TW200541444A - Counter flow micro heat exchanger for optimal performance - Google Patents

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TW200541444A
TW200541444A TW094115838A TW94115838A TW200541444A TW 200541444 A TW200541444 A TW 200541444A TW 094115838 A TW094115838 A TW 094115838A TW 94115838 A TW94115838 A TW 94115838A TW 200541444 A TW200541444 A TW 200541444A
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Mark Munch
Girish Upadhya
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Cooligy Inc
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Description

•(200541444 _ :五、發明說明(1) 本申請案根據35 U. S. C_ 1 1 9 ( e)主張2 0 0 4年6月4日申請 '的共同待審的美國臨時專利申請號6 0 / 5 7 7,2 6 2, n MULTIPLE COOLING TECHNIQUES〃的優先權。該臨時申請 案「多重冷卻技術」申請號6 0 / 5 7 7,2 6 2在這裡也當作是本 案的參考資料。 本發明與用以冷卻一熱源的方法與裝置有關。尤其是,本 發明與使用對流以最佳地冷卻一積體電路的微熱交換器有 關0
隨著積體電路在複雜度、性能與密度上的增加,這些積體 電路上所產生的熱源也隨之提昇。如何散去或移除這個越 來越高的熱源對於積體電路的發展有著關鍵的影響。 一熱交換器是用來從一熱源,例如一積體電路,傳遞熱能 到另一媒介,例如一流體。彳艮多用來改善從該熱源到該熱 交換器的熱傳方法已是相當成熟的技術。例如,這些改善 方法包含熱交換器上的散熱鰭片或微流到的外型及/或組 *的最佳化,以及例如利用具相同的熱傳導率的表面材料 改善熱源與熱交換器之間的熱傳介面等。而一熱交換器 的性能表現同時也與幾個其他的因素有關,例如熱交換器 内所使用的冷卻液體的流動速率,以及用來提供該冷卻液 體到該熱交換器的某些特定區域的歧管組態。
第7頁 :,200541444 •-五、發明說明(2)
這類熱交換器發明的具體實施例以描述於2 0 0 3年5月1 6日 一所申請的共同待審的美國專利申請號1 0 / 4 3 9,6 3 5 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEATSINKS^ 2 0 0 3年 5月 16日 所申請的共同待審的美國專利申請號1 0 / 4 3 9,9 1 2 "INTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANNEL HAET EXCHANGERS,1,2 0 0 4年 6月 29日所 申請的共同待審的美國專利申請號1 0 / 8 8 1,9 8 0 "INTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION _ MICROCHANNEL HAET EXCHANGERS,,,2 0 0 4年 6月 29日所 申請的共同待審的美國專利申請號1 0 /8 8 2, 1 42 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HE ATS INKSn,某年某月某日所中請的共同 待審的美國專利申請號(Cool 0 0 3 0 5) n APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICEn,2 0 0 3年 10月 6日所申請的共同 待審的美國專利申請號1 0 / 6 8 0, 5 84 〃 METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE1,, 2 0 0 3年 10月 30 i所申請的共同待審的美國專利申請號1 0 / 6 9 8,1 7 9 "METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE,1 以 及,2 0 0 4年6月2 9日所申請的共同待審的美國專利申請號 10/882,132 "METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT
,200541444 五、發明說明(3) VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE”,這些申請案都被列為本案的參考資 料。 隨著積體電路的每一連續世代所產生的越來越多的熱能, 對於如何改善從熱源傳遞熱能出去的效率變得越來越迫 切〇 電路的方 一溫度梯 度曲線的 決定該微 換器與該 微熱交換 以及根據 體電路。 該流動 流體從該 方向。該 熱交換器 。在該輸 溫度。該 則位在該 點的流體 本發明在於提供一種使用微熱交換器冷卻一積體 0。所述的方法包含決定與該積體電路相關聯的 度,決定一第一向量,該第一向量係從石夕材質溫 熱部分開始延伸到該矽材質溫度曲線的冷部分, 熱交換器内部的一流體的流動方向,將該微熱交 積體電路轉向以使得該積體電路的第一向量與該 器的流動方向相反,因而形成一反向流的排列, 該反向流的排列方向,耦接該微熱交換器到該積 第3圖圖式說明這樣的一排列方向的具體實施例。 方向(或稱方向流(directional flow))對應 «熱交換器的輸入部到該微熱交換器的輸出部的 向流可以對應一第二向量,該第二項流從該微 的該輸入部開始延伸到該微熱交換器的該輸出部 入部的流體的一輸入溫度低於在該輸出部的流體 輸入部可以位於該積體電路的冷部分而該輸出部 積體電路的熱部分。在該微熱交換器的一給定端
