專利名稱：電子元件的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子元件，尤其是微處理器的冷卻裝置，該裝置具有至少一個(gè)被動傳熱冷卻部件。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道有許多種上述類型的電子元件冷卻裝置。這些裝置尤其包括被動傳熱冷卻部件，這些被動傳熱冷卻部件尤其是由鋁制成并安裝在電子元件上，由此來有效地與該電子元件相互接觸。該冷卻部件利用粘接劑或特定支承的方式來附著在上述電子元件上。通常還要有附加的風(fēng)扇形式的主動冷卻部件放置在上述被動冷卻部件上或者結(jié)合在該被動冷卻部件內(nèi)。
現(xiàn)有技術(shù)中的這些系統(tǒng)全都是基于通過蒸發(fā)、冷凝、對流和耗散的傳熱原則，或者它們的特征在于通過不同材料組合和具有不同傳熱能力和/或熱阻的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻。
然而，這些現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)的缺點(diǎn)是在應(yīng)用到功率更強(qiáng)的電子元件時(shí)，特別是由于越來越高的微處理器時(shí)鐘頻率，所產(chǎn)生的熱量會急劇增加。然而，由于這些電子元件僅在一定溫度范圍內(nèi)合適地工作，過高的溫度會使它們發(fā)生故障或者喪失相當(dāng)多的功率，因此，對相應(yīng)冷卻裝置的要求也逐漸提高?，F(xiàn)有技術(shù)中的上述冷卻器已不再能實(shí)現(xiàn)理想及所需的冷卻程度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于冷卻電子元件、尤其是微處理器的冷卻裝置，該裝置具有至少一個(gè)被動傳熱冷卻部件，并且能在即使有大量的熱量集聚時(shí)確保對電子元件進(jìn)行充分的冷卻。
上述目的是通過一種具有如權(quán)利要求1所述特征的冷卻裝置而實(shí)現(xiàn)的。
在從屬權(quán)利要求中描述了有利的實(shí)施例。
本發(fā)明的電子元件冷卻裝置包括至少一個(gè)被動傳熱冷卻部件，該被動冷卻部件的至少一部分與至少一個(gè)處于集聚固態(tài)的傳熱介質(zhì)相接觸。該傳熱介質(zhì)在該實(shí)施例中是一個(gè)熱容量例如比水高許多的相變材料(PCM)。另外，該傳熱介質(zhì)已經(jīng)被設(shè)計(jì)成一個(gè)潛在的蓄熱器，以便在保持住其集聚固態(tài)的同時(shí)，儲存電子元件上負(fù)載所產(chǎn)生的同時(shí)又不能再被被動冷卻部件吸收和釋放的熱量，上述電子元件上的負(fù)載較小時(shí)，該傳熱介質(zhì)再釋放出上述熱量。這樣就確保了在即使有大量的熱量集聚時(shí)也能對電子元件、尤其是微處理器進(jìn)行充分的冷卻。同時(shí)，傳熱介質(zhì)能夠吸收暫時(shí)產(chǎn)生的額外熱量并在負(fù)載回復(fù)正常時(shí)，也就是電子元件再次產(chǎn)生正常熱量時(shí)，釋放該熱量。由此就能避免出現(xiàn)熱負(fù)載的峰值，在使用傳統(tǒng)冷卻裝置時(shí)，這種熱負(fù)載峰值通常會很明顯地減小電子元件尤其是微處理器的功率。結(jié)果，本發(fā)明的冷卻裝置同樣允許增加冷卻部件的功率。利用本發(fā)明的冷卻裝置進(jìn)行冷卻時(shí)，由于避免了熱負(fù)載峰值的損害，因而電子元件的工作壽命和操作性會進(jìn)一步提高。由于用作傳熱介質(zhì)的相變材料將在吸收熱量的同時(shí)也保持住其集聚固態(tài)，因此有利地避免由于相變材料膨脹而產(chǎn)生的問題，這就與已知材料的情況相反。
