[发明专利]高性能两相冷却设备

说明书

本申请公开两相冷却装置，其可包括至少三个基底：具有芯吸结构的金属、中间基底和背板。流体可被容纳在芯吸结构和蒸汽腔内，用于将热能从热接地平面的一个区域传输到热接地平面的另一个区域，其中流体可由芯吸结构内的毛细力驱动。中间基底可在芯吸结构内形成窄的通道，提供高的毛细力以支撑液相与汽相之间的大的压力差，同时最小化在芯吸结构中流动的流体的粘性损失。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年1月22日提交的美国临时专利申请序列号62/106,556的优先权，其全部内容通过引用的方式被并入。

关于联邦政府资助的研究的声明

不适用。

关于微缩胶片附录的声明

不适用。

技术领域

本发明涉及半导体装置的冷却，且更具体地，涉及用以冷却半导体及其它装置的冷却系统。

背景技术

采用各种半导体装置和集成电路的电子设备通常受到各种环境应力。这类电子设备的应用极其广泛，并且利用了不同的半导体材料。

许多电子环境，比如移动装置或膝上型计算机，具有薄的/平面的构造，其中许多部件被有效包装在非常有限的空间中。因此，冷却解决方案还必须适应于薄的/平面的构造。对于许多电子冷却应用，采用薄的热接地平面（TGPs）形式的散热器会是期望的。

发明内容

本申请公开了两相冷却装置。两相冷却装置是可以以非常高的效率传递热的一类装置，并且可包括：热管、热接地平面、蒸汽室和热虹吸管等。

在一些实施例中，本申请提供了包括至少三个基底的两相冷却装置。在一些实施例中，基底中的一个或更多个由微制造的金属形成，比如但不限于钛、铝、铜、或不锈钢。在一些实施例中，基底可形成为适合于在电子装置中使用的热接地平面结构。在一些实施例中，两相装置可包含预定量的至少一种适合的工作流体，其中工作流体通过在液体与蒸汽之间改变相来吸收或排出热。

在一些实施例中，本申请可提供两相冷却装置，其包括：金属，比如但不限于钛、铝、铜或不锈钢；基底，其包含多个蚀刻的微结构，形成芯吸结构（wicking structure），其中微结构中的一个或更多个具有在约1-1000微米之间的高度、在约1-1000微米之间的宽度、和在约1-1000微米之间的间距。在一些实施例中，蒸汽腔可以与多个金属微结构连通。在一些实施例中，至少一个中间基底可以与芯吸结构和蒸汽区域连通。在一些实施例中，流体可容纳在芯吸结构和蒸汽腔内，用于将热能从热接地平面的一个区域传输到热接地平面的另一个区域，其中流体可由芯吸结构内的毛细力驱动。

在一些实施例中，冷却装置可被构造用于芯吸结构中的高的毛细力，以支撑液相与汽相之间的大的压力差，同时最小化在芯吸结构中流动的液体的粘性损失。在一些实施例中，冷却装置可以是热接地平面，其可被做得非常薄，并且可能能够传递比早期TGP’s能够实现的更多的热能。在一些实施例中，不同的结构部件可定位在蒸发器区域、绝热区域和冷凝器区域中。在一些实施例中，蒸发器区域可容纳中间基底，该中间基底包含当与芯吸结构配合时形成高高宽比结构的多个微结构。在一些实施例中，中间基底特征与芯吸结构特征交织以增加芯吸结构的有效高宽比。在一些实施例中，绝热区域可容纳紧邻芯吸结构定位以将蒸汽室中蒸汽从芯吸结构中液体分离的中间基底。在一些实施例中，冷凝器区域可容纳具有大的开口（与微结构相比）的中间基底，使得芯吸结构与蒸汽室直接连通。在一些实施例中，冷凝器区域可能没有容纳中间基底，使得芯吸结构与蒸汽室直接连通。

附图说明

参考下列附图描述不同的示例性细节，其中：