TW201315960A - 疊層式散熱器 - Google Patents

疊層式散熱器 Download PDF

Info

Publication number
TW201315960A
TW201315960A TW101131920A TW101131920A TW201315960A TW 201315960 A TW201315960 A TW 201315960A TW 101131920 A TW101131920 A TW 101131920A TW 101131920 A TW101131920 A TW 101131920A TW 201315960 A TW201315960 A TW 201315960A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
metal layers
heat
heat sink
stack
channel
Prior art date
Application number
TW101131920A
Other languages
English (en)
Inventor
Todd Richard Salamon
David Andrew Ramsey
Original Assignee
Alcatel Lucent Usa Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel Lucent Usa Inc filed Critical Alcatel Lucent Usa Inc
Publication of TW201315960A publication Critical patent/TW201315960A/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本發明揭示一種設備，其包含具有一複合3D結構之一散熱器。該散熱器包含金屬層之一堆疊。該等金屬層機械連接在一起且藉由實體界面區分離。該堆疊具有通道陣列用於攜載流體穿過該堆疊。該陣列之每一通道具有由該等金屬層之一個以上金屬層之部分形成之一橫向表面。

Description

疊層式散熱器
本發明係關於散熱器、製作散熱器之方法及包含散熱器之設備。
此章節介紹可幫助促進對本發明之一較佳理解之態樣。因此，此章節之陳述須以此觀點來閱讀且不應理解為對先前技術或非先前技術之認可。
諸多主動電子組件及主動光學組件在內部產生熱，耗散熱以使該等組件可在一所要溫度下操作及/或以使該等組件將在一所要壽命內持續操作。不能充分耗散在內部產生之熱可限制此等組件之能力及/或功能性以及/或可導致此等組件之過早失效。通常，由此等主動組件產生之熱之耗散涉及使用空氣作為一介質來將熱傳送出。舉例而言，可將一散熱器附接至一熱產生組件，且通過該散熱器之一空氣流將提供主要耗散來自該散熱器之熱的冷卻。
某些散熱器經建構有改良至冷卻劑空氣之熱傳遞之大表面及/或特殊表面。遺憾的是，此等散熱器可具有一大的實體外觀尺寸，該大實體外觀尺寸可干擾空氣之循環，藉此干擾對來自此一主動組件及/或來自固持此一主動組件之一電路板之熱的總體耗散。
某些散熱器具有引導空氣流之通道以改良熱至空氣之傳遞。一個此種散熱器包含不僅引導空氣流且亦添加更多表面積用於將熱自散熱器傳遞至空氣之一平行鰭片陣列。其 他此等散熱器包含在所有橫向側上具有壁之通道。
某些實施例提供一種包含具有一複合3D結構之一散熱器之設備。該散熱器具有金屬層之一堆疊。該等金屬層機械連接在一起且藉由實體界面區分離。該堆疊具有一通道陣列用於攜載一流體穿過該堆疊。該陣列之每一通道具有由該等金屬層之一個以上金屬層之部分形成之一橫向表面。
在上述設備之某些實施例中，該陣列之每一通道可包含在該堆疊之一對金屬層之間之實體介面區中的一區段。
在上述設備之任一者之某些實施例中，該等金屬層之某些金屬層可包含互連若干對通道之開口。
在上述設備之任一者之某些實施例中，可將該堆疊之該等金屬層之某些金屬層硬焊、焊接或軟焊在一起。
在上述設備之任一者之某些實施例中，該設備可進一步包含位於該等金屬層之鄰近金屬層之間的導熱油脂。
在上述設備之任一者之某些實施例中，該設備可進一步包含一熱管，其中該熱管之一區段位於該等通道之一者中。
在某些實施例中，上述設備之任一者可進一步包含經組態以在操作期間在內部產生熱之一電子組件或光學組件。在此等實施例中，散熱器之一第一表面面向且熱接觸該電子組件或光學組件之一第二表面之一部分。在此段落之任一實施例中，該等金屬層可沿著實質上法向於該第二表面之該部分之一方向堆疊。在此段落之任一實施例中，該等 金屬層之某些金屬層可包含互連若干對通道之開口。在此段落之任一實施例中，可將該堆疊之該等金屬層之某些金屬層硬焊、焊接或軟焊在一起。在此段落之任一實施例中，該設備可進一步包含一電路板，其中該電子組件或光學組件機械固定至該電路板。在此段落之任一實施例中，該設備可進一步包含位於該電子組件或光學組件與該散熱器之間的一或多個熱管或一蒸氣室。在此段落之任一實施例中，該設備進一步包含一熱管，其中該熱管之一區段位於該等通道之一者中。
