专利名称：从单个挤制热管制成的散热器的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及电子领域，尤其涉及从电子芯片上除去多余热量。更特别的是，本发明涉及对具有热管的散热器的功能设计和制造方法。
背景技术：
在典型的个人计算机(PC)中，逻辑电路中的主要发热部件是处理器，也称为中央处理器(CPU)或微处理器(MP)。如图1a所示，通过将处理器102上的针脚108对应插入插座104，而将处理器102安装到插座104上，所述插座被安装在(印刷)电路板106上。随着处理器的性能持续增加，处理器产生的热量也同样增加。所述热量如果过多会导致处理器102或者其它类似的集成电路(IC)封装出现故障或者彻底崩溃。
为了消除来自处理器102的热量，通过束带116或其它附接方式将具有散热器底板112和多个散热片114的散热器(HS)110固定到处理器102上。来自处理器102的热量被传导到HS底板112和散热片114，所述散热片通过传导和对流将热量消散到散热片114周围的空气中。为了在处理器102的顶部表面120和HS底板112之间提供热传导，使用散热膏118，其通常为导热硅或者被掺杂有例如金属的填充物的填充烃类油脂。
如图1a所示的散热器110的主要问题是，它依赖于到周围空气的传导，所述空气可能充分或没有充分地移动以显著导出热量，这决定于散热器附近的由风扇引起的空气流动，所述风扇位于包括处理器102的计算机中。为了帮助空气流动，现有技术提供了如图1b所示的对散热器的风扇122的改进。如图所示，散热器风扇122包括绕轴126旋转的风扇叶片124。
随着IC上的越来越多的晶体管和其它电子元件的密集，如图1a-b所示的散热器配置不足以消除来自例如所示处理器102的IC封装的毁坏性热量。现有技术的热量消除技术的下一步是发展结合充有传热流体的管的散热器。这种散热器被称为热管。现在参考图2a，示出了现有技术的热管200。热管200由相邻于处理器102的热管底板202组成，包括或不包括中间散热膏118。如图2a-c所示，管204附接到热管底板202，从所述管204延伸出多个水平散热片206。水平散热片206以类似于图1a-b中所述的散热片114的方式的方式对流地从管204移走热量。然而，热管200还利用流体传热。
如图2c所示，管204充满了流体208，通过管盖210将所述流体保持在管204中。如图2c中的流动箭头所示，流体208在管204中垂直地循环。也就是说，当流体208在管204的底部被加热后，流体208朝着管204顶部的管盖210上升，所述管204相邻于热管底板202，并从而相邻于发热的处理器102。当流体208到达管盖210时，流体208回流到管204的内部侧面。由于水平散热片206从管204的侧面提供了到周围空气的附加传导/对流冷却，从而管204的侧面可以从流体208传导走热量。
尽管如图2a-c所示的热管200是对现有技术的散热器的很大改进，但是热管200的结构难于处理。必须独立制造热管200的每个部件，然后组装整个热管200。也就是说，必须独立地制造热管底板202、管204、水平散热片206和管盖210中的每个，然后将每一块接合到一起以形成最终的热管200。在对热管200的制造/组装工艺中最麻烦的步骤中的一步是将水平散热片206附接到管204。在对准管204的每个水平散热片206后，将水平散热片206焊接(通常使用热焊或者类似工艺)到管204。该工艺昂贵、耗时、并且难于满足质量控制参数。
因此需要一种装置和方法，用于制造可以更便宜地、更快速地并且更容易地满足质量控制标准的热管。
发明内容
从而，本发明的目的在于一种用于冷却集成电路的热管。所述热管包括管和径向散热片，其通过挤压单块例如导热金属的材料形成。每个径向散热片从管延伸出，并(优选)在管的长度上延伸。每个径向散热片都具有垂直取向的子散热片，所述子散热片给径向散热片提供额外的对流表面面积。管内具有内部散热片，其也是通过材料挤压工艺形成。内部散热片对在管内循环的传热流体提供了额外的传导冷却。
在下文的详细描述中，本发明的上述、及其它目的、特征和优点将变得显而易见。
