CN116965163A - 具有集成滑动基座的冷板和包括该冷板的处理系统 - Google Patents

Abstract

提供一种具有集成滑动基座的冷板和包括该冷板的处理系统。在一个方面中，该处理系统包括印刷电路板(PCB)、布置在PCB之上的第一电子部件和布置在第一电子部件之上的热界面材料(TIM)。该系统包括布置在TIM之上的至少一个滑动基座。滑动基座被配置为与PCB间隔可变距离。该系统还包括布置在滑动基座之上的冷板，并且被配置为向滑动基座提供冷却剂并冷却第二电子部件。

Description

具有集成滑动基座的冷板和包括该冷板的处理系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年3月8日提交的题为“COLD PLATE WITH INTEGRATED SLIDINGPEDESTAL AND PROCESSING SYSTEM INCLUDING THE SAME”的美国临时专利申请No.63/158,260的权益，其公开内容通过引用整体并入本文且用于所有目的。

技术领域

本公开总体上涉及冷却部件，并且更具体地涉及冷却一个或多个电子部件。

背景技术

处理系统可以包括诸如片上系统(SOC)、专用集成电路(ASIC)等的多个部件。这样的部件在操作中时产生热量，使得对部件进行冷却可以改进部件的性能和/或使得部件能够在高温环境中无故障地操作。因此，可以期望为处理系统内的一个或多个部件提供冷却以改进处理系统的整体性能。

发明内容

在一个方面中，提供了一种处理系统，该处理系统包括：布置在印刷电路板(PCB)之上的第一电子部件，第一电子部件具有在垂直于PCB的主表面的第一方向上的高度；布置在第一电子部件之上的热界面材料(TIM)层；布置在TIM层之上的滑动基座，其中滑动基座被配置为在第一方向上与PCB间隔可变距离；以及布置在滑动基座之上的冷板，该冷板被配置为冷却第二电子部件并向滑动基座提供冷却剂，以经由滑动基座和TIM层冷却第一电子部件。

在一些实施例中，滑动基座包括：入口，被配置为接收来自冷板的冷却剂；出口，被配置为使冷却剂返回到冷板；以及鳍阵列，布置在入口与出口之间，并且被配置为在冷却剂与第一电子部件之间提供热传递，以用于冷却第一电子部件。

在一些实施例中，处理系统还包括O形环对，被配置为在滑动基座在第一方向上移动时维持滑动基座与冷板之间的流体密封。

在一些实施例中，处理系统还包括布置在冷板之上的第二PCB，其中第二电子部件被布置在第二PCB与冷板之间，并且其中在第一方向上，第二电子部件具有第二高度。

在一些实施例中，冷板包括鳍阵列，鳍阵列被配置为冷却第二电子部件。

在一些实施例中，处理系统还包括：布置在冷板与第二电子部件之间的第二滑动基座，其中第二滑动基座被配置为在第一方向上与第二PCB间隔第二可变距离。

在一些实施例中，第一电子部件包括第一处理器芯片，处理系统还包括：布置在PCB之上的第二处理器芯片，第二处理器芯片具有在第一方向上的第二高度；布置在第二处理器芯片之上的第二TIM层；以及布置在第二TIM层之上的第二滑动基座，其中，第二滑动基座被配置为在第一方向上与PCB间隔第二可变距离。

在一些实施例中，冷板包括歧管，歧管限定冷却剂被配置为流动穿过的路径，歧管包括：入口，被配置为接收冷却剂；路径中的分流部，被配置为将冷却剂的流动路由到滑动基座和第二滑动基座中的每一项中；以及出口，冷却剂被配置为通过出口离开冷板。

在一些实施例中，权利要求8的处理系统还包括：布置在PCB之上的第三电子部件；以及布置在第二电子部件之上的第三TIM层，其中冷板还包括布置在第三TIM层之上的固定间隙基座，并且其中歧管还被配置为指引冷却剂流过固定间隙基座，从而冷却第二电子部件。

在一些实施例中，第一电子部件包括第一处理器芯片，处理系统还包括：布置在PCB之下的弹簧加载后板，弹簧加载后板被配置为将处理器芯片拉向PCB。

在一些实施例中，滑动基座包括：基座主体；被包围在基座主体内的鳍阵列；以及旁路密封件，被配置为引导冷却剂流动穿过鳍阵列。

在一些实施例中，滑动基座还包括：鳍盖，被配置为将鳍阵列固定在基座主体内；以及O形环对，被配置为将滑动基座密封到冷板。

在一些实施例中，冷板包括被配置为容纳滑动基座的一部分的筒部。

另一方面是一种用于冷却至少一个集成电路裸片的系统，该系统包括：滑动基座，在尺寸上设计为覆盖集成电路裸片，该集成电路裸片布置在印刷电路板(PCB)之上，滑动基座包括用于接收冷却剂的入口和用于输出冷却剂的出口，其中滑动基座能够移动以调整滑动基座与集成电路裸片之间的距离；以及能够与滑动基座连接的冷板，冷板被配置为向滑动基座提供冷却剂，以用于冷却集成电路裸片，并且冷板被配置为冷却电子部件。

在一些实施例中，该系统还包括：第二滑动基座，在尺寸上设计为覆盖第二集成电路裸片，第二滑动基座包括用于接收冷却剂的入口和用于输出冷却剂的出口，其中第二滑动基座能够移动以调整第二滑动基座与第二集成电路裸片之间的距离，其中冷板还能够与第二滑动基座连接，并且冷板还被配置为向第二滑动基座提供冷却剂，以用于冷却第二集成电路裸片。

在一些实施例中，冷板包括：歧管，限定冷却剂被配置为流动穿过的路径，歧管包括：入口，被配置为接收冷却剂；分流部，位于路径中，分流部被配置为将冷却剂的流动路由到滑动基座和第二滑动基座中的每一项中；以及出口，冷却剂被配置为通过出口离开冷板。冷板可以包括用于冷却印刷电路板上的其他电子器件的固定间隙基座。这些固定间隙基座可以是冷板结构的一部分或者通过钎焊、胶粘等机械附接。

