CN1650423A - 一种散热装置 - Google Patents

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Abstract

一种散热装置包括基部，其中形成有空腔；和多个从基部延伸的突出部。多个突出部中至少一个带有内部空腔，该空腔与基部空腔流体连通形成热管的汽化腔。

Description

一种散热装置
技术领域
本发明涉及一种用于电子装置散热的装置和方法。具体地，本发明涉及一种具有至少一个中空突出部的散热装置，中空突出部连接到散热装置的基部空腔，其中突出部的中空部分和基部空腔构成热管汽化腔。
背景技术
集成电路元件的高性能，底成本，高度小型化，以及集成电路更高的组装密度是电脑工业的正在追求的目标。随着这些目标的实现，微电子电路片变得更小。因此，微电子电路片中的集成电路元件的能量消耗密度增加，其转而增加了微电子电路片的平均接头温度。如果微电子电路片的温度过高，微电子电路片的集成电路可能损坏即破坏。
已经使用了并且目前仍在应用各种装置和技术来消除微电子电路片的热量。一种散热技术涉及将大表面积热汇(heat sink)连接到微电子电路片上。图5显示了组件200，其包括微电子电路片202(显示为倒装晶片)，其通过多个焊球206物理地和电子地连接到基片载体204。热汇208通过导热胶214连接到微电子电路片202的背表面212。热汇208通常用导热材料制成，比如铜，铜合金，铝，铝合金和类似材料。微电子电路片202产生的热量通过热传递吸到热汇208中(沿具有最小热阻的路径)。
一般采用大表面积热汇208是因为热汇的散热速率基本上正比于热汇的表面积。大表面积热汇208一般包括多个突出部216，突出部基本上正交于微电子电路片202延伸。当然，应当知道突出部216包括但不限于细长平面翅片状结构和柱状/筒状结构。大表面积的突出部216允许热量从突出部216对流传送到围绕大表面积热汇208的空气中。风扇218可结合到组件200以增强对流散热。然而，尽管大表面积热汇已用于各种不同的微电子装置中，但对可产生相当大热量的微电子电路片，用热汇消除热量尚未完全成功。
另一种已知的消散微电子电路片的热量的方法是采用热管220，如图6所示。热管220是一种简单的装置，可快速将热量从一点传输到另一点，而且不需要使用电能或机械能。热管220一般通过抽出密封管222中空气来形成，密封管中含有工作流体224，如水或酒精。密封管222的第一端226靠近热源228。在热源228附近为液相的工作流体224温度增加并汽化成为气相工作流体224，其朝(箭头232指示)密封管的第二端234移动。当气相朝密封管第二端2324移动，会重新冷凝形成液相工作流体224，因此将液相工作流体224在汽化过程中吸收的热量释放出来。液相通常是利用毛细作用或重力作用回到密封管的靠近热源228的第一端226。其中这个过程是重复的。因此，热管220能够快速地将热量从热源223传送出来。
已经采用了各种不同结构的热管来冷却微电子电路片，并已经结合了翅片状散热片(finned heat slug)202。但是这种结构尚未完全成功，对于大体积微电子装置来讲，要使用低温冷却或制冷冷却相对有竞争性的成本是一种无奈的选择。
因此，非常希望开发出一种装置，其能有效地消除微电子电路片产生的热量。
发明内容
本发明提出一种散热装置，其包括：基部，其中形成至少一个空腔；多个从所述基部延伸的突出部，多个突出部中至少一个具有至少一个内部空腔；基部空腔与至少一个突出部空腔互相流体连通形成汽化腔。
本发明还提出一种形成散热装置的方法，包括：形成散热装置基部，基部具有至少一个内部空腔；形成从基部延伸的多个突出部；在多个突出部中至少一个上钻孔，所述孔从第一表面延伸到至少另一个基部空腔；和封闭最接近突出部第一表面的孔。
附图说明
尽管通过本说明书和权利要求可具体确定和明确表明本发明的内容，通过结合附图进行阅读，本发明的优点也可从下面对本发明的介绍容易地得出。
图1是根据本发明的连接到微电子电路片的散热装置的一个实施例的侧剖视图；
图2是根据本发明的散热装置的实施例的倾斜截面图；
图3是根据本发明的散热装置的另一实施例的倾斜截面图；
图4是根据现有技术的连接到微电子电路片的散热装置的又一
实施例的侧剖视图；
图5是根据现有技术的连接到微电子电路片的散热装置的侧剖视图；和
图6是根据现有技术的热管的侧剖视图。
具体实施方式
