用于把热量从热源传到导热体的传热装置及方法，包括可作为所述热源和所述导热体之间的柔性界面进行操作的流体薄膜。热源包括一个微电子装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总的涉及冷却电子元件的方法及装置，更具体地，涉及使 用柔性流体薄膜界面传热的方法及装置。技术背景现在的冷却装置成形为通过骨状的热界面材料(TIM)与计算机 芯片接触。TIM—般具有差的导热性。因此，需要使TIM的厚度最小化以保持热阻尽可能低。但是，在 芯片表面和冷却装置间需要一个有限的(例如100nm)的机械间隙， 以吸收在系统工作周期中碰到的热膨胀和收缩。微处理器的冷却装置 可重到X).5kg，且典型地不能直接与芯片连接，因为机械应力会不利 地使芯片张紧和开裂。因此，要求专利技术 一 种不要求大的间隙或在工艺中不使芯片张紧的、 可从硅芯片移走热量的冷却装置。
技术实现思路
鉴于传统方法和结构的上述和其它典型的问题、缺点和缺陷，本 专利技术的一个典型的特点是提供一种方法和结构，其中流体薄膜提供了 一个柔性界面。按照本专利技术的第一方面，把热量从热源传到导热体的传热装置包 括可作为所述热源与所述导热体之间的柔性界面进行操作的流体薄 膜，所述的热源包括一个微电子装置。按照本专利技术的第二方面，把热量从热源传到导热体的传热方法包 括提供可作为所述热源与所述导热体之间的柔性界面进行操作的流 体薄膜，所述的热源包括一个微电子装置。按照本专利技术的第三方面，传热装置包括在一个热源和一个导热 体之间提供柔性界面的一个流体薄膜，所述流体调节和控制所述热源和所述导热体之间的 一 个间隙。使用流体薄膜作为中间层把动力(运动的)散热片与固定的热源连接起来已经被公开(例如Zairazbhoy等申请的专利技术名称为冷却高 功率电子设备的介电热叠层的美国专利申请No. 2005/0083655A1 )。 流体薄膜提供了用于通过一个薄金属分离器使被传导的热通量对流传 热的介质。流体薄膜的存在使其幸运地被考虑作为一个柔性的中间界 面。由于有力的流体薄膜的循环以及对此提供的容积，流体薄膜厚度 的微米级(例如10nm)的变化不会引起散热能力的变化。因此，通过设计沿着其周边为柔性的把流体薄膜与热源隔开的金 属分离器，提供了用于热膨胀错配需要的空间。柔性的存在还允许减 小间隙TIM及消除骨的损耗(或泵送)问题。 附图说明从下面借助附图对本专利技术典型实施例说明可更好地理解上述和其 它典型的目的、特点和优点，附图中图l(a)-l(b)分别示出一传统的散热片和一动力散热片(KHS); 图2示出有固定轴的、传统的KHS; 图3示出有运动轴的、传统的KHS;图4(a)-4(c)示出按照本专利技术一个典型实施例的、在传统KHS 上的柔性界面；图5(a)-5(c)示出被水平肋502A支承的有转动轴的柔性界面； 图6示出图5(a)-5(c)结构的分解图； 图7是图5 (a) -5 (c)结构的全等轴图；图8 (a) -8 (b)示出流体薄膜的同心环形成的增加的传热表面；和图9示出加压翼片。具体实施方式下面参照附图，更具体地参照图1 (a) -9详细说明本专利技术方法和 结构的典型实施例。 典型的实施例图1 (a)示出包括一个固定的散热片101的普通结构100。热界 面材料(TIM) 102提供从一个模块组件到另一个模块组件的热传导， 同时吸收在两个组件之间间隙中的热引起的变化。 一 个刚性的均热器 103设在一个TIM102和另 一个TIM104之间。TIM104施加到棵片(芯 片)105的顶表面。均热器103的腿装在陶瓷基底106上。附图 标记107示出均热器103的下表面和陶瓷基底106的顶表面之间的刚 性间隔。图1 (b)示出包括新型的动力散热片(KHS)的结构150，其中 刚性的均热器153的一侧支承一个流体薄膜158并提供从芯片155通 过TIM154到均热器153本身的传热通道。也示出了一个刚性的金属 界面159 (由均热器153的下面形成)。附图标记157示出在均热器153的下表面和陶资基底106顶表面 之间的一个刚性间隔。金属叶片160通过转轴161装在均热器的上方。 流体薄膜位于转轴161和形成在均热器153中的空腔之间。因此动力 散热片设有流体动力轴承。但是，该传统系统并没有设想使用流体薄膜158作为解决热引起 间隙变化问题的优点。实际上，在图1 (b)的结构中，TIM可以 不夹在两个所示的平行表面之间，并由此导热通道不是直接到均热器 153。另外，TIM154可随着芯片(被自己的重量等)膨胀而流出(逸 出)，以及均热器会不希望地来回移动，TIM会从间隙挤出，因此使 导热通路降级并产生气穴等。图2和3示出对应图1 (b)的传统系统中的变化。