CN102405693A - 栅格散热器 - Google Patents

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CN102405693A CN2009801588200A CN200980158820A CN102405693A CN 102405693 A CN102405693 A CN 102405693A CN 2009801588200 A CN2009801588200 A CN 2009801588200A CN 200980158820 A CN200980158820 A CN 200980158820A CN 102405693 A CN102405693 A CN 102405693A
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V·奥西波夫
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Abstract

一种栅格散热器(400)包括基座(420)、多个相交的散热片(410，415)和由所述多个相交的散热片形成的多个通道(405)。每个通道(405)在栅格散热器(400)的输入侧接受冷却空气(1605)并且将冷却空气(1605)引导到所述栅格散热器(400)输出侧的出口。

Description

栅格散热器
背景技术
当电子部件运行时，部件内的电子流产生热。如果不移除该热，电子部件可能变得过热，从而导致部件故障或损坏。可以以多种方式消散由电子部件产生的热，包括使用通过直接空气对流吸收和消散热的散热器。
集成电路设计和制造技术的改进使IC制造商生产以越来越快的速度运行并且执行越来越多数量操作的较小IC器件和其它电子部件。随着电子部件运行速度的加快，这些部件产生的热同样增加。另外，计算机部件被更密集地封装。这些因素促使期望有这样的散热器，该散热器在从这些电子部件移除热时具有更高的热效率和容积效率。
附图说明
附图示出了本文描述原理的各种实施例并且构成说明书的一部分。示出的实施例仅是示例并且并不限制权利要求的范围。
图1是根据本文描述原理的一个实施例的说明性散热器的透视图。
图2是根据本文描述原理的一个实施例的说明性散热器的透视图。
图3A和3B是根据本文描述原理的一个实施例的说明性冷却系统的图。
图4是根据本文描述原理的一个实施例的说明性栅格(grid)散热器的透视图。
图5A是根据本文描述原理的一个实施例的鳍片式(finned)的散热器内的温度曲线的说明图。
图5B是根据本文描述原理的一个实施例的栅格散热器内的温度曲线的说明图。
图6A是根据本文描述原理的一个实施例的、热移除与空气流量的关系的说明图。
图6B是根据本文描述原理的一个实施例的、散热器表面温度与空气出口温度之间差值与空气流量的关系的说明图。
图7是根据本文描述原理的一个实施例的说明性栅格散热器的前视图。
图8是根据本文描述原理的一个实施例的说明性栅格散热器的前视图。
图9是根据本文描述原理的一个实施例的说明性栅格散热器的前视图。
图10是根据本文描述原理的一个实施例的说明性栅格散热器的横截面视图。
图11是根据本文描述原理的一个说明性实施例的说明性栅格散热器的前视图。
图12是根据本文描述原理的一个实施例的说明性栅格散热器的前视图。
图13A-D示出根据本文描述原理的一个实施例的由连续的热传导材料片形成栅格散热器的说明性步骤。
图14是根据本文描述原理的一个实施例的由连续的热传导材料片形成的说明性栅格散热器的横截面视图。
图15是根据本文描述原理的一个实施例的由连续的热传导材料片形成的说明性栅格散热器的横截面视图。
图16是根据本文描述原理的一个实施例的包含栅格散热器的说明性冷却系统的图。
图17是根据本文描述原理的一个实施例的包含栅格散热器的说明性冷却系统的图。
图18是根据本文描述原理的一个实施例的包含在刀片服务器中的说明性冷却系统的图。
图19是根据本文描述原理的一个实施例的包括多个刀片服务器的说明性计算机机柜的图。
遍及全部附图，同样的标号表示类似的但不必同样的要素。
具体实施方式
当电子部件运行时，部件内的电子流产生热。如果不移除该热，电子部件可能变得过热，从而导致部件故障或损坏。可以以多种方式消散由电子部件产生的热，包括使用通过直接空气对流吸收和消散热的散热器。
集成电路设计和制造技术的改进使IC制造商生产以越来越快的速度运行并且执行越来越多数量操作的较小IC器件和其它电子部件。随着电子部件运行速度的加快，这些部件产生的热同样增加。
此外，更密集地封装计算机部件可能要求热移除系统中的更高热效率和容积效率。例如，现代电子器件的缩小的尺寸和增加的功能性可能导致受限得多的容积用于热移除系统。在诸如刀片服务器阵列的一些计算架构中，可以彼此靠近地放置这些容积受限的计算器件。
