具有矩形形状因数和均匀叶片长度的准径向热沉
阅读：40发布：2021-04-10
专利汇可以提供具有矩形形状因数和均匀叶片长度的准径向热沉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在有些 实施例 中，热沉包括导热芯和从导热芯准径向地延伸的至少十个导热 叶片 ，其中大多数叶片具有均匀长度，并且至少一部分导热芯被成形为使得具有均匀长度的叶片形成基本上矩形横截面形状因数。还公开了和要求保护其它实施例。，下面是具有矩形形状因数和均匀叶片长度的准径向热沉专利的具体信息内容。
1.一种热沉，包括：
导热芯；和
从该导热芯准径向地延伸的至少十个导热叶片，其中大多数所述叶片具有均匀长度，其中至少一部分所述导热芯被成形为使得具有均匀长度的所述叶片形成矩形形状因数，
并且其中至少一些所述叶片在离开所述热沉所耦合到的电子部件的向上的方向上直接从所述导热芯延伸。
2.根据权利要求1所述的热沉，其中具有均匀长度的所述叶片还具有均匀的厚度分布。
3.根据权利要求2所述的热沉，其中具有均匀长度和厚度分布的所述叶片还具有均匀的尖端到尖端间隔。
4.根据权利要求2所述的热沉，其中具有均匀长度和厚度分布的所述叶片还具有叶片之间的垂直于叶片的均匀的横截面面积。
5.根据权利要求1所述的热沉，还包括：
在所述导热芯的相对的两侧上的两个叶片，它们比其它叶片更长并且适合于用作结构部件，以便将预载传送给热源。
6.一种制造热沉的方法，包括：
形成导热芯；并且
形成从所述导热芯准径向地延伸的至少十个导热叶片，其中大多数所述叶片具有均匀长度，
其中至少一部分所述导热芯被成形为使得具有均匀长度的所述叶片形成矩形形状因数，
并且其中至少一些所述叶片在离开所述热沉所耦合到的电子部件的向上的方向上直接从所述导热芯延伸。
7.根据权利要求6所述的方法，其中具有均匀长度的所述叶片还具有均匀的厚度分布。
8.根据权利要求7所述的方法，其中具有均匀长度和厚度分布的所述叶片还具有均匀的尖端到尖端间隔。
9.根据权利要求7所述的方法，其中具有均匀长度和厚度分布的所述叶片还具有叶片之间的垂直于叶片的均匀的横截面面积。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括：
由铝挤压形成所述导热芯和叶片。
11.根据权利要求6所述的方法，还包括：
将所述导热芯形成为包括铜部分。
12.根据权利要求6所述的方法，还包括：
在所述导热芯的相对的两侧上形成两个叶片，它们比其它叶片更长并且适合于用作结构部件，以便将预载传送给热源。
13.一种电子系统，包括：
系统板；
在所述系统板上的电子部件；以及
热耦合到所述电子部件的热沉，该热沉包括：
导热芯；以及
从所述导热芯准径向地延伸的至少十个导热叶片，其中大多数所述叶片具有均匀长度，
其中至少一部分所述导热芯被成形为使得具有均匀长度的所述叶片形成矩形形状因数，
并且其中至少一些所述叶片在离开所述电子部件的向上的方向上直接从所述导热芯延伸。
14.根据权利要求13所述的电子系统，其中具有均匀长度的所述叶片还具有均匀的厚度分布。
15.根据权利要求14所述的电子系统，其中具有均匀长度和厚度分布的所述叶片还具有均匀的尖端到尖端间隔。
16.根据权利要求14所述的电子系统，其中具有均匀长度和厚度分布的所述叶片还具有叶片之间的垂直于叶片的均匀的横截面面积。
17.根据权利要求13所述的电子系统，还包括：
在所述导热芯的相对的两侧上的两个叶片，它们比其它叶片更长并且适合于用作结构部件，以便将预载传送给所述电子部件。
18.根据权利要求17所述的电子系统，其中所述两个较长叶片还比其它叶片更厚。
19.根据权利要求13所述的电子系统，其中所述电子部件包括处理器。
20.根据权利要求13所述的电子系统，还包括：
设置在所述热沉周围的矩形形状因数的输送管；以及
设置成通过所述输送管提供冷却空气的风扇。
具有矩形形状因数和均匀叶片长度的准径向热沉
技术领域
背景技术
[0003] 本发明的各种特征将从下面如图所示的优选实施例的说明中明显看出，其中在所有附图中，相同的参考标记一般表示相同的部件。附图不一定按照比例绘制的，相反，重点在于示出本发明的原理。