第9頁 '200541444 -。五、發明說明(4) 實際流動方向可以與該方向流的方向不同。該熱部分可以 -對應到該溫度梯度的一最高溫度。該冷部分可以對應該溫 度梯度的一最冷溫度。 本發明的另一構想在於提供一種使用微熱交換器冷卻一積 體電路的方法。該方法包含決定該積體電路上從熱到冷的 一溫度梯度,決定一第一向量,該第一向量開始於該溫度 梯度的熱部分而結束於該溫度梯度的冷部分,決定一第二 向量,該第二向量係對應該微熱交換器中的一流體從一入 f到一出口的一方向流,以及耦接該微熱交換器到該積體 電路以使得該積體電路的第一向量與該微熱交換器的第二 向量互相垂直。第5圖與第6圖說明這樣排列方式的一具體 實施例。在入口的流體的一輸入溫度可能低於在出口的流 體的輸出溫度。在該微熱交換器的一給定端點的流體實際 流度方向可以與該第二向量不同。該熱部分可以對應到該 溫度梯度的一最高溫度。該冷部分可以對應該溫度梯度的 一最冷溫度。 晶含 體包 積路 一 電 與體 器積 換該 交中 熱其 微, 一片 出晶 提體 亦積 中一 想含 構包 一合 另組 的該 明。 發合 本組 β 於且 始而 開, 量分 向部 一冷 第的 該度 /gn ,特 量度 向溫 一該 第於 一束 及結 以而 ,分 度部 梯熱 度的 溫度 的梯 聯度 關溫 相該 輸第 1 1 含中 包其 器 , 換體 交流 熱該 微出 該排 ,以 路埠 電出 體輸 積一 該及 於以 接體 耦流 器 一 換收 交接 熱以 微埠 一入
I 第10頁 ;.200541444 •,五、發明說明(5) 二向量開始於該輸入埠而結束於該輸出埠,其中該微熱交 -換器與該積體電路係轉向成使該積體電路的第一向量轉向 成與該微熱交換器的第二向量相反方向。該第二向量較佳 者用來定義流體的一方向流。在輸入埠的流體的輸入溫度 可能低於在輸出埠的流體的輸出溫度。該輸入埠可以位於 該積體電路的冷部分而該輸出埠則位於該積體電路的熱部 分。在該微熱交換器的一給定端點的流體實際流度方向可 以與該第二向量不同。該熱部分可以對應到該溫度梯度的 一最高溫度。該冷部分可以對應該溫度梯度的一最冷溫
根據本發明的又一構想,其係提供利用一微熱交換器冷卻 一積體電路的方法。該方法包含決定該積體電路從熱到冷 的一溫度梯度,決定一第一向量,該第一向量開始於該溫 度梯度的熱部分而結束於該溫度梯度的冷部分,決定一第 二向量,該第二向量對應一流體從該微熱交換器的一入口 到一出口的方向流,以及耦接該微熱交換器到該積體電路 以使得該積體電路的第一向量與該微熱交換器的第二向量 #準。第4圖係圖式說明這樣的排列方式。在入口的流體 輸入溫度可能低於在出口的流體的輸出溫度。該入口可 以位於該積體電路的熱部分而該出口則位於該積體電路的 冷部分。在該微熱交換器的一給定端點的流體實際流度方 向可以與該第二向量不同。該熱部分可以對應到該溫度梯 度的一最高溫度。該冷部分可以對應該溫度梯度的一最冷
第11頁 :(200541444 :,五、發明說明(6) 溫度。 本發明的較佳具體實施例與改善一微熱交換器及/或一冷 板的熱效能(ΐ h e r m a 1)有關。熱效能與下列幾個因素有 關,例如流經該微熱交換器的冷卻流體流律,微熱交換器 上熱傳導元件的尺寸,以及傳送這些冷卻流體到該熱傳導 元件的歧管配置。而習知技術中當然也還有其他因素對微 熱交換器的熱性能造成影響。 f本發明的較佳具體實施例中,一微熱交換器較佳者係用 於移除一積體電路上的熱源,例如一微處理器上所產生的 熱能。而如同我們所知道的,微熱交換器也同時可用於其 他類型的熱源。在該積體電路具有不均勻熱通量的情況 下,該積體電路上的溫度梯度必須先決定。在大部分這樣 的情況,該積體電路的一部份或其中一側將會其上的另一 部份或另一側還要熱。所述的溫度梯度是該積體電路上變 化溫度的量測尺度。所要量測的溫度係位於積體電路的一 上表面,其中該上表面係為該積體電路與該微熱交換器接 1的表面。該積體電路的溫度梯度可以描述成由該積體電 β的冷部分(冷端)提昇該熱部分(熱端)的溫度變化或 者是從該熱端下降到該冷端的溫度變化。如我們所知道 的,這裡的「冷」與「熱」是指相對的「冷」與「熱」。 也就是說該積體電路的「熱」部分相較於該積體電路的其 他部分還要高溫的部分。同樣的,該積體電路的「冷」部
第12頁 200541444 五、發明說明(7) 分是指比其他部分還有低溫的部分。而且「冷」部分也可 以指「較溫暖(warmer)」或「較不熱(less hot)」的 部分。這裡所說的「冷」部分是指相較於該積體電路的 「熱」部分較低溫的部分。 一旦該 定。該 flow) 一方向 部分 個熱點 下,在 向量。 的情況 體電路 佳者就 積體電 溫度向 。在較 向量, 。如同 (hot 積體電 也就是 下,在 的一部 是從該 路的溫 量為在 佳的具 其從該 我們所 spot) 路上的 說,當 任何非 份溫度 積體電 度梯 該積 體實 積體 知道 分佈 溫度 整個 均勻 高於 路從 度決定 體電路 施例中 電路的 的,在 於其上 差異的 該積體 熱流通 其他部 熱部分 後,一 上的一 ,所量 熱部分 積體電 。然而 結果產 電路上 量的應 分。而 指向該 溫度向量 常見熱流 測的溫度 指向該積 路上可能 ,在多數 生了 普 的溫度梯 用上,會 所述的溫 冷部分的 便可以決 (heat 向量表示 體電路的 會有複數 的情況 遍的溫度 度都知道 發現該積 度向量較 向量。 該積體電路的溫度向量隨後係用以適當地轉向該微熱交換 g於該積體電路之上。為了決定適當的排列方向,流經該 H熱交換器的一流體方向流係因而決定。在一較佳的微熱 交換器中,該冷卻流體經由一出口或複數個出口流出該微 熱交換器。雖然該冷卻流體在該微熱交換器中可以以不同 的方向來流動,然而該方向流較佳者係決定為從該入口指 向該出口的方向,或者是從一或多個入口流向一或多個出
第13頁 .,200541444 •:五、發明說明(8) 口的合成向量。 在本發明的較佳具體實施例中,當該微熱交換器耦接於該 積體電路之上時,該微熱交換器係轉向成使得該流體流動 的方向流與該積體電路的溫度向量方向相反。換句話說, 該微熱交換器的入口位於接近該積體電路的冷部分而出口 則位於接近該積體電路的熱部分。這樣的較佳排列方向係 為一反向流排列方向。在積體電路上具有非均勻熱流通量 的情況下,該微熱交換器的熱性能係藉由將流經該微熱交 裔'的液悲流設計成反向流方向而改善。該微熱父換益'的 入口與出口係與該積體電路上熱通量的溫度梯度(熱端到 冷端)的方向相反。 第1圖係圖示說明一積體電路2 0耦接一微熱交換器1 0的較 佳具體實施例的側視圖。該積體電路2 0與該微熱交換器10 係相互柄接以在兩者間形成一熱介面(t h e r m a 1 i n t e r f a c e)。一流體從該入口 1 2流經該微熱交換器到該 出口 1 4。流經該微熱交換器1 0的一流體路徑通常包含在方 «上及/或高度上多次不同程度的改變。如同我們所知道 ,具有流體以任意方向流動,包含與普遍的流動方向相 反的微熱交換器上可能會有不連續的區域。該微熱交換器 1 0可以是習知使用主動流體冷卻任意形式的微熱交換器。 