可变密度石墨发泡体散热器制造技术

公开了一种用于将热从散逸热的电子组件导走的散热器。所述散热器包括由可变密度石墨发泡体制品形成的热传导基体。这种具有可变的发泡体密度的石墨发泡体散热器提供了比现有散热器更高的冷却能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景信息微处理器和其他电子电路组件随着不断提高的性能，正变得越来越功能强大，导致从这些组件生成不断增多的热量。这些组件的封装单元和集成电路管芯尺寸正在减小或者保持不变，对于给定单位的表面积而言，这种情况增加了所述组件散发的热能。此外，当计算机相关设备变得更快，越来越多的组件被放置在尺寸同样在减小的设备里面时，导致在更小体积的空间内的额外的热生成。增加的温度可能潜在地损害设备的组件，或者使单个组件和设备的寿命缩短。因此，许多这样的集成电路所产生的大量的热必须被散逸，并且因此必须在设计集成电路时给予考虑。对于本领域技术人员而言，一旦阅读和理解本说明书，上面所述的原因，以及下面所述的其他原因将变得清楚，从现有的(existing)散热器来讲，存在对更好的热导率(thermalconductivity)的需求。附图简要说明从附图中所示的优选实施方案的以下描述中，本专利技术的各种特征将是清楚的，在附图中，同样的参考标号一般是指所有附图中的相同部分。这些附图不一定是按比例绘制的，而是将重点放在示出本专利技术的原理上。附图说明图1是石墨发泡体散热器装置(assembly)的透视图。图2是沿图1中的线4-4得到的剖视图，示出了铜散发器(copper spreader)。图3是石墨发泡体散热器的剖视图，示出了铜套管(sleeve)。图4是具有蒸发腔的石墨发泡体散热器的透视图，所述蒸发腔具有铜腔装置。图5A是蒸发腔的顶部腔和底部腔的示意图。图5B是图5A的剖视图。详细说明在下面的描述中，出于解释而不是限制的目的，阐述了具体的细节，例如特定的结构、体系结构、界面、技术等，以便提供对本专利技术各个方面的全面理解。然而，对于那些得益于本公开的本领域技术人员而言，显然，也可以在偏离这些具体细节的其他实施例中实施本专利技术的各个方面。在某些实例中，省略了对公知设备、电路和方法的描述，以免用不必要的细节模糊了对本专利技术的描述。石墨发泡体(graphite foam)是由橡树岭国家实验室(Oak-Ridge National Lab))的科学家们开发的一种新材料。90％的石墨发泡体的热导率已显示大约等于铜的热导率，但是它的密度是铜的1/6，使得它在相同体积下比铜轻得多，并且因此具有更好的热散逸。然而，石墨发泡体散热器，在比最好的HVM散热器(铜芯，铝翅)轻得多的重量下，在相同体积下具有更高的冷却能力。对于大功率组件的散热器来说，散热器装置可以由使用两种不同密度的石墨发泡体材料来形成。从而生产可以使用石墨发泡体材料来制成的非常高性能的散热器。应该注意的是，出于说明的目的，示出了25％和90％的石墨发泡体密度。然而，应该知道，可以应用任何密度。此外，目前的说明包含两种密度类型，25％和90％，然而，可以使用任何密度量来获得类似的结果。图1示出了石墨发泡体散热器装置25的示意视图。石墨发泡体散热器装置25可以由热传导的中央芯(center core)或者基体30构成。所述中央芯30可以由90％致密的(dense)石墨发泡体制成。90％致密的石墨发泡体的热导率是380瓦特/米*开尔文，这比铜的热导率350W/M*K高。90％致密的石墨发泡体芯30的密度(density)是1.4gms/cc，这是铜密度的1/6，并且因此使得石墨发泡体散热器装置25在相同体积下比铜轻得多。90％致密的石墨发泡体芯30的标称尺寸可以是1.331″× 1.091″和1.43″高，其中圆角半径是0.151″。外壳35可以由25％致密的石墨发泡体制成，所述25％致密的石墨发泡体具有200W/M*K的热导率。外壳35可以由中央孔构成，所述中央孔与90％致密的石墨发泡体芯30具有过盈配合。所述中央孔的标称尺寸可以是1.330×1.090×1.437。应该注意的是，这些尺寸可以基于石墨发泡体的可变密度来改变。外壳35可以具有切入其中的翅45。翅45可以是.040″宽，具有.040″的间隙。翅45是沿石墨发泡体散热器装置25的四个角被放射状地切割的。具有上面图1中所述尺寸的石墨发泡体散热器装置25将提供78个全长(full length)的翅45。然而，应该注意的是，可能具有许多种翅的数量。例如，如果翅45被制成.050″宽和.050″的间隙，这将供给石墨发泡体散热器装置25总数60个翅45。通过将石墨发泡体用于中央芯30和翅45二者，散热器装置25具有比现有材料(例如铜和铝)高得多的冷却能力。