在以下的描述中，出于说明的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本系统和方法的透彻理解。然而，对本领域普通技术人员显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下也可以实践本装置、系统和方法。说明书中对于“实施例”、“示例”或类似语言的引用表示结合该实施例或示例来描述的具体特征、结构或特性包括在至少一个实施例中，但不一定包括在其它实施例中。在说明书各处出现的短语“在一个实施例中”或类似短语的各种实例并不一定都指同一实施例。
图1是与位于下方的计算机芯片(115)热接触的说明性散热器(100)的透视图。散热器(100)包括基座(110)和多个垂直散热片(105)。空气通过垂直散热片(105)并且从散热器(100)移除热。可以通过自然对流或强制对流使空气运动。自然对流利用热空气的浮力使加热的空气从散热片升离并且将冷空气引入散热器以便替换热空气。在强制对流冷却系统中，风扇或其它设备产生压力差或被引导通过散热片的运动空气流。自然对流系统通常具有比强制对流冷却系统低得多的冷却能力。
图2是空气流(200)通过的散热器(100)的说明图。根据一个说明性实施例，散热器(100)包括厚度为“d”的基座(110)。散热器(100)具有多个垂直散热片(105)，并且总宽度为“b”，总长度为“L”。空气流200平行于基座的平面而通过散热片(105)。
图3A是包括风扇(305)的强制空气冷却系统(300)的说明图。来自芯片(115)的热被传递到基座(110)，该基座(110)将热分散到垂直散热片(105)。风扇(305)可以以称为冲击冷却的过程将空气流直接吹入垂直散热片(105)。可替代地，风扇(305)可以通过移除散热片之间的空气并且将空气从风扇顶部吹出而产生抽吸(suction)。抽吸冷却系统在可以由风扇或吹风机产生的压力差的量方面具有固有限制。
图3B是通过风扇(305)进行冲击冷却的说明图。冷却空气(310)被从风扇(305)上方强制引入散热器(100)。在该配置中可能出现多种低效率。首先，在散热器表面上的空气分布不均匀。例如，风扇叶片速度在风扇周边处最高。结果，在风扇周边处产生较高的压力和空气流。在风扇的中央，可能产生低得多的空气流。该空气流可能在风扇下方回流。结果，散热器的中央可能未被有效地冷却。
此外，加热的空气可能回流。例如，来自散热器的空气可能向上漏出、环绕在风扇(305)外壳周围并且被吸回风扇(305)。具有更高的围绕风扇的管道可以避免该回流。然而，更高的管道使已经很高的冷却组件甚至更高。而且，即使加热的空气不回流，对于给定空气流速率而言，过早离开散热器的空气也未以其全部能力被加以利用，并且降低了散热器的总体冷却效率。
由散热器提供的冷却量取决于多种因素。这些因素可以包括：冷却空气和散热器表面之间的温差、强制通过散热器的空气体积和散热器的表面积。
图4是表面积比类似尺寸的鳍片式的散热器(300)显著更大的栅格散热器(400)的一个说明性实施例的透视图。根据一个说明性实施例，栅格散热器(400)包括具有多个垂直散热片(410)的基座(420)。水平散热片(415)与垂直散热片(410)交叉以形成具有多个通道(405)的栅格。通道可以具有各种几何形状，包括但不限于：正方形、矩形、六边形或其它几何形状。在一些说明性实施例中，通道可以延伸通过散热器并且保持相当恒定的横截面。在其它说明性实施例中，通道(405)的横截面可以在通道间变化，或沿着单独通道的长度而变化。
图5A是示出散热片之间空间的温度曲线(500)的鳍片式的散热器(100)的横截面图。出于说明的目的，仅示出鳍片式的散热器(100)的一部分，并且已将整个视图旋转以使垂直散热片(105)为水平。温度曲线具有三部分，表示通过传导基座(110)的温度的标为Tm的第一部分。表面温度Ts表示在给定点处的散热器表面的温度。T(x)表示通过散热片(105)之间开放空间的空气温度曲线。
热通量Q从位于下方的芯片运动到基座中。这使基座(110)的温度升高。如图5A中所示地，当热通量运动通过相对高热传导性基座材料时，在温度曲线Tm中有轻微下倾。在表面温度(Ts)处，空气流与散热器(110)的表面互相作用。将通过空气流的温度曲线T(x)示出为沿着曲线长度而下倾。沿着该散热器部分的中线(505)获得用于产生温度曲线T(x)的测量位置。温度曲线的高度高于或低于中线(505)示出通过温度曲线的相对温差。理想情况下，空气温度将等于表面温度Ts。这将使得在移除来自位于下方的芯片的热时有更高的散热器热效率。对于层式空气流，在散热器表面附近运动的气层更接近表面温度Ts，而远离表面的层可能处于低得多的温度。对于较高的空气通量速率，可能产生紊流(turbulent flow)。在紊流中，在空气中出现高得多的混合量，这导致更均匀的温度分布和更高效的从散热器离开的热传递。