較佳者,該微熱交換器係為描述於下列參考文獻中的熱交 換器,例如:2 0 0 3年5月1 6日所申請的共同待審美國專利 :200541444 « 4 •:五、發明說明(9) 申請號 10/439,635 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID ‘DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEATSINKS”, 2 0 0 3年5月16日所申請的共同待審的美國專 利申請號 10/439, 912 nINTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANNEL HAET EXCHANGERS% 2 0 0 4年6月2 9日所申請的共同待審的美國專 利申請號 10/881, 980 nINTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANNEL HAET EXCHANGERS",2 0 0 4年6月2 9曰所申請的共同待審的美國專 i•申請號 1 0 /88 2, 1 42 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEATSINKSn,某年某月某曰所申請的共同待審的美國專利 申請號(Cool 0 0 3 0 5) ’’APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVI CEn,2 0 0 3年10月6曰所申請的共同待審的 美國專利中請號 1 0 / 6 8 0, 5 8 4 n METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE11, 2 0 0 3年 10月 30日所申請的共同
«審的美國專利申請號10/698, 179 "METHOD AND PPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE1’以及,2 0 0 4年 6 月2 9曰所申請的共同待審的美國專利申請號1 〇 / 8 8 2,1 3 2 nMETH0D AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE,,,如
第15頁 :200541444 “:五、發明說明(10) 前所述,這些申請案都被列為本案的參考資料。隨著流體 ’流經該微熱交換器1 0,從該積體電路2 0上的熱源將會傳送 到該流體。而加熱過的流體從該微熱交換器的出口流出。 而從該入口 1 2所進入的流體較佳者係為較從該出口 1 4流出 的流體退有低溫的流體。 第2圖係表示一積體晶片3 0的一平面圖。大部分的積體電 路包含一非均勻的熱流通量。如第2圖所示的積體電路3 0 包含兩個熱點,熱點3 2與熱點3 4。一般來說,該積體電路 f上具有一熱部分36以及一冷部分38,其中該熱部分36上 具有熱點3 2與3 4。如同前面所述,該名詞「冷」與「熱」 係為彼此的相對名詞。在積體電路3 0的例子中,溫度梯度 係定義為在該積體電路上的溫度改變。較佳者,所述的溫 度梯度係為從該積體電路3 0的熱部分指向該積體電路3 0冷 部分的向量。 第3圖係表示一微熱交換器4 0,其上疊置一積體電路5 0的 具體實施例的平面圖,其中該微熱交換器4 0與該積體電路 jO係根據一較佳的彼此相互反向流動的排列方向來配置。 II同從第3圖的圖中所示,流過該微熱交換器4 0的方向流 係從圖式上的左側流向右側,也就是從該微熱交換器的入 口流向出口。該積體電路5 0的溫度向量則是從圖式的右側 到左側,也就是從積體電路5 0的熱部分(熱端)到冷部分 (冷端)。在這個較佳的反向流動排列上,流體的方向流 ::200541444 •:五、發明說明(11) 係基本上與該積體電路的溫度向量平行’不過卻是相反方 向。 第4圖係圖式說明微熱交換器6 0上疊置一積體電路7 0的另 一實施例的平面圖,其中該微熱交換器6 0與該積體電路7 0 係根據一第一替代排列方向來配置。如同第4圖所示,流 經該微熱交換器6 0的方向流係從圖式的左側流到右侧,亦 即從該微熱交換器6 0的一入口流到一出口。該積體電路7 0 的溫度向量係從圖式的左侧到右侧,亦即從該積體電路7 0 f一熱部分到一冷部分。在這個第一替代排列方向上,流 體的方向流基本上與該積體電路7 0的溫度向量平行,而且 具有相同方向。該微熱交換器6 0到該積體電路7 0的第一替 代排列方向係歸類於一平行流的排列方向。 第5圖係圖式說明微熱交換器8 0上疊置一積體電路9 0的另 一實施例的平面圖,其中該微熱交換器8 0與該積體電路9 0 係根據一第二替代排列方向來配置。如同第5圖所示,流 經該微熱交換器8 0的方向流係從圖式的左側流到右側,亦 K從該微熱交換器8 0的一入口流到一出口。該積體電路9 0 溫度向量係從圖式的上方到下方,亦即從該積體電路9 0 的一熱部分到一冷部分。在這個第二替代排列方向上,流 體的方向流基本上與該積體電路9 0的溫度向量垂直。該微 熱交換器8 0到該積體電路9 0的第二替代排列方向係歸類於 一橫越流的排列方向。
第17頁 :,200541444 :五、發明說明(12) 一~~一·-—___ 、第6圖係圖式說明微熱 。田 另一實施例的平面圖,复、1❿0上®置一積體電路11 〇的 路11 〇係根據一第三Μ "中该微熱交換器1⑽與該積體電 示,流經該微熱交換器彳、排列方向來配置。如同第6圖所 右側,亦即從該德:執上0 0的方向流係從圖式的左側流到 積體電路m的溫度^旦換器m的一入口流到一出口。該 該積體電路11 〇的一 ^,係從圖式的下方到上方,亦即從 排列方向上,流體的、方4分&到一冷部分。在這個第三替代 0向量垂直。該^埶六7 f基本上與該積體電路110的温 代排列方向係歸類二=、器10 0到該積體電路1 1 0的第三替 、;一撗越流的排列方向。 為了使一 的4非列方 所述的溫 者係用來 熱交換器 上的熱源 «者係由 ° 一旦 決定後, 流動的排 5亥溫度向 換器與該 佩热父 向來轉 度梯度 指示該 較佳者 °這個 §亥微熱 該積體 §亥微熱 列方向 量與該 積體電 向,必 係用來 積體電 使一冷 冷卻流 交換器 電路的 交後器 來轉向 方向流 路係排 積體電 須決定該積體電 決定一溫 路從熱部 卻流體循 體的方向 從一入口 溫度向量 與該積體 。該反向 的方向相 列成使得 度向量 分到冷 環以接 流必多貝 到一出 與該微 電略較 流動的 反。換 冷卻流 路上的 ’該溫 部分的 收來自 決定。 ϋ的方 熱交換 佳者係 排列方 句話說 體基本 較佳實施例 溫度梯度。 度向量較佳 方向。該微 該積體電路 該方向流較 向向量來決 器的方向量 根據一反向 向係定義為 ,該微熱交 上從位在該
第18頁 ..200541444 :五、發明說明(13) 積體電路冷部分接觸的微熱交換器上的一輸入點進入,而 ~且使該冷卻流體基本上從該積體電路熱部分接觸的微熱交 換器上的一輸出點流出。 本發明係藉由前述之較佳具體實施例的詳細說明,以使本 發明的操作與構造的原理能更加清楚明瞭。而前述較佳具 體實施裡的說明不當用來限制如下所附加的權利要求範 圍。任何熟悉本技藝之人均能任施匠思而為諸般修飾,然 不脫本發明的精神與保護範圍。
