專利名稱：冷卻設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)物品比如電子設(shè)備的冷卻。
背景技術(shù)：
電子設(shè)備的熱控制中執(zhí)行的工作顯示，從介質(zhì)至高能設(shè)備(10-150W)散發(fā)的熱量 是電子工業(yè)的關(guān)鍵要求。電子工業(yè)要求易于實(shí)施、制造成本有競爭力、并且具有低型面(low profile)的設(shè)備。在較大規(guī)模的電子系統(tǒng)中，摩爾定律(Moore，196 使得很多設(shè)備的熱通 量每18個(gè)月翻倍，因而威脅部件的可靠性。于是就需要?jiǎng)?chuàng)新的冷卻解決方案，因?yàn)槌Ｒ?guī)的 基于空氣的冷卻技術(shù)在很多情況下將不再夠用。在實(shí)施這些技術(shù)中要克服的主要障礙是成 本有競爭力且易于集成的解決方案的發(fā)展。電子工業(yè)中的一個(gè)問題是需要開發(fā)用于低型面產(chǎn)品比如筆記本和膝上型計(jì)算機(jī) 應(yīng)用的解決方案，連同在PC機(jī)和服務(wù)器的插槽內(nèi)使用散熱器的解決方案。在PC機(jī)中，很多 冷卻方案需要兩個(gè)或更多插槽方案來從標(biāo)準(zhǔn)GPU或CPU冷卻超過25瓦。目前，主動(dòng)冷卻涉 及使用風(fēng)扇和翅片式散熱器來實(shí)現(xiàn)所需性能。使用翅片在很多情況下增大了成本、重量、穿 過污垢的可靠性、以及型面，這導(dǎo)致了在很多新興技術(shù)中實(shí)施時(shí)的困難。US7455504描述了一種能用于冷卻電子部件的流體移動(dòng)機(jī)。其具有在若干零件中 的轉(zhuǎn)子，旨在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子圓周周圍的層流。本發(fā)明旨在提供一種冷卻設(shè)備，其相比現(xiàn)有的用于在受限空間中工作比如電子部 件冷卻的冷卻設(shè)備而言更加緊湊、和/或制造更簡單、和/或更有效率。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種冷卻設(shè)備，其包括具有冷卻設(shè)備入口的流體泵；散熱器，其包括軸向間隔開的相對(duì)傳熱表面和連接所述表面的側(cè)壁裝置；并且散熱器在其側(cè)面上具有冷卻設(shè)備出口。在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)壁裝置沒有完全圍繞散熱器周邊延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器包括多個(gè)側(cè)面并且冷卻設(shè)備出口設(shè)在至少其中一個(gè)側(cè)面 上。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器包括四個(gè)側(cè)面并且冷卻設(shè)備出口設(shè)在至少其中一個(gè)側(cè)面 上。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻設(shè)備出口設(shè)在一個(gè)側(cè)面上，并且側(cè)壁裝置設(shè)在其它三個(gè)側(cè) 面上。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻設(shè)備出口設(shè)在兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上并且側(cè)壁設(shè)在其它兩個(gè)側(cè)面 上。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器在平面圖中看為近似方形。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器的間隔開的相對(duì)表面限定體積，其中沒有散熱片從面對(duì)泵的散熱器入口延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻設(shè)備出口處于徑向上與散熱器入口相對(duì)的側(cè)面上。