在一些实施例中，歧管还包括鳍结构，该鳍结构被配置为冷却一个或多个印刷电路板上的电子器件。

在一些实施例中，滑动基座和第二滑动基座被布置在冷板的相对侧上。

在一些实施例中，滑动基座和第二滑动基座被布置在冷板的相同侧上。

又一方面是一种制造方法，该方法包括：在印刷电路板(PCB)上的集成电路(IC)裸片之上提供滑动基座，其中热界面材料(TIM)层定位在IC裸片与滑动基座之间；以及附接弹簧加载后板，以将滑动基座固定在IC裸片之上，其中在所述附接之后滑动基座被配置为在第一方向上与PCB间隔可变距离。

在一些实施例中，该方法还包括：在滑动基座的入口和出口处提供O形环；以及将滑动基座的入口和出口连接到冷板，其中滑动基座布置在冷板与PCB之间。

在一些实施例中，滑动基座被配置为在入口处接收冷却剂，并且在出口处输出冷却剂。

附图说明

图1是根据本公开的各方面的部分组装的处理系统的横截面视图。

图2是根据本公开的各方面的具有固定间隙散热器的处理系统的横截面视图。

图3是根据本公开的各方面的用于冷却电子部件的热堆叠的横截面视图。

图4是根据本公开的各方面的具有滑动基座的处理系统的分解视图。

图5A至图5C图示示出根据本公开的各方面的滑动基座的垂直移动的处理系统的横截面视图。

图6A和图6B图示根据本公开的各方面的用于冷板和滑动基座的示例歧管设计。

图7是根据本公开的各方面的具有布置在冷板的两侧上的滑动基座的处理系统的分解视图。

图8是根据本公开的各方面的图6A和图6B的用于冷板的示例歧管以及组装有两个印刷电路板(PCB)的滑动基座的横截面视图。

图9是图示根据本公开的各方面的固定间隙冷板设计和滑动基座冷板设计的最高冷却剂操作温度的曲线图。

图10A和图10B图示根据本公开的各方面的用于冷板和滑动基座的示例歧管的外部视图。

图11A和图11B图示根据本公开的各方面的示例歧管的内部视图。

图12A和图12B图示可以连接到根据本公开的各方面的处理系统的示例滑动基座设计的分解视图。

图13图示根据本公开的各方面的冷却剂穿过示例滑动基座的流动。

图14A至图14C图示根据本公开的各方面的示例滑动基座的多个视图。

图15图示根据本公开的各方面的可以耦合到示例歧管设计的另一示例滑动基座。

图16A至图16C图示根据本公开的各方面的可以采用的密封配置的不同实施例。

具体实现方式

以下对某些实施例的详细描述呈现了对特定实施例的各种描述。然而，本文描述的创新可以以多种不同的方式体现，例如，如由权利要求所定义和涵盖的方式。在本描述中，参考附图，其中相同的附图标记和/或术语可以指示相同或功能相似的元件。将理解，图中图示的元件不一定按比例绘制。此外，将理解，某些实施例可以包括比附图中图示的更多的元件和/或附图中图示的元件的子集。此外，一些实施例可以包含来自两个或更多个附图的特征的任何合适组合。

针对处理系统(例如，多芯片模块、集成电路组装件等)的一个重要设计考虑是定位在一个或多个印刷电路板(PCB)上的电子部件的冷却。特别地，电子部件可以在给定温度范围内最高效地操作。因此，由电子部件产生的任何热量都可以使电子部件的温度增加到最高效操作的温度范围以上，从而导致性能的下降，并且在最坏的情况下导致停机。冷却通常需要将电子部件的温度维持在期望温度范围内或更接近期望温度范围，从而改进处理系统的性能。

本公开的各方面涉及一种冷却系统设计，该冷却系统设计可以包括双面冷板，该双面冷板在冷板的一侧或两侧上具有滑动基座(也称为“浮动”基座)。两个印刷电路板组装件(PCBA)可以被安装在冷板的相对侧上。滑动基座允许使用到PCBA中的任一个上的主要散热部件的减少的热阻路径。在这种设计中，冷板的体积或主体可以服务多种用途，包括：(i)用作歧管，以根据每个基座的需要将冷却剂分配到滑动基座，(ii)具有可调密度的内部鳍，以冷却PCBA上的未被滑动基座冷却的剩余散热部件，以及(iii)附接到冷却的PCBA，机械地且刚性地支撑PCBA，使PCBA不弯曲。与工业中通常使用的柔性软管相比，歧管也是一种可靠的布线方法，并且实现更低的系统压降，这产生系统的更高性能系数。

滑动基座可以用于经由冷却通道冷却处理系统的一个或多个相对高功率的电子部件。一个或多个电子部件可以包括处理器或其他集成电路裸片。滑动基座具有垂直移动的灵活性，同时维持冷板主体与滑动基座之间的流体密封。滑动基座可以为高功率电子组件提供相对低阻抗热界面，从而得到增加的冷却能力和更好的性能。低阻抗热界面可以通过利用附接到PCB的背面的弹簧加载夹压缩滑动基座与高功率ASIC之间的热界面材料来实现。

本公开的进一步方面提供用于一个或多个PCBA的冷却解决方案，这可以提供不同水平的冷却效率，以便在紧凑的空间中用单个冷却解决方案进行可靠的操作。这样的方面可以解决由于高功率密度芯片的热界面阻抗而导致的性能限制的技术挑战，其中专用冷却解决方案的空间不足和/或成本过高。

图1是根据本公开的各方面的部分组装的处理系统100的横截面视图。如图1所示，处理系统100包括PCB 102，在PCB102上放置多个电子部件104a-104d。在一个示例中，电子部件104a-104d包括两个高功率处理器104a和104b以及两个其他电子部件104c和104d。在一些应用中，高功率处理器104a和104b可以被配置为执行与自动驾驶仪(AP)驾驶、其他自主交通工具功能、高级驾驶辅助系统(ADAS)功能或交通工具的信息娱乐系统相关联的计算的至少一部分。然而，本公开的各方面不限于此，并且电子部件104a-104d可以被配置为根据特定应用执行各种功能。