第19頁 •200541444 :圖式簡單說明 第1圖係表示一積體電路耦接於一微熱交換器的具體實施 '例的側面圖。 第2圖係表示一積體晶片的具體實施例的一平面圖。 第3圖係表示一微熱交換器疊加一積體電路的具體實施例 的平面圖,其中該微熱交換器與該積體電路係根據本發明 較佳的反向流排列方向所配置。 第4圖係表示一微熱交換器疊加一積體電路的具體實施例 的平面圖,其中該微熱交換器與該積體電路係根據本發明 的第一替代排列方向所配置。 f 5圖係表示一微熱交換器疊加一積體電路的具體實施例 的平面圖,其中該微熱交換器與該積體電路係根據本發明 的第二替代排列方向所配置。 第6圖係表示一微熱交換器疊加一積體電路的具體實施例 的平面圖,其中該微熱交換器與該積體電路係根據本發明 的第三替代排列方向所配置。 元件符號說明 30 積 體晶 片 32 ^ 34 敎 i、>、 點 4° 微 軌交 /、、、 換器 12 入 口 零4 出 V 20 積 體電路 36 埶 端 38 冷 端 40、 60 > 80、 100 微熱 交換器 50、 70、 90 > 110 積體 電路
第20頁

Claims (1)

  1. •200541444 !六、申請專利範圍 1. 一種利用一微熱交換器冷卻一積體電路的方法,該方法 包含: a. 決定與該積體電路相關聯的一溫度梯度; b. 決定一第一向量,其起於該溫度的一熱部分而終止於 該溫度梯度的一冷部分; c. 決定該微熱交換器内一流體的一方向流; d. 將該微熱交換器轉向該積體電路,使得該積體電路的 第一向量與該微熱交換器的方向流的方向相反而對準, 藉以形成一反向流對準;以及 f e.根據該反向流對準將該微熱交換器耦接到該積體電 路。 2. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該方向流係對 應從該微熱交換器的一輸入埠至該微熱交換器的一輸出璋 之該流體流。 3. 如申請專利範圍第2項所述的方法,其中該方向流對應 一弟二向量’該第二向量起於該微熱交換的該輸入淳而 終止於該微熱交換器的該輸出埠。 4. 如申請專利範圍第2項所述的方法,其中該流體在該輸 t淳的一輸入溫度低於該流體在該輸出埠的一輸出溫度。 如申請專利範圍第4項所述的方法,其中該輸入埠位於 該積體電路的該冷部分,而該輸出埠則位於該積體電路的 該熱部分。 6 .如申請專利範圍第1項所述的方法,其中在該微熱交換 器中一給定位置的該流體實際流動方向與該方向流不同。
    第21頁 ,200541444 •六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該熱部分對應 該溫度梯度的一最高溫度。 8. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該冷部分對應 該溫度梯度的一最冷溫度。 9 · 一種利用一微熱交換器冷卻一積體電路的方法,該方法
    從熱到冷 於該溫度 路,使得該積體電路 二向量垂直對準。 ,其中該流體在該入 ,其中該流體在該微 向與該第二向量不 包含: a. 決定橫跨該積體電路上 b. 決定一第一向量,其起 译度梯度的一冷部分; .決定一第二向量,其對 入口到一出口的方向流;以 d.將該微熱交換器耦合至 的該第一向量與該微熱交換 1 〇 ·如申請專利範圍第9項所 口的一輸入溫度低於該流體 11.如申請專利範圍第9項所 熱交換器的一給定位置的實 同〇 的一溫度梯度; 的一熱部分而終止於 應一流體從該微熱交換器的一 及 該積體電 器的該第 述的方法 在該出口的一輸出溫度。 述的方法 際流動方 ,其中該熱部分對應 ,其中該冷部分對應 其包含: 含一相關聯的溫度梯 申請專利範圍第9項所述的方法 梯度的一最高溫度。 1 3 .如申請專利範圍第9項所述的方法 該溫度梯度的一最冷溫度。 1 4. 一種微熱交換器與積體晶片組件, a.—積體晶片,其中該積體電路包
    第22頁 _200541444 *六、申請專利範圍 鎢 度以及一第一向量,該第一向量起始於該溫度梯度的一 - 熱部分而終止於該溫度梯度的一冷部分;以及 b. —微熱交換器,耦接於該積體電路,該微熱交換器包 含一輸入埠,用以接收一流體,以及一輸出埠,用以輸 出該流體,其中一第二向量起於該輸入淳而終止於該輸 出埠。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所述的組件,其中該第二向量 定義該流體的一方向流。 1 6 .如申請專利範圍第1 4項所述的組件,其中該流體在該 入埠的一輸入溫度低於該流體在該輸出埠的一輸出溫 度。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項所述的組件,其中該輸入埠位 於該積體電路的該冷部分,而該輸出琿則位於該積體電路 的該熱部分。 1 8 .如申請專利範圍第1 4項所述的組件,其中該流體在該 微熱交換器中一給定位置的實際流動方向與該第二向量不 同。 1 9 .如申請專利範圍第1 4項所述的組件,其中該熱部分對 *該溫度梯度的一最高溫度。 .如申請專利範圍第1 4項所述的組件,其中該冷部分對 應該溫度梯度的一最冷溫度。 2 1 . —種利用一微熱交換器冷卻一積體電路的方法,該方 法包含: a.決定該積體電路上從熱到冷的一溫度梯度;
    第23頁 ..200541444 :六、申請專利範圍 b. 決定一第一向量,其起於該溫度的一熱部分而終止於 • 該溫度梯度的一冷部分; c. 決定一第二向量,其對應一流體從該微熱交換器的一 入口到一出口的方向流;以及 d .將該微熱交換器耦接到該積體電路,使得該積體電 路的該第一向量與該微熱交換器的該第二向量對準。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項所述的方法,其中該流體在該 入口的一輸入溫度低於該流體在該出口的一輸出溫度。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項所述的方法,其中該入口位於 #積體電路的該冷部分,而該出口則位於該積體電路的該 熱部分。 2 4 .如申請專利範圍第2 1項所述的方法,其中該流體在該 微熱交換器中一給定位置的實際流動方向與該第二向量不 同。 2 5 .如申請專利範圍第2 1項所述的方法,其中該熱部分對 應該溫度梯度的一最高溫度。 2 6 .如申請專利範圍第2 1項所述的方法,其中該冷部分對 應該溫度梯度的一最冷溫度。
    第24頁
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8986303B2 (en) * 2010-11-09 2015-03-24 Biosense Webster, Inc. Catheter with liquid-cooled control handle
JP5968425B2 (ja) * 2012-03-30 2016-08-10 京セラ株式会社 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体装置
JP6439326B2 (ja) 2014-08-29 2018-12-19 株式会社Ihi リアクタ

