的至少一部分130 延伸到散热翅片110与热沉基底102相反的末端，降低了典型热沉100 的有效热阻，因为此部分使热传递物质流过热沉100的最冷区域。需要注意的是，在图1的典型热沉100中所示的、由分隔器146 形成的热翅片槽114的样式不是本发明的必需或限制。实际上，根据 本发明的实施例，本领域一般技术人员所知道的其它样式的热翅片槽 也可以用于散发热负荷的热沉中。此外，不需要所有翅片110的热翅 片槽形成相同的样式。在本发明的一些实施例中，装在翅片安装板116 上的每隔一个翅片可以具有颠倒的热翅片槽样式。在本发明的另一些 实施例中，翅片110的每个热翅片槽可以具有惟一的样式，用于优化 热负荷散发到热沉周围的环境中。图1的典型热沉基底102包括翅片安装板116，翅片安装板116 形成安装散热翅片110的表面118。翅片安装板116具有能将热传递 物质112从一个散热翅片传递到另一个散热翅片110的热板槽120。 翅片安装板116将在下面参考图2更加详细地描述。在图1的典型热沉100中，热基底槽104和热翅片槽114设计成 形成经过热沉基底102和散热翅片110的两个环。环提供热对流通道， 热传递物质由此可以循环经过热沉基底102和散热翅片110。第一环 包括热沉基底102的热基底槽104以及散热翅片150、 160、 162、 148 的热翅片槽114。第二环包括热沉基底102的另一个热基底槽170和 散热翅片158、 166、 168、 152的热翅片槽。为了形成第一环，图1的热沉基底102包括基底入口 122、基底 出口 124、每个翅片150、 160、 162、 148的翅片入口 126以及每个翅 片150、 160、 162、 148的翅片出口 128。基底入口 122和基底出口 124 开孔在热基底槽104中。基底入口 122能从一个散热翅片110接收热 传递物质112进入热基底槽104。基底出口 124能将热传递物质112 从热基底槽104排到一个散热翅片110中。在图l的例子中，通过翅 片安装板116中从基底出口 124延伸到散热翅片148的翅片入口的沟 槽，基底出口 124将热传递物质112从热基底槽104排到散热翅片148 中。接着，热传递物质112经过翅片148、 162、 160、 150。在图l的 例子中，基底入口 122接收来自散热翅片150的热传递物质112。需 要注意的是，热基底槽104、基底出口 124和基底入口 122相对于散 热翅片110的位置不是本发明的必需或限制。实际上，根据本发明的 实施例，热基底槽104、基底出口 124和基底入口 122相对散热翅片 110的位置可以按照本领域一般技术人员公知的、应用于散发热负荷 的热沉中的任何方式设计。翅片入口 126和翅片出口 128开孔在每个散热翅片110的每个热 翅片槽104中。翅片入口 126能接收来自热沉基底102的热传递物质 112进入热翅片槽114。翅片出口 128能将来自热翅片槽114的热传递 物质112排出到热沉基底102。在图l的例子中，翅片入口 126将来 自热沉基底102的热传递物质112经过一个热板槽120接收到翅片150
的热翅片槽114中。在图l的例子中，翅片出口 128将热传递物质112 从热翅片槽114排到热沉基底102中。特别是，翅片出口128将来自 热翅片槽114的热传递物质112经过基底入口 122排到热基底槽104 中。虽然翅片150的翅片出口 128将热传递物质112排入热基底槽104， 但第一环中的其它翅片160、 162、 148的翅片出口 (未图示)将热传 递物质112排入热沉基底102的热板槽120中。第二环类似于第一环。为了形成第二环，图1的热沉基底102包 括基底入口 154、基底出口 (未图示)、每个翅片158、 166、 168、 152 的翅片入口 (未图示)和每个翅片158、 166、 168、 152的翅片出口 (未 图示)。