在一個(gè)實(shí)施例中，表面基本上平行，并且流體泵包括直徑在散熱器寬度的0. 7至 0.8倍范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子葉輪。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器包括通過側(cè)壁裝置互連的至少兩個(gè)板。在一個(gè)實(shí)施例中，板具有提供冷卻設(shè)備入口的孔隙。在一個(gè)實(shí)施例中，板都包括熱傳導(dǎo)材料。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器包括單片材料。在一個(gè)實(shí)施例中，材料被成形以提供散熱器。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器為模制構(gòu)造。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器包括擠壓成型件。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器通過折疊成形。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器為大致U形橫截面。在一個(gè)實(shí)施例中，僅有單個(gè)板包括熱傳導(dǎo)材料。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備還包括熱擴(kuò)散裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，熱擴(kuò)散裝置包括熱管裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，熱管裝置扁平化以提供管和散熱器的傳熱表面之間增強(qiáng)的傳 熱。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器的相對(duì)表面之間的間隙小于5mm。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種冷卻設(shè)備，其包括散熱器，其包括具有熱傳導(dǎo)表面的單個(gè)板，所述熱傳導(dǎo)表面與待冷卻物品相接觸 或通過熱界面材料與之間隔開；以及與傳導(dǎo)表面相鄰的流體泵。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種冷卻設(shè)備，其包括具有冷卻設(shè)備入口的流體泵；散熱器，其包括軸向間隔開的相對(duì)表面；散熱器在其側(cè)面上具有冷卻設(shè)備出口，其中散熱器包括熱傳導(dǎo)和非熱傳導(dǎo)材料。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器包括至少兩個(gè)在軸向上間隔開的板，至少其中一個(gè)板至 少部分地為非熱傳導(dǎo)材料。在一個(gè)實(shí)施例中，流體泵延伸穿過板。在一個(gè)實(shí)施例中，流體泵延伸穿過兩個(gè)板。在一個(gè)實(shí)施例中，流體泵從至少一個(gè)板的外表面伸出。在一個(gè)實(shí)施例中，流體泵在平面中看時(shí)相對(duì)于板的中心偏移地定位，給泵的側(cè)面 提供用于與待冷卻設(shè)備相接觸的接觸面積。在又一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種冷卻設(shè)備，其包括具有冷卻設(shè)備入口的流體泵；以及散熱器，其包括軸向間隔開的相對(duì)表面，其中散熱器的相對(duì)表面之間的間隙小于 5mm ο在再一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于如上述任一實(shí)施例限定的冷卻設(shè)備的散熱