这是因为90％致密的石墨发泡体和25％致密的石墨发泡体分别具有比铜和铝更高的热导率。90％致密的石墨芯30具有380W/M*K的热导率，而25％的石墨发泡体芯35的热导率是200W/M*K。此外，由于石墨发泡体材料的密度比铜和铝都低得多，与现有散热器的270克相比，石墨发泡体散热器装置25的估计重量是100克。另外，不同于单向的固体石墨块，本专利技术的石墨发泡体由于其系带结构(ligamentstructure)，在所有的方向上传导热。通过所述石墨发泡体系带的热导率被测量为1700W/M*K。下面的表1对铜、铝以及25％和90％致密的石墨发泡体的热导率和密度进行比较。 石墨发泡体散热器装置25在低得多的重量下具有更高的冷却能力(从散热器到空气的更低的θ℃/瓦特)。现有散热器可以冷却高达50瓦特/cm2的功率密度。然而，石墨发泡体散热器装置25具有超过60瓦特/cm2功率密度的冷却能力。而且，对于与目前的散热器相同的散热器性能而言，石墨发泡体散热器装置25更小，允许使用母板上更多的空间来将去耦电容器放置得更靠近电子组件，例如微处理器。当微处理器的功率消耗超过85瓦特时，目前的材料(例如铜和铝)使用常规的空气冷却技术将不能满足冷却需要。石墨发泡体散热器装置使得微处理器能够使用空气冷却技术冷却超过100瓦特的功率消耗。现有散热器具有铜芯，所述铜芯被压入具有放射状翅的铝外壳中。铜具有350瓦特/M*K的热导率，而铝的是180瓦特/M*K。使用铜和铝的散热器的重量是270克，所述270克的重量是通过系统级的冲击和振动测试的上限。为了改善石墨发泡体散热器装置25和电子组件(例如微处理器)之间的热界面，薄平的铜热散发器(copper heat spreader)50可以被加到石墨发泡体散热器芯30的底部。这导致石墨发泡体散热器装置25具有比现有技术高得多的冷却能力。如图2所示，.125″厚的薄铜散发器50被焊接到石墨发泡体散热器装置25的90％的石墨发泡体芯30。然而，基于应用，可能具有不同厚度的铜散发器(copper spreader)。通过使用焊料50/50(Sn/Pb)或者63/37(Sn/Pb)来焊接两个表面，使铜和石墨之间的热阻保持最小。铜散发器50与电子组件的热散发器接触。铜散发器50在平面度和表面光洁度方面的机械公差可以被保持在比机加工的石墨的公差严格得多的范围内。由于平面度和表面光洁度在与电子组件上的散发器接触的区域中是关键的，因此示出了最好的铜散发器50，C10100，然而，可以使用各种铜散发器。此外，铜具有高热导率(350瓦特/M*K)，并且因为厚度被保持在它的最小值.125″，所以对总的重量来讲，没有增加多少重量。因为石墨发泡体材料的密度比铜和铝都低得多，与现有散热器的270克相比，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散热器，包括：热传导基体，所述热传导基体由可变密度的石墨发泡体制品构成，所述可变密度石墨发泡体制品具有第一和相反的第二表面；以及电子组件，所述电子组件被热耦合到所述热传导基体的所述第二表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-10-22 10/692,4431.一种散热器，包括热传导基体，所述热传导基体由可变密度的石墨发泡体制品构成，所述可变密度石墨发泡体制品具有第一和相反的第二表面；以及电子组件，所述电子组件被热耦合到所述热传导基体的所述第二表面。2.如权利要求1所述的散热器，还包括从所述热传导基体向上延伸的多个翅结构。3.如权利要求1所述的散热器，其中所述热传导基体的密度由约90％的石墨发泡体构成。4.如权利要求2所述的散热器，其中所述多个翅结构由约25％的石墨发泡体构成。5.如权利要求2所述的散热器，其中所述多个翅结构在所述热传导基体的所述第一表面形成。6.如权利要求1所述的散热器，还包括布置在所述热传导基体的所述第二表面上的铜制品。7.如权利要求6所述的散热器，其中所述铜制品与所述电子组件接触。8.如权利要求6所述的散热器，其中所述铜制品约0.125″厚。9.如权利要求1所述的散热器，还包括布置在所述第一和第二表面之间的铜套管。10.如权利要求3所述的散热器，其中所述90％致密的石墨发泡体基体的标称尺寸约为1.331″×1.091″和1.43″高，具有0.151″的圆角半径。11.一种包括可变密度石墨发泡体制品的散热器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿舒克卡巴迪，加里布雷迪，弗兰克德威斯，哈里汉普顿三世，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]