[发明专利]气冷式热装置中的三维散热

说明书

技术领域

本发明总体涉及电子部件的热处理，更特别地，涉及采用液体室的热 处理装置。

背景技术

诸如集成电路芯片的电子部件在操作时产生热。这些部件可以安装在 电路基底上以形成电路组件。通常将这些组件设置在外壳内，该外壳妨碍 了对流空气冷却。为了将操作温度保持在临界水平以下，某些电子部件需 要冷却方案，如果温度达到临界水平，则会损坏电子部件或降低其效率或 效果。将热处理装置安装到待冷却的电子部件上并通过热传导、热对流或 热辐射释出该部件的热。最终，将该部件的热以空气的强制或自然流动的 方式释到周围的空气中。本领域已知有各种冷却方案。例如，可以将通常 由铜或铝制成的热沉通过热粘结剂贴附于电子部件的外表面。然后通过传 导将由该电子部件产生的热从该电子部件释到另一较冷的热沉上。传导粘 结剂可以是热导体，其容许在对热流提供一定程度阻抗的同时进行热传递。 然后通过自然或强制对流，热沉将热传递到周围的空气中。一种强制对流 的方法包括使用设置在热沉附近或热沉上的风扇，以增大热沉上方附近的 空气流动。另一种强制对流方法包括使用强制空气内的对流结构的运动的 空气冷却系统冷却空气本身。

然而，对于使用强发热部件或需要加强的局部冷却的某些电子装置来 说，已知的传导和对流空气冷却方法不能提供充分的除热。在电子装置中， 部件可能需要冷却至下表面温度以保持部件的效率。部件的表面还可能是 热不均衡的，会产生热点，除非进行局部冷却，否则由于在部件表面温度 达到临界水平之前降低了部件表面和装置之间的平均温差，其会降低热处 理装置的整体效率。在各个部件之间的内部空间是已知并视为有用的地方， 对用于电子装置中的小发热部件来说，新热处理装置的提高的效率是有限 的。

冷却电子部件的一种方法使用封闭实体内的蒸发和冷凝循环将热从实 体的热表面传递到实体的冷表面。流体的体积连同被加压的气体的体积容 纳在所谓的蒸发室的封闭传导体积内。在预定压力下流体沸点以上的温度， 流体接触该体积的第一表面。流体从该表面吸收热并蒸发。局部沸腾也产 生流体的对流运动，该对流运动内在地设计为进一步提高局部热传递。然 后蒸气由于压力差而迁移到传导体积的另一部分并在处于所述预定压力下 流体沸点以下温度的第二表面上冷凝。在气体冷凝期间，热传递至第二表 面，有效地闭合了热循环并将热从热表面传递至冷表面。当待冷却的部件 表面处于所选空气压力下水的沸点范围中时，可以将水和水蒸气与诸如氮 气的惰性气体一起使用。本领域技术人员都知道，使用简化的几何构造来 形成蒸发室，诸如平面矩形形状或称作热管的圆柱形管。其它冷却方法包 括但不限于：使用大的传导实体，其与诸如热沉的热实体接触，能够储存 并置换热；使用由热导体制成的沿连续层排列的薄散热片以增大热表面和 较冷空气之间的表面接触面积；使用交叉流动热交换器，其中，热气体沿 第一流动方向传送，该第一流动方向与在第二流动方向上流动的冷气体热 连通；使用热电冷却，其中，一旦在层之间产生电位差，热就在不同材料 的连续层之间传递；以及使用热隧穿冷却方法，其中隧道中电子的电子流 去除来自周围原子的热。

这些现有技术的冷却方法，如果单独使用，则不能解决以下问题中的 一个或多个：增大的热通量、有限的妨碍(encumbrance)、有限的对流空气 流动、减小的热表面以及较冷的结温需求。未知且所需的是一种改进的热 处理装置、装配有改进的热处理装置的电路组件以及其制造方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种热处理装置，所述热处理装置包 括：

包括第一蒸发部分和第一冷凝部分的室；

限定散热空间的散热结构，所述散热空间适于热耦接至所述第一冷凝 部分的第一端；以及

具有第二蒸发部分和第二冷凝部分的至少一个热管；

其中，所述第二蒸发部分适于耦接至所述室，且所述第二冷凝部分适 于热耦接在所述散热空间内。

根据本发明的第二方面，提供了一种电路组件，所述电路组件包括：

电路基底；

安装在所述电路基底上的发热部件；以及

适于热耦接至所述发热部件的热处理装置，所述热处理装置包括：

包括第一蒸发部分和第一冷凝部分的室，所述第一蒸发部分适于热 耦接至所述发热部件；