在各种应用中，可以期望向电子部件104a-104d中的一个或多个提供冷却，以便改进电子部件104a-104d的性能，并允许它们在高温环境中以更高的可靠性操作。由于单个电子部件104a-104d的设计，电子部件104a-104d可以具有不同的高度，并且因此，在Z方向上从PCB 102延伸不同的距离(例如，垂直于PCB 102的主表面或由PCB 102定义的平面的方向)。除了由于使用不同的部件(例如，高功率处理器104a和104b以及其他电子部件104c和104d)而导致的电子部件104a-104d的高度的差异之外，由于电子部件104a-104d本身和冷却解决方案使用的任何其他材料的公差，也可能存在相同类型的电子部件104a-104d的高度的变化。

可以用于冷却图1中的电子部件104a-104d的一种技术是固定间隙散热器。图2是根据本公开的各方面的具有固定间隙散热器204的处理系统200的横截面视图。如图2所示，处理系统200包括PCB 102、多个电子部件104a-104d、多个热界面材料(TIM)层202a-d和散热器204。如上所述，单个电子部件104a-104d可以具有不同的高度，并且因此，在Z方向上从PCB 102延伸不同的距离。为了向电子部件104a-104d提供冷却，散热器204包括多个基座206、多个鳍208和多个支架210。多个基座206中的每个基座可以被配置为例如经由TIM层202a-d中的对应一个TIM层接触电子部件104a-104d中的对应一个电子部件。因此，散热器204可以被配置为经由基座206和TIM层202a-d形成的热连接耗散来自电子部件104a-104d中的每个电子部件的热量，以冷却电子部件104a-104d。

为了耗散由电子部件104a-104d产生的热量，基座206中的每个可以从散热器204的主体延伸与对应电子部件104a-104d的高度相对应的距离。尽管图2的处理系统200使得散热器204能够冷却具有不同高度的电子部件104a-104d，但是在散热器204与相应电子部件104a-104d之间使用固定间隙可能无法充分考虑电子部件104a-104d的高度的变化，该变化是由于因制造导致的电子部件104a-104d的公差的变化而发生的。对于设计为冷却可能具有不同高度和/或不同公差的多个电子部件104a-104d的冷却解决方案，该技术问题可能会很复杂。

可以考虑基座206与相应电子部件104a-104d之间的间隙的变化的一种方式是为TIM层202a-d提供足够的厚度，以考虑由于公差而导致的基座206与电子部件104a-104d之间的最大可能间隙。因此，TIM层202a-d可以吸收电子部件104a-104d与基座206之间的间隙的公差。

然而，使用具有足够厚度以吸收间隙中的公差的TIM层202a-d可能存在许多缺点。例如，当与电子部件104a-104d与基座206之间的热路径中的其他材料相比时，TIM层202a-d可能具有相对高的热阻抗。例如，可以在热路径中使用的某些材料包括：具有约150W/mK的热导率的铝、具有约350W/mK的热导率的铜以及具有约150W/mK的热导率的硅。相比之下，典型的TIM具有约10W/mK或更小的热导率。因此，在某些应用中，TIM层可以具有比相同厚度的铝层至少小约15倍的热性能。由于其相对高的热导率，提供具有足够厚度以吸收电子部件104a-104d与基座206之间的间隙的公差的一个或多个TIM层202a-d可能会在热路径中引入额外的热阻，从而降低冷却解决方案的效率。

在电子部件与对应基座之间包括固定间隙的另一个缺点涉及其中公差加起来提供的间隙小于电子部件104a-104d与基座206之间的标称间隙的情况。如本文所使用的，术语“标称间隙”通常是指其中电子部件104a-104d、基座206和堆叠中的任何其他部件的高度不会从其设计高度变化的间隙。当间隙小于标称间隙时，当散热器204附接到PCB 102时，TIM层202a-d可能会被压缩，从而导致对电子部件104a-104d施加额外的压力。随着时间的推移，这种额外的压力可能会损坏电子部件。

图3是用于根据本公开的各方面的用于冷却电子部件的热堆叠300的横截面视图。如图3所示，热堆叠300包括PCB 102、基板302、裸片304、第一TIM层303、盖子306、第二TIM层305和散热器204，散热器204包括基座206和一个或多个对流部件308。第二TIM层305可以对应于图2中的TIM层202a-d。一个或多个对流部件308可以包括冷却剂(例如，液体冷却剂或气体冷却剂)和冷却鳍。在一些实施方式中，基板302、裸片304、第一TIM层303和盖子306一起形成电子部件(例如，图1和/或2的电子部件104a-104d中的一个)。热堆叠300中的材料中的每个都可能贡献于从冷却剂到裸片304的总温度上升。

在热堆叠300中，第二TIM层305可以具有对热堆叠300的总温度上升的最大贡献。例如，对热堆叠300的分析指示第二TIM层305可以贡献对热堆叠300的总温度上升的约30％。因此，就冷却效率而言，第二TIM层305可能是热堆叠300中的瓶颈。通过降低第二TIM层305的温度上升贡献，可以改进热堆叠300的冷却效率。可以减少第二TIM层305的热阻抗的一种方式是减少第二TIM层305的厚度。本文提供了使得能够减少第二TIM层305的厚度、同时解决与热堆叠300中的公差相关的上述技术问题中的一些或全部的本公开的实施例。这可能会降低裸片304与冷却剂之间的温度上升，从而使得处理器能够在更高冷却剂温度运行。

图4是根据本公开的各方面的具有滑动基座410的处理系统400的分解视图。参考图4，处理系统400包括媒体控制单元(MCU)PCB402、第一TIM层404、冷板204、多个O形环408、一对滑动基座410、第二TIM层和第三TIM层202、一对高功率处理器104、处理器PCB 102和一对弹簧加载后板416。

