用于发热的集成电路的集成的散热器和空气静压室制造技术

电子设备包括集成电路和热交换器。该热交换器包括热管以及第一多个冷却片和第二多个冷却片。该热管与集成电路热耦合，具有蒸发器部分和冷凝器部分，其中冷凝器部分远离蒸发器部分延伸。第一多个冷却片附接到冷凝器部分并靠近蒸发部分，当冷却流体以第一速度流过第一多个冷却片时，形成具有第一关联压降的静压室。第二多个冷却片附接到冷凝器部分并远离蒸发部分，当冷却流体以第一速度流过第二多个冷却片时，形成具有第二关联压降的流动路径。形成具有第二关联压降的流动路径。形成具有第二关联压降的流动路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于发热的集成电路的集成的散热器和空气静压室
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年1月4日提交的、序列号为62/788,659、标题为“用于发热的集成电路的集成的散热器和空气静压室(INTEGRATED HEAT SINK AND AIR PLENUM FOR A HEAT
‑
GENERATING INTEGRATED CIRCUIT)”的美国临时专利申请的优先权权益，并要求2019年8月29日提交的、序列号为16/555,711、标题为“用于发热的集成电路的集成的散热器和空气静压室(INTEGRATED HEAT SINK AND AIR PLENUM FOR A HEAT
‑
GENERATING INTEGRATED CIRCUIT)”的美国专利申请的优先权权益。这些相关申请的主题在此通过引用并入本文。
[0003]专利技术的背景


[0004]本专利技术的实施例总地涉及计算机系统，更具体地，涉及用于发热的集成电路的集成的散热器和空气静压室(air plenum)。

技术介绍

[0005]在现代计算设备中，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)和其他集成电路(IC)在使用过程中产生大量的热量。为了集成电路和计算设备的正常运行，这些热量需要被移除。例如，单个高功率芯片，诸如CPU或GPU，在运行过程中可产生数百瓦的热量，如果这些热量没有被有效移除，芯片的温度会上升到芯片有被损坏的风险的点。为了防止操作过程中的热损坏，许多系统在处理器的运行温度超过某一阈值时实现时钟速度节流。因此，在这些系统中，高功率芯片的处理速度受到芯片设计和如何有效地从芯片中移除热量的限制。
[0006]为了减少热约束对高功率芯片性能的影响，可以采用热交换器，其允许高功率芯片以更高的处理速度运行，产生更大量的热量。众所周知，热交换器将热量从芯片转移到环境空气中，然后空气将热量从芯片带走。热交换器可以包括无源设备，诸如散热器(heat sink)，或更复杂的传热设备，诸如热管。散热器通常包括鳍片(fin)阵列，其增加芯片暴露于环境空气的有效表面积，而热管则依靠相变(例如液体的蒸发)在两个固体界面之间有效地传递热量。在某些情况下，热管与散热器结合使用，以增加可从高功率芯片中移除的热量的量。
[0007]尽管使用了热交换器和其他热解决方案，但随着CPU和GPU以及其他集成电路的处理能力的不断提高，这种高功率芯片的处理速度持续受到从这些芯片移除热量的速度的限制。此外，许多现代芯片封装架构在高功率芯片和关联的热交换器之间增加了热阻。例如，一些芯片封装架构现在包括高功率芯片和热交换器之间的结构，诸如保护盖或堆叠在发热芯片上的附加发热芯片。这些介于中间的热阻降低了热交换器的效率。
[0008]如前所述，本领域需要更有效的技术来在运行期间从集成电路中移除热量。