基底入口 154、基底出口、每个翅片158、 166、 168、 152的 翅片入口和每个翅片158、 166、 168、 152的翅片出口类似于第一环的 基底出口、基底入口、翅片出口和翅片入口。需要注意的是，图1的 典型热沉IOO形成的两个对流环不是本发明的必需或限制。实际上， 根据本发明实施例的、散发热负荷的热沉可以形成任何数量的对流环， 包括每个散热翅片的环。在形成每个散热翅片的对流环时，热沉基底 可以设计成将热传递物质并行提供到每个翅片的翅片入口，并并行地 从每个翅片的翅片出口接收热传递物质。图1的典型热沉100包括热基底槽104和热翅片槽114中的热传 递物质112。热传递物质能将热负荷从热沉基底102传递到散热翅片 110。如上所述，热传递物质是一种导热流体。在图l的例子中，热传 递物质112体现为液体金属，例如镓、铟和锡的液体合金。图1的典型热沉100的热沉基底102包括热传递物质泵402。热 传递物质泵402是一种能经过上述第一环循环热传递物质112的泵。 除了热传递物质泵402，热沉基底102还包括另一个能经过上述第二 环循环热传递物质112的热传递物质泵(未图示)。在图l的例子中， 热传递物质泵402是一种电磁泵，用于将液体金属循环经过翅片150、 160、 162、 148的热基底槽104和热翅片槽114。图1的热传递物质泵 402包括电源接头174,用于将电能从计算机系统的电源总线供应到泵 402。
在图1的例子中，热传递物质泵402控制热传递物质112经过热 基底槽104和热翅片槽114的速度。因此，热传递物质泵402影响热 负荷传递到散热翅片110的速率以及热沉100的总热阻。为了控制热 传递物质112经过热基底槽104和热翅片槽114的速率，图1的典型 热沉100包括泵调节器172。泵调节器172是一种计算机硬件，能测 量来自热源106的热负荷，并根据测量的热负荷控制热传递物质泵 402。泵调节器172可以实施为具有电路逻辑的热敏电阻，用于调节供 应到热传递物质泵402的电压。但是这种具体实施是用于解释，而不 是限制。实际上，泵调节器172也可以利用更加复杂的特定用途集成 电路(ASIC)实现。如上所述，图1的典型热沉基底包括翅片安装板，翅片安装板形 成散热翅片安装的表面。因此，为了进一步解释，图2表示根据本发 明实施例的、用于散发热负荷的热沉中使用的一个典型热沉基底102 的分解立体图，其中包括形成安装散热翅片IIO的表面的翅片安装板 116。图2的例子中的翅片安装板116包括热板槽200、 202、 204、 206、 208、 210、 212、 214、 216、 218。热板槽是翅片安装板116中能流过 热传递物质的沟槽。虽然图2的分解图表示热板槽在翅片安装板116 的顶和底都有开口 ，但当翅片安装板116装在热沉基底的其它部分时， 如图1所示，热板槽仅有的开口是在翅片安装板116顶部的开口。在 翅片安装板116顶部的开口，使热传递物质流过热沉基底102的热基 底槽与散热翅片之一之间，或者从一个散热翅片流到另 一个散热翅片。在图2的例子中，热板槽200、 208、 210、 218能使热传递物质在 热沉基底102的热基底槽与散热翅片之一之间流动。图2的热板槽200 能使热传递物质在图1所示的热沉基底102和散热翅片148之间流动。 图2的热板槽208能使热传递物质在图1所示的热沉基底102和散热 翅片150之间流动。图2的热板槽210能使热传递物质在图1所示的 热沉基底102与散热翅片158之间流动。图2的热板槽218能使热传 递物质在图1所示的热沉基底102与散热翅片152之间流动。
