JP2022535776A - オンボードメモリマイクロコントローラ用の切り離された伝導/対流デュアルヒートシンク - Google Patents
オンボードメモリマイクロコントローラ用の切り離された伝導/対流デュアルヒートシンク Download PDFInfo
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Abstract
ヒートシンクは、回路基板上に配置されたシステムオンチップSoCに接触するように構成された第1の平面に第1の表面を有するベースを含んでもよい。ヒートシンクは、ベースに接続され、ベースから延びる複数の伝熱部材を含んでもよい。複数の伝熱部材は、第1の平面から第1の間隔を有する第2の平面において、長手方向の長さに沿って延びるように構成される。複数の伝熱部材はそれぞれ、複数の伝熱部材間の第2の間隔を画定する対向する内壁を含む。ヒートシンクは、複数の伝熱部材を取り囲むエンクロージャを含んでもよい。エンクロージャは、コールドプレートを形成するために、ヒートシンクのベースに接触するベースプレートを含んでもよい。エンクロージャは、伝熱部材の長さを部分的に取り囲み得、交差方向におけるエンクロージャを介した空気流を可能にする。
Description
[0001]本開示は、冷却システム、より詳細には、電子デバイス用の冷却システムに関する。
[0002]コンピュータなどの電子デバイス用の冷却システムは、多くの場合、様々なコンポーネント上で空気を移動させて、コンポーネントによって生成された熱を除去するファンを含む。ファンに暖かい空気を移動させる一環として、あるコンポーネントによって暖められた空気が、別のコンポーネント上を通過する可能性があり、他のコンポーネント上を通過した空気は「予熱」される。「予熱」またはコンポーネントの入口空気温度を上げると、上流のコンポーネントと比較した場合、熱伝達内部流れ方程式で示されるように、下流のコンポーネントの冷却能力が低下する。したがって、これらの問題のいくつかに対処するために、コンピューティングデバイスによって生成される熱を制御するための改善されたメカニズムが必要である。
[0003]以下は、そのような実施の基本的な理解を提供するために、1つまたは複数の実施の簡略化された要約を提示する。この要約は、想定されるすべての実施の広範な概要ではなく、すべての実施の重要なまたは決定的な要素を特定したり、一部またはすべての実施の範囲を線引きしたりすることを目的としたものではない。その目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、1つまたは複数の実施のいくつかの概念を、簡略化された形式で提示することである。
[0004]一態様では、本開示は、ヒートシンクを提供する。ヒートシンクは、回路基板上に配置されたシステムオンチップ(SoC)に接触するように構成された第1の平面に第1の表面を有するベースを含んでもよい。ヒートシンクは、ベースに接続され、ベースから延びる複数の伝熱部材を含んでもよく、複数の伝熱部材は、第1の平面から第1の間隔を有する第2の平面において長手方向の長さに沿って延びるように構成され、複数の伝熱部材はそれぞれ、複数の伝熱部材間の第2の間隔を画定する対向する内壁を含む。
[0005]一態様では、ヒートシンクは、各々がベースの反対側から延びる複数のアームをさらに含んでもよく、各アームは、回路基板に取り付けるように構成されたクリップを画定する形状を有する。
[0006]一態様では、複数の伝熱部材は、ベースに近接したコネクタ部分を含み、コネクタ部分は、複数の伝熱部材の第2の平面と、ベースの第1の表面の第1の平面との間の第1の間隔を画定するようにサイズが決定される。コネクタ部分は、変曲点(inflection point)において曲がる場合がある。
[0007]一態様では、ベースの第1の表面は、SoCの対応する表面の第2の表面積よりも大きい第1の表面積を有する。
[0008]一態様では、ヒートシンクは、ベースをSoCに取り付けるように構成された熱接着剤をさらに含む。
[0008]一態様では、ヒートシンクは、ベースをSoCに取り付けるように構成された熱接着剤をさらに含む。
