專利名稱：具有多個(gè)蒸汽室的散熱件的制作方法
具有多個(gè)蒸汽室的散熱件
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和服務(wù)器產(chǎn)生大量的熱。在這些系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱的相當(dāng)一部分來自安裝在該系統(tǒng)中的單獨(dú)電子組件，例如中央處理單元(CPU)。散熱件(heat sink)通常被安裝到所述組件以幫助去除由該組件產(chǎn)生的熱。隨著組件的芯片密度已增加，由組件產(chǎn)生的熱也已經(jīng)增加。某些組件根據(jù)系統(tǒng)的當(dāng)前需求在不同的功率水平下操作。當(dāng)組件以全功率操作時(shí)，其可以產(chǎn)生大量的熱。當(dāng)以較低功率操作時(shí)，或者在處于待機(jī)操作模式時(shí)，與高功率條件相比，可以顯著地減少所產(chǎn)生的熱量。構(gòu)造在組件的所有操作條件下高效地去除熱的散熱件已變成挑戰(zhàn)。


圖I是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件100。圖2是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件100的等距剖面圖。圖3a是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件100的截面頂視圖。圖3b是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件100的截面?zhèn)纫晥D。圖4a是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件400的截面頂視圖。圖4b是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件401的截面頂視圖。圖4c是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件402的截面頂視圖。圖4d是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件403的截面頂視圖。圖4e是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的來自圖4d的散熱件403的截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式圖I 4及以下說明描述了特定示例以教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員如何實(shí)施和使用本發(fā)明的最佳模式。出于教導(dǎo)本發(fā)明的原理的目的，已經(jīng)簡化或省略了某些常規(guī)方面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的來自這些示例的變體。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到可以以各種方式來組合下述特征以形成本發(fā)明的多個(gè)變體。結(jié)果，本發(fā)明不限于下述特定示例，而是僅僅由權(quán)利要求及其等價(jià)物來限制。圖I是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件100。散熱件100包括底座或主體102和多個(gè)翼片104。散熱件100可以由具有高導(dǎo)熱率的任何材料構(gòu)成，所述材料例如銅、鉬、鋁、鐵等。翼片104是在底座102的頂面上形成的，并平行成行地定位，在所述翼片之間具有間隙。在操作中，通常迫使空氣通過平行的成行翼片之間的間隙以從散熱件100去除熱。散熱件100通常位于要求冷卻的組件(例如組件106)之上。在本發(fā)明的某些示例實(shí)施例中，散熱件100的底部可以具有腔體，其尺寸被確定為接受組件106，使得組件106在組件106的頂部和四個(gè)側(cè)面上接觸散熱件100?？梢詫嵊椭胖迷诮M件106與散熱件100之間以增加這兩個(gè)部分之間的熱耦合。圖2是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件100的等距剖面圖。