[发明专利]单片结构的复杂散热器设计

说明书

本申请是申请日为2009年6月29日，优先权日为2008年6月30日，发明名称为“单片结构的复杂散热器设计”，申请号为200980125542.9的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请涉及Hernon等人的题为“Active Heat Sink Designs”、编号12/165,063的美国专利申请，该申请与本申请一起联合转让，本申请还涉及Hernon等人的题为“Flow Diverters to Enhance Heat Sink Performance”、编号12/165,193的美国专利申请，将这两个申请通过引用的方式并入，如同将其全文复制于本文中。

技术领域

本发明总体上涉及散热器。

背景技术

散热器一般被用于增加电子设备的对流性表面区域，以减少设备和诸如空气的冷却介质之间的热阻。使用了包括挤压、机械加工和压铸法在内的各种制造方法。这些方法适合相对简单的散热器。然而，需要更复杂的结构来增强散热器的性能。制造散热器的传统方法不适于制造这种复杂结构。

发明内容

一个实施例是散热器，包括基座以及耦合至该基座的热交换元件。该热交换元件包含耦合至该基座的泡沫结构。

另一实施例是方法，包括提供牺牲散热器图案，该牺牲散热器图案包含基座模板和连接至基座模板的热交换元件模板。该热交换元件模板包含耦合至该基座的泡沫结构。该牺牲散热器图案被提供至熔模铸造过程以形成单片散热器。

附图说明

当与附图一起阅读时，通过以下详细描述来理解各种实施例。为了讨论的清楚，各种特征未按照比例画出，并且可在尺寸上任意增加或减少。可将图中的各种特征描述为“垂直的”或“水平的”，以便于引用这些特征。这种描述不限制该特征相对于自然的地平线或重力的定向。现结合附图对随后的描述进行引用，在附图中：

图1示出了现有技术的散热器；

图2示出了依照本发明的散热器的元件；

图3示出了方法；

图4示出了周期性的鳍形泡沫散热器；

图5A示出了最小表面结构散热器；

图5B示出了具有变化的横截面区域的路径；

图6示出了开槽的蜂巢形散热器；

图7A、7B和7C分别示出了图4、5A和6的实施例的元件；以及

图8示出了散热器的性能特性。

具体实施方式

本文描述的实施例反映了以下认知：可以使用三维(3-D)渲染(rendering)和熔模铸造来制造具有现有技术方法所做不到的结构复杂度的单片散热器。单片散热器设计中的这种复杂度提供了形成具有新颖结构特征的散热器的手段，以相对于现有技术散热器来增强这种散热器的性能。所述实施例使散热器设计者可使用迄今为止难以达成的结构元件。相比于“简单的”散热器，这些元件的可用性向设计者提供了更好地利用流体力学和热耗散物理学的能力，下面对其进行定义。本文描述了导致显著提高结构复杂的散热器相对于简单散热器的热传递特性的实施例。

本讨论引入了使用牺牲性图案(sacrificial pattern)的3-D印刷和后续的熔模铸造来形成散热器的概念，在该散热器中，可以将热交换元件单片地附着到散热器的基座。如本文使用的，关于散热器的元件来定义的“单片”意味着元件和基座是单一连续的实体。换言之，元件和基座是单一铸件单元的一部分，并且不将它们通过粘合剂、螺钉、焊接、压接或任何类似的化学或机械方式固定到剩余部分。然而，如果使用这些固定方式中的任何方式将另一元件附着到单片部分或者将散热器附着到电路或部件，如果热交换元件和基座是多晶体的，它们依然是单片相连的。

典型的3-D印刷机使用激光和液体光敏聚合物，通过一连串固体层产生3-D模板。示例是立体平板印刷快速原型制作系统。相关领域技术人员对这种系统以及在其中使用的光敏聚合物很熟悉。例如，在可转移阶段，一种类型的印刷机使用激光在液体光敏聚合物的薄层中产生固体图案。进行该阶段，并在第一层上形成另一层。通过一连串的层，可以形成几乎任意复杂度的对象的3-D模板，该3-D模板的特征的潜在解析度在100μm的量级。在一些系统中，还使用蜡或可溶解的光敏聚合物，以机械的形式支撑3-D模板的脆弱部分。可以直接使用该3-D模板作为下面进一步描述的常规熔模铸造过程中的图案。