Family Cites Families (102)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US656266A (en) * 1899-07-10 1900-08-21 Harry F Roach System of electrical distribution.
US3524497A (en) * 1968-04-04 1970-08-18 Ibm Heat transfer in a liquid cooling system
US3904262A (en) * 1974-09-27 1975-09-09 John M Cutchaw Connector for leadless integrated circuit packages
US3993123A (en) * 1975-10-28 1976-11-23 International Business Machines Corporation Gas encapsulated cooling module
JPS52117074A (en) * 1976-03-27 1977-10-01 Nippon Intaanashiyonaru Seiriy Cooling circuit for semiconductor device
US4296455A (en) * 1979-11-23 1981-10-20 International Business Machines Corporation Slotted heat sinks for high powered air cooled modules
US4332291A (en) * 1979-12-21 1982-06-01 D. Mulock-Bentley And Associates (Proprietary) Limited Heat exchanger with slotted fin strips
US4474172A (en) * 1982-10-25 1984-10-02 Chevron Research Company Solar water heating panel
FR2538617B1 (fr) * 1982-12-28 1986-02-28 Thomson Csf Boitier d'encapsulation pour semiconducteur de puissance, a isolement entree-sortie ameliore
US4568431A (en) * 1984-11-13 1986-02-04 Olin Corporation Process for producing electroplated and/or treated metal foil
JPH02213910A (ja) * 1989-02-15 1990-08-27 Toshiba Corp 温度勾配補償装置
US4987996A (en) * 1990-03-15 1991-01-29 Atco Rubber Products, Inc. Flexible duct and carton
US5285347A (en) * 1990-07-02 1994-02-08 Digital Equipment Corporation Hybird cooling system for electronic components
US5105430A (en) * 1991-04-09 1992-04-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Thin planar package for cooling an array of edge-emitting laser diodes
US5199487A (en) * 1991-05-31 1993-04-06 Hughes Aircraft Company Electroformed high efficiency heat exchanger and method for making
FR2679729B1 (fr) * 1991-07-23 1994-04-29 Alcatel Telspace Dissipateur thermique.
US5239200A (en) * 1991-08-21 1993-08-24 International Business Machines Corporation Apparatus for cooling integrated circuit chips
DE69305667T2 (de) * 1992-03-09 1997-05-28 Sumitomo Metal Ind Wärmesenke mit guten wärmezerstreuenden Eigenschaften und Herstellungsverfahren
US5247800A (en) * 1992-06-03 1993-09-28 General Electric Company Thermal connector with an embossed contact for a cryogenic apparatus
US5275237A (en) * 1992-06-12 1994-01-04 Micron Technology, Inc. Liquid filled hot plate for precise temperature control
US5316077A (en) * 1992-12-09 1994-05-31 Eaton Corporation Heat sink for electrical circuit components
US5520244A (en) * 1992-12-16 1996-05-28 Sdl, Inc. Micropost waste heat removal system
CN1109232C (zh) * 1993-12-28 2003-05-21 昭和电工株式会社 板式热交换器
US5424918A (en) * 1994-03-31 1995-06-13 Hewlett-Packard Company Universal hybrid mounting system
JPH07312495A (ja) * 1994-05-17 1995-11-28 Hitachi Ltd 半導体冷却装置
US5811062A (en) * 1994-07-29 1998-09-22 Battelle Memorial Institute Microcomponent chemical process sheet architecture
US5526875A (en) * 1994-10-14 1996-06-18 Lin; Shih-Jen Cooling device for CPU