[0009]一態様では、ヒートシンクは、複数の伝熱部材を少なくとも部分的に取り囲むエンクロージャをさらに含む。エンクロージャは、ベースの第1の表面の反対側の第2の表面においてベースに接触するベースプレートを含んでもよい。ベースプレートおよびベースは、ヒートシンクのコールドプレートを形成してもよい。エンクロージャは、複数の伝熱部材の第1の側に配置され、回路基板に面するように構成された近位パネルと、複数の伝熱部材の第2の側にある遠位パネルとを含んでもよく、第2の側は、第1の側と反対側であり、近位パネルおよび遠位パネルは両方とも、ベースに隣接するそれぞれの近端から、ベースから離れたそれぞれの遠端まで長手方向に延び、それぞれの遠端は、伝熱部材の端部に開口部を画定する。エンクロージャは、近位パネルと遠位パネルとの間の1つまたは複数の側面通気孔を画定する1つまたは複数の内部側壁を含んでもよい。伝熱部材は、エンクロージャよりも高い熱伝導率を有してもよい。
[0010]一態様では、本開示は、コンピュータシステムを提供する。コンピュータシステムは、SoCおよび少なくとも1つの追加のコンポーネントを含むプリント回路基板を含んでもよい。コンピュータシステムは、第1の平面においてSoCの表面に取り付けられたベースを含むヒートシンクを含んでもよく、ヒートシンクは、ベースに接続され、ベースから延びる複数の伝熱部材をさらに含み、複数の伝熱部材は、第1の平面から第1の間隔を有する第2の平面の長手方向の長さに沿って延びるように構成され、複数の伝熱部材はそれぞれ、複数の伝熱部材間の第2の間隔を画定する対向する内壁を含む。
[0011]一態様では、コンピュータシステムは、複数の伝熱部材の端部からSoCに向かって空気を移動させるように構成された空気源をさらに含んでもよい。
[0012]一態様では、プリント回路基板は、メモリマイクロコントローラカードである。
[0012]一態様では、プリント回路基板は、メモリマイクロコントローラカードである。
[0013]本開示の実施に関連する追加の利点および新規の特徴は、部分的には以下の説明に記載され、部分的には、以下を検討するか、または実践によって学習することにより当業者により明らかになるであろう。
[0014]本開示の特定の特徴、実施、および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面に関してよりよく理解されるようになる。
[0036]添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明として意図され、本明細書に記載の概念が実践され得る唯一の構成を表すことを意図するものではない。詳細な説明は、様々な概念を完全に理解するための具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念が、これらの具体的な詳細なしで実践され得ることは当業者には明らかであろう。いくつかの事例では、そのような概念を曖昧にすることを避けるために、よく知られているコンポーネントがブロック図の形式で示される。いくつかの実施では、例は、本明細書に記載のアクションまたは動作を実行することができる1つまたは複数のコンポーネントおよび1つまたは複数の方法を参照して示すことができ、破線のコンポーネントおよび/またはアクション/動作はオプションであり得る。
[0037]マイクロコントローラは、より大量の熱を生成し、冷却するのがより困難になっている。それに加えて、マイクロコントローラは、ペリフェラルコンポーネントインターコネクトエクスプレス(PCI-e)仕様の要件を満たす必要があり得る。これらのコントローラは、ワークロードのデマンドが増加しているNANDおよびダブルデータレート(DDR)動作を担当する。従来のベースおよびフィンヒートシンクは大きすぎて、これらのタイプのアーキテクチャのソリューションとして適用できない。折り畳まれたヒートシンクは、従来のヒートシンクのフィンからベースまでの高さの効率がなく、予熱された乱気流が、局所的な周囲温度を上昇させ、パッケージから伝達できるエネルギー量を低減させることができる。