图5B是栅格散热器(400)的说明性部分的图。如以上描述地，温度通量Q进入基座(420)并且被向上传导到主散热片(410)且进入交叉散热片(cross fin)(415)。当空气通量通过栅格散热器(400)时，温度曲线形成。沿着中线(510)测量温度。通过基座(420)的厚度d，温度有轻微的下倾。由交叉散热片(415)提供的额外表面积产生具有特性尺寸a和额外表面积的通道(405)。温度曲线T(x)示出较不严重的下降并在移除来自芯片的热时产生较高热效率，这是由于对冷却空气进行更均匀的加热。而且，被围绕的通道防止空气流的过早漏出和回流问题的发生。
栅格散热器使得对于同样尺寸的散热器和同样的空气流速率有大得多的热移除量，或者对于较小冷却流有相同热移除。结果，对于给定系统，栅格散热器可以更小，由此减小系统的总体积。附加或可替代地，提高的热性能可允许热产生部件的更低的运行温度。可以使用等式1来估计与空气通量有关的各种散热器的热移除。
W ( j ) = 0.023 mAbρC v ( j ) L ( j ) ( d + a ) ( ρdv ( i ) μ ) - 0.2 [ 1 - exp ( - L o L ( j ) ) ] ( Θ - T ) 等式1
其中：
W＝以瓦特为单位的从系统移除的热
j＝通过系统的空气体积流速
v＝空气速度
ρ＝空气密度
C＝空气的比热
μ＝空气的牛顿粘度
b＝散热器的宽度
L＝散热器的长度
d＝散热器基座的厚度
a＝通道的尺寸
θ＝空气的出口温度
T＝散热器的表面温度
对于鳍片式冷却系统m＝2，而对于栅格系统m≈4
图6A是如通过等式1所估计的、针对鳍片式系统和栅格系统移除的热的说明图。垂直轴线以瓦特为单位表示通过冷却空气通道从散热器移除的热。水平轴线是以每秒立方米为单位的通过散热器的空气通量。虚线表示在栅格系统中移除的热而点划线表示从鳍片式系统移除的热。如从该图可以看到的，具有相当尺寸和质量的栅格系统比鳍片式系统移除显著更多的热。例如，在每秒0.0075立方米空气处，鳍片式系统大约移除45瓦特的热。栅格系统大约移除85瓦特的热。
散热器热效率的度量是空气出口温度(θ)与散热器表面温度(T)之间的差。理想情况下，出口空气温度(θ)与散热器表面温度(T)相等。当出口空气温度等于散热器表面温度时，空气已经吸收了全部可能的热。达到该热效率水平通常是不实际的，这是由于散热器尺寸要变得无限大。然而，当将类似尺寸的两个散热器进行比较时，热效率可以提供散热器设计的效率的度量。
可以使用以下示出的等式2来估计出口空气温度(θ)与散热器表面温度(T)之间的差(ΔT)。
ΔT ≡ ( Θ - T ) = W [ AbL ( j ) mh ( j ) d + a [ 1 - exp ( - L o L ( j ) ) ] ( Θ - T ) ] - 1 等式2
图6B示出针对相当尺寸的栅格系统和鳍片式系统的等式2结果的说明图。水平轴线以每秒立方米为单位表示通过散热器的空气流速率。沿垂直轴线示出单位为摄氏度的温差，其中在轴线底部为较低温差，而在轴线较高处成比例地示出较高的温差。
将对于栅格系统的出口空气和散热器表面之间的温差示出为虚线。将对于鳍片式系统的温差示出为点划线。如可以该图上的曲线看到的，体积流速越高，温差变得越小。存在多种可能产生该结果的因素，所述因素包括较高速度流中增加的紊流。通常，在将热从表面传输离开中，紊流比更有序的流更高效。因此，当紊流增加时，散热器效率可以提高。
对于在图6B中示出的全部流速，栅格系统均具有比鳍片式系统低的温差。例如，在每秒0.0075立方米的流速处，对于鳍片式系统的温差大约是6.5摄氏度，而对于栅格系统的温差大约是3摄氏度。因此，对于给定的通过散热器的空气通量而言，栅格系统在移除热方面可以比鳍片式系统更有效。
栅格散热器可以具有各种配置和几何形状。图7示出与位于下方的芯片(725)热接触的栅格散热器(700)。该栅格散热器(700)包括将热分散到各垂直散热片(710)的基座(720)。这些主垂直散热片(710)用作到上方结构的传导路径。根据一个说明性实施例，多个交叉散热片(715)与主垂直散热片(710)交叉并且为散热器(700)提供额外表面积和结构支持。如以上讨论的，这些相交的散热片产生多个通道(730)。空气流被引导通过这些通道以便对散热器(700)和位于下方的芯片(725)提供期望的冷却。这些通道在散热器(700)的整个长度可以具有基本均匀的横截面。附加或可替代地，在通道中可以有各种扰乱(disruption)，诸如表面粗糙度、通道横截面的偏移等。这些障碍可以通过在障碍上的直接流冲击来产生额外聚集的冷却，或可用于在通道内产生额外紊流以提高热传递。在一些实施例中，通道的横截面可以朝出口增大以允许空气流的膨胀。膨胀空气流的体积和温度是物理上相关的，从而空气流体积的膨胀导致空气流内的更低的温度。因此，改变通道横截面可以用于对空气温度进行调节。
