[发明专利]利用可变热导性热管的热管理

说明书

本公开的实施例涉及利用可变热导性热管的热管理。光子和电子集成电路可以使用可变热导性热管来冷却，可变热导性热管除了相变工作流体之外还包括不凝性气体。为了将热管与包括集成电路的子组件封装在提供散热器接触区的标准外壳中，在一些实施例中，利用蒸发器端与冷凝器端之间的热管的轴来定向热管，该轴与集成电路子组件和散热器接触区分离的方向大致垂直，并且利用合适的隔热结构，热管的外表面的一部分与散热器接触区热隔离。

本申请是国家申请日为2019年6月24日、国家申请号为201910548082.6、发明名称为“利用可变热导性热管的热管理”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及光子和/或电子集成电路的热管理，具体地，涉及使用热管的被动热管理。

背景技术

许多光子和电子部件具有对温度变化敏感的属性，并且除非对它们进行热管理以使其保持在可接受温度的操作范围内，否则它们存在性能退化或者变得完全无法操作的风险。因此，一般利用热管理系统来控制这种光子/电子部件的温度。一般，热管理包括在操作期间去除由这些部件本身生成的热量，尽管在一些情况下也可以使用主动加热来实现最低温度。相应地，热管理系统一般包括散热器和/或加热器以及在要进行温度控制的部件与散热器或加热器之间进行传热的装置。

热管理的一种方法(其有时被用于包含集成电路的封装中)是使用热管，即，填满工作流体的密封腔，该工作流体在与热源接触的高温区域中蒸发并且在与散热器接触的低温区域中凝结，除了通过管壁的热传导之外，还通过对流和相变的组合来传热。然而，在没有进一步措施的情况下，热管可能会导致要进行热管理的部件过冷，例如，在散热器的温度下降得太低时。解决该问题的备选方法是主动热管理，例如，利用热电冷却器。热电冷却器利用Peltier效应来沿着一个方向以由电流可控制的速率传热。如果与温度传感器组合，则热电冷却器可以因此主动地控制热管理部件的温度。然而，这种能力的代价是针对包括热管理部件的封装和热管理系统的增加的功率需求、复杂度和花费。

发明内容

根据一些实施例，一种热管理的光学封装，包括：光学子组件，包括光子集成电路；外壳，包围光学子组件，外壳包括散热器接触区；以及热管子组件，被设置在光学子组件与散热器接触区之间，热管子组件包括：具有第一端和第二端的可变热导性热管，热管包含工作流体和不凝性气体，热管的在第一端处的蒸发器区域与光子集成电路热接触，并且热管的在第二端处的冷凝器区域与散热器接触区热接触，热管至少通过工作流体在蒸发器区域中的蒸发以及工作流体在冷凝器区域中的冷凝来冷却光子集成电路，并且不凝性气体在不同程度上部分地阻止工作流体到达冷凝器区域以便调整热管的热导性；以及隔热结构，将热管的外表面部分与不包括冷凝器区域的区域中的散热器接触区隔离。

根据一些实施例，一种用于冷却光学子组件的热管子组件，热管子组件包括：具有第一端和第二端的可变热导性热管，热管包括：壁，壁限定出第一端和第二端之间的轴、在轴的相对的相应侧的第一外表面部分和第二外表面部分以及限定出空腔的内表面；毛细结构，毛细结构为热管的壁的内表面加衬；以及被包含在空腔内的相变工作流体和不凝性气体，其中相变工作流体通过在第一端处的蒸发器区域中的蒸发以及在第二端处的冷凝器区域中的冷凝来操作地冷却光学子组件，并且不凝性气体通过在不同程度上至少部分地阻止工作流体到达冷凝器区域来操作地调整热管的热导性；导热转接板，导热转接板在蒸发器区域中被粘附至第一外表面部分；以及隔热结构，隔热结构操作地将热管与不包括冷凝器区域的区域中的散热器接触区隔离，隔热结构跨越从第一端延伸到冷凝器区域但不包括冷凝器区域的区域覆盖第二外表面部分。