[0038]本開示は、システムオンチップ(SoC)と接触するか、または接触するように構成されてもよい、ベースまたはコールドプレートから延びる、並んで配置された2つなどの複数の伝熱部材を含むヒートシンクを提供する。複数の伝熱部材は、プリント回路基板およびその上のコンポーネントを含んでもよいパッケージの全部または一部にわたって延びてもよい。複数の伝熱部材が、プリント回路基板またはその上のコンポーネントと接触しないように、複数の伝熱部材とパッケージとの間に間隔があり得る。一実施では、ヒートシンクは、複数の伝熱部材を取り囲むエンクロージャをさらに含んでもよい。エンクロージャは、ベースまたはコールドプレート、あるいはその一部を形成してもよい。エンクロージャは、伝熱部材の長さの全部または一部を取り囲んでもよくエンクロージャを通る空気の流れを可能にするための開放端を含んでもよい。
[0039]図1~図8を参照して示すように、例示的なヒートシンク100は、パッケージ132に取り付けられ、パッケージ132から熱エネルギーまたは熱を除去することができる複数の伝熱部材110を含む。たとえば、一実施では、ヒートシンク100は、ヒートシンク100をパッケージ132に取り付けることを可能にするために、嵌合アーム(mating arm)120および/または熱接着剤122を含んでもよい。パッケージ132は、プリント回路基板(PCB)134およびその上のコンポーネント136を含んでもよい。システムオンチップ(SoC)130は、熱を発生し、冷却を必要とするパッケージ132の特定のコンポーネント136であってもよい。たとえば、パッケージ132は、メモリカードコントローラSoCを含むメモリカードであってもよい。SoC130は、ヒートシンク100が接触する表面138を含んでもよい。
[0040]ヒートシンク100は、パッケージ132のコンポーネント136のうち、熱を発生するコンポーネント(たとえば、SoC130)に接触するように構成されたベース112を含んでもよい。ベース112は、SoC130の対応する接触面138の表面積よりも大きい表面積を有するベース表面118を有してもよい。ベース表面118は、熱がベース112を介してヒートシンク100に伝導され得るように、SoC130と接触するようにサイズが決定される。ベース112は、複数の伝熱部材110と同じまたは異なる材料で形成されてもよい。ベース112を形成するための適切な材料は、銅合金およびアルミニウム合金を含むが、これらに限定されない。
[0041]いくつかの実施では、熱接着剤122は、SoC130とベース112との間の熱接触を改善または維持して伝導を可能にするために、SoC130とベース112との間に配置されてもよい。熱接着剤122は、エポキシ樹脂、ペースト、または両面テープによって実現される、金属、金属酸化物、シリカ、またはセラミックミクロスフェアなどの熱伝導性材料を含んでもよいが、これらに限定されない。
[0042]一態様では、嵌合アーム120は、ベース112の反対側から延びることができ、ヒートシンク100をプリント回路基板134にクリッピングまたは接続することを可能にする形状を有してもよい。たとえば、1つの実施では、各嵌合アーム120は、プリント回路基板134のエッジまで延び、プリント回路基板134の周りで曲がり、ヒートシンク100をパッケージ132上に保持してもよい。たとえば、各嵌合アーム120は、2つのほぼ直角(approximately right angle)を含んでもよく、各嵌合アーム120の対向する内面(たとえば、内部上面と、対向する内部下面)間の高さは、少なくともプリント回路基板134およびSoC130の高さであり得る。嵌合アーム120の形状は、特定のパッケージの寸法に適合され得ることを理解されたい。
[0043]伝熱部材110は、パッケージ132の長さの全部または一部に沿って、ベース112から長手方向に延びる平面体を含んでもよい。たとえば、伝熱部材110は、(たとえば、ベース112の反対側にあるプリント回路基板134の端部に最も近い)最後のコンポーネント136の端部、またはベース112の反対側にあるプリント回路基板134の端部まで延びてもよい。
[0044]伝熱部材110は、ベース112に近接するコネクタ部分124を含み、コネクタ部分124は、伝熱部材110をベース112に接続する。一実施では、コネクタ部分124は、伝熱部材110が延びる平面142と、ベース112の表面144の平面との間の間隔140を画定するようにサイズが決定される。間隔140は、比較的薄型を維持しながら、伝熱部材110がコンポーネント136と干渉することなく延びることを可能にし、冷却空気の流れを可能にし得るギャップを提供する。たとえば、伝熱部材110は、約1mm、より好ましくは約0.5mmの厚さ(たとえば、図1の垂直方向の厚さ)を有し得、これは、薄型をもたらす。図1に示されるコネクタ部分124は、変曲点を有する湾曲部材を形成するが、用途に応じて、他の形状(たとえば、ベース112および伝熱部材110に垂直な部材、角度のある部材など)を利用することができる。
