[发明专利]散热装置及使用楔形锁系统形成散热装置的方法无效

专利信息
申请号: 200880124023.6 申请日: 2008-11-14
公开(公告)号: CN101911270A 公开(公告)日: 2010-12-08
发明(设计)人: D·S·斯拉顿;D·L·麦唐纳 申请(专利权)人: 通用电气智能平台有限公司
主分类号: H01L21/48 分类号: H01L21/48;H01L23/373;H01L23/367;H01L23/40
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 周心志;谭祐祥
地址: 美国弗*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 散热 装置 使用 楔形 系统 形成 方法
【说明书】:

技术领域

发明大体上涉及将热解石墨(Thermo Pyrolytic Graphite,TPG)固定到金属材料上以用作用于各种用途的散热装置的方法,且更具体而言,本发明涉及使用楔形锁系统(wedge-lock system)将TPG元件可释放地固定到金属材料上以形成散热装置的方法。

背景技术

现代嵌入式计算机系统在体积受约束的环境中包含热功率非常高的电气元件。体积通常不随元件的功率耗散的增大而变化,这在元件温度的管理中带来重大挑战。在过去,一直使用例如由高导热材料(例如铝及/或铜)构成的主动散热装置或被动散热装置等各种直接冷却技术来管理上升的温度。然而,这些材料仅在向气流呈现相对大量的表面区域时才足以胜任,这需要具有在实体上较大的散热装置结构,该较大的散热装置结构占用大量的总可用体积。随着散热装置的实体大小的增大,材料快速地将热量排向散热装置的末端(从而将热量暴露于气流)的能力会降低。

已发现与传统的金属材料相比,热解石墨(TPG)材料具有在单一(X-Y)平面中提供更好导热性的能力。此外,已发现与铜相比,TPG的总传导性提高。最近,已开发出一种利用扩散结合工艺将TPG嵌入铝结构中的方法。尽管扩散结合工艺可使TPG材料与铝结构之间进行非常好的热接触,然而其局限性在于需要专门的设备来在费时的工艺中形成TPG嵌入结构,从而导致产品成本昂贵。

有鉴于此,需要一种形成节省成本的产品的方法,在该方法中,将TPG固定到例如铝结构等金属材料上来形成金属导热结构(即散热装置),以在X-Y平面中提供有效的导热性。另外,假如该方法是可容易再现的并且可使用许多不同类型的设备在许多不同的设施中运行,则将较为有利。

发明内容

在一个方面,提出一种用于形成散热装置的方法。该方法包括:形成至少一个TPG元件,其中该至少一个TPG元件包括具有楔形表面的第一侧和具有平整表面的第二侧;在该至少一个TPG元件上覆盖(layer over)金属材料,其中该金属材料被配置成与该至少一个TPG元件的第一侧互补;以及施加压力,以将金属材料固定到该至少一个TPG元件上。

在另一方面,提出一种用于形成散热装置的方法。该方法包括:穿过至少一个TPG元件形成至少一个孔,其中该至少一个TPG元件被配置成与至少一个可膨胀套管互补;穿过金属材料形成至少一个孔,该至少一个孔被配置成大于该至少一个可膨胀套管;以及利用固定件将该至少一个可膨胀套管插入金属材料中的该至少一个孔中。

在又一方面,提出一种散热装置。该散热装置包括至少一个TPG元件,该至少一个TPG元件包括具有楔形表面的第一侧与具有平整表面的第二侧。另外,该散热装置包括连接至该至少一个TPG元件的第一侧的金属材料。

在又一方面,提出一种散热装置。该散热装置包括:至少一个TPG元件,该至少一个TPG元件包括第一侧,该第一侧具有穿过该至少一个TPG元件的至少一个孔;以及金属材料,该金属材料连接至该至少一个TPG元件中的该至少一个孔的内表面。该至少一个TPG元件被配置成与至少一个可膨胀套管互补。

附图说明

图1描绘根据本公开内容的示范性方法的待被固定的TPG元件和金属材料;

图2描绘图1所示的TPG元件的端部;

图3描绘利用根据本公开内容的示范性方法所形成的示范性散热装置的分解图;

图4描绘根据图3所示方法定位于TPG元件上的金属鳍片组件的立体图;

图5描绘散热装置中的导热性的X-平面、Y-平面及Z-平面;以及

图6描绘利用根据本公开内容的示范性方法所形成的示范性散热装置的分解图。

具体实施方式

本公开内容涉及将热解石墨(TPG)固定到金属材料上以形成散热装置。如本文所用,“TPG”是指任何石墨基材料,其中石墨沿一个方向对齐以实现最佳的热传递。这些材料通常称为“对齐的石墨”、“TPG”及“高定向热解石墨(HOPG)”。TPG元件在散热装置的X-Y平面中提供改良的导热性。更具体而言,已发现与传统的热解决方案相比,通过利用本公开内容所提供的将TPG元件固定到金属材料上的方法,可使因使用例如计算机系统等电气系统所形成的温度降低约10℃或更多。此种改良的温度释放使电气系统的功率容量在相同的体积环境中几乎加倍。此外,功率的增大可使得能够支持原本不能支持的系统,或可使现有系统能够用于具有更高环境温度的环境中。

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