[0004] 图1是根据本发明的一些实施例的热沉的示意图。
[0005] 图2是根据本发明的一些实施例的从图1看到的热沉的另一示意图。
[0006] 图3是根据本发明的一些实施例的电子系统的示意图。
[0007] 图4是根据本发明的一些实施例的从图3看到的电子系统的另一示意图。
[0008] 图5是根据本发明的一些实施例的另一热沉的正视图。
[0009] 图6是根据本发明的一些实施例的从图5看到的热沉的底视图。
[0010] 图7是根据本发明的一些实施例的从图5看到的热沉的底部透视图。
[0011] 图8是根据本发明的一些实施例的另一热沉的正视图。
[0012] 图9是根据本发明的一些实施例的从图9看到的热沉的底视图。
[0013] 图10是根据本发明的一些实施例的从图8看到的热沉的底部透视图。
[0014] 图11是根据本发明的一些实施例的另一热沉的正视图。
[0015] 图12是根据本发明的一些实施例的从图11看到的热沉的底部透视图。
[0016] 图13是根据本发明的一些实施例的从图11看到的热沉的一些叶片的放大片段图。
[0017] 图14是根据本发明的一些实施例的从图11看到的热沉的侧视图。
[0018] 图15是根据本发明的一些实施例的另一热沉的正视图。
[0019] 图16是根据本发明的一些实施例的从图15看到的热沉的顶部透视图。
[0020] 图17是根据本发明的一些实施例的从图15看到的热沉的底视图。
[0021] 图18是根据本发明的一些实施例的从图15看到的热沉的顶视图。
[0022] 图19是根据本发明的一些实施例的从图15看到的热沉的底部透视图。
[0023] 图20是根据本发明的一些实施例的流程图。
[0024] 图21是根据本发明的一些实施例的另一电子系统的分解透视图。
[0025] 图22是根据本发明的一些实施例的从图21看到的组装电子系统的透视图。
具体实施方式
[0026] 在下面的说明中，为了解释和非限制的目的，阐述了具体细节，如特定的结构、构造、界面、技术等，这是为了提供对本发明的各个方面的全面理解。然而，对于从本公开内容获益的本领域技术人员来说，本发明的各个方案也可以通过脱离这些具体细节的其它例子来实施。在某些情况下，为了不以不必要的细节使本发明的说明变得模糊，因而省略了对公知的装置、电路和方法的描述。
[0027] 参照图1-2，根据本发明的一些实施例，热沉10包括导热芯12和至少十个导热叶片14，导热叶片14从导热芯12准径向地延伸。在图1-2所示的例子中，热沉10包括从芯12延伸出去的十七个叶片14。根据本发明的一些实施例，大多数叶片14可以是均匀长度的，并且导热芯12的至少一部分被成形为使得具有均匀长度的叶片14形成基本上矩形形状因数。
[0028] 例如，图2中的虚线矩形框16表示叶片14如何形成基本矩形形状因数。例如，在框16中的一部分芯12可以形成有复杂形状，其沿着框16的周边定位均匀长度叶片14的尖端。芯12的形状可以根据叶片14的角度和它们在芯12周围的各自的位置而凸出或凹进。有利地，本发明的一些实施例可以通过使芯材料集中在热沉10的中心部分来减少穿过芯12的传导扩展阻力(conduction spreading resistance)，从而提供热增益。
[0029] 如这里使用的，“均匀的”可以意味着相同的、基本上相同的、或者在合理的变化内(例如，由于制造精度、容差等)。如这里使用的，“准径向”可以意味着精确地径向、基本上径向、或者恰好具有一般径向设置(例如，按照变化的角度取向在芯周围分布的多个叶片，即使叶片的角度不是规则地改变或者叶片不与公共点相交)。
[0030] 例如，在一些实施例中，具有均匀长度的叶片还可以具有均匀的厚度分布。具有均匀长度和厚度分布的叶片还可以具有均匀的尖端与尖端间隔。在一些实施例中，具有均匀长度和厚度分布的叶片还可以具有在叶片之间的均匀的横截面面积。热沉10可以通过许多公知的、常规制造技术的任何一种来制造，包括例如机械加工、铸造、模制、或挤压。在有些应用中，优选所有叶片被配置为适合于通过挤压工艺来制造。例如，导热芯和叶片可以由铝制成。