[0045]伝熱部材110は、伝熱部材110の熱伝達能力を増加させる間隔114を画定する対向する内壁126を含んでもよい。たとえば、内壁126は、熱伝達表面積を増加させ、間隔114は、伝熱部材110間の空気の流れを可能にし得る。たとえば、1つの実施では、間隔114は、0.2mmから2mmの間、好ましくは約0.5mmであってもよい。伝導(固体を介した熱伝達)は、次の方程式で与えられる。
ここで、Q(ワット(W))は、電力または熱放散を表し、k(W/m・K)は、材料(たとえば、銅、ヒートパイプなど)の伝導係数を表し、A(m2)は、面積(厚さ×幅)を表し、dT(℃)は、伝導性物質の最も冷たい領域と最も温かい領域との間の温度変化を表し、dX(m)は、移動した熱の長さを表す。したがって、伝導性物質(金属、ヒートパイプなど)の幅を広げることにより、その物質を通る伝導を増やすことができる。しかしながら、表面積を増加させると、パッケージ132とヒートシンク100との間に閉じ込められる空気が増加する。
[0046]一方、対流(空気、水、または他の媒体を介した熱伝達)は、次の方程式によって定義されてもよい。
Q=hA(dT)
ここで、Q(ワット(W))は、電力または熱放散を表し、h(W/m2・K)は、(50~200と仮定される)空気の対流係数を表し、dTは、長方形として測定されたパッケージの上部への、伝熱部材110の上部であり得る、分析中の空気および表面の温度変化を表す。それに加えて、ヌッセルト数は、伝導または対流を介して伝達される熱のバランスをhL/kとして定義し得る。したがって、間隔114の幅は、特定の設計のための伝導および対流による冷却を最適化するように調整されてもよい。
Q=hA(dT)
ここで、Q(ワット(W))は、電力または熱放散を表し、h(W/m2・K)は、(50~200と仮定される)空気の対流係数を表し、dTは、長方形として測定されたパッケージの上部への、伝熱部材110の上部であり得る、分析中の空気および表面の温度変化を表す。それに加えて、ヌッセルト数は、伝導または対流を介して伝達される熱のバランスをhL/kとして定義し得る。したがって、間隔114の幅は、特定の設計のための伝導および対流による冷却を最適化するように調整されてもよい。
[0047]伝熱部材110は、ベース112と同じまたは異なる材料で形成され得る。伝熱部材110を形成するための適切な材料は、銅合金、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅、蒸気チャンバ、ヒートパイプデバイス、または任意の熱伝導性材料もしくは機構を含むが、これらに限定されない。伝導性材料の熱伝導率は、金属の分子構造の密度、および/または、金属エンクロージャに含まれる内部流体相によって決定され得る。「分子構造の密度」は、(たとえば、伝熱部材110が固体である場合、エネルギーが固体金属棒自体を介して伝達される固体を表し得る。「内部流体相」は、ヒートパイプと蒸気チャンバとの両方で発生する二相蒸気プロセスを表す。たとえば、ヒートパイプデバイスが存在する場合、伝熱部材110は、液体を含む密封管であり得る。ベース112からの熱は、液体を蒸発させて端部116に移動させ、そこで液体は凝縮してベース112に戻る。さらに、たとえば、平面金属の形態では、伝熱部材110は、ベース112から端部116に向かって熱を伝導し得る。したがって、任意の形態で、伝熱部材110は、ベース112から端部116への熱の伝導を効果的に増加させ得る。
[0048]ヒートシンク100は、ベース112、伝熱部材110、および/または嵌合アーム120を含む単一構造を有してもよい。たとえば、熱伝導性材料ブランクをスタンプして、ベース112、伝熱部材110、および嵌合アーム120のエッジを形成することができる。特定のヒートパイプデバイスまたは蒸気チャンバが、伝熱部材110のために使用される一態様では、伝熱部材110は、ベース112に溶接されてもよい。1つの実施では、嵌合アーム120は、上記のように、パッケージ132の周りで湾曲するように曲げ得る。たとえば、この場合、嵌合アーム120は、第1の変曲点において、パッケージ132に垂直な方向に曲げ、次に、第2の変曲点において、パッケージ132に向かい、それに平行な方向に曲げ得る。