其他實施例提供一種製作具有一複合3D結構之一散熱器之方法。該方法包含提供複數個金屬層且堆疊該等金屬層以形成散熱器之一堆疊。該堆疊具有在該等金屬層之間的實體界面區且具有一通道陣列用於攜載一流體穿過由該等金屬層形成之該堆疊。該陣列之每一通道具有由該等金屬層之一個以上金屬層之部分形成之一橫向表面。
在上述方法之某些實施例中，每一通道可包含在該堆疊之一對金屬層之間之實體介面區中的一區段。
在上述方法之任一者之某些實施例中，所提供金屬層之某些金屬層包含開口，其中每一開口互連該散熱器中之一對通道。
在任一上述方法中，該方法可進一步包含將散熱器機械及熱連結至一電子組件或光學組件之一表面之一部分以使散熱器形成用於耗散由該電子組件或光學組件在其操作期間在內部產生之熱之一主要路徑之一區段。在此段落之任 一實施例中，該連結可導致該等金屬層沿著實質上法向於該電子組件或光學組件之表面之部分之一方向堆疊。在此段落之任一實施例中，該方法進一步包含一電路板，其中將該電子組件或光學組件機械固定至該電路板。在此段落之任一實施例中，該機械及熱連結可包含將一或多個熱管或一蒸氣室固定於該散熱器與該電子組件或光學組件之表面之部分之間。
在圖及文字中，類似或相同參考符號指示具有類似或相同功能及/或結構之元件。
在圖中，可擴大某些特徵之相對尺寸以更清楚地圖解說明其中之結構或特徵之一或多者。
本文中，藉由該等圖及說明性實施例之詳細說明更全面地闡述各種實施例。然而，本發明可以各種形式來體現且不限於在該等圖及說明性實施例之詳細說明中所闡述之實施例。
美國專利申請公開案第2009/0321045號以全文引用方式併入本文中。
熱阻係經定位以遠離一熱產生組件傳送熱之一散熱器之一物理性質。熱阻由以下公式給出：Rheat sink=(Tcomponent-Tinlet fluid)/Qcomponent．此處，Tcomponent係組件之溫度，Tinlet fluid係經輸入以冷卻散熱器之流體之溫度且Qcomponent係由熱產生組件產生之熱 功率。因此，對於一既定熱功率Qcomponent，一較小熱阻Rheat sink暗指熱產生組件之溫度Tcomponent與經輸入用於冷卻組件之流體之溫度Tinlet fluid之間的差較小。出於彼原因，一小熱阻Rheat sink可係較佳的。
一散熱器可具有一小熱阻Rheat sink，此乃因該散熱器具有一複合三維(3D)結構。特定而言，一複合3D結構可提供用於將熱更好地傳遞至一冷卻劑流體之一大表面與體積比及/或可提供更有效地控制穿過散熱器之主體之一冷卻劑流體之流動的通道。遺憾的是，直接經由諸如金屬澆鑄或金屬印刷之習用技術來製造具有複合3D結構之某些散熱器可係昂貴的。特定而言，將此等散熱器作為一單個固體區塊來製造可係昂貴的。此外，由於一散熱器在製造及/或操作期間可經受熱應力，例如，具有複合3D結構之某些散熱器在製造及/或操作期間可扭曲或不期望地變形。出於此等原因，可針對具有複合3D結構之散熱器使用不同之製造方法及/或結構設計。
本文中，若一散熱器具有一不規則或規則通道陣列用於控制一冷卻劑流體穿過該散熱器之通過，則稱該散熱器具有一複合3D結構。在此等複合3D結構中，該等通道至少具有在橫向於通過該散熱器之流體之一流動方向之所有側上閉合的某些區段。此等散熱器之某些實施例具有一複合的實質上平行通道陣列用於使冷卻劑流體通過散熱器。該通道陣列可提供一高表面積用於在散熱器與冷卻劑流體之間交換熱及/或可改良冷卻劑流體之混合以增強自散熱器 至冷卻劑流體之熱傳遞。
本文中，用於一散熱器之一冷卻劑流體可係一氣體(例如，空氣或可用於冷卻之另一習用氣體)或可係一液體(例如，水或可用於冷卻之另一習用液體)。冷卻劑流體能夠流動穿過具有複合3D結構之散熱器之實施例之通道的某些通道。
圖1A至圖1D示意性圖解說明包含經定位以冷卻或使一電子組件或光學組件或者電路板8溫度穩定之一散熱器10、10'之設備的各種實施例，該電子組件或光學組件或者該電路板在操作期間在內部產生熱。散熱器10、10'具有複合3D結構且係疊層式散熱器之實例。散熱器10、10'經定位以接收來自電子組件或光學組件或者電路板8之一表面2之一附近部分之熱。在各種實施例中，散熱器10、10'係用於耗散由電子組件或光學組件或者電路板8在其操作期間在內部產生之熱之一主要路徑之一區段。舉例而言，包含散熱器10、10'之路徑可能夠耗散由電子組件或光學組件或者電路板8在其正常操作期間在內部產生之熱的至少50%、較佳至少75%且更佳至少90%。
每一散熱器10、10'包含N個金屬層121、122、...12N之一堆疊，其中實體界面區位於不同金屬層121至12N之間。本文中，一實體界面區在該實體界面區之每一側上具有不同於金屬層之內部區之局部實體形式。舉例而言，實體界面區可包含邊界金屬層之表面及/或可具有邊界金屬層之一實體焊接、硬焊或軟焊接點。在某些實施例中，一實體界 面材料可包含不同於邊界金屬層之一化學組合物(例如，一不同金屬合金，例如，一硬焊或軟焊材料)或一極不同化學組合物(例如，一導熱油脂)之一區。