图8是具有锥形主散热片(810)的说明性散热器(800)的图。如以上讨论的，主散热片(810)用作在该结构其余部分中消散的大多数热的传导路径。通过使在基座处(此处有更大量的热通量)的主散热片(810)的基座更厚，散热器温度可以更均匀。
根据一个实施例，交叉散热片(815)可以比主散热片(810)显著更薄。交叉散热片(815)仅需要将相对少量的热从邻接的主散热片引导通过交叉散热片区域。因此，交叉散热片可以是相对薄的，且性能有少许下降。增加散热片的厚度导致空气通道(830)横截面面积减小。可以针对特定设计、热负荷与风扇组合，来在散热片几何形状和空气流之间进行量的权衡。
此外，通道(830)的横截面可以沿着散热器(820)的高度变化。例如，如果在散热器(800)的基座(820)附近期望高体积流速，则可以增加在基座处的通道横截面面积。可替代地，如果在基座处期望高表面积，则可以在基座(820)附近形成多个更小的通道。
根据一个说明性实施例，可以通过接合多个堆叠的管来形成栅格散热器。这些管可以由诸如金属的热传导材料制成，并且使用任何数量的技术来接合。例如，可以通过使用焊接、钎焊、粘合剂或其它技术来将管接合。这些管可以具有各种横截面几何形状，所述横截面几何形状可在管间变化和/或沿着单独管的长度而变化。
图9是栅格散热器(900)的一个说明性实施例的图。栅格散热器(900)包括多个从基座(920)延伸的径向主散热片(910)。基座(920)与芯片(925)直接热接触。进入基座(920)的热通量集中在直接在芯片(925)上的基座中央。径向主散热片臂(910)连接到基座(920)中央以便从基座(920)更直接地传导热。多个弧状交叉散热片(915)与径向主散热片(910)相交，以便形成多个通道(930)。通道(930)可以具有任何合适的几何形状，包括三角形、矩形、楔形或任何其它合适几何形状。
图10是说明性散热器(1000)的横截面图，该散热器(1000)包括多个从基座(1020)延伸的主散热片(1010)。基座(1020)与位于下方的芯片(1025)热接触。交叉散热片(1015)从主散热片(1010)延伸但不与相邻的主散热片相交。结果是在主散热片之间有多个开放通道(1030)。交叉散热片(1015)延伸进入开放通道(1030)在这些通道内产生高表面积。在一些实施例中，可以将较高压的流体流应用于相对于散热器其它部分的散热器的一部分。例如，在图10示出的实施例中，可以将较高压的流体流应用于基座附近的开放通道(1030)的下部。这可以产生二维流体流，其中流体的一部分轴向向下经过开放通道，并且流体的一部分通过通道蜿蜒的上部部分以便从散热器(1000)的顶部离开。
根据一个说明性实施例，栅格散热器也可以具有多个外部散热片(1035)，所述外部散热片(1035)延伸超出内部栅格结构，以便通过外部力或自由对流来提供额外冷却。
图11是包括与位于下方的芯片(1125)热接触的基座(1120)的说明性散热器(1100)的图。多个主散热片(1110)从基座(1120)向上延伸。可以通过使用金属挤压工艺来形成主散热片(1110)和基座(1120)。可以通过将弯的片状金属模板(1115，1130，1135)插入主散热片(1100)之间的空间来产生通道(1145)。片状金属模板的形状确定产生的通道(1145)的尺寸、数量和几何形状。例如，第一模板(1115)具有相对大的通道。第二模板(1130)产生较小但更多数量的通道。因此，第二模板(1130)在散热器(1100)内产生更大的表面积。第三模板(1135)产生越接近基座(1120)较小的通道以及在盖子(1140)附近的较大通道。
片状金属模板(1115，1130，1135)可以以多种方式与主散热片(1110)热接合以及结构接合，所述方式包括但不限于：焊接、钎焊、粘合剂或弹簧弹力。例如，盖子(1140)可以在主散热片(1110)之间压缩片状金属模板，并且在模板(1115，1130，1135)和主散热片(1110)以及基座(1120)之间产生合适的热接触。
图12是包含被弯曲来形成通道(1230)的连续热传导片(1215)的散热器(1200)的说明图。传导片(1215)设置在主散热片(1210)上并且接触基座(1220)。罩(1205)围绕散热器(1200)的上部并且形成通道(1230)的一些表面。