冷板204可以被配置为冷却MCU PCB 402的至少一部分和高功率处理器104两者。尽管将本公开的实施例描述为包括高功率处理器104，但本公开不限于此。特别地，在一些其他实施例中，滑动基座410可以用于冷却除高功率处理器104以外的电子部件。例如，根据本文公开的任何合适的原理和优点的滑动基座可以在冷却系统中实现，该冷却系统被布置为冷却任何合适的集成电路裸片、处理器芯片等。滑动基座410的尺寸设计为覆盖图4中的相应处理器104。处理器104是集成电路裸片的示例。

滑动基座410中的每个可以经由O形环408被密封到冷板204，同时仍然允许滑动基座410相对于冷板204在Z方向上自由移动。在某些实施例中，滑动基座410可以在Z方向上与PCB 102间隔可变距离，从而补偿高功率处理器104的高度的公差的任何变化。

当滑动基座410未在Z方向上固定时，在安装之后滑动基座410可能不会在Z方向上明显移动。然而，在某些情况下，滑动基座410在安装之后可能在Z方向上移动。例如，在温度的变化下，热堆叠中的一个或多个部件可能膨胀和/或收缩。因此，滑动基座410可以基于这种膨胀/收缩而在Z方向上移动。滑动基座410可以使用处理系统400来动态调整Z位置。此外，尽管O形环408可以在某些实施例中使用，但在一些其他实施例中，滑动基座410可以使用诸如柔性软管连接的其他连接部件被密封到冷板204。

如至少结合图6所描述的，冷板204可以至少部分地工作以将冷却剂路由通过滑动基座410，以从包括滑动基座410、第二TIM层和第三TIM层202和高功率处理器104的热堆叠中抽取热量。对于不具有与高功率处理器104相同冷却水平的规格的其他电子部件，冷板204可以包括具有固定间隙的基座(例如，如图2所示)，以冷却这些其他电子部件。

尽管图4实施例用被配置为冷却一对高功率处理器104的一对滑动基座410来图示，但本公开不限于此。例如，在一些实施例中，可以提供单个滑动基座410和高功率处理器104对或三个或更多个滑动基座410和高功率处理器104对。在某些应用中，可以在冷板与第一TIM层404之间提供额外的滑动基座410，以在一些其他实施例中冷却MCU PCB 402上的处理器(未在图4中示出)，从而在冷板204的相对侧上提供滑动基座410。

本文描述的滑动基座架构的各方面可以用于冷却在受限体积中具有不同功率密度水平的电子部件，同时降低热源(例如，包括高功率处理器104的电子部件)的热界面阻抗。主冷板204和滑动基座410可以由用于冷却功能的导热材料形成，并且顺应性密封件(例如，O形环408或垫片)可以用于在滑动基座410与冷板204之间提供密封。冷板204可以采用各种内部冷却鳍几何形状来调节冷却效率。

在一些实施例中，冷板204可以服务至少三种不同的功能，包括：将流量基本均匀地分配到滑动基座410，利用密集鳍阵列(其可以提供高效冷却)冷却MCU PCB 402上的电子部件(例如处理器芯片)，以及通过冷板204内限定的主通道来冷却处理器PCB 102和MCUPCB 402上的较低功率电子部件。

与固定间隙实现相比，滑动基座410可以不受约束地垂直地实现冷却剂与高功率处理器104之间的相对低阻抗热界面。滑动基座410被配置为在组装之后垂直移动。通过对滑动基座410的入口和出口上的径向O形环408的压缩，可以动态地维持滑动基座410与冷板204之间的流体密封。滑动基座410中的每个可以包括密集鳍阵列以改进高功率处理器104的冷却的效率。

弹簧加载后板416可以被配置为将滑动基座410向下拉到处理器PCB 102上，以对高功率处理器104施加基本均匀的压力，并且从而降低热界面阻抗。通过允许滑动基座410在Z方向上移动，在滑动基座410与高功率处理器104之间施加的压力可以与电芯片公差变化解耦，从而使得压力能够由弹簧加载后板416设置。

此外，滑动基座410与冷板204之间的接口可以包括机械保持器，该机械保持器被配置为保持滑动基座410，使得冷板204的歧管内部的冷却剂压力不能将滑动基座410推离冷板204如此远，以至于滑动基座410与冷板204断开。

图5A至图5C图示示出根据本公开的各方面的滑动基座410的垂直移动的处理系统500的各种横截面视图。图5A至图5C图示的实施例的处理系统500可以包括定位在高功率处理器104与冷板204之间的单个滑动基座410。虽然图5A至图5C图示了其中使用单个滑动基座410的实施例，但本公开不限于此，并且可以安装多个滑动基座410来冷却定位于PCB 102上的其他电子部件。

TIM层202定位在高功率处理器104与滑动基座410之间。与固定间隙实现相反，TIM层202可以被形成为具有明显比固定间隙实现中使用的TIM层202薄的厚度。由于滑动基座410在Z方向上不受约束，因此滑动基座410可以吸收高功率处理器104和热堆叠中的任何其他部件的高度的任何变化(例如，参见图3的热堆叠300)，TIM层202可能不需要吸收热堆叠的高度的任何变化，并且因此可以更薄。

图5A图示其中热堆叠中的公差可以加起来接近标称值(例如，当堆叠中的部件不从其设计高度变化时热堆叠的高度)的实施例，图5B图示其中热堆叠中的公差可以加起来显著小于标称值的实施例。并且图5C图示其中热堆叠中的公差可以加起来显著大于标称值的实施例。图5A至图5C的实施例示出滑动基座410如何可以在Z方向上移动，以补偿热堆叠中的一个或多个部件(例如，处理器104)的Z高度的变化。这些图示出滑动基座410可以吸收Z高度变化。滑动基座410可以称为公差吸收基座。