在图2所示的例子中，热板槽202、 204、 206、 212、 214、 216 能使热传递物质112从一个散热翅片流到另一个散热翅片。图2的热 板槽202能使热传递物质从图1所示的散热翅片148流到图1所示的 散热翅片162。图2的热板槽204能使热传递物质从图1所示的散热 翅片162流到图1所示的散热翅片160。图2的热板槽206能使热传 递物质从图1所示的散热翅片160流到图1所示的散热翅片150。图2 的热板槽212能使热传递物质从图1所示的散热翅片158流到图1所 示的散热翅片166。图2的热板槽214能使热传递物质从图1所示的 散热翅片166流到图1所示的散热翅片168。图2的热板槽216能使 热传递物质从图l所示的散热翅片168流到图l所示的散热翅片152。图2的典型热沉基底102还包括热分配板132。图2的热分配板 132与热源(未图示)相邻，并与热基底槽(未图示)相邻。图2的 热分配板132的结构方式与参考图1所述的热分配板132相同。如上所述，图1所示的典型热沉基底包括热沉基底内的热基底槽。 因此，为了进一步解释，图3表示根据本发明实施例的、用于散发热 负荷的热沉中的典型热沉基底102的分解立体图，它包括热沉基底102 内的热基底槽104。在图3的例子中，热基底槽104的至少一部分300寄居在与热源 (未图示)相邻的热沉基底102中。处于热沉基底102中与热源相邻 的这部分300热基底槽104设计成图3所示的旋涡样式。虽然图3表 示处于热沉基底102中与热源相邻的这部分300热基底槽104设计成 旋涡样式，但这种表示仅是解释性的，而不是限制。实际上，处于热 沉基底102中与热源相邻的这部分300热基底槽104可以设计成本领 域一般技术人员公知的任何样式。由于热传递物质位于热基底槽104 中，设计与热源相邻的这部分300热基底槽104通常优化热负荷在热 基底槽104内从热源到热传递物质的传递。图3的典型热沉基底102还包括热分配板132。图3的热分配板 132与热源(未图示)相邻，并与热基底槽104相邻。图3的热分配 板132的结构方式与参考图1所述的热分配板132相同。 图3的典型热沉基底102还包括翅片安装板116。翅片安装板116 形成散热翅片(未图示)安装的表面。图3的翅片安装板116的结构 方式与参考图1所述的翅片安装板116相同。如上所述，图1所示的热基底槽和热翅片槽设计成经过热沉基底 和散热翅片的两个环。因此，为了进一步解释，图4表示根据本发明 实施例的、散发热负荷的另一个典型热沉100的分解立体图，其中热 基底槽104和热翅片槽114设计成经过热沉基底102和散热翅片404 的环400。图4的典型热沉100类似于图l的典型热沉。即，图4的典型热 沉100类似于图1的典型热沉在于图4的典型热沉100包括热沉基底 102,热沉基底102中具有热基底槽104。图4的热沉基底102能从热 源106接收热负荷。图4的典型热沉IOO还包括装在热沉基底102上 的散热翅片110。每个散热翅片IIO具有热翅片槽114,热翅片槽114 处于散热翅片内。图4的典型热沉100还包括处于热基底槽104和热 翅片槽114内的热传递物质112。图4的热传递物质112能将热负荷 从热沉基底102传递到散热翅片110。在图4的例子中，环400提供使热传递物质112经过的热对流通 道。环400是由热基底槽104、每个散热翅片404中的热翅片槽114 以及热板槽120形成的。热传递物质112通过流过热基底槽104、每 个散热翅片404中的热翅片槽114以及热板槽120而流过环104。当 热传递物质112流过环104时，热负荷从热沉基底102经过热对流通 道环400传递到散热翅片404。图1的典型热沉100的热沉基底102包括热传递物质泵402。热 传递物质泵402是能够使热传递物质112经过环402循环的泵。在图 1的例子中，热传递物质112是液体金属，例如镓、铟和锡的液体合 金，并且热传递物质泵402是一种电磁泵。如上所述，除了热对流通道以外，典型热沉IOO可以通过热传导 通道将热负荷从热沉基底102传递到散热翅片110。典型热沉100提 供经过热传导基底区408和每个散热翅片110的两个热传导翅片壁