[0049]伝熱部材110は、ベース112と連動して機能して、局所的な周囲空気へのエネルギー放散を増加させ、冷却能力を改善する。ヒートシンク100の薄型がパッケージ132の形状と一致するので、ヒートシンク100は、メモリカードを様々な方位に配置することを可能にし、高さの増加は、PCI-e規格の範囲内であり得る。一態様では、ヒートシンク100は、シミュレーションによれば、空気流インピーダンスへの影響を最小限に抑えながら、冷却ソリューションを最大50%改善することができる。ヒートシンク100は、従来のヒートシンクおよび嵌合ソリューションで発生する上流コンポーネントへの潜熱伝達を低減し得る。たとえば、他のコンポーネント136上でSoC130に向かう空気流を制限することにより、伝熱部材110は、コンポーネント136が、ベース112に接触する空気を予熱するのを防ぐことができる。
[0050]一実施では、マイクロコントローラで使用されるヒートシンク100は、メモリカードの冷却能力を増加させ得る。ヒートシンク100は、ボードに追加された嵌合機能を必要とせずにプリント回路基板(PCB)134に嵌合することができ、様々なヒートパイプおよび蒸気チャンバアーキテクチャで構成することができる。ヒートシンク100は、システムの空間的に制約された領域内の垂直または水平配置のいずれかに向けられたメモリコンポーネントを冷却することができ得る。空間的な制約により、高電力メモリコンポーネントには、他のコンポーネント(たとえば、CPU)と同じ空気流境界層が発達する余裕はない。したがって、メモリコンポーネントは、対流冷却の低下を受ける。この設計は、システムの空気流に影響を与えるであろう高い空気流インピーダンスを作り出すことなく、パッケージ132の伝導性冷却を増加させることによって、空気の冷却能力の低下を考慮する。それに加えて、この設計は、メモリカードアーキテクチャおよびPCI-e要件に普遍的に適用可能な嵌合技法を実施する。
[0051]従来のヒートシンクに対するヒートシンク100のいくつかの利点は、ヒートシンク100がかさばらず、多くのコンピュータプラットフォーム内の狭いスペースに適合できることである。ヒートシンク100は、空気流の方向に関係なく、複数のコンポーネント方位を可能にする。他の利点は、コンパクトさ、エネルギーをより冷たい周囲空気に送り込む能力、および普遍的な嵌合アーキテクチャを含む。
[0052]最後に、他のヒートシンク設計は、1つの「ブロック」タイプのヒートシンクを取り付けることによって、周囲のコンポーネント136からの熱を結合し、これは、周囲のコンポーネントへの潜熱を増加させ、冷却能力を減少させる。対照的に、ヒートシンク100内の伝熱部材110の比較的薄く比較的長いアーキテクチャは、冷却空気流を可能にする間隔114および150とともに、より高い熱流束成分を、より低い熱流束成分から切り離し、より温度が高いオンボードパッケージに増加した伝導を、より電力が低いオンボードパッケージに最適な空気流を可能にする。
[0053]図9~図19を参照して示すように、図1のヒートシンク100と同様であってもよい別の例示的なヒートシンク200は、それに加えて、例示的なヒートシンク100の伝熱部材110と同様である、複数の伝熱部材210の周りに、エンクロージャ220を含む。たとえば、伝熱部材210は、伝熱部材110と同じ方式で製造されてもよいし、または同じ材料もしくは機構で形成されてもよい。図9において、ヒートシンク200の周りの右から左への空気流226の例を参照して示すように、エンクロージャ220は、伝熱部材110を隔離することによって、空気がSoC130に到達する前に、空気の加温を低減する場合がある。図1のヒートシンク100と同様に、PCB134と伝熱部材210との間の間隔270は、断面空気流を可能にし、ヒートシンク200を、様々な方位において使用することを可能にする。