图5A至图5C还图示冷却剂504流动穿过冷板204的方向502。冷却剂504可以流动穿过滑动基座410，以便帮助冷却高功率处理器104。冷却剂504还可以在不使用滑动基座410的情况下帮助冷却连接到冷板204的其他部件。

图6A和图6B图示根据本公开的各方面的用于冷板204的示例歧管600。冷却剂流动操作也标记在图6A中。特别地，图6A从上方图示了歧管600，而图6B从下方图示了歧管600。参考图6A，在操作602处，冷却剂流入冷板204的入口604。冷却剂可以是液体冷却剂或气体冷却剂。利用冷却剂，冷板204可以提供主动冷却。在操作606处，冷却剂流被拆分成两个平行路径，使得冷却剂流入滑动基座410中的每个。在操作608处，冷却剂流动穿过滑动模块410，从而冷却对应的电子部件，并在操作610处返回到冷板204。在操作612处，冷却剂然后流动穿过鳍阵列614，以冷却定位于冷板204上方的电子部件。最后，在操作616处，冷却剂经由出口618从冷板204流出。

参考图6B，滑动基座410中的每个可以经由一对螺钉620和在冷板204上的螺纹622附接到冷板204。在某些实施例中，螺钉620可以从冷板204延伸设定长度，从而通过与螺钉620的头部的干扰来限制滑动基座410沿着螺钉620远离冷板204的行程。在图示的实施例中，滑动基座410中的每个被示出为通过一对螺钉附接到冷板622，然而，在其他实施例中，可以使用单个螺钉620或三个或更多个螺钉620。

在诸如图6A和图6B的实现的一些实施例中，冷板204的歧管600可以服务许多不同的功能。一个功能包括将流量基本均匀地分配到滑动基座410，以便冷却高功率处理器(例如，图4和图5A至图5C中的高功率处理器104)。另一个功能包括使用鳍阵列614(其可以提供高效冷却)对MCU PCB(例如，参见图4的MCU PCB 402)上的(一个或多个)处理器芯片进行冷却。在一些实施例中，(一个或多个)MCU处理器芯片可能不具有与高功率处理器104相同的高效冷却水平的规格，并且因此，鳍阵列614可以为(一个或多个)MCU处理器芯片提供足够的冷却，而无需使用滑动基座410来减少第一TIM层的厚度(例如，参见图4的第一TIM层404)。然而，在一些其他实施例中，可以在冷板204上方提供至少一个滑动基座，以便允许使用相对较薄的第一TIM层来提供对(一个或多个)MCU处理器芯片的更高效的冷却。

又一功能包括通过冷板204内限定的歧管600的主通道来冷却处理器PCB 102和MCU PCB 402上的低功率电子部件。例如，冷板204可以包括一个或多个固定间隙基座206，固定间隙基座206被配置为冷却处理器PCB 102和MCU PCB 402上的低功率电子部件。

图7是根据本公开的各方面的具有布置在冷板204的两侧上的滑动基座410的处理系统650的分解视图。如图7所示，冷板204包括示例歧管660，歧管660被配置为将冷却剂路由穿过滑动基座410中的每个。冷却剂可以从入口604流入歧管660，流动穿过布置在冷板204之下的两个滑动基座410，然后在出口618处离开歧管660之前流动穿过布置在歧管660上方的滑动基座410。布置在冷板204之上的滑动基座410可以被配置为冷却附接到MCU PCB402的底部的处理器，而布置在冷板204上方的滑动基座410可以被配置为冷却附接到ADASPCB 102的顶部的对应处理器。

图8是图6A和图6B的用于冷板204的示例歧管600以及与处理器PCB 102和MCU PCB402组装的滑动基座410的横截面视图。特别地，图8示出了弹簧加载后板416，弹簧加载后板416被配置为将滑动基座410拉向处理器PCB 102。弹簧加载后板416可以被配置为对高功率处理器104施加基本均匀的压力，这可以导致热界面阻抗的降低。

图8中还示出了定位在处理器PCB 102与MCU PCB 402之间的冷板204。O形环408通过在滑动模块410的入口702和出口704处的O形环408的径向压缩来维持滑动基座410与冷板204之间的动态流体密封。滑动基座410还包括密集鳍阵列704，密集鳍阵列704被配置为帮助高功率处理器104的高效冷却。如上所述，滑动基座410与冷板204之间的接口可以包括机械保持器，机械保持器被配置为保持滑动基座410，使得冷板204的歧管内部的冷却剂压力不能将滑动基座410推离冷板204如此远，以至于滑动基座410与冷板204断开。机械保持器可以包括螺钉。

参考图6A、图6B和图8，流体在入口702处进入滑动基座410并且流动通过鳍阵列704，使得流体在在出口704处流出滑动基座之前基本上平行于阵列704的鳍。从高功率处理器到冷却剂中的大部分热传递可以在流体流动穿过滑动基座704中的鳍阵列时发生。类似的冷却剂流动可以适用于其他系统中的冷却部件的其他歧管和滑动基座几何形状。

图9是图示根据本公开的各方面的固定间隙冷板设计和滑动基座冷板设计的最高冷却剂操作温度的曲线图。如图9所示，用于固定间隙冷板设计的曲线802随着流速的增加接近第一最高操作冷却剂温度。相反，用于滑动基座和冷板设计的曲线804随着流速的增加接近第二最高操作冷却剂温度，其中第二最高操作冷却剂温度高于第一最高操作温度。在一些实施例中，第一最高操作冷却剂温度可以比第二最高冷却剂温度低约6℃。由于滑动基座设计能够去除公差对冷却解决方案与芯片之间的热界面的影响，因此滑动基座设计能够在更高操作冷却剂温度操作，从而使得高功率处理器能够在相对较高的最高冷却剂温度可靠地操作。

虽然本公开的各方面已经结合图4至图8的包括各自耦合到冷板204的入口702和出口704的滑动基座410描述，但本公开的各方面不限于此。在一些实施例中，滑动基座908可以经由单个活塞/气缸式连接件被耦合到冷板。这种类型的连接可以通过减少或防止滑动基座908的任何倾斜/晃动来改进滑动基座908的稳定性。