图13A-13D是示出由连续的传导材料片(1305)形成栅格散热器(1300)的步骤的图。根据一个说明性实施例，在片(1305)中形成两个弯曲(1315，1310)以产生如图13A中所示的U形几何形状。图13B说明在该片中形成另外的弯曲(1325，1320)以形成第一通道(1330)。如图13C中所示，重复该过程以形成包括两个另外通道(1335，1340)的列。图13D说明形成另外的列，以形成附着到基座(1345)的栅格。如以上讨论的，可以使用各种方法以将栅格附着到基座或在栅格中形成内部接合。产生的栅格散热器(1300)由连续的传导材料片(1305)和基座(1345)形成。可以根据特定设计需要来改变传导材料(1305)的类型、厚度和其它性质。
图14是用于由连续的热传导材料片(1410)形成栅格散热器(1400)的可替代几何形状的图。根据一个说明性实施例，热传导材料(1410)被弯曲并且在各个接触点(1415)接合以形成通道(1405)。将整体栅格结构接合到基座结构(1415)。
图15是用于由连续的热传导材料片(1510)形成栅格散热器(1500)的可替代几何形状的图。根据一个说明性实施例，热传导材料(1510)被弯曲并接合以形成相对开放的通道(1505)。将整体栅格结构接合到基座结构(1515)。
图16是用于芯片(1615)的说明性冷却系统(1600)的图。空气流(1605)被引导通过两个导管状风扇(1620)而进入歧管(1620)，然后通过栅格散热器(1625)。栅格散热器(1625)热连接到芯片(1615)并且将热从芯片(1615)传导离开。空气流(1605)通过对流热传递将所述热从栅格散热器(1625)移除。在该说明性实施例中，将导管状风扇(1610)用于在歧管(1620)中产生高气压，该高气压迫使空气通过栅格散热器(1625)中的通道。相对于其中风扇产生低压以将空气抽吸通过散热器的抽吸系统，该方法可以具有多个优点。风扇的抽吸动作受限于可以产生的压力差。抽吸风扇系统不能产生任何低于零的压力。因此，通过抽吸风扇系统产生的最大压力差等于典型为大气压力的供应压力。相对地，在入口产生高压以迫使空气通过散热器的风扇系统在可以产生的最大压力方面没有类似限制。相反，压力系统仅受冷却系统构成的限制，所述冷却系统构成诸如风扇设计、可用功率、风扇、歧管和栅格散热器的物理强度。因此，压力系统可以产生几个大气压以驱使空气流通过栅格散热器。当在栅格散热器中使用很小的通道时，这可以是特别有利的。
图17示出包括吹风机(1710)的冷却系统(1700)的说明性实施例，该吹风机(1710)附着到将空气流引导通过栅格散热器(1725)的歧管(1720)。栅格散热器(1725)用于冷却位于下方的芯片(1715)。
图18是在由虚线轮廓表示的刀片服务器(1800)内的说明性冷却系统(1700)的侧视图。刀片服务器(1800)是可以具有一个或多个中央处理单元(CPU)(1805)的非常紧凑的计算机。栅格散热器(1725)热连接到CPU(1805)。通过风扇(1710)产生空气流(1810)。空气流(1810)通过刀片服务器(1800)左侧的开口并且进入在其中将空气流(1810)压缩并喷射进入歧管(1720)的风扇(1710)。歧管(1720)将空气流(1810)引导通过栅格散热器(1725)。然后将空气流(1810)从刀片服务器(1800)的右侧排出。
紧凑设计、低剖面(profile)和热效率可以使栅格冷却系统特别适合具有几何形状约束的应用。图19是刀片服务器(1800)的说明性机架(1900)的前视图。机架(1900)包含16个刀片服务器(1800)，每个刀片服务器(1800)可以具有多个处理器。每个刀片服务器(1800)的前部都具有冷却空气通过其被吸入的多个开口。在刀片服务器(1800)内的各种部件上经过之后，加热的空气被从机架后部排出。可以使用各种风扇配置。根据一个说明性实施例，一个更大的风扇或风扇阵列向多个栅格散热器提供加压的空气。
总之，相比于鳍片式散热器，栅格散热器提供提高的热效率和容积效率。由主散热片和交叉散热片形成的通道提供额外的表面积并且防止冷却空气的过早离开和回流。因此，可以特别期望栅格散热器用于具有集中热源的更紧凑系统。
已经在前文给出的描述仅用于说明和描述所描述原理的实施例和示例。该描述并不意图是穷尽性的，或者将这些原理限制为任何已公开的精确形式。根据以上教导，许多修改和变型是可能的。

Claims (10)

1.一种栅格散热器(400)，包括：
基座(420)；
多个相交的散热片(410，415)；
由所述多个相交的散热片形成的多个通道(405)，所述多个通道中的每个通道被配置为在所述栅格散热器(400)的输入侧接受冷却空气(1605)，并且将所述冷却空气(1605)引导到在所述栅格散热器(400)的输出侧的出口。