在本發(fā)明冷卻裝置的一個(gè)最佳實(shí)施例中，上述傳熱介質(zhì)包括鹽或富含有機(jī)物質(zhì)的鹽混合物，以及包括精細(xì)金屬粉末形狀的物質(zhì)，用于提高傳熱能力。通常，傳熱介質(zhì)的有機(jī)成分是石蠟。這種傳熱介質(zhì)同樣在吸收熱量的同時(shí)保持住其集聚固態(tài)，這樣可以以小塊或小球的形狀和/或作為一個(gè)固體主體安裝在上述冷卻部件的內(nèi)部和/或者上方。這樣就使得一方面能經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)該冷卻裝置，另一方面又確保了該冷卻裝置保持在較小的尺寸。另外，根據(jù)本發(fā)明，同樣可能單個(gè)地將傳熱介質(zhì)調(diào)整到冷卻電子元件的所需操作溫度。這種調(diào)整是通過改變傳熱介質(zhì)的成分種類和數(shù)量而實(shí)現(xiàn)的。特別是，同樣可能調(diào)整由傳熱介質(zhì)所緩沖的熱量。另外，該傳熱介質(zhì)的另一優(yōu)點(diǎn)在于無毒、可重復(fù)利用。
在本發(fā)明冷卻裝置的一個(gè)最佳實(shí)施例中，上述被動冷卻部件包括至少一個(gè)主動的冷卻部件，有時(shí)是一個(gè)風(fēng)扇。這將能有利地確保進(jìn)一步提高該冷卻裝置的冷卻能力。
在本發(fā)明冷卻裝置的另一個(gè)最佳實(shí)施例中，上述傳熱介質(zhì)容納在一個(gè)由傳熱材料制成的容器內(nèi)，該容器與上述被動冷卻部件相接觸。將傳熱介質(zhì)放置在一個(gè)容器內(nèi)使得能在上述被動冷卻部件內(nèi)部或者上方很容易替換單個(gè)傳熱部件。
在本發(fā)明冷卻裝置的另一個(gè)最佳實(shí)施例中，在上述被動冷卻部件的接觸面和電子元件的一個(gè)相應(yīng)接觸面之間設(shè)置有一個(gè)傳熱箔片。這個(gè)措施通過使最佳熱量從電子元件傳導(dǎo)到被動冷卻部件，從而確保了進(jìn)一步提高本冷卻裝置所得到的整體冷卻能力。
本發(fā)明還涉及一種具有處理器插座和至少一個(gè)安裝在其上的冷卻裝置的處理器，其中上述冷卻裝置包括至少一個(gè)被動傳熱冷卻部件，該被動冷卻部件的至少一部分與至少一個(gè)處于集聚固態(tài)的傳熱介質(zhì)相接觸。該傳熱介質(zhì)在該實(shí)施例中是一個(gè)吸熱能力例如比水高許多的相變材料(PCM)。另外，該傳熱介質(zhì)已經(jīng)被設(shè)計(jì)成一個(gè)潛在的蓄熱器，以便保持住其集聚固態(tài)的同時(shí)，儲存住處理器上負(fù)載所產(chǎn)生的同時(shí)又不能再被被動冷卻部件吸收和釋放的熱量，在上述處理器上的負(fù)載較小時(shí)，該傳熱介質(zhì)再釋放出上述熱量。
本發(fā)明還涉及一種傳熱介質(zhì)的用途，該傳熱介質(zhì)為集聚固態(tài)，用于冷卻微處理器，該傳熱介質(zhì)是一個(gè)吸熱能力例如比水大許多的相變材料(PCM)并且已經(jīng)被設(shè)計(jì)成一個(gè)潛在的蓄熱器。該傳熱介質(zhì)將在保持住其集聚固態(tài)的同時(shí)，儲存住微處理器上負(fù)載所產(chǎn)生的熱量，在上述微處理器上的負(fù)載較小時(shí)，該傳熱介質(zhì)再釋放出上述熱量。
本發(fā)明進(jìn)一步的細(xì)節(jié)、特征以及有益效果可以從附圖所示的實(shí)施例中得出。


圖1是本發(fā)明冷卻裝置的示意性截面圖；圖2是圖1所示本發(fā)明冷卻裝置的示意性俯視圖；和圖3是圖1所示本發(fā)明冷卻裝置的示意性側(cè)視圖。