图10A和图10B图示根据本公开的各方面的用于冷板和滑动基座908的示例歧管900的外部视图。特别地，图10A从下方图示歧管900，并且图10B从上方图示歧管900。歧管900在本文也可以被称为冷板。

参考图10A和图10B，歧管900包括入口904和出口906，并且歧管900被配置为连接到一个或多个滑动基座908。歧管900被配置为将冷却剂路由穿过滑动基座908中的每个。图示了示例冷却剂流910，其中冷却剂可以从入口904流入歧管900，穿过两个滑动基座908，并从出口906离开歧管900。

图11A和图11B图示根据本公开的各方面的示例歧管900的内部视图。参考图11A，冷却剂流入歧管900的入口902。冷却剂可以是液体冷却剂或气体冷却剂。利用冷却剂，歧管900可以提供主动冷却。在操作期间，冷却剂流910被拆分成两个平行路径，使得冷却剂流入滑动基座908中的每个。

在流动通过滑动基座908之后，冷却剂流910从如图11A所示的歧管900的底部继续至图11B中图示的歧管900的顶侧。参考图11B，冷却剂流动穿过鳍阵列911，从而冷却形成在鳍阵列911上方的(一个或多个)电子部件。然后，冷却剂流动到出口906，离开歧管900。

图12A和图12B图示根据本公开的各方面的能连接到处理系统的示例滑动基座908的分解视图。参考图12A，滑动基座908包括基座主体909、多个紧固件912(例如螺钉)、鳍阵列914、鳍盖916、一对O形环918和旁路密封件920。滑动基座908被配置为被附接到歧管900上的附接点913，并且滑动基座908的至少一部分被配置为容纳在歧管900中形成的筒部915中。在一些实施例中，紧固件912可以体现为将基座主体909耦合到歧管900的行程限制肩螺钉。在一些实施例中，歧管900上的四个紧固件912和对应的附接点913被使用并定位以减少滑动基座的倾斜/晃动。

鳍阵列914被配置为在冷却剂与耦合到滑动基座908的电子部件926之间提供热传递，以用于冷却电子部件926。鳍盖916被配置为将鳍阵列914固定在基座主体909内。O形环918被配置为将基座主体909密封到歧管900。通过使用一对O形环918，密封件可以比使用单个O形环更能抵抗冷却剂泄漏。旁路密封件920被配置为防止冷却剂绕过滑动基座908，将冷却剂路由以流动通过鳍阵列914。与图4至图8的滑动基座410相比，滑动基座908具有较大的入口/出口表面积，这可以降低冷却剂穿过滑动基座908的压降，但也可能导致施加到电子部件926的力的增加。

参考图12B，电子部件926可以经由使用多个螺钉922被固定在适当位置中的一对弹簧背板924来被耦合到滑动基座908中的每个。在一些实施例中，电子部件926可以包括一个或多个高功率处理器(类似于图4中示出的高功率处理器104)。尽管单个电子部件926在图12B中图示，但在一些其他实施例中，滑动基座908可以被配置为分别冷却一对电子部件926。弹簧加载后板924可以被配置为将滑动基座908向下拉到电子部件926上，以对电子部件926施加基本均匀的压力，并且从而降低热界面阻抗。弹簧加载后板924允许滑动基座908在Z方向上移动，使得在滑动基座908与电子部件926之间施加的压力可以与电子芯片公差变化解耦，从而使得压力能够由弹簧加载后板924设置。

图13图示根据本公开的各方面的冷却剂通过示例滑动基座908的流动930。如本文所描述的，基座主体909的一部分具有活塞形状该部分被配置为被容纳在歧管900的筒部中。由于这种配置，基座主体909不具有像图4至图8的滑动基座410中那样分别连接到歧管的入口和出口。因此，当安装在基座主体909中时，鳍盖916与旁路密封件920一起形成入口923和出口925。

如图13所示，冷却剂930从歧管900经由旁路密封件920的一侧上的入口923流动930进入基座主体909，流动930穿过鳍阵列914，然后通过旁路密封件920的相对侧上的出口流动930回到歧管900中。O形环928还提供基座主体909与歧管900之间的密封，使得冷却剂不会从基座主体909的各侧周围泄漏，而旁路密封件920防止冷却剂完全绕过滑动基座908。通过使用由基本上围绕整个基座主体909的O形环928提供的径向密封，与图4至图8的滑动基座410相比，滑动基座908可以抑制或防止围绕中心轴的倾斜/晃动。例如，当滑动基座410的入口702比出口704具有更大的摩擦力时，滑动基座410可能倾斜，这可以削弱与附接的电子部件104的热界面。此外，由于入口702与出口704之间的压降，两者之间的冷却剂力将是不同的，这也可能导致倾斜。

图14A至图14C图示根据本公开的各方面的示例滑动基座908的视图。具体地，图14A是滑动基座908的侧视图，图14B是透明地示出基座主体909内的鳍阵列914的位置的滑动基座908的侧视图，并且图14C是透明的滑动基座908的侧视图以及示出在滑动基座908被组装时处于适当位置中的O形环918。

参考图12A至图14C，滑动基座908中的每个可以经由活塞/气缸类型的连接件被耦合到歧管900。换句话说，滑动基座908的主体具有类似于活塞的形状，而歧管具有类似于滑动基座908插入其中的筒部的互补形状。通过使用这种类型的单个同心连接，与图4至图8中的滑动基座410相比，滑动基座908可以更稳定且更不可能倾斜/晃动。滑动基座908仍然可以使用旁路密封件200引导冷却剂流动穿过鳍阵列914，旁路密封件200阻止冷却剂流过/绕过滑动基座908。

图15图示根据本公开的各方面的可以被耦合到示例歧管设计的另一示例滑动基座940。在图15的这个实施例中，滑动基座940包括旁路泡沫942，其中压敏粘合剂(PSA)944形成在旁路泡沫942的两侧上。旁路泡沫942可以类似于滑动基座908的旁路密封920起作用。