2.根据权利要求1所述的栅格散热器，其中所述多个相交的散热片(415，420)包括主散热片(410)和交叉散热片(415)；所述主散热片(410)直接连接到所述基座(420)并且从所述基座(420)延伸开；所述交叉散热片(415)与所述主散热片(410)相交。
3.根据权利要求1所述的栅格散热器，其中所述主散热片(410)和所述交叉散热片(415)由连续的热传导材料片(1305)构成。
4.根据权利要求3所述的栅格散热器，还包括焊接接合部，所述焊接接合部将所述连续的热传导材料片(1305)的第一部分接合到所述连续的热传导材料片(1305)的第二部分。
5.根据权利要求1所述的栅格散热器，其中所述栅格散热器(1100)包括：
具有整合的主散热片(1110)的挤压成型的基座(1120)；以及
片状金属交叉散热片(1115)。
6.根据以上权利要求中任一项所述的栅格散热器，其中所述多个通道(405)中的每个通道被所述多个相交的散热片(410，415)在四面围绕，所述多个通道(405)中的每个通道互相平行，并且平行于所述基座(420)。
7.根据以上权利要求中任一项所述的栅格散热器，其中进入第一通道的冷却空气(1605)不与进入第二通道的冷却空气(1605)混合，直到所述冷却空气(1605)离开所述栅格散热器(400)为止。
8.根据以上权利要求中任一项所述的栅格散热器，还包括顶板(1140)，所述顶板(1140)被配置为接合所述主散热片(1110)的末端。
9.根据以上权利要求中任一项所述的栅格散热器，还包括吹风机(1610，1710)，所述吹风机(1610，1710)被配置为对所述冷却空气(1605)加压并且将加压后的冷却空气(1605)导入所述多个通道。
10.根据以上权利要求中任一项所述的栅格散热器，其中所述多个通道(405)具有变化的横截面几何形状。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104425435A (zh) * 2013-08-28 2015-03-18 英飞凌科技股份有限公司 具有散热器的重叠模塑的基板-芯片布置
CN112074113A (zh) * 2020-08-17 2020-12-11 珠海格力电器股份有限公司 一种驱动器安装支架、驱动器及其电子设备
CN112802808A (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 承奕科技股份有限公司 具插接埠的发热件用复合散热装置及具该装置的散热器

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012201710A1 (de) * 2011-02-14 2012-08-16 Denso Corporation Wärmetauscher
CN102620268B (zh) * 2012-03-14 2013-12-11 重庆邮电大学 非均匀分布的半导体照明散热器
US20160069622A1 (en) * 2013-04-23 2016-03-10 Alexiou & Tryde Holding Aps Heat Sink Having a Cooling Structure with Decreasing Structure Density
US20160255746A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Laird Technologies, Inc. Heat sinks including heat pipes and related methods
BE1023686B1 (nl) * 2015-11-12 2017-06-15 Maes Jonker Nv Inrichting met metaalschuim voor versnelde overdracht van warmte
KR20170079527A (ko) * 2015-12-30 2017-07-10 주식회사 효성 방열 장치
JP6645915B2 (ja) * 2016-06-24 2020-02-14 三協立山株式会社 ヒートシンク
CN110892797B (zh) * 2017-04-21 2021-07-20 株式会社Kmw 多入多出天线装置
US11102909B2 (en) * 2018-01-12 2021-08-24 Quanta Computer Inc. Front panel air duct