儘管圖1A至圖1D說明性展示四個金屬層121至124，但在其他實施例中N之值可係不同。數目N通常大於或等於2且可係一大整數，例如，堆疊可具有大於10、20、30、40、50或100個的金屬層121至12N。
在圖1A至圖1D之說明性實施例中，金屬層121至12N沿著實質上法向於耗散熱之電子組件或光學組件或者電路板8之表面2之附近面向部分的一方向堆疊。亦即，金屬層121至12N之堆疊方向沿著表面2之該部分之法線或至少在表面2之該部分之平均法線方向之25度內。
每一散熱器10、10'包含穿過金屬層121至12N堆疊之一通道4陣列。通道4可係實質上平行的及/或可具有實質上平行於電子組件或光學組件或者電路板8之附近表面2之區段。通道4經組態以攜載一冷卻劑流體穿過散熱器10、10'堆疊。通道4陣列可增加用於自散熱器10、10'至流動冷卻劑流體之熱傳遞之表面積及/或可增強流動冷卻劑流體之混合，藉此改良此一熱傳遞。可藉由橫向開口(未展示)連接某些對的通道4。此等開口可使來自不同之此等對通道4之冷卻劑流體能夠混合。
每一通道4具有由堆疊之金屬層121至12N之一個以上金屬層之部分形成的一內表面。在圖1A至圖1D之實施例中，通道4經定形且經定位以使其內表面位於金屬層121至 12N之面向金屬層之間。亦即，在圖1A至圖1D中，每一實例性通道4具有在堆疊之一對面向金屬層121至12N之間之實體介面區中的區段。此一組態提供可如何堆疊金屬層121至12N之個別平面實施例或變形實施例以形成通道4陣列之一項實例。個別金屬層121至12N之此等平面形狀或變形平面形狀可經由低廉程序(例如，用於衝壓金屬片或擠出金屬結構之習用程序)或在無隨後移除具有非平凡3D拓撲之犧牲層之一步驟的情況下形成金屬層之其他程序來形成。
在操作期間，每一散熱器10、10'經定位而沿著且熱接觸電子組件或光學組件或者電路板8(例如，在操作期間在內部產生熱之一電子組件或光學組件)之一表面2之一面向部分。
在某些實施例中，散熱器10、10'可直接位於組件或電路板8之熱耗散表面2上，例如，在圖1A、圖1C及圖1D中所圖解說明。
另一選擇係，一導熱界面材料可位於散熱器10、10'與組件或電路板8之熱耗散表面2之面向部分之間。舉例而言，導熱界面材料可包含導熱油脂。
另一選擇係，例如，在圖1B中所圖解說明，散熱器10、10'可位於一熱擴散器15上，該擴散器又位於組件或電路板8之熱耗散表面2之面向部分上。此一熱擴散器15可沿著散熱器10、10'之面向表面擴散在組件或電路板8之一局部熱點處產生之熱以使散熱器10、10'之體積可更有效地耗散該 熱。熱擴散器15可係或包含(例如)一銅板或銅區塊、一或多個熱管、其中具有一或多個熱管之一金屬區塊或者一蒸氣室以沿著表面2之面向部分之方向橫向擴散熱。
另一選擇係，例如，在圖1C中所圖解說明，散熱器10、10'可包含在散熱器10、10'之通道4之一或多者中之一或多個熱管17。當在組件或電路板8之一附近局部熱點處在內部產生熱時，此(等)熱管17亦可橫向擴散散熱器10、10'中之熱。再者，此主動擴散可改良散熱器10、10'在耗散該熱時的效力。一或多個熱管17可沿著平行於表面2之一方向完全橫穿散熱器10、10'之一長度及/或可僅橫穿散熱器10、10'之該長度之一部分。一或多個熱管17可位於兩端敞開或僅一端敞開之通道之一(或多)者中且可或可不阻斷通道之該一(或多)者以使一流體環繞熱管17之外側流動。
在圖1A、圖1C及圖1D之實施例中，散熱器10、10'可機械接合至組件或電路板8。舉例而言，可將散熱器10、10'硬焊、焊接、軟焊或用螺絲固定至組件或電路板8之表面2之面向部分。另一選擇係，在圖1B之實施例中，可將散熱器10、10'硬焊、焊接、軟焊或用螺絲固定至熱擴散器15之一表面之一部分，而該部分自身被硬焊、焊接、軟焊或用螺絲固定至組件或電路板8之熱耗散表面2之毗鄰部分。在圖1A至圖1D之各種實施例中，散熱器10、10'可包含一較厚及/或較寬金屬底座(未展示)，該金屬底座提供用於機械固定及合適熱耦合(例如，經由硬焊、軟焊或螺絲)至熱擴散器15之一表面及/或組件或電路板8之熱耗散表面2之面 向部分的區及/或平滑表面。
參考圖1A至圖1D，在散熱器10、10'之某些實施例中，金屬層121至12N可具有實質上從中垂直通過的一或多個開口。舉例而言，此等開口可橫向連接若干對通道4以使得在彼等通道4中流動之冷卻劑流體能夠混合。
參考圖1A至圖1D，散熱器10、10'可視情況包含在金屬層121至12N之鄰近金屬層之間的熱界面材料14(例如)以改良散熱器之堆疊之金屬層121至12N之間的熱傳導。該熱界面材料可係已知用於改良毗鄰金屬部件之間之熱傳導的任何導熱材料。在某些實施例中，該熱界面材料可係將金屬層121至12N之鄰近金屬層機械連結在一起之一焊料或一金屬或合金硬焊料。在其他實施例中，該熱界面材料可係習用導熱油脂。