142、 144的热传导通道。图4的典型热沉100的热传导基底区408是 热沉基底102中形成热基底槽104的区域。每个散热翅片110的热传 导翅片壁142、 144装在热沉基底102上。热源106的热负荷经过热沉 基底102并经过翅片壁142、 144散发到热沉IOO周围的环境中。图l和4是根据本发明实施例的、散发热负荷的典型热沉的分解 立体图。再看图5,图5是根据本发明实施例的、散发热负荷的另一 个典型热沉100的立体图，所述热沉IOO装在热源106上。如上所述， 热源106是集成电路封装，例如计算机处理器或存储模块。图5的典型热沉100类似于图l的典型热沉。即，图5的典型热 沉100类似于图1的典型热沉在于图5的典型热沉100包括热沉基底 102，热沉基底102中具有热基底槽。图5的热沉基底102能从热源 106接收热负荷。图5的典型热沉IOO还包括装在热沉基底102上的 散热翅片110。每个散热翅片IIO具有热翅片槽，热翅片槽处于散热 翅片内。图5的典型热沉IOO还包括处于热基底槽和热翅片槽内的热 传递物质。图5的热传递物质能将热负荷从热沉基底102传递到散热 翅片110。如上所述，下面将参考附图描述根据本发明实施例的、并行散发 热负荷的典型方法。为了进一步解释，图6是表示根据本发明实施例 的、并行散发热负荷的典型方法。图6的方法包括在热沉基底中接收 热源606的热负荷608 (600)。图6的热源606代表集成电路封装， 例如计算机处理器或存储器芯片。图6的热负荷608代表从热源606 产生的热能。根据图6的方法，在热沉基底中接收热源606的热负荷 608 (600)，如下面参考图7所述的，可以通过将热负荷608接收在热 传递物质中实现。根据本发明实施例，并行散发热负荷可以通过热传导通道以及热 对流通道同时完成。对于热传导通道，图6的方法还包括通过热传导 通道将热负荷608传递到装在热沉基底上的散热翅片(602)。热传导 通道是经过热沉固体部分的通道，使热负荷经过该通道通过热传导传 递。热传导通道可以包括上面参考图4所述的热传导基底区和热沉的
热传导翅片壁。根据图6的方法，通过热传导通道将热负荷608传递 到装在热沉基底上的散热翅片(602),如下面参考图7所述的，可以 经过热传导基底区和热传导翅片壁将热负荷传递到散热翅片实现。对于热对流通道，图6所示的方法还包括通过热对流通道将热负 荷608传递到散热翅片(604)。热对流通道是经过热沉的液体部分的 通道，用于将热负荷从热沉基底传递到散热翅片。在参考图l所示的 典型热沉中，热对流通道的一个例子可以包括热基底槽和热翅片槽， 用于将热负荷从热沉基底传递到散热翅片。经过热对流通道将热负荷 608传递到散热翅片(604)，如下面参考图7所述的，可以经过热基了进一步解释，图7是表示根据本发明实施例的、并行散发热负荷的 另一个典型方法的流程图，其中包括经过热基底槽和热翅片槽将热负 荷从热沉基底传递到散热翅片(708)。图7的方法类似于图6的方法。即，图7的方法类似于图6的方 法，其中图7的方法包括在热沉基底中接收热源606的热负荷608 (600 )，经过热传导通道将热负荷608传递到装在热沉基底上的散热 翅片(602)，并经过热对流通道将热负荷608传递到散热翅片(604)。 图7的例子类似于图6的例子还在于，图7的例子也包括热源606和 热负荷608。如上所述，根据本发明实施例的并行散发热负荷，可以同时通过 热传导通道和热对流通道实现。对于热传导通道，图7的方法包括在 热沉基底中提供热传导基底区(710)，对每个散热翅片提供两个热传 导翅片壁(712)。热传导基底区的一个例子可以包括参考图4所示的 热传导基底区。热传导翅片壁的例子可以包括参考图l和4所示的热 传导翅片壁。在图7的方法中，经过热传导通道将热负荷608传递到装在热沉 基底上的散热翅片(602)，包括经过热传导基底区和热传导翅片壁将