[0031] 在有些应用中，导热芯可包括铜部分(例如铜块)。例如，有些实施例还可包括在导热芯12的相对侧上的两个叶片，其比其它叶片14长并且适合于用作结构部件以将预载(preload)传送到热源。这两个较长的叶片还可以比其它叶片14更厚。在一些应用中，除了一小部分叶片之外所有叶片都可以具有均匀的长度(例如，一般六个或更少的叶片可以是不同的长度，以便容纳结构叶片)。
[0032] 参照图3-4，电子系统30包括系统板32、在系统板上的电子部件34、和热耦合到电子部件34的热沉36。例如，热沉包括导热芯42和从导热芯42准径向延伸的至少10个导热叶片44，其中大多数叶片44具有均匀的长度，并且至少一部分导热芯42成形为使得具有均匀长度的叶片44形成基本上矩形形状因数。
[0033] 例如，电子部件34可以是处理器。例如，系统30可进一步包括耦合到系统板32的双数据速率存储器模块36。例如，系统30可以进一步包括位于热沉40周围的矩形形状因数输送管38和设置成提供穿过输送管38的冷却空气的风扇46。
[0034] 热沉40可以包括具有均匀长度、均匀厚度分布、和/或均匀的尖端到尖端间隔或叶片之间的均匀的横截面面积的叶片44。芯42和叶片44可以由铝制成，并且可以被配置为适合于通过挤压工艺制造。在有些应用中，芯42可包括铜块。例如，热沉40可以包括在芯42的相对侧上的两个较长的、较厚的叶片，它们适合于用作结构部件以将预载传送到电子部件34。
[0035] 具有根据本发明一些实施例的复杂形状的铝挤压热沉可能对于符合小形状因数的空间限制系统来说特别有用。例如，本发明的一些实施例可以在平衡技术扩展(BTX)桌上型电脑形状因数中找到用处。例如，本发明的一些实施例可提供符合用于空间限制系统的形状因数规范的准径向叶片热沉，所述空间限制系统被成形为装配在矩形管内。叶片可以是均匀长度的，增加或最大化它们的表面面积同时保持恒定的或基本上恒定的高度/厚度比例。有利地，根据本发明的一些实施例，芯的复杂形状可提供大表面面积以分布叶片，允许叶片之间的更大的间隔和/或更高的叶片数量。对于低成本应用，根据本发明的一些实施例，叶片之间的更大间隔可允许复杂形状的热沉用挤压工艺来制造。
[0036] 参照图5-7，根据本发明的一些实施例，热沉50包括导热芯52和从导热芯52准径向地延伸的至少10个导热叶片54。在图5-7所示的例子中，热沉50包括从芯52延伸的31个叶片54。一般情况下，利用更多的叶片提供更大的表面面积，并且对于某些应用来说可以提高热沉的性能。根据本发明的一些实施例，大多数叶片54可以具有均匀长度并且至少一部分导热芯52被成形为使得具有均匀长度的叶片54形成基本上矩形形状因数。
[0037] 例如，在一些实施例中，具有均匀长度的叶片54还可具有均匀厚度分布。具有均匀长度和厚度分布的叶片54还可具有均匀的尖端到尖端的间隔。在有些实施例中，具有均匀长度和厚度分布的叶片54还可具有在叶片之间的均匀横截面面积。在有些应用中，优选所有叶片54被配置为适合于通过挤压工艺来制造。例如，导热芯52和叶片54可以由铝制造。芯52可包括底座或基底部分53，其可以是与芯52成一体的(例如，通过挤压或模制工艺成一体的)。有利地，芯52可提供集中芯区域，这可提供对热传导较低的传导阻力(例如，与基于平板的热沉相比)。
[0038] 如图5所示，除了六个叶片54之外所有叶片都可以具有均匀长度(例如，一小部分叶片可以是不同长度的，以便容纳结构叶片)。例如，一些实施例可进一步包括在导热芯52的相对侧上的两个叶片56和58，它们比其它叶片54长，并且适合于用作结构部件以将预载传送给热源。这两个较长的叶片56和58还可以比其它叶片54厚。有利地，芯52的复杂形状可允许更高的或最大叶片数量同时减少或最小化芯自身的传导阻力。在有些应用中，芯52可以被限制在风扇轮毂的隐蔽处内，给空气流区域提供相对更多的开口区域。
[0039] 参照图8-10，根据本发明的一些实施例，热沉80包括导热芯82和从导热芯82准径向地延伸的至少10个导热叶片84。在图5-7所示的例子中，热沉80包括从芯82延伸的31个叶片84。根据本发明的一些实施例，大多数叶片84可以具有均匀长度，并且至少一部分导热芯82被成形为使得具有均匀长度的叶片84形成基本上矩形形状因数。