在下面的详细介绍中，将参考附图来介绍本发明的实施例，附图通过说明性方式显示了本发明的特定实施例。对这些实施例进行了详细的介绍，使得所属领域的技术人员可实施本发明。应当指出本发明的各种实施例，尽管不相同，却没有必要互相排斥。例如，本文介绍的与一个实施例相关的具体特征、结构或特点，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可结合于其他的实施例。此外，还应当指出在所介绍的实施例中各个元件的位置或布置在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行改动。因此，下面进行的详细介绍不应当被认为是限制性的和对本发明的适当说明，以及是本发明授权的等效体的全部范围。本发明的范围只被所附权利要求确定。在所有附图中相同的数字代表相同或类似的功能体。
本发明包括一种散热装置，其包括带有空腔的基部和多个从基部延伸的突出部。多个突出部中至少一个也带有空腔，该空腔可与基部空腔流体连通形成热管的汽化腔。
图1显示了本发明的微电子组件100，其包括连接到微电子电路片104(以倒装晶片显示)的散热装置102。散热装置102包括基部106，基部上设有多个突出部108，其最好基本上正交于基部延伸。散热装置基部106包括其内部的空腔。多个突出部108也包括内部空腔114。突出部空腔与基部空腔112流体连通。多个突出部108最好每个都是中空的。基部空腔112和突出部空腔114结合形成了热管的汽化腔，下面将称作汽化腔116。汽化腔116当然是密封的并含有工作流体118，比如水或酒精。汽化腔116最好处于低压大气或局部真空下。散热装置102最好用导热材料来制造，比如铜、铜合金、铝、铝合金等材料。
如上面所进行的讨论，工作流体118一般是液相，并接近热源，如微电子电路片104。由于微电子电路片104在正常操作下发热，使汽化腔中的工作流体118的温度上升，导致工作流体118汽化形成气相。当气相流体向汽化腔116的突出部空腔114移动(用箭头122指示)并进入时，其进行冷凝重新形成液相工作流体118，因此将液相工作流体118汽化时吸收的热量释放。回来的液相是通过冷凝并通过重力或毛细管力沿突出部空腔114的内壁滴下回到汽化腔116的基部空腔112中，基部空腔靠近微电子电路片104。此过程是重复进行的。因此，汽化腔116能够快速地从微电子电路片104传递热量到多个突出部108，将热量散到周围的空气中。突出部114可包括内部衬套(未显示)以帮助工作流体118的冷凝和回流，如所属领域的技术人员都知道的。应当指出取决于消散的热量的数量，可以在全部或只是一部分的突出部设置突出部空腔114。
突出部空腔114可以利用常规的技术来形成，比如用多轴机床对突出部108钻孔，穿过突出部108的第一表面136到达基部空腔112，然后通过焊接、钎接或其他方法封闭靠近突出部第一表面136的孔，或者连接适当尺寸的封帽，封帽的材料与散热装置102所用的材料相同或相近。整个散热装置102(中空的突出部和中空的基部)可通过注射模制和其他对所属领域的技术人员来说很显然的制造技术来形成。
当然，应当认识到突出部108可包括但不限于图2所示的筒状/柱状结构和图3所示的细长平面翅片状结构。
微电子电路片104通过多个焊球126物理和电子地连接到基片124。散热装置基部106的安装面128连接到微电子电路片104的背面132，最好是通过现有技术中已有的导热胶134来连接。尽管散热装置102显示出连接到微电子电路片104，但本发明当然并不限于此。散热装置102可连接到任何希望散热的表面。
图4显示了本发明的散热装置140的另一实施例，其结合了多个折叠翅片状突出部142。多个折叠翅片突出部142由平面导热板形成，如导热塑料或金属，最好是铜、铜合金、铝、铝合金或类似材料。多个折叠翅片突出部142通过折叠平面导热板成摺状或波状形式来形成，如图4所示。折叠翅片状突出部142的突出优点在于可比机械加工或模制翅片热汇更便宜和更方便地形成。折叠翅片状突出部142最好通过钎接、环氧树脂或类似方法(未显示)连接到底板144，底板具有凹进部分146。底板空腔146在折叠翅片突出部142的方向上敞开，使其流体连通。工作流体118设置在底板凹进部分146中，组件是密封的(最好处于低压大气或局部真空)。
当然，应当认识到，中空突出部的一体化，如上面所讨论的，可能会要求较大的突出部截面。但是，如突出部是中空的。可调整截面积以便保证不使散热装置的整体重量有明显增加。
上面已经详细介绍了本发明的实施例，应当指出所附权利要求限定的本发明并不被上面介绍中的具体细节所限制，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可进行多种变化和改进。