參考圖1D，散熱器10'之金屬層121至12N之鄰近金屬層可藉由位於或接近金屬層121至12N之間的實體界面區處之金屬結構而機械對準及/或固持在一起。舉例而言，該等金屬結構可包含緊貼地裝配或卡扣至面向金屬層121至12N中之孔18中之突出部16a。另一選擇係或另外，該等金屬結構可係將金屬層121至12N之鄰近金屬層機械對準及/或固定在一起之單獨結構16b。此等單獨結構16b可係銷子、螺絲或鉚釘形狀的結構。
圖2A、圖2B及圖2C圖解說明具有各別蜂巢狀、施瓦茲-P(Schwarz-P)狀及發泡體狀結構之散熱器10A、10B、10C(例如圖1A至圖1D之散熱器10、10'之特定實施例)之實 例。
每一散熱器10A、10B、10C包含其橫截面形成一個二維(2D)柵格之一多層式堆疊。舉例而言，該2D柵格可係如圖2A中之六邊形或者如圖2B至圖2C中之矩形或正方形。在散熱器10A、10B、10C中，通道4係實質上平行的且具有圖2A中之六邊形、圖2B中之圓形及圖2C中之不規則形狀之橫截面形狀。在散熱器10A、10B、10C中，通道4之毗鄰通道可藉由在其側壁中之開口5而互連。開口5產生通道4之不同通道之間的流動冷卻劑流體之混合。開口5在圖2A中係狹槽形狀，在圖2B中係圓形或橢圓形且在圖2C中係不規則形狀或令人茫然的形狀。
再次參考圖2A，散熱器10A可由實質上相同之個別層121至128形成，該等個別層之形式12展示於圖3中。層12可用以建構散熱器10A之金屬層121至128之每一者，此乃因層12係一水平蜂巢的一半。層12在形成散熱器10A之堆疊之金屬層121至128之交替金屬層中翻轉。
以一類似方式，某些其他疊層式散熱器(例如，圖2B中之散熱器10B)可由(例如)一單一形式之金屬層12"1至12"6之一堆疊形成。特定而言，此等金屬層12"1至12"6可關於一局部對稱或反射平面形成散熱器之一部分。
參考圖2C，散熱器10C包含由金屬層12'1至12'4之一堆疊形成之一矩形或立方陣列。該堆疊包含具有沿著其壁之不規則內部形狀及/或陡峭突出部之大約平行且視情況互連之通道4。在通道4內側包含不規則或陡峭結構可增加流動 穿過散熱器10C之冷卻劑流體之混合及/或提供此流動冷卻劑流體之層流區之混合，藉此降低散熱器10C之熱阻。
在其他實施例中，圖1A至圖1D之散熱器10、10'可具有為3D結構之其他幾何結構及/或可由具有其他形狀之疊層式層形成。
在某些實施例中，具有複合3D結構之疊層式散熱器之金屬層可製作成具有兩個或兩個以上不同圖案(例如，圖案A及B或圖案A、B、C、D等)。在此等疊層式散熱器中，堆疊可在具有不同圖案之金屬層之間順序地交替以產生一選定複合3D結構。實際上，堆疊可包含其中圖案在一系列諸多金屬層上繼續改變之金屬片之一序列。
圖4係圖解說明一種用於製造具有一複合3D結構之一散熱器(例如，圖1A、圖1B、圖1C、圖1D、圖2A、圖2B及圖2C之疊層式散熱器10、10'、10A、10B、10C)之方法20之一流程圖。
方法20包含提供單獨金屬層用於形成散熱器之一複合3D結構(步驟22)。所提供金屬層可係(例如)圖1A、圖1B、圖1C、圖1D、圖2A、圖2B及圖2C之金屬層121至12N。
提供步驟22可視情況包含經由一習用衝壓程序形成個別金屬層。該衝壓程序可包含藉助一第一沖模衝壓一金屬片以在其中沖出一或多個開口。該等開口之某些開口可提供(例如)在最終散熱器中之陣列之流體攜載通道之間的互連，例如，圖2A至圖2B及圖3之開口5。在某些實施例中，該等開口之某些開口或其部分可形成最終散熱器(未 展示)中之陣列之流體傳送通道之區段。該衝壓程序可進一步包含藉助一或多個其他沖模衝壓具有一或多個此等開口之金屬片以使該等金屬片變形，藉此在其中產生摺疊及/或彎曲，例如，圖3中所展示之摺疊或彎曲。為促進此一衝壓程序，該等金屬層可由已知經調適而適於產生摺疊及/或彎曲之衝壓程序之一金屬合金形成。
提供步驟22可視情況包含經由另一習用程序(例如，金屬擠出或雷射機加工)製造個別金屬層。
方法20包含配置且機械固定來自提供步驟22之金屬層以形成散熱器之一堆疊(步驟24)，例如，如圖1A至圖1D及圖2A至圖2C中所展示。在該堆疊中，實體界面區位於該等金屬層之間。此外，該堆疊包含能夠攜載一冷卻劑流體穿過該堆疊之一通道陣列，例如，圖1A至圖1D中之通道4。每一通道具有由該堆疊之金屬層之一個以上金屬層之部分形成的一橫向表面。
在某些實施例中，每一通道可具有形成於該堆疊之一對面向金屬層之間之一界面區中的一區段。
在某些實施例中，配置及固定步驟24可涉及使該堆疊之金屬層之連續金屬層不同地對準以在其中產生一複合3D結構，例如，用於通道陣列。舉例而言，可在堆疊步驟24期間使該等金屬層之該等連續金屬層相對移位及/或可使其相對翻轉或反轉。
在某些實施例中，配置及固定步驟24可包含在該堆疊中鄰近對金屬層之之間放置一導熱界面材料，亦即，在形成 其中此一對金屬層係鄰近者之堆疊之部分之前。在實例性實施例中，該導熱界面材料可係在配置及固定步驟24期間焊接在一對面向金屬層之間之一焊料或一金屬或合金硬焊料，或另一選擇係，該導熱界面材料可係一導熱油脂。