[0040] 例如，在有些实施例中，具有均匀长度的叶片84还可具有均匀厚度分布。具有均匀长度和厚度分布的叶片84还可具有均匀的尖端到尖端的间隔。在有些实施例中，具有均匀长度和厚度分布的叶片84还可具有在叶片之间的均匀横截面面积。在有些应用中，优选所有叶片84被配置为适合于通过挤压工艺来制造。例如，导热芯82和叶片84可以由铝制造。
[0041] 例如，如图8-10所示，导热芯82包括铜部分83。例如，铜部分83可以是正圆柱形铜块。有些挤压工艺能够组合铜部分83。或者，芯82和叶片84可以被挤出，然后被钻孔，研磨、或者机械加工，以便在芯82中形成用于铜部分83的开口。在有些应用中，铜部分83可以通过收缩装配(shrink fitting)而安装在开口中。也可以利用其它常规的制造技术来提供具有铜部分83的芯82。对于有些应用，铜可以提供比铝更好的热性能，尽管通常情况下成本较高。
[0042] 如图8所示，除了六个叶片84之外的所有叶片都是均匀长度的。例如，一些实施例可进一步包括在导热芯82的相对侧上的两个叶片86和88，它们比其它叶片84长，并且适合于用作结构部件以将预载传送给热源。这两个较长的叶片86和88还可以比其它叶片84厚。
[0043] 参照图11-14，根据本发明的一些实施例，热沉110包括导热芯112和从导热芯112准径向地延伸的至少10个导热叶片114。在图11-14所示的例子中，热沉110包括从芯112延伸的31个叶片114。根据本发明的一些实施例，大多数叶片114可以具有均匀长度，并且至少一部分导热芯112被成形为使得具有均匀长度的叶片114形成基本上矩形形状因数。
[0044] 参照图13，大多数叶片114具有均匀长度(例如，对于这些叶片来说，长度L相同或大致相同)。在本例中，具有均匀长度的叶片114还可具有均匀的厚度分布(例如，这些叶片具有大约相同的厚度分布T)。本领域技术人员将明白厚度T沿着叶片的长度不必是恒定的，叶片114可以具有稍微的锥形。例如，叶片在尖端比它们在附着于芯112的位置大约薄0.1mm。然而，在具有基本上相同锥形的叶片当中可以认为厚度分布是均匀的。在本例中，具有均匀长度和厚度分布的叶片114还可具有均匀的尖端到尖端间隔(例如，叶片的尖端之间大约相同的距离S)。
[0045] 在有些例子中，可以在叶片之间提供均匀的横截面面积间隙A。例如，在附着于导热芯的点处的叶片之间的间隔可以保持恒定，而尖端到尖端的间隔可以稍微变化，直到达到均匀的横截面面积。这种结构可导致尖端到尖端的间隔稍微变化(例如，在大约1mm范围内，视觉上尖端到尖端可仍然看上去是均匀的)。在有些应用中，均匀的横截面面积可以比均匀的尖端到尖端间隔具有稍微的性能优势。
[0046] 在有些应用中，可以优选所有叶片114被配置为适合于通过挤压工艺来制造。例如，导热芯112和叶片114可以由铝制成。
[0047] 如图11所示，除了4个叶片114之外的所有叶片可以是均匀的长度(例如一小部分叶片可以是不同长度的，以便容纳结构叶片)。例如，有些实施例可进一步包括在导热芯112的相对侧上的两个叶片116和118，它们比其它叶片114长，并且适合于用作结构部件以将预载传送给热源。这两个较长的叶片116和118还可以比其它叶片114厚。
[0048] 参照图15-19，根据本发明的一些实施例，热沉150包括导热芯152和从导热芯152准径向地延伸的至少10个导热叶片154。在图15-19所示的例子中，热沉150包括从芯152延伸的31个叶片154。根据本发明的一些实施例，大多数叶片154可以是均匀长度的，并且至少一部分导热芯152被成形为使得具有均匀长度的叶片154形成基本上矩形形状因数。
[0049] 参照图15，大多数叶片154具有均匀长度。在本例中，具有均匀长度的叶片154还可具有均匀的厚度分布。在本例中，具有均匀长度和厚度分布的叶片154还可具有均匀的尖端到尖端间隔或均匀的叶片间横截面面积。在有些应用中，可以优选所有叶片154被配置为适合于通过挤压工艺来制造。例如，导热芯152和叶片154可以由铝制成。