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在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種電子電路組件，其包括如上述任一實(shí)施例限定 的冷卻設(shè)備以及與冷卻設(shè)備相接觸的電子電路。在一個(gè)實(shí)施例中，流體泵包括葉輪葉片，并且電路在與泵的葉片和剛好徑向超過 葉片的體積/空間對(duì)準(zhǔn)的位置處接觸冷卻設(shè)備。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述位置與使表面互連的側(cè)壁相鄰。在又一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種電子散熱設(shè)備，其包括如上述任一實(shí)施例限定 的電子電路組件。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱設(shè)備是便攜的。


本發(fā)明從下面參照附圖僅以示例的方式給出的描述中將得到更清楚的理解，在附 圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的冷卻設(shè)備的分解等角視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的冷卻設(shè)備的等角視圖；圖3、4和5分別是圖2所示設(shè)備在風(fēng)扇未就位之下的正視圖、平面圖和端視圖；圖6和7分別是用來形成圖2至5所示冷卻設(shè)備的板的平面圖和正視圖；圖8是根據(jù)圖1所示本發(fā)明實(shí)施例的組裝后冷卻設(shè)備的等角視圖；圖9、10和11分別是圖8所示設(shè)備在風(fēng)扇未就位之下的正視圖、平面圖和端視圖；圖12和13分別是用來形成圖8至11所示冷卻設(shè)備的板的平面圖和正視圖；圖14是類似于圖8的冷卻設(shè)備的等角視圖，其中，一側(cè)被阻塞；圖15是類似于圖14的冷卻設(shè)備的等角視圖，其中，兩側(cè)被阻塞；圖16是類似于圖14的冷卻設(shè)備的等角視圖，其中，三側(cè)被阻塞；圖17和18是另一冷卻設(shè)備的等角視圖，其中標(biāo)記為20的表面沒有直接與待冷卻 部件熱接觸，其能由非熱傳導(dǎo)材料制造；圖19和20分別是又一冷卻設(shè)備在附近壁之間的受限空間中工作時(shí)的等角視圖和 側(cè)視圖；圖21和22分別是能被擠壓成型以形成本發(fā)明冷卻設(shè)備的散熱器實(shí)施例的等角視 圖和端視圖；圖23和M分別是能通過擠壓成型形成的另一散熱器實(shí)施例的等角視圖和端視 圖；圖25和沈分別是能通過擠壓成型形成的又一散熱器的等角視圖和端視圖；圖27是具有類似于圖21和22所示擠壓成型散熱器的冷卻設(shè)備的分解等角視圖；圖觀和四是圖27所示冷卻設(shè)備在用于冷卻與散熱器外表面相接觸的微型處理 器時(shí)的俯視和仰視等角視圖；圖30、31和32分別是本發(fā)明的具有用于熱擴(kuò)散的熱管的冷卻設(shè)備從上方和下方 的等角視圖和端視圖；圖33至37分別是具有用于熱擴(kuò)散的熱管的冷卻設(shè)備的從上方和下方的等角視 圖、平面圖、端視圖和側(cè)視圖；圖38和39是具有用于熱擴(kuò)散的熱管的另一冷卻設(shè)備從上方和下方的等角視圖40和41是顛倒的冷卻設(shè)備從上方和下方的等角視圖，其中待冷卻部件與散熱 器的風(fēng)扇入口側(cè)的表面相接觸；圖42和43分別是示出在兩個(gè)平行壁之間的受限空間中使用圖40和41所示顛倒 冷卻設(shè)備的等角視圖和端視圖；圖44是使用扁平熱管和兩個(gè)分離板的另一冷卻設(shè)備的分解等視角圖，并且圖45 是圖44的冷卻設(shè)備組裝后的等視角圖，其中熱管將冷卻設(shè)備連接至熱源；圖46和47是示出當(dāng)渦流在上板和下板之間穩(wěn)定時(shí)對(duì)本發(fā)明的散熱器的測量圖， 圖46的圖片示出時(shí)間平均速度矢量，圖47的圖片示出上和下表面上豎直沖擊之下的流場 流線；圖48是示出上和下表面從右邊所示紅外熱圖計(jì)算的局部傳熱系數(shù)的圖表；圖49至51是示出不同冷卻設(shè)備在升高50開氏溫度時(shí)獲得的能量耗散結(jié)果的柱 形圖；圖52是示出將本發(fā)明的冷卻設(shè)備布置于緊密靠近壁的效果以及阻塞冷卻設(shè)備不 同側(cè)面的變化的圖表；圖53是分開地示出上板和下板的熱阻的圖表；圖M是示出由非傳導(dǎo)材料制造上板的效果的圖表；圖55是示出下板由傳導(dǎo)材料制造且僅一部分上表面由傳導(dǎo)材料制造的效果的圖 表；圖56是示出本發(fā)明的冷卻設(shè)備的另一實(shí)施例的一組視圖，示出遠(yuǎn)離散熱器中心 線定位的風(fēng)扇；圖57是示出圖56的設(shè)備的性能的一組圖表。