在某些實施例中，堆疊步驟24可包含將若干對鄰近金屬層機械連結在一起，例如，在將每一對該等金屬層相對定位於該堆疊中之同時將該等金屬層剛性地固定在一起。舉例而言，該機械連結可涉及在配置及固定步驟24期間將鄰近金屬層軟焊、硬焊或焊接在一起。該機械連結可或者亦涉及將來自金屬層之一者之突出部牢固地插入至堆疊中之面向金屬層之一者中之孔中。舉例而言，該機械連結可涉及將單獨機械連結件(例如，銷子或鉚釘)定位至堆疊之兩個面向金屬層中以將該兩個面向金屬層剛性地固定在一起及/或剛性地相對對準。另一選擇係，該機械連結可涉及在相對定位之金屬層之整個堆疊上放置一夾子及調整該夾子以將該堆疊之金屬層壓縮及剛性地固定在一起。
方法20可視情況包含將散熱器接合至一元件(步驟26)，在操作期間藉由散熱器耗散來自該元件之熱。接合步驟26通常產生至該元件之一熱耗散表面之一面向部分之一熱連接以使散熱器可用作用於耗散該元件在操作期間產生之熱之一主要路徑之一區段。舉例而言，穿過散熱器之熱連接可耗散由該元件在其正常操作期間在內部產生之熱的至少50%、較佳至少75%且更佳至少90%。
在某些實例中，散熱器可經定位而毗鄰於該元件之表面 之面向部分以使散熱器之金屬層沿著大約正切於該表面之彼部分之一方向堆疊。以此一方式定位散熱器可降低其熱阻，此乃因在不橫穿散熱器之金屬層之間的實體界面區之情況下熱傳導可穿過該散熱器沿著約法向於熱產生元件之表面之彼部分之一方向而發生。製作此一散熱器可較不昂貴，此乃因可藉由穿過該等金屬層之個別金屬層衝壓孔且然後堆疊該等金屬層以使該等孔形成最終散熱器中之通道陣列之區段來產生散熱器之冷卻劑流體攜載通道。亦即，可形成該堆疊以使得每一金屬層其自身包含攜載冷卻劑流體穿過該堆疊之通道之一區段。
另一選擇係，散熱器可經定位以使其金屬層沿大約法向於(亦即，實質上法向於)面向散熱器之元件之表面之彼部分的一方向堆疊。舉例而言，該堆疊方向可沿著該表面之彼部分之法線或在該表面之該部分之法線向量之平均方向的25度角內。
在某些實施例中，接合步驟26包含產生一組態，其中將散熱器接合至在其操作期間在內部產生熱之電子元件或光學元件，且將該元件固定至一電路板或電路卡，例如，其中該電路板或電路卡經組態以固定至電路板之一機架或擱架中。
接合步驟26可包含(例如)將散熱器之一金屬底座部分機械固定至產生待經由散熱器耗散之熱之元件。舉例而言，該金屬底座部分可具有一較寬佔用面積，可係較厚及/或具有較平滑表面，此促進該金屬底座部分經由諸如螺絲或 螺母及螺栓之扣件至熱耗散元件之機械固定。
另一選擇係，接合步驟26可包含將一熱擴散器機械固定於散熱器與該元件之表面之一熱耗散部分之間(例如)以橫向擴散在該元件之一局部熱點處產生之熱。該接合可包含將散熱器夾持至該元件以使散熱器形成用於耗散由元件在其正常操作期間在內部產生之熱之一主要路徑之一區段，例如，成為耗散該在內部產生之熱之至少50%、較佳至少75%且更佳至少90%之一路徑之一區段。
說明性實施例及圖示之詳細說明僅圖解說明本發明之原理。因此，將瞭解熟習此項技術者將能夠設想各種配置，儘管本文中未明確闡述或展示該等配置，但其體現本發明之原理且包含於所主張發明內。此外，本文中所敍述之所有實例原則上意欲僅出於教育目的以輔助理解本發明之原理及由發明者貢獻之概念以推廣此項技術，且應視為不對此等特別敍述之實例及條件加以限制。此外，本文中敍述本發明之原理、態樣及實施例之所有陳述以及本發明之特定實例意欲囊括其等效形式。
2‧‧‧表面/熱耗散表面/附近表面
4‧‧‧通道
5‧‧‧開口
8‧‧‧電子組件或光學組件或者電路板/組件或電路板
10‧‧‧散熱器
10'‧‧‧散熱器
10A‧‧‧散熱器
10B‧‧‧散熱器
10C‧‧‧散熱器
12‧‧‧層之形式/層
121‧‧‧金屬層
122‧‧‧金屬層
123‧‧‧金屬層
124‧‧‧金屬層
125‧‧‧金屬層
126‧‧‧金屬層
127‧‧‧金屬層
128‧‧‧金屬層
12'1‧‧‧金屬層
12'2‧‧‧金屬層
12'3‧‧‧金屬層
12'4‧‧‧金屬層
12"1‧‧‧金屬層
12"2‧‧‧金屬層
12"3‧‧‧金屬層
12"4‧‧‧金屬層
12"5‧‧‧金屬層
12"6‧‧‧金屬層
14‧‧‧熱界面材料
15‧‧‧熱擴散器
16a‧‧‧突出部
16b‧‧‧單獨結構
17‧‧‧熱管
18‧‧‧孔
圖1A至圖1D係示意性圖解說明一熱產生元件及具有複合三維(3D)結構之散熱器之實施例之端視圖；圖2A係圖解說明具有一蜂巢結構之一疊層式散熱器(例如圖1A至圖1C之任一者之散熱器之特定實施例)之一端視圖；圖2B係圖解說明具有一施瓦茲-P(Schwarz-P)結構之一疊 層式散熱器(例如圖1A至圖1C之任一者之散熱器之特定實施例)之一斜視圖；圖2C係圖解說明具有一發泡體狀結構之一疊層式散熱器(例如，圖1A至圖1C之散熱器之特定實施例)之一端視圖；圖3係圖解說明圖2A之散熱器之一個層之一斜視圖；且圖4係圖解說明一種製作具有一複合3D結構之一散熱器(例如，圖1A、圖1B、圖1C、圖2A、圖2B及圖2C之散熱器)之方法之一流程圖。
2‧‧‧表面/熱耗散表面/附近表面
4‧‧‧通道
8‧‧‧電子組件或光學組件或者電路板/組件或電路板
10‧‧‧散熱器
121‧‧‧金屬層
122‧‧‧金屬層
123‧‧‧金屬層
124‧‧‧金屬層