底座102形成第一蒸汽室208。第一蒸汽室208是矩形的且基本上填充底座102。位于第一蒸汽室208內(nèi)部的是兩個(gè)空心輔助(secondary)結(jié)構(gòu)210。這兩個(gè)空心結(jié)構(gòu)形成兩個(gè)密封的輔助蒸汽室212。在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，第一蒸汽室208的容積大于這兩個(gè)輔助蒸汽室212的組合容積。第一蒸汽室208包含具有第一沸點(diǎn)的流體。這兩個(gè)輔助蒸汽室212包含具有第二不同沸點(diǎn)的流體。在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，第一蒸汽室208中的流體的沸點(diǎn)高于這兩個(gè)輔助蒸汽室212中的流體的沸點(diǎn)。在操作中，當(dāng)組件106以較低功率或在待機(jī)模式下操作時(shí)，組件106將耗散第一功率量。當(dāng)組件106在高功率模式下操作時(shí)，組件106將耗散更高的第二功率量。通常，由組件106耗散的更高功率量將對應(yīng)于散熱件的底座處的更高溫度。當(dāng)輔助蒸汽室212包含具有比第一蒸汽室208中的流體低的沸點(diǎn)的流體時(shí)，輔助蒸汽室中的流體將在組件的較低功率或待機(jī)操作模式下沸騰。隨著組件耗散更多的功率，輔助蒸汽室中的流體可以飽和(即從不變得冷到足以凝結(jié))。一旦飽和，則蒸汽室中的流體具有傳遞熱的較低能力。第一蒸汽室中的流體(具有較高沸點(diǎn))將隨著組件的溫度増加而開始沸騰。這樣，輔助蒸汽室中的流體在較低功率操作期間跨散熱件傳遞來自組件的熱。隨著組件的溫度増加，第一蒸汽室內(nèi)部的流體被用來跨散熱件傳遞來自組件的熱。 圖3a是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件100的截面頂視圖。散熱件100包括第一蒸汽室208和兩個(gè)輔助蒸汽室212。組件106位于散熱件100下面。圖3b是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件100的截面?zhèn)纫晥D。圖3a和3b中的箭頭318、320、322和324示出蒸汽室208內(nèi)部的第一流體的流動。隨著組件106變熱，第一流體開始直接在組件106上方沸騰。隨著第一流體沸騰并變成蒸汽，蒸汽如箭頭318 (圖3b)所示地上升。蒸汽如箭頭320所示地跨蒸汽室208的頂部移動。隨著蒸汽跨蒸汽室208的頂部流動，包含在該蒸汽中的熱被傳遞至散熱件100的頂部中。流過翼片104的空氣從散熱件100去除熱。隨著第一流體向散熱件100的頂部中傳遞熱，蒸汽冷卻并如箭頭322所示地凝結(jié)回為流體。冷卻的流體流回到組件106，如箭頭324所示，以再次開始冷卻循環(huán)。這兩個(gè)輔助蒸汽室212內(nèi)部的第二流體遵循類似流動模式。在所述蒸汽室位于組件106之上的地方，該流體沸騰，且隨著所述蒸汽室移動離開組件106，蒸汽凝結(jié)。當(dāng)這兩個(gè)輔助蒸汽室212中的第二流體具有比第一蒸汽室208中的第一流體低的沸點(diǎn)時(shí)，第二流體將在比第一流體低的溫度下激活(activate)并沸騰。在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，第一和第二蒸汽室內(nèi)部的流體可以是具有不同沸點(diǎn)的不同工作流體。例如，第一蒸汽室中的流體可以是水且輔助蒸汽室內(nèi)部的流體可以是酒精。在本發(fā)明的另ー示例實(shí)施例中，第一和第二蒸汽室內(nèi)部的流體可以是相同的工作流體，但可以用不同體積和壓カ的該流體來填充不同的蒸汽室以調(diào)整不同蒸汽室中的流體的沸點(diǎn)以在不同的功率和溫度下激活。在本發(fā)明的另ー示例實(shí)施例中，不同的蒸汽室可以具有獨(dú)特的表面處理和/或芯吸結(jié)構(gòu)，其修改包含在蒸汽室中的流體的激活點(diǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，第一激活點(diǎn)可以在35 65°C范圍內(nèi)，并且第二激活點(diǎn)可以在60 80°C范圍內(nèi)。示出了散熱件100，其中輔助蒸汽室212被分成具有兩個(gè)單獨(dú)容積的兩個(gè)單獨(dú)部分(參見圖2和3)。