JP3355824B2 (ja) * 1994-11-04 2002-12-09 株式会社デンソー コルゲートフィン型熱交換器
DE19514548C1 (de) * 1995-04-20 1996-10-02 Daimler Benz Ag Verfahren zur Herstellung einer Mikrokühleinrichtung
US5761037A (en) * 1996-02-12 1998-06-02 International Business Machines Corporation Orientation independent evaporator
JP3506166B2 (ja) * 1996-04-15 2004-03-15 株式会社デンソー 冷却装置
US5927390A (en) * 1996-12-13 1999-07-27 Caterpillar Inc. Radiator arrangement with offset modular cores
US5901037A (en) * 1997-06-18 1999-05-04 Northrop Grumman Corporation Closed loop liquid cooling for semiconductor RF amplifier modules
US6049040A (en) * 1997-09-17 2000-04-11 Biles; Scott Douglas Universal cable guide
US5909057A (en) * 1997-09-23 1999-06-01 Lsi Logic Corporation Integrated heat spreader/stiffener with apertures for semiconductor package
US5893726A (en) * 1997-12-15 1999-04-13 Micron Technology, Inc. Semiconductor package with pre-fabricated cover and method of fabrication
US6084178A (en) * 1998-02-27 2000-07-04 Hewlett-Packard Company Perimeter clamp for mounting and aligning a semiconductor component as part of a field replaceable unit (FRU)
JPH11325764A (ja) * 1998-05-08 1999-11-26 Fujikura Ltd 電子素子の冷却装置
US6019165A (en) * 1998-05-18 2000-02-01 Batchelder; John Samuel Heat exchange apparatus
US6086330A (en) * 1998-12-21 2000-07-11 Motorola, Inc. Low-noise, high-performance fan
US6675875B1 (en) * 1999-08-06 2004-01-13 The Ohio State University Multi-layered micro-channel heat sink, devices and systems incorporating same
JP3518434B2 (ja) * 1999-08-11 2004-04-12 株式会社日立製作所 マルチチップモジュールの冷却装置
US6729383B1 (en) * 1999-12-16 2004-05-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fluid-cooled heat sink with turbulence-enhancing support pins
JP2001185306A (ja) * 1999-12-28 2001-07-06 Jst Mfg Co Ltd モジュール用コネクタ
US6570764B2 (en) * 1999-12-29 2003-05-27 Intel Corporation Low thermal resistance interface for attachment of thermal materials to a processor die
US6407916B1 (en) * 2000-06-12 2002-06-18 Intel Corporation Computer assembly for cooling high powered microprocessors
US6787052B1 (en) * 2000-06-19 2004-09-07 Vladimir Vaganov Method for fabricating microstructures with deep anisotropic etching of thick silicon wafers
US6366462B1 (en) * 2000-07-18 2002-04-02 International Business Machines Corporation Electronic module with integral refrigerant evaporator assembly and control system therefore
US6469893B1 (en) * 2000-09-29 2002-10-22 Intel Corporation Direct heatpipe attachment to die using center point loading
US6578626B1 (en) * 2000-11-21 2003-06-17 Thermal Corp. Liquid cooled heat exchanger with enhanced flow
US6367543B1 (en) * 2000-12-11 2002-04-09 Thermal Corp. Liquid-cooled heat sink with thermal jacket
US6459581B1 (en) * 2000-12-19 2002-10-01 Harris Corporation Electronic device using evaporative micro-cooling and associated methods
JP3607608B2 (ja) * 2000-12-19 2005-01-05 株式会社日立製作所 ノート型パソコンの液冷システム
US6698924B2 (en) * 2000-12-21 2004-03-02 Tank, Inc. Cooling system comprising a circular venturi