14‧‧‧熱界面材料

Claims (10)

  1. 一種設備，其包括：一散熱器，其具有一複合3D結構，該散熱器包含金屬層之一堆疊，該等金屬層機械連接在一起且藉由實體界面區分離；且其中該堆疊具有一通道陣列用於攜載流體穿過該堆疊；且其中該陣列之每一通道具有由該等金屬層之一個以上金屬層之部分形成之一橫向表面。
  2. 如請求項1之設備，其中該陣列之每一通道包含在該堆疊之一對該等金屬層之間之該實體界面區中的一區段。
  3. 如請求項1或2之設備，其中該等金屬層之某些金屬層包含互連若干對該等通道之開口。
  4. 如請求項1、2或3之設備，其進一步包含一熱管，該熱管之一區段位於該等通道之一者中。
  5. 如請求項1、2、3或4之設備，其進一步包括：一電子組件或光學組件，其經組態以在操作期間在內部產生熱，該散熱器之一第一表面面向該電子組件或光學組件之一第二表面之一部分且與該部分熱接觸。
  6. 如請求項5之設備，其中該等金屬層沿著實質上法向於該第二表面之該部分之一方向堆疊。
  7. 一種製作方法，其包括：提供複數個金屬層；及配置且固定該等金屬層以形成具有一複合3D結構之一 散熱器之一堆疊，該堆疊具有位於該等金屬層之間的實體界面區且具有一通道陣列用於攜載流體穿過該堆疊，每一通道具有由該等金屬層之一個以上金屬層之部分形成之一橫向表面。
  8. 如請求項7之方法，其中每一通道包含在該堆疊之一對該等金屬層之間之該實體界面區中的一區段。
  9. 如請求項7或8之方法，其中該等所提供金屬層之某些金屬層包含開口，每一開口互連該散熱器中之一對該等通道。
  10. 如請求項7或8之方法，其進一步包括將該散熱器機械及熱連結至一電子組件或光學組件之一表面之一部分，以使該散熱器形成用於耗散由該電子組件或該光學組件在其操作期間在內部產生之熱一主要路徑之區段。
TW101131920A 2011-09-03 2012-08-31 疊層式散熱器 TW201315960A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/199,565 US20130058042A1 (en) 2011-09-03 2011-09-03 Laminated heat sinks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201315960A true TW201315960A (zh) 2013-04-16

Family

ID=47753039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101131920A TW201315960A (zh) 2011-09-03 2012-08-31 疊層式散熱器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130058042A1 (zh)
TW (1) TW201315960A (zh)
WO (1) WO2013032664A2 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2919385C (en) * 2013-07-08 2017-03-14 Rel, Inc. Core structured components and containers
CN104582234A (zh) * 2013-10-12 2015-04-29 富葵精密组件(深圳)有限公司 散热装置、其制作方法及具有散热装置的柔性电路板
US9694187B2 (en) 2014-07-16 2017-07-04 Cardiac Pacemakers, Inc. Implantable medical devices and methods including post-procedural system diagnostics
US20160146542A1 (en) * 2014-11-25 2016-05-26 Hamilton Sundstrand Corporation Shell and tube heat exchanger
US10371462B2 (en) * 2015-09-21 2019-08-06 Lockheed Martin Corporation Integrated multi-chamber heat exchanger
US10527362B2 (en) 2015-09-21 2020-01-07 Lockheed Martin Corporation Integrated multi-chamber heat exchanger
US9644907B1 (en) 2015-11-10 2017-05-09 International Business Machines Corporation Structurally dynamic heat sink
KR101810167B1 (ko) * 2015-11-11 2017-12-19 전남대학교산학협력단 3차원 열흡수 장치