技术实现思路

[0009]本专利技术的一个实施例阐述了一种电子设备，其包括集成电路(IC)和热交换器。热交换器包括至少一个热管以及第一多个冷却片和第二多个冷却片。至少一个热管与集成电路热耦合，并具有蒸发器部分和冷凝器部分，其中冷凝器部分远离蒸发器部分延伸。第一多个冷却片附接到冷凝器部分并靠近蒸发部分，并且当冷却流体以第一速度流过第一多个冷却片时形成具有第一关联压降的静压室(plenum)。第二多个冷却片附接到冷凝器部分且远离蒸发部分，并且当冷却流体以第一速度流过第二多个冷却片时形成具有第二关联压降的流动路径。
[0010]相对于现有技术，所公开的热交换器设计的至少一个技术优势是，可以更有效地从IC中去除IC产生的热量，从而使IC能够以更高的处理速度运行而不会过热。另一个优点是，所公开的热交换器上的压降通常小于常规热交换器上的压降，这相对于常规热交换器设计降低了风扇功耗和风扇噪声。这些技术优势相比现有技术方法提供了一个或更多个更先进的技术。
附图说明
[0011]为了能够详细理解各个实施例的上述特征，可以通过参考各个实施例对上文简要概括的本专利技术概念进行更具体的描述，其中一些实施例在所附附图中进行说明。然而，需要指出的是，所附的附图只示出了本专利技术概念的典型实施例，因此不应视为以任何方式对范围进行限制，而且还有其他同样有效的实施例。
[0012]图1A是根据本专利技术的各个实施例的热交换器的透视图；
[0013]图1B是根据本专利技术的各个实施例的图1A的热交换器的侧视图；
[0014]图2是根据本专利技术的各个实施例的图1A和图1B的热管阵列的透视图；
[0015]图3是根据本专利技术的各个实施例的图1A和图1B的散热器的端视图；
[0016]图4是根据本专利技术的各个实施例的散热器、集成电路(IC)和安装了热管的冷却片的端视图；
[0017]图5是根据本专利技术的各个实施例的散热器的透视图，该散热器包括热管、安装了板的冷却片和安装了热管的冷却片；
[0018]图6A是根据本专利技术的各个实施例的热量的示意性端视图；
[0019]图6B是根据本专利技术的各个实施例的图6A的散热器的示意性侧视图；
[0020]图7是根据本专利技术的各个实施例的耦合至基板表面的第一热管阵列和耦合至第一阵列的热管的第二热管阵列的透视图；
[0021]图8是根据本专利技术的各个实施例的图7中耦合至基板的第一热管阵列的透视图；
[0022]图9是根据本专利技术的各个实施例的图7中第一热管阵列的底部透视图；
[0023]图10是根据本专利技术的各个实施例的被配置为与热管耦合至的较小的基板相配对(mate)的基板的透视图；
[0024]图11是根据本专利技术的其他各个实施例的热交换器的透视图；
[0025]图12是根据本专利技术的各个实施例的包括安装在单个印刷电路板上的多个热交换器和集成电路的电子设备的示意侧视图；以及
[0026]图13是根据本专利技术的各个实施例的包括图12的一个或更多个电子设备的计算设
备的示意图。
[0027]图14是根据本专利技术的各个实施例的热交换器的透视图。
[0028]图15是根据本专利技术的各个实施例的图14的热交换器的侧视图。
[0029]图16是根据本专利技术的各个实施例的热交换器的侧视图。
[0030]图17是根据本专利技术的各个实施例的热交换器的侧视图。
[0031]图18A示意性地示出了根据本专利技术的各个实施例的热交换器的侧视图。
[0032]图18B示意性地示出了根据本专利技术的各个实施例的热交换器的侧视图。
[0033]图18C示意性地示出了根据本专利技术的各个实施例的热交换器的侧视图。
[0034]图19A示意性地示出了根据本专利技术的各个实施例的省略了冷却片和辅助金属板的热交换器的透视图。
[0035]图19B示意性地示出了根据本专利技术的各个实施例的省略了冷却片但包括辅助金属板的热交换器的透视图。
[0036]图19C示意性地示出了根据本专利技术的各个实施例的热交换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电子设备，包括：集成电路；和热交换器，其包括：至少一个热管，其热耦合至所述集成电路，并具有蒸发器部分和冷凝器部分，其中所述冷凝器部分从所述蒸发器部分向外延伸；和第一多个冷却片，其附接到所述冷凝器部分且靠近所述蒸发部分，并且当冷却流体以第一速度流经所述第一多个冷却片时形成具有第一关联压降的静压室；和第二多个冷却片，其附接到所述冷凝器部分且远离所述蒸发部分，并且当所述冷却流体以所述第一速度流经所述第二多个冷却片时形成具有第二关联压降的流动路径。2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述热交换器还包括：第二热管，其热耦合至所述集成电路并且具有蒸发器部分和冷凝器部分；和第三多个冷却片，其热耦合至所述集成电路并设置在所述第一热管的蒸发器部分和所述第二热管的蒸发器部分之间。3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述第三多个冷却片中的冷却片从所述集成电路向外延伸至气流区中，所述气流区包括所述第一热管的弯曲部分和所述第二热管的弯曲部分。4.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述第三多个冷却片中的冷却片安装在金属板的第一侧上，所述集成电路安装在所述金属板的与所述第一侧相对的第二侧上。5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述蒸发器部分平行于所述集成电路的第一表面，所述冷凝器部分垂直于所述集成电路的第一表面。6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述静压室形成于所述热交换器的边缘区域中。7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一多个冷却片中的每个冷却片在冷却流体流动方向上的各自长度小于所述第二多个冷却片中的冷却片在冷却流体的方向上的长度。8.如权利要求7所述的电子设备，其中所述第二压降大于所述第一压降。9.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述集成电路耦合到金属板的第一侧，并且所述蒸发器部分耦合到所述金属板与所述第一侧相对的第二侧。10.根据权利要求9所述的电子设备，其中：所述冷凝器部分包括经由第一弯曲段耦合到所述蒸发器部分的第一直段和经由第二弯曲段耦合到所述蒸发器部分的第二直段，以及所述热交换器还包括第三多个冷却片，其热耦合至所述金属板并设置在所述第一弯曲段和所述第二弯曲段之间。11.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述至少一个热管包括嵌入在所述金属板中的热管。12.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述蒸发器部分包括平直段，且嵌入在所述金属板中的所述热管垂直于所述平直段。13.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一多个冷却片中的每个冷却片分隔开第一片间距，所述第二多个冷却片中的每个冷却片分隔开第二片间距，并且其中所述第一
片间距大于所述第二片间距。14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述第一多个冷却片中的每个冷却片具有第一片长度，所述第二多个冷却片中的每个冷却片具有第二片长度。15.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述第一片长度等于所述第二片长度。16.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一多个冷却片中的冷却片的各自长度对应于第一终止剖面，所述第二多个冷却片中的冷却片的各自长度对应于第二终止剖面。17.一种电子设备，其包括集成电路和热交换器，所述热交换器包括：至少一个热管，其热耦合至所述集成电路，并具有蒸发器部分和冷凝器部分，其中所述冷凝器部分从所述蒸发器部分向外延伸；第一多个冷却片，其靠近所述蒸发部分并形成静压室；和第二多个冷却片，其远离所述蒸发部分并形成流动路径，其中所述静压室被配置成使冷却流体的第一部分以第一速度流过所述静压室，并以第二速度流过所述流动路径，其中所述第一速度大于所述第二速度。18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述静压室形成于所述热交换器的边缘区域中。19.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述第一多个冷却片中的每个冷却片在冷却流体流动方向上的各自长度小于所述第二多个冷却片中的冷却片在冷却流体的方向上的长度。20.根据权利要求19所述的电子...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：辉达公司，
类型：发明
国别省市：