具體實(shí)施例方式在一些實(shí)施例中，冷卻設(shè)備具有無翅片型散熱器，所述散熱器可由機(jī)械地成形為 散熱器形狀的單片材料制成。制造這種布置并在很多設(shè)備中實(shí)施比較便宜。其還能易于與 熱擴(kuò)散技術(shù)結(jié)合。單片材料可以是Al、Cu或其它可延展材料。扁平材料能沖壓和折疊成形 以形成允許成本有競爭力地制造的無翅片型散熱器。替代地，散熱器可包括數(shù)片材料，例如在與熱擴(kuò)散技術(shù)結(jié)合時(shí)。參照附圖并首先參照?qǐng)D1，冷卻設(shè)備包括無翅片型散熱器1、風(fēng)扇葉輪2和電機(jī)3。 設(shè)備布置于待冷卻的電子部件4上。部件4例如可以是電子封裝。散熱器1由單片傳導(dǎo)材 料制造并且沒有翅片。為了清楚起見，附圖中的部件不是按比例的。散熱器1包括頂板5、底板6、以及頂 板5中的軸向流入口 7。還具有在此情況下由兩個(gè)相對(duì)側(cè)壁9提供的側(cè)壁裝置。設(shè)備出口 是板5和6之間沿著開放側(cè)的間隙。頂板5上具有轉(zhuǎn)子支架8，用于支撐風(fēng)扇轉(zhuǎn)子3。轉(zhuǎn)子 支架8處于用于軸向流進(jìn)入風(fēng)扇葉輪2的設(shè)備入口中。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子的直徑應(yīng)當(dāng)為散熱器從平面上看時(shí)較短長度尺寸的近 似 0. 7-0. 8 倍。圖2至7示出了具有無翅片型散熱器的冷卻設(shè)備110的制造，散熱器由沿著示出 為虛線11的折疊線折疊的單片10形成。圖2中的箭頭表示工作時(shí)的氣流方向。在此情況下僅有單個(gè)側(cè)壁9并且流動(dòng)能通過75%的可能離開面積離開。圖6和7示出成形之前的板 10。圖8至13示出圖1的冷卻設(shè)備100的制造。圖12中的虛線11示出板折疊以形 成散熱器之處。這種布置在布置于芯片上時(shí)得到了從基部至上表面的良好傳導(dǎo)，因?yàn)閭鲗?dǎo) 所經(jīng)過的熱路徑減小。圖1至13的任一實(shí)施例所示的散熱器由單片材料制造并且制造便宜。散熱器還 提供了至上和下表面的非常有效的熱擴(kuò)散。參照?qǐng)D14和15，其中示出了各種冷卻設(shè)備，其中出口流動(dòng)能在三個(gè)離開方向(圖 14，其中具有單個(gè)側(cè)壁9)、兩個(gè)離開方向(圖15，其中具有兩個(gè)側(cè)壁9)或者僅一個(gè)離開方 向(圖16，其中具有三個(gè)側(cè)壁9)上導(dǎo)向。箭頭表示氣流方向，在一些應(yīng)用中根據(jù)需要導(dǎo)向 氣流。當(dāng)冷卻設(shè)備為近似方形時(shí)，散熱器的至多三個(gè)側(cè)面可阻塞而不會(huì)顯著降低性能。圖17和18示出了其中頂面20為非傳導(dǎo)材料的冷卻設(shè)備的視圖。這通過移除一 些傳導(dǎo)材料而降低了成本。這種方法導(dǎo)致了性能的微小降低，因?yàn)椴考叽鐪p小并且熱擴(kuò) 散阻力增大。在這種布置中，不與部件4直接接觸的表面是低成本的非傳導(dǎo)材料，比如塑料 材料。箭頭表示氣流方向。所述冷卻設(shè)備的傳導(dǎo)性上或下表面的任何部分能由非傳導(dǎo)材料替換以平衡成本 和性能比。這種布置的一些測試結(jié)果在圖55中示出并且在下面描述。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻設(shè)備可僅包括安裝于單個(gè)板上的風(fēng)扇，其仍然將實(shí)現(xiàn)良好 的性能。一種這樣的布置將是圖17和18的變型，其中頂板20被移除。圖19和20示出了本發(fā)明的冷卻設(shè)備應(yīng)用于由比如PC機(jī)中的PCB插槽之間的距 離h(通常為大約17mm)限定的受限空間中。因?yàn)槔鋮s設(shè)備的低型面性質(zhì)，足夠的空間存在 于冷卻設(shè)備周圍來從周圍吸入空氣。阻塞效應(yīng)就最小化。