在所附权利要求书中将给出认为是本发明特征的创造性特征。然而，通过结合附图参考下文对说明性实施例的详细描述，将最佳地理解本发明自身、以及本发明的优选实施方式、其它目的和优点，其中图1a-b示出了现有技术的散热器；图2a-c示出了现有技术的热管；图3a-b示出了本发明的热管；图3c示出了用于构成本发明的热管的单个挤制件；以及图4示出了其中可以结合本发明的热管的示例计算机系统。
具体实施例方式
现在参考图3a-b，这里描述了一种创造性热管300。热管300由管302组成，多个外部散热片304从所述管302延伸出。如图3a所示，外部散热片304沿管302的侧面纵向地取向。
每个外部散热片304具有多个子散热片306，其优选以基本正交的方向从外部散热片304延伸出，使得外部散热片304和子散热片306如图所示环绕管302形成风车形。
管302的内部具有内部散热片308，如同外部散热片304沿管302的整个外部长度纵向延伸，所述内部散热片308也沿着管302的整个内部长度延伸。管302的中间是蒸气室310，冷却流体通过所述蒸气室能够向上离开热源，所述热源例如下面图4中所示计算机系统中的集成电路(IC)封装件312。当冷却流体向上通过蒸气室310时，冷却流体被毛细材料314吸引到内部散热片308附近的空间。通过在管302的一端熔合(或者附接)底316、并在管302的第二端熔合管盖318，而将冷却流体容纳在管302中。因此，冷却流体以类似于图2c所示的在管204中的方式在管302中循环，此外，毛细材料314通过将冷却材料向管302的被冷却的内侧面吸引而提供额外的冷却作用。
可选的是，可以将风扇320安装到热管300的上方，以促进通过外部散热片304和子散热片306的空气的流动。为设置空气间隙322以提供增大的进气口空间，可选地在管302的下端和底板316之间附接底板间隔环324。注意，将底板间隔环324附接到管302的开放端(未示出)，以允许冷却流体可以移动到达底板316。
可选的是，不使用插入的底板间隔环324，而将管302直接附接到底板316上，以使得热管300的制造更加容易。然而，如果不包括底板间隔环324，就要注意确保有足够的气流例如通过如图3b所示的通道326到达子散热片306。可选的是，可以将挤制外部散热片304的下部加工(优选切削)除去，以形成空气间隙322而不需要底板间隔环324。从而，通过在安装到底板316之前或之后简单地切削挤制外部散热片304的下部，从而需要将更少的部件焊接在一起(因为不需要底板间隔环324)。
现在参考图3c，示出了单个挤制件328，其包括管302、外部散热片304、子散热片306和内部散热片308。在热管300的制造中，通过挤压单块优选为金属的材料以形成如图3c所示的截面形状而形成单个挤制件328。所述挤压工艺是材料挤压领域的技术人员已知的任何材料挤压工艺。
然后切割单个挤制件328并且(优选利用热熔)将其安装到底板316上。将毛细材料314插入管302的内部，然后对所述管抽真空并充入冷却流体。然后通过将管盖318熔接到管302的顶端而将管302封顶。
现在参考图4，示出了示例数据处理系统的方框图，所述系统可以结合热管300以用于冷却，所述冷却包括对例如所示中央处理器402的中央处理器的冷却。
例如，数据处理系统400可以是从纽约Armonk的国际商业机器公司(IBM)获得的个人或者服务器计算机的其中之一。数据处理系统400包括中央处理器(CPU)402，将其连接到系统总线408。在示例实施例中，数据处理系统400包括图形适配器404，将其也连接到系统总线408，用于在显示器406上给用户提供界面信息。
连接到系统总线408的还有系统存储器410和输入/输出(I/O)总线桥412。I/O总线桥412将I/O总线414耦合到系统总线408，传递和/或转换从一个总线到另一个总线的数据处理。将外围设备连接到I/O总线414上，所述外围设备例如为可以是硬盘驱动器的非易失性存储设备416、以及可以包括通常的鼠标、滚轮或者类似物的输入设备418。
提供如图4所示的示例实施例只是为了说明本发明，本领域技术人员可以理解，可以在形式和功能上进行多种改变。例如，数据处理系统400还可以包括紧凑型盘只读存储器(CD-ROM)或者数字多用途盘(DVD)驱动器、声卡和音频扬声器、以及多个其它可选部件。所有这些变化都被认为是包括在本发明的精神和范围内。