热负荷传递到散热翅片(714)。经过热传导基底区和热传导翅片壁将 热负荷传递到散热翅片(714)，即使在并行热对流通道受阻时，也能 有利地将热负荷传递到散热翅片，将热负荷散失。对于热对流通道，图7的方法还包括在热沉基底内提供能流过热 传递物质的热基底槽(700)。热基底槽的一个例子包括参考图l所述 的热基底槽。图7的方法还包括在每个散热翅片内提供能够流过热传递物质的 热翅片槽(702 )。热翅片槽的一个例子包括参考图1所述的热翅片槽。图7的方法还包括在热基底槽和热翅片槽内提供热传递物质 (704)。如上所述，热传递物质是一种导热流体，例如液体金属或 3MTM开发的全氟化物液体族， 一般称为FhiorinertTM。在图7的例子 中，热传递物质实施为液体金属，例如，镓、铟和锡的液体合金。在图7的方法中，在热沉基底中接收热源606的热负荷608(600) 包括将热负荷接收在热传递物质中(706)。将热负荷接收在热传递物 质中(706 )可以通过由热传导将热负荷608传递到热传递物质中实现。在图7的方法中，经过热对流通道将热负荷608传递到散热翅片 (604)包括经过热基底槽和热翅片槽将热传递物质从热沉基底传递到 散热翅片(708)。经过热基底槽和热翅片槽将热传递物质从热沉基底 传递到散热翅片(708 )可以通过热传递物质泵将热传递物质从热沉基 底经过热基底槽和热翅片槽抽送到散热翅片实现。在图7的例子中， 热传递物质泵可以实施为电磁泵。需要注意的是，热基底槽和热翅片槽可以设计成经过热沉基底和 散热翅片的环。在这种结构中，根据图7的方法，经过热对流通道将 热负荷608传递到散热翅片(604)，可以由热传递物质泵将热传递物 质循环经过所述环实现。如上所述，下面参考附图描述根据本发明实施例的、对流散发热 负荷的典型方法。为了进一步解释，图8是表示根据本发明实施例的、 对流散发热负荷的一种典型方法的流程图。图8的方法包括提供经过热沉基底和装在基底上的多个翅片的热
对流通道804 (800)。热对流通道804是经过热沉液体部分的通道， 用于使热负荷从热沉基底流到散热翅片。热对流通道的一个例子可以 包括上面参考图l和4所述的热对流通道环。根据图8的方法，提供 经过热沉基底和装在基底上的多个翅片的热对流通道804 ( 800 )可以 通过在热沉基底中提供能使热传递物质流过的热基底槽，以及在每个 散热翅片内提供能使热传递物质流过的热翅片槽实现，如下面参考图 9的描述。图8的方法还包括使含有热负荷的热传递物质806流过热对流通 道804 (802)。如上所述，热传递物质(806)是一种热传导流体，例 如，液体金属或3MTM开发的全氟化物液体族，一般称为FhiorinertTM。 在图8的例子中，热传递物质实施为液体金属，例如，镓、铟和锡的 液体合金。根据图8的方法，使含有热负荷的热传递物质806流过热 对流通道804 (802)，可以通过使热传递物质806流过热基底槽和热翅片槽实现，或者通过由热传递物质泵将热传递物质循环经过环实现， 如下面参考图9和IO所述的。如上所述，使含有热负荷的热传递物质流过热对流通道，可以通 过使热传递物质流过热基底槽和热翅片槽实现。因此，为了进一步解 释，图9是表示根据本发明实施例的、对流散发热负荷的另一个典型 方法的流程图，其中包括使热传递物质806流过热基底槽和热翅片槽 (904 )o图9的方法类似于图8的方法。即，图9的方法类似于图8的方 法在于图9的方法包括提供经过热沉基底和装在基底上的多个翅片的 热对流通道804 (800)，并且使含有热负荷的热传递物质806流过热 对流通道(802)。图9的例子类似于图8的例子还在于，图9的例子 包括热对流通道804和热传递物质806。在图9的例子中，热传递物 质实施为液体金属，例如，镓、铟和锡的液体合金。图9的方法与图8的方法不同在于，根据图9的方法提供经过热 沉基底和装在基底上的多个翅片的热对流通道804 (800)，包括在热 沉基底中提供能流过热传递物质806的热基底槽(卯0)。热基底槽的