US6484521B2 (en) * 2001-02-22 2002-11-26 Hewlett-Packard Company Spray cooling with local control of nozzles
US6449162B1 (en) * 2001-06-07 2002-09-10 International Business Machines Corporation Removable land grid array cooling solution
WO2002102124A2 (en) * 2001-06-12 2002-12-19 Liebert Corporation Single or dual buss thermal transfer system
US6536510B2 (en) * 2001-07-10 2003-03-25 Thermal Corp. Thermal bus for cabinets housing high power electronics equipment
US6385044B1 (en) * 2001-07-27 2002-05-07 International Business Machines Corporation Heat pipe heat sink assembly for cooling semiconductor chips
JP3636118B2 (ja) * 2001-09-04 2005-04-06 株式会社日立製作所 電子装置用の水冷装置
US6942018B2 (en) * 2001-09-28 2005-09-13 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Electroosmotic microchannel cooling system
US6581388B2 (en) * 2001-11-27 2003-06-24 Sun Microsystems, Inc. Active temperature gradient reducer
US6527835B1 (en) * 2001-12-21 2003-03-04 Sandia Corporation Chemical preconcentrator with integral thermal flow sensor
US6700785B2 (en) * 2002-01-04 2004-03-02 Intel Corporation Computer system which locks a server unit subassembly in a selected position in a support frame
US6787899B2 (en) * 2002-03-12 2004-09-07 Intel Corporation Electronic assemblies with solidified thixotropic thermal interface material
TWI234063B (en) * 2002-05-15 2005-06-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Cooling apparatus for electronic equipment
US7209355B2 (en) * 2002-05-15 2007-04-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Cooling device and an electronic apparatus including the same
US6674642B1 (en) * 2002-06-27 2004-01-06 International Business Machines Corporation Liquid-to-air cooling system for portable electronic and computer devices
US20040008483A1 (en) * 2002-07-13 2004-01-15 Kioan Cheon Water cooling type cooling system for electronic device
AU2003268222A1 (en) * 2002-08-28 2004-03-19 Federal-Mogul Powertrain, Inc. Sleeve assembly for receiving elongated items within a duct
TW578992U (en) * 2002-09-09 2004-03-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Heat sink assembly
DE10243026B3 (de) * 2002-09-13 2004-06-03 Oliver Laing Vorrichtung zur lokalen Kühlung oder Erwärmung eines Gegenstandes
US6894899B2 (en) * 2002-09-13 2005-05-17 Hong Kong Cheung Tat Electrical Co. Ltd. Integrated fluid cooling system for electronic components
US6807056B2 (en) * 2002-09-24 2004-10-19 Hitachi, Ltd. Electronic equipment
DE10246990A1 (de) * 2002-10-02 2004-04-22 Atotech Deutschland Gmbh Mikrostrukturkühler und dessen Verwendung
WO2004042305A2 (en) * 2002-11-01 2004-05-21 Cooligy, Inc. Optimal spreader system, device and method for fluid cooled micro-scaled heat exchange
US7104312B2 (en) * 2002-11-01 2006-09-12 Cooligy, Inc. Method and apparatus for achieving temperature uniformity and hot spot cooling in a heat producing device
US7000684B2 (en) * 2002-11-01 2006-02-21 Cooligy, Inc. Method and apparatus for efficient vertical fluid delivery for cooling a heat producing device
