[发明专利]结合有传热网的冷却系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及设备(例如电气设备)的有效冷却，并且更特别地涉及高效传热装置，包括与所述电气设备或其封装件成紧密装配关系的线网，该线网界定了冷却流体的弯曲的流路通道。

背景技术

在工业生产中，对如上文提及的高效、紧凑且简单的传热装置存在巨大的需求。为这类冷却所提供的现有加热技术和装置缺少此处所公开设备提供的结构、功能及效果方面不同寻常的优点。

发明内容

本发明的主要目的是提供满足上述需求的简单且紧凑的传热装置。基本上，该改进装置包括：

a)包括空心主体的结构，所述空心主体界定了容纳冷却流体的腔室，

b)所述结构界定了开口或通道，从而形成冷却剂流体与电路封装件的直接接触用于从所述封装件向容纳于所述空腔中的流体进行导热，在冷却剂流体的流路中设置有热连接网，

c)以及使流体循环的装置以向传热装置传送热量，所述传热装置用于流体散热。

另一个目的包括在流体循环路径中提供与所述开口或通道相关联的网状结构，例如微型网，从而在流体流过由所述网界定的弯曲通道时增强上述传热。该网典型地横跨所述开口或通道或在其上方延伸，并且可以具有荷兰式(dutch)编织绳图案，其限定了高效、弯曲的冷却剂流动路径或图案。另外，流体密封件设置为密封在主体和封装件上的表面之间，邻近所述开口。

本发明的另一个目的是提供泵，其使流体沿与腔室相关的循环路径移动。在这点上，在泵送期间，泵可以位于(或暴露给)腔室内的流体中。泵电机可以位于腔室外部，并且磁耦合可以提供为从电机向泵的扭矩传输。

本发明的另一个目的是提供传热装置，包括

a)来自电气设备并具有传热表面的热源，

b)接近所述表面延伸以接收由此传送的热量的线网，所述网包括起伏的特定线和其他线，所述特定线和其他线形成间隙。

c)以及使冷却剂流体大致平行于网流动并穿过所述间隙从而接收自所述网传送的热量的装置。

如将要看到的，冷却剂流体可以平行于所述网流入；第二传热网可以设置为接收冷却剂流体；并且具有冷却翅片的热接收器可以接收来自第二网的热量。

本发明的这些及其它目的和优点，以及说明性实施例的细节将通过下列说明和附图得到更充分的理解，其中：

附图说明

图1显示了本发明的优选方式的原理；

图1a是电气封装件，例如嵌入网中的芯片的透视图；

图2-4显示了本发明的多种其他方式和/或其一部分；

图5-11显示了网编织结构。

具体实施方式

本发明结合了能够极大提高电子和微电子系统和子系统中的功率密度和信息传输速度的许多技术。这些提高是通过使用由电子导体组成的编织网，以及通过由网产生的通道传送与产热区域成紧密接触的流体而获得的。极大改进的传热速度和顺从插入机构(compliantinterposer)促进了使用薄半导体衬底(die)和具有双有源侧的衬底的可能性。本发明可以与微电子、微电动机械和/或微流元件/阵列一起使用。

本发明除了通过降低工作温度和热梯度以及通过提供增大的机械顺从性而加强工艺之外，还可以提高可靠性和耐久性。

在包括计算、功率电子设备和照明的应用中，该改进的网可以与现有的二维，二又二分之一维和三维电子封装和互连工艺一起使用。

现代电子产品和系统受限于它们将热量有效传送至局部环境的能力。本发明设法通过引入与半导体衬底共面且非常接近的编织网而补救该缺陷，并且流体在网筛和衬底的平面内流动，将热量从衬底的有源区域传送到局部环境。

冷却流体可以包括液体、蒸气和/或气体，并且可以利用相变以帮助传热。候选的内部传热流体包括水、酒精、聚α烯烃、聚苯醚、聚苯烯硅苯烷(polyphenylsiloxanes)和氟化液体，例如3M出售的标签为FLUORINERT的那些流体。

泵送机构包括容积式、动态式和剪切力式。采用例如压电效应的现象的微电动机械泵送方案是引人关注的候选方案。泵可以与要冷却的电子器件整合在一起，或者可以远离放置作为模块化方案的一部分。可以使用单个泵向多个电子模块传送流体。

线网可以极大增加用于传热的有效面积，并且形成具有微小的有效边界层的弯曲路径，从而极大地提高从衬底向传热流体的传热速度。