由于旁路泡沫942未覆盖整个鳍阵列914，因此在PSA 944上方可能存在施加向下压力的淤塞冷却剂。这种压力可能导致电子部件926的力。相反，通过使用如图12A至图14C所示的旁路密封件920，可以防止冷却剂在鳍盖916上方淤塞，从而减少由于冷却剂而施加到电子部件926的力。

图16A至图16C图示根据本公开的各方面的可以采用的密封配置的不同实施例。密封配置可以与本文公开的任何滑动基座配置组合使用。

图16A图示第一配置1000，该第一配置1000包括通过由O形环1006提供的两个径向密封件而密封的气缸1002和活塞1004。气缸1002可以形成在歧管(例如，歧管600或900)上，而活塞1004可以形成在滑动基座(例如，滑动基座410或908)上。活塞1004可以包括加工表面，其中O形环1006被适配以维持O形环1006的位置。第一配置1000可以由于旁路密封件920的力和冷却液压力的力而对电子部件926产生力。

图16B图示第二配置1010，该第二配置1010包括通过四个径向密封件或O形环1016密封的气缸1002和活塞1014。如图所示，两个O形环1016密封活塞1014的内径，并且两个O形环1016密封活塞1014的外径。气缸1012可以形成在歧管(例如，歧管600或900)上，而活塞1014可以形成在滑动基座(例如，滑动基座410或908)上。活塞1014可以包括活塞1014的内径和外径两者上的加工表面，其中O形环1016被适配以维持O形环1016的位置。第二配置1010可以由于旁路密封件920的力和冷却剂压力的力而对电子部件926产生力。

图16C图示第三配置1020，该第三配置包括通过两个径向密封件或O形环1026和面密封件1028密封的气缸1012和活塞1024。气缸1022可以形成在歧管(例如，歧管600或900)上，而活塞1024可以形成在滑动基座(例如，滑动基座410或908)上。活塞1024可以包括加工表面，其中O形环1026被适配以维持O形环1026以及面密封件1028的位置。由于面密封件1028，第三配置1020可以向电子部件926施加力。面密封件1028可以被配置为具有足够的压缩长度以允许基座的滑动。

通过使用本文描述的滑动基座架构，冷板能够用作向(一个或多个)滑动基座提供冷却剂的流动分配层以及具有高效和低效冷却通道的主动冷却解决方案两者。高效冷却通道可以用于冷却高功率处理器(例如，经由滑动基座)，而低功率电子部件可以使用固定间隙基座冷却。

在一些实施例中，一种制造处理系统的方法可以包括在印刷电路板(PCB)上的集成电路(IC)裸片之上提供滑动基座，其中热界面材料(TIM)层布置在IC裸片之上(例如，附接到IC裸片)，以及附接弹簧加载后板以将滑动基座固定在IC裸片之上。滑动基座被配置为在第一方向上与PCB间隔可变距离。该方法还可以包括在滑动基座的入口和出口处提供O形环，以及将滑动基座的入口和出口连接到冷板，其中滑动基座布置在冷板与PCB之间。

结论

前述公开不旨在将本公开限制于所公开的精确形式或特定使用领域。因此，预见到鉴于本公开可以进行本公开的各种替代实施例和/或修改，无论本文是否明确描述或暗示。已经因此描述了本公开的实施例，本领域普通技术人员将认识到可以在不脱离本公开的范围的情况下在形式和细节上进行改变。因此，本公开仅受权利要求限制。

在前述说明书中，已经参考具体实施例描述了本公开。然而，如本领域技术人员将认识到的，可以在不偏离本公开的精神和范围的情况下以各种其他方式修改或以其他方式实现本文公开的各种实施例。因此，本描述被认为是说明性的，并且是为了教导本领域技术人员利用所公开的通风口组装件的各种实施例的方式的目的。应理解，本文所示和描述的公开的形式将被视为代表性实施例。等效的元件、材料、过程或步骤可以代替本文代表性地说明和描述的那些。此外，本公开的某些特征可以独立于其他特征的使用而被利用，所有这些对于本领域技术人员在受益于本公开的此描述之后将是显而易见的。用于描述和声明本公开的诸如“包括”、“包含”、“合并”、“含有”、“具有”、“是”的表达旨在以非排他性方式解释，即允许未明确描述的项目、部件或元件也存在。对单数的引用也应被解释为与复数有关。

此外，本文公开的各种实施例应在说明性和解释性意义上理解，并且不应以任何方式被解释为本公开的限制。所有合并参考文献(例如，附接、附着、耦合、连接等)仅用于帮助读者理解本公开，并且可能不会产生限制，特别是关于本文公开的系统和/或方法的位置、取向或使用。因此，合并引用，如果有的话，应被广义地解释。此外，这种合并引用不一定推断两个元件彼此直接连接。此外，所有数字术语，诸如但不限于“第一”、“第二”、“第三”、“初级”、“次级”、“主要”或任何其他普通和/或数字术语也应仅被视为标识符，以帮助读者理解本公开的各种元件、实施例、变型和/或修改，并且可能不会产生任何限制，特别是关于任何元件、实施例、变型和/或修改的顺序或偏好，或超过另一个元件、实施例、变型和/或修改。

还将认识到，附图/图中描述的元件中的一个或多个也可以以更加分离或集成的方式实现，或者甚至在某些情况下被去除或呈现为不可操作的，如根据特定应用是有用的。

Claims (22)

1.一种处理系统，包括：

第一电子部件，布置在印刷电路板(PCB)之上，所述第一电子部件具有在垂直于所述PCB的主表面的第一方向上的高度；

热界面材料(TIM)层，布置在所述第一电子部件之上；

滑动基座，布置在所述TIM层之上，其中所述滑动基座被配置为在所述第一方向上与所述PCB间隔可变距离；以及

冷板，布置在所述滑动基座之上，所述冷板被配置为冷却第二电子部件并且向所述滑动基座提供冷却剂，以经由所述滑动基座和所述TIM层冷却所述第一电子部件。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述滑动基座包括：