伝熱部材210は、SoC嵌合点(たとえば、伝熱部材210が接続されているベース212がエンクロージャ220内に配置されているコールドプレート222)においてエンクロージャ220に接触する場合があるが、伝熱部材210は、空気流領域224を介して、エンクロージャ220から切り離すことができる。言い換えれば、さらに図10を参照して示すように、伝熱部材210は、空気流領域224によって画定される長さに沿って、間隔242だけエンクロージャ220から離間されている。間隔242は、エンクロージャ220の遠位パネル232の内面234と、伝熱部材210の上面218との間、ならびにエンクロージャ220の近位パネル230の内面231と、伝熱部材210の底面219との間に画定される。伝熱部材210の上下の間隔242は、同じであっても異なっていてもよい。
[0054]図11を参照して示すように、パッケージ132に対する近位方向250および遠位方向252が示されている。例示的なヒートシンク200は、様々な方位に配置される場合があるので、方向は、例示的なヒートシンク200が取り付けられるべきパッケージに対して画定され得る。本明細書で使用される場合、絶対的な方向(たとえば、上、下)は、水平に向けられたパッケージ132の上にヒートシンク100、200を備えた図1および図9に示される方位を指す。
[0055]空気流境界領域224のより詳細な図を提供する図10を参照して示すように、エンクロージャ220は、パッケージ132に近い近位パネル230と、パッケージ132の反対側にある遠位パネル232とを含んでもよい。エンクロージャ220はさらに、近位パネル230と遠位パネル232との間に、前側および後側の両方で、図2に示される右から左への空気流226と比較して、(たとえば、前から後への)空気の交差流が、伝熱部材210を通過することを可能にする通気孔238を含んでもよい。それに加えて、通気孔238は、対流を改善するために、エンクロージャ220の表面積を増加させることができる。
[0056]図11および図12を参照して示すように、エンクロージャ220を通る開口部236は、コールドプレート222内の対向する内面、たとえば左側によって、および近位パネル230および遠位パネル232の対向する内面によって画定される。開口部236は、空気がエンクロージャ220を通ってコールドプレート222上を流れることを可能にし得る。
[0057]図13を参照して示すように、ベース212の接触面223が見える。例示されるように、エンクロージャ220のコールドプレート222は、ベース212がSoC130と接触する長方形の開口部227を画定する内壁225を含む、ベース212の周りにボックスを形成してもよい。したがって、コールドプレート222とベース212との両方が、SoC130に接触する可能性がある。
[0058]図19を参照して示すように、コールドプレート222は、ベース212と、ベース212から延びる伝熱部材210への接続とを含む。一実施では、たとえば、伝熱部材210は、伝熱部材210の第1の長手方向軸262を、ベース212の第2の長手方向軸264から、したがって、SoC130の表面の平面から離すように、基部212に近接する端部において、コネクタ部分240、たとえば、フランジまたはベンドを含んでもよく、これは、熱伝達を改善し得る。特に、1つの例示的な実施では、コネクタ部分240は、弧状またはS字形(図示のように)構成、角度付き構成、法線方向構成、または、伝熱部材210が、回路基板の長さに平行に、そしてそれに沿ってベース212から離れて延びながら、回路基板の伝熱部材に垂直な方向にベース212(したがって、SoC130)から離れて配置されることを可能にする他の任意の構成または形状を有してもよい。
[0059]伝熱部材210をエンクロージャ220から切り離すことは、エンクロージャ220が、パッケージ132上のSoC130のための熱伝達バッフルおよびヒートシンクとして機能するので、伝熱部材210の冷却効率を改善し、熱浸漬(heat soak)を低減するために、エンクロージャ220の相対的熱抵抗を使用する。たとえば、エンクロージャ220は、伝熱部材210よりも低い熱伝導率を有する銅で形成されてもよい。エンクロージャ220は、伝熱部材210の周りに配置され、ともに結合される(たとえば、溶接される)2つ以上のコンポーネント(たとえば、上部および下部)として形成されてもよい。伝熱部材210は、ベース212においてのみエンクロージャ220に接触してもよい。伝熱部材210は、伝熱部材210をエンクロージャ220から熱的に絶縁する(伝熱部材210の熱伝導率と比較して)非熱伝導性または比較的低い熱伝導性材料から作られたスタンドオフ260(図11)によってエンクロージャ220内で構造的に支持されてもよい。