一个例子可以包括上面参考图l所述的热基底槽。在图9的方法中，提供经过热沉基底和装在基底上的多个翅片的 热对流通道804 (800)包括在每个散热翅片内提供能流过热传递物质 806的热翅片槽(902)。热翅片槽的一个例子可以包括上面参考图1 所述的热翅片槽。在图9的方法中，使含有热负荷的热传递物质806流过热对流通 道(802)包括使热传递物质806流过热基底槽和热翅片槽(904)。使 热传递物质806流过热基底槽和热翅片槽(904 )可以通过利用热传递 物质泵抽送热传递物质806经过热基底槽和热翅片槽实现。在图9的 例子中，热传递物质泵可以实施为电磁泵。上面需要注意的是，热基底槽和热翅片槽可以设计成经过热沉基 底和散热翅片的热对流通道环。上面还需要注意的是，热传递物质流 过所述环的速率影响热沉的总热阻。由于热沉的总热阻影响安装热沉 的热源的温度，因此控制热传递物质流过所述环的速率可以用于控制 热源的温度。当温度升高时，可以增大热传递物质流过所述环的速率， 以便冷却热源。为了进一步解释，图IO是表示根据本发明实施例的、 对流散发热负荷的另一个典型方法，其中包括根据测量的热负荷1006 利用热传递物质泵使热传递物质806循环经过环1010。图10的方法类似于图9的方法。即，图10的方法类似于图9的 方法在于图10的方法包括提供经过热沉基底和装在基底上的多个翅 片的热对流通道804(800),在热沉基底内提供能流过热传递物质806 的热基底槽(900)，在每个散热翅片内提供能流过热传递物质806的 热翅片槽(902 )，并使含有热负荷1004的热传递物质806流过热对流 通道(802)。图10的热传递物质806代表热传导流体，例如，液体金 属或3MTM开发的全氟化物液体族， 一般称为FlUorinertTM。图10的能。图10的方法与图9的方法的不同在于，图10的方法包括测量热 负荷1004 ( 1000)。测量的热负荷1006代表热负荷的测量值，例如代表热能的电压信号。根据图10的方法，测量热负荷1004 ( 1000)可 以通过利用传感器提供的电压信号识别热负荷的热能实现，其中传感 器可以是，例如，热敏电阻。在图10的方法中，使含有热负荷的热传递物质806流过热对流通道环1010 (1002 )。热对流通道环1010是由经过热沉的热基底槽和热 翅片槽形成的环，用于将热传递物质从热沉基底传递到散热翅片。在 图10的方法中，利用热传递物质泵使热传递物质循环经过环1010 (1002)，包括根据测量的热负荷1006利用热传递物质泵使热传递物 质806循环经过环1010 (1008)。才艮据测量的热负荷1006利用热传递 物质泵使热传递物质806循环经过环1010 ( 1008)，可以根据测量的 热负荷1006通过为热传递物质泵提供电压信号实现。从上面的描述应该理解的是，在不偏离本发明真实精神的情况下， 可以对本发明的实施例做出不同的修改和变化。本说明书中的描述仅 仅是用于解释的目的，而不是构成本发明的限制。本发明的范围仅仅 由权利要求的内容限制。
权利要求
1.一种散发热负荷的热沉，所述热沉包括热沉基底，所述热沉基底在热沉基底内具有热基底槽，所述热沉基底能从热源接收热负荷；装在所述热沉基底上的散热翅片，每个散热翅片在散热翅片内具有热翅片槽；以及在所述热基底槽和所述热翅片槽内的热传递物质，所述热传递物质能将热负荷从所述热沉基底传递到所述散热翅片。
2. 根据权利要求1所述的热沉，其特征在于述散热翅片的环；以及所述热沉基底还包括能将所述热传递物质循环经过所述环的热传 递物质泵。
3. 根据权利要求2所述的热沉，其特征在于 所述热传递物质是液体金属；以及 所述热传递物质泵是电磁泵。
4. 根据权利要求2所述的热沉，还包括泵调节器，所述泵调节器 能根据热负荷测量值控制所述热传递物质泵。
5. 根据权利要求l所述的热沉，其特征在于所述热基底槽的至少 一部分处于与所述热源相邻的所述热沉基底内。
6. 根据权利要求l所述的热沉，其特征在于每个热翅片槽的至少 一部分延伸到所述散热翅片与所述热沉基底相对的末端。
7. 根据权利要求l所述的热沉，其特征在于所述热沉基底还包括 与所述热源相邻的并与所述热基底槽相邻的热分配板。
8. 根据权利要求1所述的热沉，其特征在于所述热沉基底还包括 基底入口，所述基底入口能将所述热传递物质从所述散热翅片之一接收到所述热基底槽中；以及基底出口 ，所述基底出口能将所述热传递物质从所述热基底槽排到所述散热翅片之一中。