入口，被配置为接收来自所述冷板的所述冷却剂；

出口，被配置为使所述冷却剂返回到所述冷板；以及

鳍阵列，布置在所述入口与所述出口之间，并且被配置为在所述冷却剂与所述第一电子部件之间提供热传递，以用于冷却所述第一电子部件。

3.根据权利要求2所述的处理系统，还包括O形环对，所述O形环对被配置为在所述滑动基座在所述第一方向上移动时维持所述滑动基座与所述冷板之间的流体密封。

4.根据权利要求1所述的处理系统，还包括布置在所述冷板之上的第二PCB，其中所述第二电子部件布置在所述第二PCB与所述冷板之间，并且其中在所述第一方向上，所述第二电子部件具有第二高度。

5.根据权利要求4所述的处理系统，其中所述冷板包括鳍阵列，所述鳍阵列被配置为冷却所述第二电子部件。

6.根据权利要求4所述的处理系统，还包括：

第二滑动基座，布置在所述冷板与所述第二电子部件之间，其中所述第二滑动基座被配置为在所述第一方向上与所述第二PCB间隔第二可变距离。

7.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述第一电子部件包括第一处理器芯片，所述处理系统还包括：

第二处理器芯片，布置在所述PCB之上，所述第二处理器芯片具有在所述第一方向上的第二高度；

第二TIM层，布置在所述第二处理器芯片之上；以及

第二滑动基座，布置在所述第二TIM层之上，其中所述第二滑动基座被配置为在所述第一方向上与所述PCB间隔第二可变距离。

8.根据权利要求7所述的处理系统，其中所述冷板包括歧管，所述歧管限定所述冷却剂被配置为流动穿过的路径，所述歧管包括：

入口，被配置为接收所述冷却剂；

分流部，位于所述路径中，所述分流部被配置为将所述冷却剂的流动路由到所述滑动基座和所述第二滑动基座中的每一项中；以及

出口，所述冷却剂被配置为通过所述出口离开所述冷板。

9.根据权利要求8所述的处理系统，还包括：

第三电子部件，布置在所述PCB之上；以及

第三TIM层，布置在所述第二电子部件之上，

其中所述冷板还包括固定间隙基座，所述固定间隙基座布置在所述第三TIM层之上，并且

其中所述歧管还被配置为指引所述冷却剂以流过所述固定间隙基座，从而冷却所述第二电子部件。

10.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述第一电子部件包括第一处理器芯片，所述处理系统还包括：

弹簧加载后板，布置在所述PCB之下，所述弹簧加载后板被配置为将所述处理器芯片拉向所述PCB。

11.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述滑动基座包括：

基座主体；

鳍阵列，被包围在所述基座主体内；以及

旁路密封件，被配置为引导所述冷却剂流动穿过所述鳍阵列。

12.根据权利要求11所述的处理系统，其中所述滑动基座还包括：

鳍盖，被配置为将所述鳍阵列固定在所述基座主体内；以及

O形环对，被配置为将所述滑动基座密封到所述冷板。

13.根据权利要求11所述的处理系统，其中所述冷板包括筒部，所述筒部被配置为容纳所述滑动基座的一部分。

14.一种用于冷却至少一个集成电路裸片的系统，包括：

滑动基座，在尺寸上设计为覆盖集成电路裸片，所述集成电路裸片布置在印刷电路板(PCB)之上，所述滑动基座包括用于接收冷却剂的入口和用于输出所述冷却剂的出口，其中所述滑动基座能够移动以调整所述滑动基座与所述集成电路裸片之间的距离；以及

冷板，能够与所述滑动基座连接，所述冷板被配置为向所述滑动基座提供所述冷却剂，以用于冷却所述集成电路裸片，并且所述冷板被配置为冷却电子部件。

15.根据权利要求14所述的系统，还包括：

第二滑动基座，在尺寸上设计为覆盖第二集成电路裸片，所述第二滑动基座包括用于接收所述冷却剂的入口和用于输出所述冷却剂的出口，其中所述第二滑动基座能够移动以调整所述第二滑动基座与所述第二集成电路裸片之间的距离，

其中所述冷板还能够与所述第二滑动基座连接，并且所述冷板还被配置为向所述第二滑动基座提供所述冷却剂，以用于冷却所述第二集成电路裸片。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述冷板包括：

歧管，限定所述冷却剂被配置为流动穿过的路径，所述歧管包括：

入口，被配置为接收所述冷却剂，

分流部，位于所述路径中，所述分流部被配置为将所述冷却剂的流动路由到所述滑动基座和所述第二滑动基座中的每一项中，以及

出口，所述冷却剂被配置为通过所述出口离开所述冷板。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述歧管还包括鳍结构，所述鳍结构被配置为冷却一个或多个印刷电路板上的电子器件。

18.根据权利要求15所述的系统，其中所述滑动基座和所述第二滑动基座布置在所述冷板的相对侧上。

19.根据权利要求15所述的系统，其中所述滑动基座和所述第二滑动基座布置在所述冷板的相同侧上。

20.一种制造方法，包括：

在印刷电路板(PCB)上的集成电路(IC)裸片之上提供滑动基座，其中热界面材料(TIM)层定位在所述IC裸片与所述滑动基座之间；以及

附接弹簧加载后板，以将所述滑动基座固定在所述IC裸片之上，其中在所述附接之后，所述滑动基座被配置为在所述第一方向上与所述PCB间隔可变距离。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

在所述滑动基座的入口和出口处提供O形环；以及

将所述滑动基座的所述入口和所述出口连接到冷板，其中所述滑动基座布置在所述冷板与所述PCB之间。

22.根据权利要求20所述的方法，其中所述滑动基座被配置为在入口处接收冷却剂，并且在出口处输出所述冷却剂。