通过使用单块挤压材料来形成热管的管和散热片，大大缩短了制造时间而同时增加了品质，这是因为不必将独立的散热片熔接到管。同样，如果不将管和散热片挤压成单个单元，将内部散热片如本发明所述那样安装到管内部是困难的、甚至不可实现。
尽管参考优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的多种改变。例如，除上述IC封装，本发明还可以用于任何发热装置。
最后，注意到，尽管使用了例如“底部”和“顶部”这样的术语来描述不同组件的空间方向和移动，但是这些术语只是被一般性地使用，所述和要求的本发明包括这些一般描述的方向，但不限于“上/下”这样的限定。
权利要求
1.一种系统，包括热管，其具有底板，其可以被定位为接近发热的集成电路封装；管，其具有连接到所述底板的第一端；多个外部散热片，其被沿着所述管的侧面纵向取向；所述管内部的传热流体；以及管盖，其用于密封所述管的第二端。
2.根据权利要求1的系统，还包括一个或多个被纵向附接到所述管的内部的内部散热片。
3.根据权利要求2的系统，其中一个或者多个所述外部散热片包括至少一个从所述外部散热片延伸出的子散热片。
4.根据权利要求3的系统，其中每个所述子散热片在相同方向上从所述外部散热片延伸出，使得所述子散热片围绕所述管形成风车形。
5.根据权利要求1的系统，还包括毛细材料，其被定位在所述流体和所述管的内壁之间。
6.根据权利要求2的系统，还包括毛细材料，其被定位在所述流体和所述内部散热片之间。
7.根据权利要求1的系统，还包括风扇，其被定位以使空气流动穿过所述外部散热片。
8.一种热管，包括底板，其可以被定位为接近发热的集成电路封装；管，其具有连接到所述底板的第一端；多个外部散热片，其被沿着所述管的侧面纵向取向；所述管内的传热流体；以及管盖，其用于密封所述管的第二端。
9.根据权利要求8的热管，还包括一个或多个被纵向附接到所述管的内部的内部散热片。
10.根据权利要求9的热管，其中一个或者多个所述外部散热片包括至少一个从所述外部散热片延伸出的子散热片。
11.根据权利要求10的热管，其中每个所述子散热片在相同方向上从所述外部散热片延伸出，使得所述子散热片围绕所述管形成风车形。
12.根据权利要求8的热管，还包括毛细材料，其被定位在所述流体和所述管的内壁之间。
13.根据权利要求9的热管，还包括毛细材料，其被定位在所述流体和所述内部散热片之间。
14.根据权利要求8的热管，还包括风扇，其被定位以使空气流动穿过所述外部散热片。
15.一种形成热管的方法，所述方法包括挤压单块的材料以形成管，以及多个外部散热片，其被沿着所述管的外部侧面纵向取向；将所述管的第一端耦合到底板；将传热流体充入所述管的内部；以及将管盖附接到所述管的第二端。
16.根据权利要求15的方法，其中所述被挤压的单块材料包括多个沿所述管的内壁纵向延伸的内部散热片。
17.根据权利要求15的方法，其中所述被挤压的单块材料包括至少一个从一个或多个所述挤制外部散热片上延伸出的子散热片。
18.根据权利要求15的方法，还包括在用所述管盖密封所述管的所述第二端之前，将毛细材料放置到所述流体和所述管的内壁之间。
19.根据权利要求16的方法，还包括在用所述管盖密封所述管的所述第二端之前，将毛细材料放置到所述流体和所述内部散热片之间。
20.根据权利要求15的方法，其中所述被挤压的材料是金属。
全文摘要
一种用于冷却集成电路的热管。所述热管包括管和径向散热片，它们通过挤压例如导热金属的单块材料而形成。每个径向散热片从管延伸出，并(优选)沿管的长度延伸。每个径向散热片都具有垂直定向的子散热片，它们为径向散热片提供了额外的热对流表面面积。内部散热片位于管内部，其也是在材料挤压工艺中形成。这些内部散热片为在管内循环的传热流体提供了额外的传导冷却。
文档编号G06F1/20GK1783462SQ200510114899
公开日2006年6月7日 申请日期2005年11月17日 优先权日2004年12月1日
发明者R·R·沃尔福德, J·G·大福斯特, D·C·哈迪, D·S·基纳 申请人:国际商业机器公司