圖19和20示出了工作中的冷卻 設(shè)備，其由模擬附近壁25限制，所述壁比如舉例來說是PC機(jī)的電路板或殼體。我們已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)，冷卻設(shè)備在布置于距離壁至少8mm時(shí)運(yùn)行得很好；對(duì)于小于8mm的間隔，性能降低。圖21至沈示出無翅片型散熱器的擠壓成型輪廓示例。材料能隨后從一個(gè)表面移 除以容納風(fēng)扇和電機(jī)組件。散熱器可以直接布置于熱源上(圖21、22中的散熱器26)或經(jīng) 由圓形熱管(圖23、24、25、沈中的散熱器27和28)或扁平熱管(圖21、22中的散熱器沈) 附接至熱源。圖23至沈的彎曲表面允許與具有圓形橫截面的熱管良好接觸。圖27示出具有支柱31、風(fēng)扇葉輪32以及圖21和22的散熱器沈的冷卻設(shè)備30。 圖28和四示出了冷卻設(shè)備30在用于冷卻芯片C時(shí)的不同視圖。圖30至32示出了冷卻設(shè)備35，其具有圖27，圖1或圖2的與熱管技術(shù)結(jié)合以實(shí)現(xiàn) 從小尺寸部件熱擴(kuò)散的擠壓成型或折疊無翅片型散熱器。不僅直接通過散熱器進(jìn)行傳熱， 而且還經(jīng)由熱管33從芯片至散熱器進(jìn)行熱轉(zhuǎn)移。圖33至37示出了可選的冷卻設(shè)備36，其中熱管33提供沿著基部的擴(kuò)散并且散熱 器材料提供了至上表面的傳導(dǎo)路徑。通過增大熱管33的數(shù)目，按照?qǐng)D1、2或27的冷卻設(shè) 備的數(shù)目也能在橫向或軸向上增大。圖38和39示出了冷卻設(shè)備37，其與設(shè)備36類似，除 了在此情況下散熱器是擠壓成型的而不是由單片形成的。圖30至39示出了本發(fā)明的冷卻設(shè)備能與熱管33結(jié)合以實(shí)現(xiàn)低型面。如圖33至39所示，熱管能圍繞冷卻設(shè)備在任何方向上延伸。熱管能在與散熱器最長側(cè)相同的方向上 延伸以最小化熱傳導(dǎo)路徑的長度，如圖30至32所示。圖40和41示出了入口和待冷卻芯片C布置于相同側(cè)的冷卻設(shè)備38。圖42和43 示出了在工作中的冷卻設(shè)備38，其中空氣在與芯片相同的一側(cè)吸入以使得芯片和冷卻器入 口之間的高度大于在圖30至32的布置的高度，用于期望總高度為12-13mm的受限場合。如圖30至39中以及圖40至42中所示，入口可以在與部件C相對(duì)或相同的側(cè)面 上。這允許了用于低型面、受限空間中的多用性?，F(xiàn)在參照?qǐng)D44和45，其中示出了包括兩個(gè)分離板41和42的冷卻設(shè)備40，分離板 41和42通過例如釬焊附接至扁平熱管43。電機(jī)和風(fēng)扇組件43安裝于板41和42之間。這 是對(duì)于圖21至沈所示使用擠壓成型散熱器元件的成本有效的替代方案，因?yàn)轫斆婧偷酌?41和42能是沖壓的。在這個(gè)實(shí)施例中，扁平熱管40是散熱器側(cè)壁，熱經(jīng)由熱管43從芯片 傳遞至散熱板41和42。扁平熱管和金屬片材的使用確保了用于傳熱的良好接觸以及使用相對(duì)少的零件 來制造。本發(fā)明的冷卻設(shè)備具有低型面，能在上下表面之間從大約2mm至5mm的間隙中以 良好的性能操作。實(shí)際上，間隙能減小至Imm或更小。熱擴(kuò)散能通過關(guān)于冷卻設(shè)備的任何固態(tài)的、單相或多相技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。測試結(jié)果PIV用作觀察在如圖2至7所示由單片材料制造的無翅片型散熱器內(nèi)獲得的流場 的流動(dòng)視覺化技術(shù)。測量在圖2的徑向-軸向平面中實(shí)現(xiàn)。圖46和47的圖片示出了渦流在上下板之間穩(wěn)定時(shí)對(duì)散熱器的測量。圖46圖示 了時(shí)間平均速度矢量，圖47圖示了渦流沖擊在所示上和下表面上時(shí)流場的流線。由于在所有折疊的無翅片設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)子速度和尺寸增大，由折疊散熱器形成的腔室 中的渦流流動(dòng)變得性質(zhì)不穩(wěn)定。