[0050] 如图15所示，除了4个叶片154之外的所有叶片可以是均匀的长度。例如，有些实施例可进一步包括在导热芯152的相对侧上的两个叶片156和158，它们比其它叶片154长，并且适合于用作结构部件以将预载传送给热源。这两个较长的叶片156和158还可以比其它叶片154厚。有利地，热沉150的一些实施例可用于提供在空间限制系统中的低成本热有效的热沉(例如，如下面结合图21-22所述的)。
[0051] 有利地，本发明的实施例可提供一个或多个以下设计优点。复杂的芯形状可产生较大的表面面积以附着叶片(例如，与平坦的、圆形的、或椭圆形的芯相比)，因此允许更多叶片进一步隔开。紧凑、集中的芯形状可提供对热传导的较低的传导阻力(例如与基于平板的热沉相比)。复杂芯形状与均匀的叶片长度一起可提供矩形型面(profile)热沉，这可以完全利用可在有些小形状因数规范中获得的冷却方案体积(cooling solution volume)。
[0052] 本发明的有些实施例可以被配置为符合挤压制造性限制，因此使得低成本制造方案成为可能。在有些应用中，热沉的实施例完全可由铝制成，因此减少或最小化材料成本和运输重量。在有些应用中，热沉的芯可以几乎完全位于系统风扇轮毂的区域中，由此减少或最小化气流阻抗。在有些实施例中，两个叶片能够用作结构部件以传送所需预载，有时厚度会稍微增加。
[0053] 参照图20，本发明的有些实施例包括形成导热芯(例如在方框200)和形成从导热芯准径向地延伸的至少10个导热叶片，其中大多数叶片是均匀长度的，并且其中至少一部分导热芯被成形为使得具有均匀长度的叶片形成基本上矩形形状因数(例如在方框201)。
[0054] 例如，具有均匀长度的叶片还可具有均匀的厚度分布(例如在方框202)。例如，具有均匀长度和厚度分布的叶片还可具有均匀的尖端到尖端的间隔(例如在方框203)或者叶片之间的均匀的横截面面积(例如在方框204)。有些实施例可进一步包括形成适合于通过挤压工艺来制造的所有叶片(例如在方框205)。有些实施例可进一步包括由铝挤压形成导热芯和叶片(例如在方框206)。
[0055] 本发明的有些实施例可包括形成包括铜部分的导热芯(例如在方框207)。在有些应用中，除了六个或更少叶片以外的所有叶片都可以是相同长度的(例如一小部分叶片可以是不同长度，以便容纳结构叶片)。有些实施例可进一步包括在导热芯的相对侧上的比其它叶片更长的两个叶片，这两个较长叶片适合于用作结构部件以将预载传送给热源(例如在方框208)。例如，这两个较长的叶片还可以比其它叶片更厚(例如在方框209)。
[0056] 参照图21-22，电子系统210包括系统板212、在系统板上的电子部件214、和热耦合到电子部件214的热沉216。例如，热沉216包括导热芯222和从导热芯222准径向延伸的至少10个导热叶片224，其中大多数叶片224是均匀长度的，并且其中至少一部分导热芯222被成形为使得具有均匀长度的叶片224形成基本上矩形形状因数。
[0057] 例如，电子部件224可以是处理器。例如，系统210可进一步包括双数据速率存储器、芯片组、存储器控制器中心、I/O控制器和/或耦合到系统板212上的其它电子部件。例如，系统210可进一步包括位于热沉216周围的矩形形状因数输送管218和设置成穿过输送管218提供冷却空气的风扇220。
[0058] 热沉216可包括具有均匀长度、均匀厚度分布和/或均匀尖端到尖端间隔或叶片之间的均匀横截面面积的叶片224。芯222和叶片224可以由铝制成并且可以被配置为适合于通过挤压工艺来制造。在有些应用中，芯222可以包括铜块。例如，热沉216可包括在芯222的相对侧上的两个较长的、较厚的叶片226，它们适合于用作结构部件以将预载传送给电子部件214。例如，叶片226可以被容纳在输送管218的凹部228中，当输送给218固定到系统板212上时可用于在热沉216上施加向下的压力。
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