[0060]伝導式
から、有効伝導率(keff)と有効面積(Aeff)との両方が、伝熱部材210およびエンクロージャ220を含むヒートシンク200で増加する。したがって、エンクロージャ220は、SoC130からいくらかの熱を伝導し得る。したがって、エンクロージャ220を伝熱部材210から切り離すことは、伝熱部材210をより冷たい空気中に入れ、空気流がエンクロージャ220を通ることを可能にすることによって、伝導からの予熱の問題を解決する。
[0061]この切り離しは、伝熱部材210を介した、ヒートパイプの周りの、空気流の流れへの伝導、ならびに、第2のヒートシンク200のコールドプレート222を介した流れを可能にする。伝熱部材210は、熱をSoC130から離し、取り囲む周囲空気に移動させるための比較的高い熱伝導率を有する一方、エンクロージャ220(ただし、比較的低い熱伝導率を有する)は、伝熱部材210によって引き起こされる加熱空気の乱流境界層を、空気流境界領域224に混合することを可能にする。
[0062]この解決策と従来のヒートシンクとの1つの相違点は、従来のフィン/ベースヒートシンクでは、コンポーネントを冷却している予熱された空気は、コンポーネント自体によって予熱されないということである。つまり、従来のフィン/ベースヒートシンクでは、他のコンポーネントから予熱された空気がフィンを通過し、コンポーネントを冷却する能力が低下する。対照的に、例示的なヒートシンク100および200では、空気の任意の予熱は、伝熱部材110、210を介してコンポーネント自体によって引き起こされ、コンポーネントの冷却に寄与する。
[0063]例示的なヒートシンク100および200の1つの利点は、ヒートシンクが薄型であり、空気流に対するインピーダンスが低いため、そのようなヒートシンクを、閉じ込められたスペースにおいてマルチ熱源ボードに使用できることである。一態様では、フィンなどの機能を追加して乱流境界層を作成するか、伝熱部材を形成して、伝熱部材を介してすでに高い伝導性の熱伝達率を有している間、ヒートシンクを取り囲む流体空気流への対流熱伝達率を高めることができる。
[0064]図20および図21を参照して示すように、例示的な熱伝導プロファイル300および400は、それぞれ、伝熱部材210およびエンクロージャ220の各々における熱伝達の方式の例を提供する。特に、図20を参照して示すように、熱伝導プロファイル300は、伝熱部材210を介した熱伝導を表す。伝熱部材110でも同様の伝導が発生する可能性がある。一般に、熱は、ベース212から伝熱部材110の長さに沿って端部216まで伝導される。上記で論じたように、熱は、対流を介して伝熱部材210から放散する。同様に、図5を参照して示すように、熱伝導プロファイル400は、エンクロージャ220内の熱伝導を表す。一般に、伝熱部材210は、エンクロージャ220よりも大きな熱伝導率を有してもよい。したがって、遠位パネル232は、コールドプレート222(図21)がより高温である間、比較的低温のままであり得る。したがって、図9に示される方向に流れる冷気、たとえば、右から左への空気流226は、エンクロージャ220による予熱の減少により、コールドプレート222を冷却し得る。
[0065]添付の図面に関連して上記に記載された前述の詳細な説明は、例を説明するものであり、実施されてもよい、または特許請求の範囲内にある、唯一の例を表すものではない。この説明で使用される場合、「例」という用語は、「例、事例、または例示として役立つ」ことを意味し、「好適な」または「他の例よりも有利である」ことを意味しない。詳細な説明は、説明された技法の理解を提供することを目的とした特定の詳細を含む。しかしながら、これらの技法は、これらの特定の詳細なしで実践され得る。いくつかの事例では、説明された例の概念を曖昧にすることを避けるために、よく知られた構造および装置がブロック図形式で示される。