圖2所示冷卻器的與圖46同一平面的結(jié)果對(duì)于6000轉(zhuǎn)/ 分鐘的38mm轉(zhuǎn)子示出。冷卻設(shè)備由200mm2上下的壁所包封(如圖19和20所示)，并且具 有16mm的h尺寸。瞬時(shí)和平均流場(右下)都示出來顯示渦流的不穩(wěn)定性質(zhì)。在一些時(shí) 刻的情況下，渦流沒有顯示存在于瞬時(shí)圖片中，盡管這是時(shí)間平均和瞬時(shí)流場之間的流動(dòng) 的不穩(wěn)定性質(zhì)所造成，但最終產(chǎn)生良好的傳熱率。在圖46和47的PIV測量結(jié)果中，注意到渦流提供在上和下表面上的沖擊區(qū)域并 且還在流場中形成不穩(wěn)定性。圖48示出了利用12. 5m2不銹鋼箔作為散熱器基部和上表面 由紅外熱分析技術(shù)獲得的局部傳熱系數(shù)測量結(jié)果。右側(cè)的圖片示出了由在底板上恒定熱通 量邊界狀況獲得的熱圖，風(fēng)扇定位于圖片的中心。這個(gè)圖片然后被平均化以提供對(duì)上和下 表面的左手側(cè)上局部傳熱系數(shù)的直接測量。圖48的圖表代表從風(fēng)扇中心沿著徑向線至上 和下表面端部的局部傳熱系數(shù)；為了清楚起見標(biāo)記了風(fēng)扇葉片的位置。注意到傳熱系數(shù)中 存在的兩個(gè)峰值對(duì)應(yīng)于從圖46和47的PIV圖片中發(fā)現(xiàn)的下表面上的沖擊區(qū)域，并且對(duì)于 上表面也是這樣，一個(gè)沖擊區(qū)域從圖46和47的PIV測量中識(shí)別出。隨著轉(zhuǎn)子直徑和速度 增大，這些峰值的位置向后移動(dòng)為更靠近風(fēng)扇葉片并且最終在風(fēng)扇葉片之間。圖48 僅對(duì)于下表面從右側(cè)所示紅外熱圖計(jì)算的局部傳熱系數(shù)。沖擊區(qū)域與對(duì)于 冷卻設(shè)備的下表面而言用箭頭標(biāo)記的局部傳熱系數(shù)中發(fā)現(xiàn)的峰值相符合。冷卻設(shè)備的上表
9面也顯示了上表面上具有沖擊區(qū)域時(shí)傳熱的升高。SM在一些示例中，制造如下散熱器A :80mmX80mm覆蓋(footprint)面積，上和下板之間具有3. 5_4mm的間隔，由2_ 厚和3mm厚的鋁板制成，如圖2所示B :53mmX 60mm覆蓋面積，具有3. 5_4mm的間隔，由1. 5mm厚和3mm厚的鋁板制成， 如圖2所示C :110mmX80mm覆蓋面積，上和下板之間具有3. 5-4mm的間隔，由Imm厚鋁板制 成，與熱管結(jié)合，如圖40和41所示所測試的散熱器A、B、C的高度約束在如圖19和20所示的限制板之間16mm和 34mm的兩個(gè)壁之間，如同通常的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。測試使用兩個(gè)12mm2和34mm2的封裝執(zhí)行，其 中封裝表面溫度用嵌入的熱電耦記錄，旋轉(zhuǎn)速度為大約4300轉(zhuǎn)/分鐘。分別對(duì)于芯片基部上方具有12. 7mm和34. 8mm蓋板的12mm芯片和基部上方具有 12. 7mm和34. 8mm蓋板的32mm芯片，升高50度開氏溫度獲得的能量耗散結(jié)果在圖49、50和 51中示出。使用了熱界面材料(Dow Corning散熱硅脂340)。圖49 在圖19和20所示的裝置中用制造的散熱器進(jìn)行的測試，h為16mm，并且冷 卻設(shè)備布置于12mm2的部件上。圖50 在圖19和20所示的裝置中用制造的散熱器進(jìn)行的測試，h為34mm，并且冷 卻設(shè)備布置于12mm2的部件上。圖51 在圖19和20所示的裝置中用制造的散熱器進(jìn)行的測試，h為16mm(左柱) 和34mm (右柱)，并且冷卻設(shè)備布置于32mm2的部件上。圖52示出了阻塞散熱器的多個(gè)側(cè)面的出口以及入口和另一實(shí)心板之間的距離的 影響。對(duì)于尺寸，只要入口處的任何阻塞板(例如顯卡插槽)超過6-8mm，性能就類似于沒 有阻塞之下獲得的。圖53獨(dú)立示出了對(duì)于按照?qǐng)D52的在入口處阻塞的情況上板和下板的熱阻，其中 示出了設(shè)備的上板和下板的平均性能。圖M示出了當(dāng)上板由非傳導(dǎo)材料制成并且基板與芯片表面相接觸時(shí)設(shè)備的性 能。圖55示出了在一定比例的上板由非傳導(dǎo)材料(塑料)制成時(shí)的性能。冷卻設(shè)備的重量與成本成比例，設(shè)備的相對(duì)重量在下面的表1中示出。表權(quán)利要求