圖1是用于冷卻電子元件、尤其是微處理器的冷卻裝置10的示意性截面圖，該裝置包括一個(gè)被動傳熱冷卻部件12，該冷卻部件12包括若干冷卻肋或葉片14。這些冷卻肋或者葉片14安裝在該冷卻部件12的底部部件16上。在冷卻肋或葉片14的相反側(cè)，上述底部部件16形成有一個(gè)可與需要被冷卻的電子元件相接觸的表面。
被動冷卻部件12由鋁或鋁合金制成，并且通常為單件式部件。在圖中可看出，在該冷卻部件12內(nèi)的冷卻肋或葉片14之間設(shè)置有若干傳熱介質(zhì)20。傳熱介質(zhì)處于集聚固態(tài)，并分別與冷卻肋或葉片14、底部部件16或者冷卻部件12形成傳熱接觸。在本實(shí)施例中，該傳熱介質(zhì)是一個(gè)吸熱能力例如比水高許多的相變材料PCM。由于該傳熱介質(zhì)為集聚的固態(tài)，并且在吸熱的同時(shí)能保持住該集聚固態(tài)，因此不必使傳熱介質(zhì)20或冷卻部件12具有密封的性質(zhì)。將單個(gè)傳熱介質(zhì)20制成在上述冷卻部件12內(nèi)部就已足夠。該傳熱介質(zhì)另外被設(shè)計(jì)成一個(gè)PCM裝置的形式，以便在保持住其集聚固態(tài)的同時(shí)，儲存電子元件上負(fù)載所產(chǎn)生的同時(shí)又不能再被被動冷卻部件吸收和釋放的熱量，上述電子元件上的負(fù)載較小時(shí)，該傳熱介質(zhì)再釋放出上述熱量。
圖2是圖1中冷卻裝置10的示意性俯視圖。該圖示出單個(gè)傳熱介質(zhì)20在冷卻部件12的冷卻肋或葉片14之間的設(shè)置。
圖3是圖1中冷卻裝置10的示意性側(cè)視圖。該圖示出冷卻部件12在底部部件16區(qū)域并且在其兩側(cè)處包括連接裝置22，用于將冷卻裝置10與需被冷卻的電子元件連接在一起。另外，可以看到，在所示實(shí)施例中，傳熱介質(zhì)20設(shè)置成盤形形狀。然而，該傳熱介質(zhì)20的尺寸和形狀可以任意選擇。該傳熱介質(zhì)20的尺寸和形狀尤其將允許調(diào)節(jié)單個(gè)需被冷卻的電子元件的所需操作溫度。
權(quán)利要求
1.一種電子元件、尤其是微處理器的冷卻裝置，該裝置具有至少一個(gè)被動傳熱冷卻部件(12)，其特征在于，該被動冷卻部件(12)的至少一部分與至少一個(gè)呈集聚固態(tài)的傳熱介質(zhì)(20)相接觸，該傳熱介質(zhì)(20)是一個(gè)吸熱能力比水大許多的相變材料(PCM)并且已經(jīng)被設(shè)計(jì)成一個(gè)潛在的蓄熱器，該傳熱介質(zhì)(20)儲存著對電子元件加載而產(chǎn)生的同時(shí)又不能再被被動冷卻部件(18)吸收和釋放的熱量，由此保持住其集聚固態(tài)，在上述電子元件的負(fù)載較小時(shí)，上述介質(zhì)再釋放出上述熱量。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，上述傳熱介質(zhì)(20)包括無機(jī)鹽或富含有機(jī)物質(zhì)的鹽混合物，以及包括精細(xì)金屬粉末形狀的物質(zhì)，用于提高傳熱能力。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其特征在于，上述傳熱介質(zhì)(20)的有機(jī)成分是石蠟。
4.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于，上述傳熱介質(zhì)(20)能被調(diào)整到所需的操作溫度。
5.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于，上述傳熱介質(zhì)(20)以小塊或小球的形狀和/或作為一個(gè)固體主體安裝在上述冷卻部件(12)的內(nèi)部和/或者上方。