US11255534B2 (en) * 2018-10-03 2022-02-22 Coretronic Corporation Thermal module and projector
US20230337397A1 (en) * 2020-08-17 2023-10-19 Meta Platforms, Inc. Integrated vapor chamber and heat sink
US20240155802A1 (en) * 2021-03-08 2024-05-09 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Telecommunications Network Equipment Unit Comprising A Cooling System
US20230118952A1 (en) * 2021-10-15 2023-04-20 Cisco Technology, Inc. Heat sink with adaptive curvature to mitigate thermal runaway for a circuit component

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1056132A2 (en) * 1992-08-06 2000-11-29 Pfu Limited Heat-generating element cooling device
CN1321335A (zh) * 1999-09-10 2001-11-07 索尼电脑娱乐公司 散热器制造装置及方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1433374A (en) * 1921-05-24 1922-10-24 George A Houseman Radiator core
US3566959A (en) * 1969-07-17 1971-03-02 Controlled Power Corp Heat sink
US4884631A (en) * 1988-03-17 1989-12-05 California Institute Of Technology Forced air heat sink apparatus
US5437328A (en) * 1994-04-21 1995-08-01 International Business Machines Corporation Multi-stage heat sink
JPH08250879A (ja) * 1995-03-07 1996-09-27 Showa Aircraft Ind Co Ltd ヒートシンク
US5794685A (en) * 1996-12-17 1998-08-18 Hewlett-Packard Company Heat sink device having radial heat and airflow paths
US6085830A (en) * 1997-03-24 2000-07-11 Fujikura Ltd. Heat sink, and process and apparatus for manufacturing the same
US5884691A (en) * 1997-09-03 1999-03-23 Batchelder; John Samual Fluid transmissive moderated flow resistance heat transfer unit
US6025643A (en) * 1998-07-29 2000-02-15 Auger; Ronald N. Device for dissipating heat from a semiconductor element
JP3431004B2 (ja) * 2000-01-14 2003-07-28 松下電器産業株式会社 ヒートシンクおよびそれを用いた冷却装置
US6478082B1 (en) * 2000-05-22 2002-11-12 Jia Hao Li Heat dissipating apparatus with nest wind duct
DE60138594D1 (de) * 2000-07-10 2009-06-18 Thermal Form & Function Inc Gewölbter Matrixkühlkörper zum Kühlen von elektronischen Bauteilen
JP2003046037A (ja) * 2001-07-10 2003-02-14 Thermal Form & Function Llc 電子要素を冷却するための波形母体ヒートシンク