图2的结构200示出带固定中心轴200a (及固定轴承等)的动力 散热片，并且风扇叶片转动。更具体地，结构200包括动力散热片 (KHS)，动力散热片包括电动机201、热通路202、风扇叶片203、 流体薄膜204、芯片205、支承垫片206和隔开流体薄膜204的刚性金 属界面207。附图标记208表示在界面207的下表面和陶瓷基底209的顶表面 之间的刚性间隔。图3的结构300示出有转动中心轴300a的动力散热片。更具体地， 结构300包括动力散热片(KHS)，动力散热片包括电动机301、热通 路302、风扇叶片303、流体薄膜304、芯片305、支承垫片306和分 离开流体的刚性金属界面307。附图标记308示出在界面107的下表面和陶瓷基底309的顶表面 之间的刚性间隔。在各个结构中，支承转动叶片的方法是不同的。在图2中，使用 了一个固定轴200a。来自一热源(芯片)的热通量通过一个TIM210 传导到固定轴200a。轴的直径最优化，使得在提供支承转动元件的装 置时得到最大的导热表面积。注意与TIM210接触的、轴的基底有一 个刚性的界面，因而有一个刚性的间隔208。在图3中，使用一个转动轴300a。金属界面307也视为一个刚性 元件。现在转到图4a-4c,说明本专利技术的一个典型实施例。 图4a示出显示含有流体薄膜404的柔性界面的原理的结构400， 其中金属叶片401由转动轴402转动。转动轴402的结构很容易适用 于说明本专利技术。如图4a所示的一个分离器或界面板403通过一个柔性 连接420 (可以是一个粘弹性连接420A或弯曲连接420B，如图4b和 4c所示)制成沿着KHS的转动轴线为柔性的。注意两种连接可一起 使用。由于轴402的转动，流体薄膜404循环使热通量对流传热。包含 在轴面A和分离器表面B之间的薄膜的厚度被制成柔性的，每当要求 分离器403位移时允许流体流进和流出柔性储存器406。因此，提供 了柔性的储存容积。含在KHS中的流体使用现场证实的系统密封， 如使用流体密封405的迷宫式密封等。注意穿过轴承402a的轴402当其直径制成尽可能大时热可最佳化。由于分离器403是柔性的，不再需要用于TIM407的传统使用的 大间隙(约100pm)。仅需要一个保证的最小间隙来汇合热源的两个不完美的表面和分离器的外表面。用例如称作固定间隙垫片(FGS) 408的一个三点垫片可保持最小间隙恒定。三点设计便于芯片表面上的平面接触。当热膨胀和收缩循环发生 时，固定间隙垫片408与柔性界面403相互作用同时维持一个固定间 隙。因而，传统的热骨损耗如果没有完全消除，也被减小。三点FGS可修改以达到其它功能。例如，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种把热量从热源传到导热体的传热装置，所述传热装置包括： 可作为所述热源与所述导热体之间的柔性界面进行操作的流体薄膜，所述热源包括一个微电子装置。
【技术特征摘要】
US 2007-1-3 11/619,4761.一种把热量从热源传到导热体的传热装置，所述传热装置包括可作为所述热源与所述导热体之间的柔性界面进行操作的流体薄膜，所述热源包括一个微电子装置。2. 按照权利要求l的传热装置，其特征在于还包括允许与柔性界 面的柔性运动关联的体积变化的流体储存室。3. 按照权利要求l的传热装置，其特征在于还包括 热界面材料(TIM);和保持用于所述热界面材料的恒定间隙体积的一个三点分离器。4. 按照权利要求3的传热装置，其特征在于还包括包含热界面材料同时保持一个恒定间隙的、用于固定间隙垫片 (FGS)的矩形凸脊。5. 按照权利要求1的传热装置，其特征在于还包括利用热环氧树脂和焊剂界面之一直接连接到热源的柔性分离器。6. 按照权利要求l的传热装置，其特征在于还包括 用于增加传热表面的多个同心环。7. 按照权利要求5的传热装置，其特征在于还包括 热界面材料(TIM);和用于在用 一定类别的热界面材料装配时把压力加在分离器上的装置。8. —种把热量从热源传到导热体的传热方法，所述的方法包括 提供可作为所述热源与所述导热体之间的柔性界面进行操作的流体薄膜，所述热源包括一个微电子装置。9. 按照权利要求8的传热方法，其特征在于还包括 提供允许与柔性界面的柔性运动关联的体积变化的流体储存室。10. 按照权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯里M斯里加亚塔，杰拉德迈克维可，维贾叶斯沃D卡纳，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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