6.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于，上述傳熱介質(zhì)(20)無毒且可重復(fù)利用。
7.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于，上述被動冷卻部件(12)由鋁或鋁合金制成。
8.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于，上述被動冷卻部件(12)上至少設(shè)有一個(gè)主動的冷卻部件。
9.如權(quán)利要求8所述的冷卻裝置，其特征在于，上述主動的冷卻部件是一個(gè)風(fēng)扇。
10.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于，上述傳熱介質(zhì)(20)容納在一個(gè)由傳熱材料制成的容器內(nèi)，該容器與上述被動冷卻部件(12)相接觸。
11.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于，在上述被動冷卻部件(12)的一個(gè)接觸面(18)和電子元件的一個(gè)相應(yīng)接觸面之間設(shè)置有一個(gè)傳熱箔片。
12.一種具有處理器插座和至少一個(gè)安裝在該處理器上的冷卻裝置的處理器，其特征在于，上述冷卻裝置(10)包括至少一個(gè)被動傳熱冷卻部件(12)，該被動冷卻部件(12)的至少一部分與至少一個(gè)處于集聚固態(tài)的傳熱介質(zhì)(20)相接觸，該傳熱介質(zhì)(20)是一個(gè)吸熱能力比水高許多的相變材料(PCM)并且已經(jīng)被設(shè)計(jì)成一個(gè)潛在的蓄熱器，該傳熱介質(zhì)(20)在保持住其集聚固態(tài)的同時(shí)，儲存住處理器上負(fù)載所產(chǎn)生的同時(shí)又不能再被被動冷卻部件(18)吸收和釋放的熱量，在上述處理器上的負(fù)載較小時(shí)，該傳熱介質(zhì)再釋放出上述熱量。
13.一種傳熱介質(zhì)的用途，該傳熱介質(zhì)為集聚固態(tài)并用于冷卻微處理器，該傳熱介質(zhì)是一個(gè)吸熱能力比水大許多的相變材料(PCM)并且已經(jīng)被設(shè)計(jì)成一個(gè)潛在的蓄熱器，該傳熱介質(zhì)將在保持住其集聚固態(tài)的同時(shí)，儲存住微處理器上負(fù)載所產(chǎn)生的熱量，在上述微處理器上的負(fù)載較小時(shí)，該傳熱介質(zhì)再釋放出上述熱量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子元件、尤其是微處理器的冷卻裝置。本發(fā)明的裝置具有至少一個(gè)被動傳熱冷卻部件(12)。該被動冷卻部件(12)的至少一部分與至少一個(gè)集聚固態(tài)的傳熱介質(zhì)(20)相連,該傳熱介質(zhì)(20)是一個(gè)吸熱能力比水大許多倍的相變材料(PCM)并被設(shè)計(jì)成一個(gè)PCM裝置。該傳熱介質(zhì)(20)儲存對電子元件加載而產(chǎn)生的同時(shí)又不能再被被動冷卻部件(18)吸收和釋放的熱量,由此保持住其集聚固態(tài)。在上述電子元件的負(fù)載較小時(shí),上述介質(zhì)釋放出上述熱量。
文檔編號H05K7/20GK1364251SQ01800534
公開日2002年8月14日 申請日期2001年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月16日
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