JP3992953B2 (ja) * 2001-09-12 2007-10-17 株式会社エムエーファブテック ヒートシンク
JP2003338694A (ja) * 2002-05-22 2003-11-28 Showa Denko Kk 放熱基板、ヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法
JP4325219B2 (ja) * 2003-02-26 2009-09-02 日本電気株式会社 電子装置の筐体構造とその密閉筐体の内部の気圧調整方法
JP4485835B2 (ja) * 2004-04-09 2010-06-23 古河スカイ株式会社 放熱器
US7028754B2 (en) * 2004-04-26 2006-04-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. High surface area heat sink
US7085135B2 (en) * 2004-06-21 2006-08-01 International Business Machines Corporation Thermal dissipation structure and method employing segmented heat sink surface coupling to an electronic component
US7593230B2 (en) * 2005-05-05 2009-09-22 Sensys Medical, Inc. Apparatus for absorbing and dissipating excess heat generated by a system
US7331381B2 (en) * 2006-02-16 2008-02-19 Allcomp, Inc. Hybrid heat exchangers
TWI328155B (en) * 2007-01-23 2010-08-01 Sunonwealth Electr Mach Ind Co Mini heat dissipating module
US7495913B1 (en) * 2007-08-09 2009-02-24 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Heat dissipating assembly having a fan duct

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1056132A2 (en) * 1992-08-06 2000-11-29 Pfu Limited Heat-generating element cooling device
CN1321335A (zh) * 1999-09-10 2001-11-07 索尼电脑娱乐公司 散热器制造装置及方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104425435A (zh) * 2013-08-28 2015-03-18 英飞凌科技股份有限公司 具有散热器的重叠模塑的基板-芯片布置
CN104425435B (zh) * 2013-08-28 2018-02-16 英飞凌科技股份有限公司 具有散热器的重叠模塑的基板‑芯片布置
CN112802808A (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 承奕科技股份有限公司 具插接埠的发热件用复合散热装置及具该装置的散热器
CN112074113A (zh) * 2020-08-17 2020-12-11 珠海格力电器股份有限公司 一种驱动器安装支架、驱动器及其电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120017029A (ko) 2012-02-27
TW201037259A (en) 2010-10-16
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US20120006514A1 (en) 2012-01-12
JP2012521657A (ja) 2012-09-13
WO2010110790A1 (en) 2010-09-30

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