US6986382B2 (en) * 2002-11-01 2006-01-17 Cooligy Inc. Interwoven manifolds for pressure drop reduction in microchannel heat exchangers
US7210227B2 (en) * 2002-11-26 2007-05-01 Intel Corporation Decreasing thermal contact resistance at a material interface
KR20040065626A (ko) * 2003-01-15 2004-07-23 엘지전자 주식회사 열 교환기
US6903929B2 (en) * 2003-03-31 2005-06-07 Intel Corporation Two-phase cooling utilizing microchannel heat exchangers and channeled heat sink
US6934154B2 (en) * 2003-03-31 2005-08-23 Intel Corporation Micro-channel heat exchangers and spreaders
US6992891B2 (en) * 2003-04-02 2006-01-31 Intel Corporation Metal ball attachment of heat dissipation devices
US6763880B1 (en) * 2003-06-26 2004-07-20 Evserv Tech Corporation Liquid cooled radiation module for servers
CN100579348C (zh) * 2003-06-27 2010-01-06 日本电气株式会社 电子设备的冷却装置
US7508672B2 (en) * 2003-09-10 2009-03-24 Qnx Cooling Systems Inc. Cooling system
TWM248227U (en) * 2003-10-17 2004-10-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Liquid cooling apparatus
US7273088B2 (en) * 2003-12-17 2007-09-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. One or more heat exchanger components in major part operably locatable outside computer chassis
US6980435B2 (en) * 2004-01-28 2005-12-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Modular electronic enclosure with cooling design
US6955212B1 (en) * 2004-04-20 2005-10-18 Adda Corporation Water-cooler radiator module
JP4056504B2 (ja) * 2004-08-18 2008-03-05 Necディスプレイソリューションズ株式会社 冷却装置及びこれを備えた電子機器
US7239516B2 (en) * 2004-09-10 2007-07-03 International Business Machines Corporation Flexure plate for maintaining contact between a cooling plate/heat sink and a microchip
US20060067052A1 (en) * 2004-09-30 2006-03-30 Llapitan David J Liquid cooling system
US7243704B2 (en) * 2004-11-18 2007-07-17 Delta Design, Inc. Mechanical assembly for regulating the temperature of an electronic device, having a spring with one slideable end
US7184269B2 (en) * 2004-12-09 2007-02-27 International Business Machines Company Cooling apparatus and method for an electronics module employing an integrated heat exchange assembly
US7327570B2 (en) * 2004-12-22 2008-02-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid cooled integrated circuit module
US7280363B2 (en) * 2005-01-21 2007-10-09 Delphi Technologies, Inc. Apparatus for controlling thermal interface between cold plate and integrated circuit chip
US7254957B2 (en) * 2005-02-15 2007-08-14 Raytheon Company Method and apparatus for cooling with coolant at a subambient pressure
US20060187639A1 (en) * 2005-02-23 2006-08-24 Lytron, Inc. Electronic component cooling and interface system
US7719837B2 (en) * 2005-08-22 2010-05-18 Shan Ping Wu Method and apparatus for cooling a blade server
US20080013283A1 (en) * 2006-07-17 2008-01-17 Gilbert Gary L Mechanism for cooling electronic components

Also Published As

Publication number Publication date
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