1.一種冷卻設(shè)備，包括具有冷卻設(shè)備入口的流體泵；散熱器，其包括軸向間隔開的相對(duì)傳熱表面和連接所述表面的側(cè)壁裝置；散熱器在其側(cè)面上具有冷卻設(shè)備出口。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻設(shè)備，其中，側(cè)壁裝置沒有完全圍繞散熱器周邊延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器包括多個(gè)側(cè)面并且冷卻設(shè)備出口設(shè) 在至少其中一個(gè)側(cè)面上。
4.如權(quán)利要求3所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器包括四個(gè)側(cè)面并且冷卻設(shè)備出口設(shè)在 至少其中一個(gè)側(cè)面上。
5.如權(quán)利要求4所述的冷卻設(shè)備，其中，冷卻設(shè)備出口設(shè)在一個(gè)側(cè)面上，并且側(cè)壁裝置 設(shè)在其它三個(gè)側(cè)面上。
6.如權(quán)利要求4所述的冷卻設(shè)備，其中，冷卻設(shè)備出口設(shè)在兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上并且側(cè)壁 設(shè)在其它兩個(gè)側(cè)面上。
7.如權(quán)利要求1至6的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器在平面圖中看為近似方形。
8.如權(quán)利要求1至7的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器的間隔開的相對(duì)表面限定體 積，其中沒有散熱片從面對(duì)泵的散熱器入口延伸。
9.如權(quán)利要求1至8的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，冷卻設(shè)備出口處于徑向上與散熱器 入口相對(duì)的側(cè)面上。
10.如權(quán)利要求1至9的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，所述表面基本上平行，并且流體泵 包括直徑在散熱器寬度的0. 7至0. 8倍范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子葉輪。
11.如權(quán)利要求1至10的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器包括通過側(cè)壁裝置互連的 至少兩個(gè)板。
12.如權(quán)利要求11所述的冷卻設(shè)備，其中，板具有提供冷卻設(shè)備入口的孔隙。
13.如權(quán)利要求11或12所述的冷卻設(shè)備，其中，兩塊板都包括熱傳導(dǎo)材料。
14.如權(quán)利要求13所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器包括單件材料。
15.如權(quán)利要求14所述的冷卻設(shè)備，其中，材料被成形以提供散熱器。
16.如權(quán)利要求14或15所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器為模制構(gòu)造。
17.如權(quán)利要求1至16的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器包括擠壓成型件。
18.如權(quán)利要求1至15的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器通過折疊成形。
19.如權(quán)利要求18所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器為大致U形橫截面。