[0066]他の例および実施は、開示および添付の特許請求の範囲の範囲および精神内にある。たとえば、ソフトウェアの性質上、上記の機能は、特別にプログラムされたプロセッサ、ハードウェア、ファームウェア、ハードワイヤリング、またはこれらのいずれかの組合せによって実行されるソフトウェアを使用して実施することができる。機能を実施する特徴はまた、機能の一部が異なる物理的場所において実施されるように分散されることを含めて、様々な位置に物理的に配置されてもよい。また、特許請求の範囲を含めて本明細書で使用されるとき、「少なくとも1つ」で始まる項目のリストで使用される場合、「または」は、たとえば、「A、B、またはCのうちの少なくとも1つ」のリストが、AまたはBまたはCまたはABまたはACまたはBCまたはABC(すなわち、AおよびBおよびC)を意味することができるような選言的リストを示す。
[0067]例示的な実施が、構造的特徴および/または方法論的動作に固有の言語で説明されたが、添付の特許請求の範囲で定義された実施は、必ずしも説明された特定の機能または動作に限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の機能および動作は、特許請求された特徴を実施する例示的な形態として開示される。
Claims (14)
- 回路基板上に配置されたシステムオンチップSoCに接触するように構成された第1の平面に第1の表面を有するベースと、
前記ベースに接続され、前記ベースから延びる複数の伝熱部材とを備え、前記複数の伝熱部材は、前記第1の平面から第1の間隔を有する第2の平面において長手方向の長さに沿って延びるように構成され、前記複数の伝熱部材はそれぞれ、前記複数の伝熱部材間の第2の間隔を画定する対向する内壁を含む、ヒートシンク。 - 各々が前記ベースの反対側から延びる複数のアームをさらに備え、各アームは、前記回路基板に取り付けるように構成されたクリップを画定する形状を有する、請求項1に記載のヒートシンク。
- 前記複数の伝熱部材は、前記ベースに近接したコネクタ部分を含み、前記コネクタ部分は、前記複数の伝熱部材の前記第2の平面と、前記ベースの前記第1の表面の前記第1の平面との間の前記第1の間隔を画定するようにサイズが決定される、請求項1に記載のヒートシンク。
- 前記コネクタ部分は、変曲点において曲がる、請求項3に記載のヒートシンク。
- 前記ベースの前記第1の表面は、前記SoCの対応する表面の第2の表面積よりも大きい第1の表面積を有する、請求項1に記載のヒートシンク。
- 前記ベースを前記SoCに取り付けるように構成された熱接着剤をさらに備える、請求項1に記載のヒートシンク。
- 前記複数の伝熱部材を少なくとも部分的に取り囲むエンクロージャをさらに備える、請求項1に記載のヒートシンク。
- 前記エンクロージャは、前記ベースの前記第1の表面の反対側の第2の表面において前記ベースに接触するベースプレートを含む、請求項7に記載のヒートシンク。
- 前記エンクロージャは、
前記複数の伝熱部材の第1の側に配置され、前記回路基板に面するように構成された近位パネルと、
前記複数の伝熱部材の第2の側にある遠位パネルとを含み、前記第2の側は、前記第1の側と反対側であり、
前記近位パネルおよび前記遠位パネルは両方とも、前記ベースに隣接するそれぞれの近端から、前記ベースから離れたそれぞれの遠端まで長手方向に延び、前記それぞれの遠端は、前記伝熱部材の端部に開口部を画定する、請求項7に記載のヒートシンク。 - 前記エンクロージャは、前記近位パネルと前記遠位パネルとの間の1つまたは複数の側面通気孔を画定する1つまたは複数の内部側壁を含む、請求項9に記載のヒートシンク。
- 前記複数の伝熱部材は、前記エンクロージャよりも高い熱伝導率を有する、請求項7に記載のヒートシンク。
- 前記システムオンチップSoCおよび少なくとも1つの追加のコンポーネントを含む、プリントされた前記回路基板をさらに備える、
請求項1から11のいずれか一項に記載のヒートシンクを含む、コンピュータシステム。 - 前記複数の伝熱部材の端部から前記SoCに向かって空気を移動させるように構成された空気源をさらに備える、請求項12に記載のコンピュータシステム。
- 前記プリントされた回路基板は、メモリマイクロコントローラカードである、請求項12に記載のコンピュータシステム。
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