US10704841B2 (en) 2017-01-03 2020-07-07 Titan Tensor LLC Monolithic bicontinuous labyrinth structures and methods for their manufacture
FR3062279A1 (fr) * 2017-06-26 2018-07-27 Sagemcom Broadband Sas Dissipateur thermique
US10856448B1 (en) 2018-11-19 2020-12-01 Facebook, Inc. Compressed air cooling
US10854532B1 (en) * 2019-04-08 2020-12-01 Facebook, Inc. Compressed air and lattice structure cooling
US20230286639A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-14 Rohr, Inc. Additive manufacturing of unit cell resonator networks for acoustic damping
US20230356628A1 (en) * 2022-05-03 2023-11-09 Valeo Systemes Thermiques Thermal control device with a tubing and method of connecting of a tubing to a thermal control device

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2500610B1 (fr) * 1981-02-25 1986-05-02 Inst Francais Du Petrole Echangeur de chaleur a plaques perforees
US4884631A (en) * 1988-03-17 1989-12-05 California Institute Of Technology Forced air heat sink apparatus
US5116689A (en) * 1988-11-07 1992-05-26 Rohr Industries, Inc. Apparatus and method for selectively increasing density and thermal conductivity of honeycomb structures
USD341820S (en) * 1992-03-04 1993-11-30 Itoh Research & Development Laboratory Co., Ltd. Heat dissipating device for a semiconductor package
US5697428A (en) * 1993-08-24 1997-12-16 Actronics Kabushiki Kaisha Tunnel-plate type heat pipe
JP2981586B2 (ja) * 1993-10-15 1999-11-22 ダイヤモンド電機株式会社 ヒートシンク
CA2140311A1 (en) * 1994-01-14 1995-07-15 Joseph P. Mennucci Multilayer laminate product and process
US6478082B1 (en) * 2000-05-22 2002-11-12 Jia Hao Li Heat dissipating apparatus with nest wind duct
USD479829S1 (en) * 2002-12-09 2003-09-23 Xanoptix Inc. Inside-out heat sink
US20050078447A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 International Business Machines Corporation Method and apparatus for improving power efficiencies of computer systems
CN1314112C (zh) * 2004-01-08 2007-05-02 杨洪武 发热电子元件的热管散热器
US7028754B2 (en) * 2004-04-26 2006-04-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. High surface area heat sink