Claims (20)

1.一种散热装置，包括：
基部，其中形成至少一个空腔；
从所述基部延伸的多个突出部，所述多个突出部中至少一个具有至少一个内部空腔；和
所述基部空腔与所述至少一个突出部空腔互相流体连通，形成汽化腔。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括分布在所述汽化腔中的工作流体。
3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述多个突出部包括多个柱体。
4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述多个突出部包括多个翅片。
5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述多个突出部包括多个折叠翅片状突出部。
6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述基部和所述多个突出部是金属的。
7.一种微电子组件，包括：
具有背表面的微电子电路片，和
连接到所述微电子电路片背表面的散热装置，其包括：
基部，其中形成至少一个空腔；
从所述基部延伸的多个突出部，所述多个突出部中至少一个具有内部空腔；和
所述基部空腔与所述至少一个突出部空腔互相流体连通，形成汽化腔。
8.根据权利要求7所述的微电子组件，其特征在于，所述微电子组件还包括分布在所述汽化腔中的工作流体。
9.根据权利要求7所述的微电子组件，其特征在于，所述多个突出部包括多个柱体。
10.根据权利要求7所述的微电子组件，其特征在于，所述多个突出部包括多个翅片。
11.根据权利要求7所述的微电子组件，其特征在于，所述多个突出部包括多个折叠翅片状突出部。
12.根据权利要求7所述的微电子组件，其特征在于，所述基部和所述多个突出部是金属的。
13.一种形成散热装置的方法，包括：
形成散热装置基部，所述基部具有至少一个内部空腔；
形成从所述基部延伸的多个突出部；
在所述多个突出部中至少一个上钻孔，其中所述孔从第一表面延伸到所述至少一个基部空腔；和
封闭最接近所述突出部第一表面的所述孔。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述基部空腔中设置工作流体。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，形成所述多个突出部包括形成多个柱体。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，形成所述多个突出部包括形成多个翅片。
17.一种形成散热装置的方法，包括：
形成散热装置基部，所述基部具有至少一个凹进部分；
形成多个折叠翅片状突出部；
连接所述折叠翅片状突出部到所述基部；和
密封所述折叠翅片状突出部以形成所述基部凹进部分和所述密封的折叠翅片状突出部构成的汽化腔。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述汽化腔中设置工作流体。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，形成所述多个折叠翅片状突出部包括折叠平面金属板，形成多个折叠翅片状突出部。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述形成多个折叠翅片状突出部包括折叠平面导热塑料板，形成多个折叠翅片状突出部。
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