在本發(fā)明的某些示例實(shí)施例中，輔助蒸汽室可以包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)容積。圖4a是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件400的截面頂視圖。散熱件400具有填充散熱件底座402的第一蒸汽室408。單個(gè)輔助蒸汽室412被成形為星形并在組件406上居中。用具有第一沸點(diǎn)或激活點(diǎn)的流體填充第一蒸汽室408。用具有第二、不同沸點(diǎn)或激活點(diǎn)的流體填充第二蒸汽室412。圖4b是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件401的截面頂視圖。散熱件401具有填充散熱件底座402的第一蒸汽室408。四個(gè)輔助蒸汽室412被定位于第一蒸汽室408內(nèi)部。這四個(gè)輔助蒸汽室的端部位于組件406之上。用具有第一沸點(diǎn)或激活點(diǎn)的流體填充第一蒸汽室408。用具有第二、不同沸點(diǎn)或激活點(diǎn)的流體填充這四個(gè)輔助蒸汽室412。在本發(fā)明的某些示例實(shí)施例中，輔助蒸汽室可以包括被放置在第一蒸汽室408內(nèi)部的熱管，該熱管的冷端部位于組件406之上。在其它示例實(shí)施例中，輔助蒸汽室可以是被形成到散熱件底座402中的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的某些示例實(shí)施例中，可以將第一蒸汽室分成不止ー個(gè)容積。圖4c是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件402的截面頂視圖。散熱件402具有被分成三個(gè)單獨(dú)容積(408a、408b和408c)的第一蒸汽室408。散熱件402還具有被分成兩個(gè)單獨(dú)容積的輔助蒸汽室412。用具有第一沸點(diǎn)或激活點(diǎn)的流體填充第一蒸汽室408的這三個(gè)単獨(dú)容積。用具 有第二、不同沸點(diǎn)或激活點(diǎn)的流體填充這兩個(gè)輔助蒸汽室412。圖4d是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的散熱件403的截面頂視圖。散熱件403具有被分成四個(gè)單獨(dú)部分或容積的第一蒸汽室408和被分成兩個(gè)單獨(dú)部分或容積的輔助蒸汽室412。第一蒸汽室408的這四個(gè)部分被形成為垂直于組件406的長軸的単獨(dú)平行列。第一蒸汽室的単獨(dú)部分中的兩個(gè)被放置在組件406的每個(gè)端部之上，其它兩個(gè)容積被放置在組件406的中心之上。輔助蒸汽室412的這兩個(gè)部分被形成為垂直于組件406的長軸的單獨(dú)平行列。輔助蒸汽室的這兩個(gè)単獨(dú)容積被放置在第一蒸汽室的兩個(gè)端部容積與第一蒸汽室的兩個(gè)中心容積之間。在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，第一蒸汽室的這四個(gè)単獨(dú)部分包括四個(gè)單獨(dú)熱管，每個(gè)具有擁有相同沸點(diǎn)或激活點(diǎn)的流體。輔助蒸汽室的這兩個(gè)単獨(dú)容積包括具有相同沸點(diǎn)或激活點(diǎn)的兩個(gè)單獨(dú)熱管，其中，第一蒸汽室中的流體的沸點(diǎn)不同于輔助蒸汽室中的流體的沸點(diǎn)。如能夠由圖4c和4d看到的，可以不將輔助蒸汽室包含在第一蒸汽室內(nèi)部。圖4e是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的來自圖4d的散熱件403的截面?zhèn)纫晥D。散熱件403包括底座402、翼片404、蒸汽室408和蒸汽室412。散熱件403位于組件406之上。蒸汽室408和蒸汽室412位于在組件406上居中的室或腔體中。蒸汽室408是具有第一激活溫度的四個(gè)熱管。蒸汽室412是具有第二、不同激活溫度的兩個(gè)熱管。在本發(fā)明的ー個(gè)示例實(shí)施例中，第一激活溫度高于第二激活溫度。在本發(fā)明的某些示例實(shí)施例中，要冷卻的組件可以具有不止兩個(gè)不同的功率水平。例如，組件可以具有待機(jī)模式、低功率操作點(diǎn)和高功率操作點(diǎn)。在本發(fā)明的該示例實(shí)施例中，可以存在具有不同沸點(diǎn)或激活點(diǎn)的三個(gè)或更多蒸汽室。例如，在圖4c中，具有擁有第一沸點(diǎn)的流體的第一蒸汽室可以包括容積408b。具有擁有第二沸點(diǎn)的流體的第二蒸汽室可以包括容積408a和408c。具有擁有第三沸點(diǎn)的流體的第三蒸汽室可以包括兩個(gè)單獨(dú)容積412。