US7147041B2 (en) * 2004-05-03 2006-12-12 Parker-Hannifin Corporation Lightweight heat sink
JP4608641B2 (ja) * 2005-04-27 2011-01-12 株式会社豊田自動織機 パワーモジュール用ヒートシンク
NL1031206C2 (nl) * 2006-02-22 2007-08-24 Thales Nederland Bv Vlakke warmtebuis voor koeldoeleinden.
CN100582638C (zh) * 2006-04-14 2010-01-20 富准精密工业(深圳)有限公司 热管
ATE505067T1 (de) * 2006-10-27 2011-04-15 Agie Charmilles Sa Leiterplatteneinheit und verfahren zur herstellung dazu
US8919426B2 (en) * 2007-10-22 2014-12-30 The Peregrine Falcon Corporation Micro-channel pulsating heat pipe
US20090321045A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Alcatel-Lucent Technologies Inc. Monolithic structurally complex heat sink designs
USD601515S1 (en) * 2008-12-17 2009-10-06 Celsia Technologies Taiwan, Inc. Heat sink
DE102009052489A1 (de) * 2009-04-29 2010-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Austausch von Wärme mit einem Plattenpaket und Verfahren zu deren Herstellung
CN101957151A (zh) * 2009-07-13 2011-01-26 富准精密工业(深圳)有限公司 平板式热管及应用该平板式热管的散热器

Also Published As

Publication number Publication date
US20130058042A1 (en) 2013-03-07
WO2013032664A3 (en) 2013-04-25
WO2013032664A2 (en) 2013-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201315960A (zh) 疊層式散熱器
JP4967988B2 (ja) 半導体冷却装置
US20080055855A1 (en) Heat sink for electronic components
JP5157681B2 (ja) 積層型冷却器
TWI576557B (zh) 可變式熱交換器及其製造方法
WO2018021009A1 (ja) 冷却装置
JP2011017516A (ja) プレート積層型冷却装置及びその製造方法
GB2552956A (en) Heat exchanger device
US11732978B2 (en) Laminated microchannel heat exchangers
JP7087850B2 (ja) 半導体装置
KR20190016489A (ko) 라미네이트 마이크로채널 열 교환기
JP5217246B2 (ja) パワーモジュール用ユニットの製造方法
EP3772629A1 (en) Heat dissipating fin with thermosiphon
WO2014098214A1 (ja) 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
JP5114324B2 (ja) 半導体装置
WO2023079608A1 (ja) ヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法
JP2011119555A (ja) 曲折ルーバー状放熱ユニットを用いたヒートシンク
JP7113914B2 (ja) ヒートシンク、ヒートシンクアセンブリ、電子機器、およびヒートシンクの製造方法
JP2014053442A (ja) プレート積層型冷却装置
WO2016148065A1 (ja) 放冷用熱伝達器
US20140318745A1 (en) Thermal module
JP2021093511A (ja) 放熱器
KR102427626B1 (ko) 열분해 그라파이트 시트를 구비한 방열 장치 및 방법
JP5382185B2 (ja) 積層型冷却器
CN211375292U (zh) 散热结构与投影装置