20.如權(quán)利要求1至12的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，僅有單個(gè)板包括熱傳導(dǎo)材料。
21.如權(quán)利要求1至20的任何所述的冷卻設(shè)備，還包括熱擴(kuò)散裝置。
22.如權(quán)利要求21所述的冷卻設(shè)備，其中，熱擴(kuò)散裝置包括熱管裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的冷卻設(shè)備，其中，熱管裝置扁平化以提供管和散熱器的傳熱 表面之間增強(qiáng)的傳熱。
24.如權(quán)利要求1至23的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器的相對(duì)表面之間的間隙小 于 5mm。
25.—種冷卻設(shè)備，包括散熱器，其包括具有熱傳導(dǎo)表面的單個(gè)板，所述熱傳導(dǎo)表面與待冷卻物品相接觸或通過熱界面材料與待冷卻物品間隔開；以及 與傳導(dǎo)表面相鄰的流體泵。
26.—種冷卻設(shè)備，包括 具有冷卻設(shè)備入口的流體泵；散熱器，其包括軸向間隔開的相對(duì)表面；散熱器在其側(cè)面上具有冷卻設(shè)備出口，其中，散熱器包括熱傳導(dǎo)和非熱傳導(dǎo)材料。
27.如權(quán)利要求沈所述的冷卻設(shè)備，其中，散熱器包括至少兩個(gè)在軸向上間隔開的板， 至少其中一個(gè)板至少部分地為非熱傳導(dǎo)材料。
28.如權(quán)利要求11至27的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，流體泵延伸穿過板。
29.如權(quán)利要求觀所述的冷卻設(shè)備，其中，流體泵延伸穿過兩個(gè)板。
30.如權(quán)利要求觀或四所述的冷卻設(shè)備，其中，流體泵從至少一個(gè)板的外表面伸出。
31.如權(quán)利要求11至30的任何所述的冷卻設(shè)備，其中，流體泵在平面中看時(shí)相對(duì)于板 的中心偏移地定位，給泵的側(cè)面提供用于與待冷卻設(shè)備相接觸的接觸面積。
32.—種冷卻設(shè)備，包括 具有冷卻設(shè)備入口的流體泵；以及散熱器，其包括軸向間隔開的相對(duì)表面，其中，散熱器的相對(duì)表面之間的間隙小于5mm。
33.一種用于如權(quán)利要求1至32的任何所述的冷卻設(shè)備的散熱器。
34.一種電子電路組件，包括如權(quán)利要求1至32的任何所述的冷卻設(shè)備以及與所述 冷卻設(shè)備相接觸的電子電路。
35.如權(quán)利要求34所述的電子電路組件，其中，流體泵包括葉輪葉片，并且電路在與泵 的葉片和剛好徑向超過葉片的空間對(duì)準(zhǔn)的位置處接觸冷卻設(shè)備。
36.如權(quán)利要求35所述的電子電路組件，其中，所述位置與將所述表面互連的側(cè)壁相鄰。
37.一種電子散熱設(shè)備，包括如權(quán)利要求34至36的任何所述的電子電路組件。
38.如權(quán)利要求37所述的電子散熱設(shè)備，其中，該設(shè)備是便攜的。
全文摘要
冷卻設(shè)備具有在平面中為矩形且具有兩個(gè)間隔開的板(5，6)的無翅片型散熱器(1)。風(fēng)扇葉輪(2)和電機(jī)(3)支撐于板(5，6)之間用于軸向空氣流入(7)和徑向流出。設(shè)備布置于待冷卻的電子部件(4)上。部件(4)可以是例如電子封裝。散熱器(1)由單片傳導(dǎo)材料制造。頂板上具有轉(zhuǎn)子支架(8)，支撐風(fēng)扇轉(zhuǎn)子(3)。轉(zhuǎn)子支架(8)在用于軸向流入風(fēng)扇葉輪(2)的設(shè)備入口中。兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁(9)互連板5和6。設(shè)備出口是板(5，6)之間沿著開口側(cè)的間隙。冷卻設(shè)備非常有效、緊湊且制造便宜。
文檔編號(hào)F04D29/58GK102138006SQ200980133904
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者E·沃爾什, J·龐奇, P·沃爾什, R·格蘭姆斯 申請(qǐng)人:利默里克大學(xué)