9. 根据权利要求1所述的热沉，其特征在于所述热沉基底还包括 翅片安装板，所述翅片安装板形成安装所述散热翅片的表面，所述翅片安装板具有热板槽，能使所述热传递物质从一个散热翅片流到 另一个散热翅片。
10. 根据权利要求1所述的热沉，其特征在于每个散热翅片还包括翅片入口，所述翅片入口能将所述热传递物质从所述热沉基底中 接收到所述热翅片槽中以及翅片出口 ，所述翅片出口能将所述热传递物质从所述热翅片槽排 到所述热沉基底。
11. 一种并行散发热负荷的方法，所述方法包括 在热沉基底中接收热源的热负荷；经过热传导通道将所述热负荷传递到装在所述热沉基底上的散热 翅片；以及经过热对流通道将所述热负荷传递到所述散热翅片。
12. 根据权利要求11所述的方法，还包括 在所述热沉基底中提供能流过所述热传递物质的热基底槽； 在每个散热翅片内提供能流过所述热传递物质的热翅片槽；以及 在所述热基底槽和所述热翅片槽内提供热传递物质； 其特征在于在热沉基底中接收热源的热负荷还包括在所述热传递物质中接收所述热负荷；以及并且经过所述热对流通道将所述热负荷传递到所述散热翅片还包 括经过所述热基底槽和所述热翅片槽将所述热传递物质从所述热沉基 底传递到所述散热翅片。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于述散热翅片的环；以及 用热传递物质泵将所述热传递物质经过所述环循环。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于 所述热传递物质是液体金属；以及 所述热传递物质泵是电磁泵。
15. 根据权利要求11所述的方法，还包括 在所述热沉基底中提供热传导基底区；以及 为每个散热翅片提供两个热传导翅片壁；沉基底上的散热翅片还包括经过所述热传导基底区和所述热传导翅片 壁将所述热负荷传递到所述散热翅片。
16. —种对流散发热负荷的方法，所述方法包括 提供经过热沉基底和装在基底上的多个翅片的热对流通道；以及 使含有热负荷的热传递物质流过所述热对流通道。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于 提供经过热沉基底和装在基底上的多个翅片的热对流通道还包括:在所述热沉基底内提供能流过所述热传递物质的热基底槽；以及 在每个散热翅片内提供能流过所述热传递物质的热翅片槽；以及物质流过所述热基底槽和所述热翅片槽。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于述散热翅片的环；以及使含有热负荷的热传递物质流过所述热对流通道还包括利用热传 递物质泵循环所述热传递物质经过所述环。
19. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于 所述热传递物质是液体金属；以及 所述热传递物质泵是电磁泵。
20. 根据权利要求18所述的方法，还包括 测量所述热负荷；其特征在于利用热传递物质泵循环热传递物质经过所述环还包括 根据测量的热负荷利用热传递物质泵使所述热传递物质循环经过所述 环。
全文摘要
本发明涉及散发热负荷的热沉，包括热沉基底，所述热沉基底具有在热沉基底内的热基底槽，热沉基底能接收热源的热负荷；装在热沉基底上的散热翅片，每个散热翅片具有在散热翅片内的热翅片槽；以及在热基底槽和热翅片槽内的热传递物质，所述热传递物质能将热负荷从热沉基底传递到散热翅片。本发明还涉及并行散发热负荷的方法，包括在热沉基底中接收热源的热负荷，将热负荷经过热传导通道传递到装在热沉基底上的散热翅片，以及经过热对流通道将热负荷传递到散热翅片。
文档编号G06F1/20GK101119624SQ20071011003
公开日2008年2月6日 申请日期2007年6月12日 优先权日2006年8月2日
发明者C·M·休特纳, D·A·吉利兰 申请人:国际商业机器公司