權(quán)利要求
1.一種散熱件，包括 底座(102、402)； 在所述底座內(nèi)部的至少ー個(gè)蒸汽室(208、408)，其具有擁有第一激活點(diǎn)的流體； 在所述底座內(nèi)部的至少ー個(gè)蒸汽室(212、412)，其具有擁有第二激活點(diǎn)的流體，其中，所述第一激活點(diǎn)不同于所述第二激活點(diǎn)。
2.權(quán)利要求I的散熱件，其中，具有第一激活點(diǎn)的流體和具有第二激活點(diǎn)的流體是相同流體。
3.權(quán)利要求I和2的散熱件，其中，在底座內(nèi)部的具有擁有第一激活點(diǎn)的流體的所述至少ー個(gè)蒸汽室(208、408)的容積大于在底座內(nèi)部的具有擁有第二激活點(diǎn)的流體的所述至少一個(gè)蒸汽室(212、412)的容積。
4.權(quán)利要求1、2和3的散熱件，其中，所述第一激活點(diǎn)高于所述第二激活點(diǎn)。
5.權(quán)利要求I、2、3和4的散熱件，其中，在底座內(nèi)部的具有擁有第二激活點(diǎn)的流體的所述至少一個(gè)蒸汽室(212、412)被包含在底座內(nèi)部的具有擁有第一激活點(diǎn)的流體的所述至少一個(gè)蒸汽室(208、408)內(nèi)部。
6.權(quán)利要求I、2、3、4和5的散熱件，其中，在底座內(nèi)部的具有擁有第二激活點(diǎn)的流體的所述至少一個(gè)蒸汽室(212、412)包括至少ー個(gè)熱管。
7.權(quán)利要求I、2、3、4、5和6的散熱件，其中，在底座內(nèi)部的具有擁有第一激活點(diǎn)的流體的所述至少一個(gè)蒸汽室(212、412)包括至少ー個(gè)熱管。
8.權(quán)利要求1、2、3、4、5、6和7的散熱件，其中第一激活點(diǎn)在60和80°C之間且第二激活點(diǎn)在35和65°C之間。
9.權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7和8的散熱件，還包括 在底座內(nèi)部的具有擁有第三激活點(diǎn)的流體的至少ー個(gè)蒸汽室，其中，所述第三激活點(diǎn)不同于所述第一或第二激活點(diǎn)。
10.一種用于冷卻組件的方法，包括 在第一溫度下使被安裝在所述組件上的散熱件中的第一蒸汽室內(nèi)部的流體激活； 在第二溫度下使被安裝在所述組件上的所述散熱件中的第二蒸汽室內(nèi)部的流體激活，其中，所述第一溫度不同于所述第二溫度。
11.權(quán)利要求10的用于冷卻組件的方法，其中，第一蒸汽室內(nèi)部的流體是與第二蒸汽室內(nèi)部的流體不同的流體。
12.權(quán)利要求10和11的用于冷卻組件的方法，其中，第一蒸汽室的容積大于第二蒸汽室的容積。
13.權(quán)利要求10、11和12的用于冷卻組件的方法，其中，所述第一蒸汽室和所述第二蒸汽室是熱管。
14.權(quán)利要求10、11、12和13的用于冷卻組件的方法，其中，所述第二蒸汽室被分成至少兩個(gè)部分。
15.權(quán)利要求10、11、12、13和14的用于冷卻組件的方法，還包括 在第三溫度下使被安裝在所述組件上的所述散熱件中的第三蒸汽室內(nèi)部的流體激活，其中，所述第三溫度不同于所述第一或第二溫度。
全文摘要
公開了一種散熱件。該散熱件包括具有至少一個(gè)蒸汽室(208、408)的底座(102、402)，所述至少一個(gè)蒸汽室(208、408)包含具有第一激活點(diǎn)的流體。該底座具有包含具有第二激活點(diǎn)的流體的至少一個(gè)蒸汽室(212、412)。第一激活點(diǎn)不同于第二激活點(diǎn)。
文檔編號G06F1/20GK102713787SQ201080062455
公開日2012年10月3日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者J.P.弗蘭斯, J.R.艾倫, S.N.安東尼 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)