用于冷却计算设备内的集成电路的系统的制作方法_5

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0095]基底510可安装到在计算设备内的一个或多个结构。例如,基底510可机械地紧固到计算设备的壳体。基底510可此外或可选地用导热粘合剂结合到印刷电路板、壳体、电池或在计算设备内的显示器或触摸屏的后表面。此外或可选地,基底510的一部分可布置在设备内的热平面上和/或热耦合到设备内的热平面,或基底510可朝着设备的壳体延伸但不连接于设备的壳体,并将热能辐射(而不是传导)到壳体内。然而,基底510可以用任何其它方式布置或安装在计算设备内。
[0096]2.2 一定体积的流体520
[0097]第二系统500的该体积的流体520包含在闭合流体回路内。通常,该体积的流体520用于从在计算设备内的热源(即集成电路)吸收热能并将热能排出到计算设备的另一结构(例如壳体)内,同时穿过闭合流体回路循环。例如,该体积的流体520可以是水、酒精、油(例如硅油)或金属流体(例如Galinstan或水银)。然而,该体积的流体520可包括一种或多种类型的液体或气体。
[0098]2.3移位设备和电源540
[0099]第二系统500的移位设备530包括横越腔518而布置并在第一位置和第二位置之间可操作的隔膜,其中隔膜532在第一位置上扩张到腔518内而在第二位置上远离腔518扩张。此外,第二系统500的电源540给移位设备530供电以使隔膜532在第一位置和第二位置之间振荡以穿过闭合流体回路栗送该体积的流体520。
[0100]通常,电源540用于将功率供应到移位设备530以使隔膜532的位置在第一和第二位置之间振荡,从而改变腔518的有效体积并在第一和第二迂回连接的流体通道511、512之间栗送流体。特别是,在操作期间,当隔膜532移动到第一位置中时流体(优先)从腔518移动到第二迂回连接的流体通道512内,而当隔膜532移动到第二位置中时流体从第一迂回连接的流体通道511移动到腔518内。电源540继续给移位设备530供电,从而使隔膜532在第一和第二设置之间来回振荡以引起在闭合流体回路内的流体循环。
[0101]在一个实现中,移位设备530包括布置在隔膜532之上的压电层534,且电源540使在压电层534两端的电压电位振荡以栗送流体穿过闭合流体回路。例如,电源540可使在压电层534两端的电压电位在第一频率下在低电压和高电压之间振荡以引起流体穿过闭合流体回路的第一流速,例如在图11中示出的。在这个实现中,电源540还可调节在压电层534两端的电压电位的振荡频率以调节流速。例如,如在图9A中所示的,第二系统500可包括热耦合到集成电路的温度传感器550 (例如热变电阻器),且电源540可通过降低(或增加)振荡频率来增加流速,前提是在集成电路处由温度传感器550测量到较高的温度。在这个例子中,电源540可此外或可选地增加在压电层534两端的电压差以增加在振荡之间隔膜532的偏转幅度,从而增加每个隔膜振荡循环的体积移位(和因此提高穿过闭合流体回路的流速)。电源540也可增加在电压转换之间在压电层534上的电压保持时间,以类似地增加在振荡之间的隔膜532的偏转幅度。
[0102]在前面的实现中,压电层534可结合在隔膜532之上,生长到隔膜532上,布置在隔膜532的层之间,或以任何其它适当的方式耦合到隔膜532。
[0103]在另一实现中,移位设备530包括经由直角形杠杆和连接棒耦合到隔膜532 (在它的中心附近)的旋转致动器536,例如电机旋转致动器,如在图12中所示的。在这个实现中,电源540向旋转致动器536提供功率以使隔膜532旋转,从而使在隔膜532在第一和第二位置之间变形。在类似的实现中,移位设备530包括具有耦合到与隔膜(的中心)接触的凸轮的输出轴的旋转致动器536。因此,当电源540向旋转致动器536提供功率时,凸轮的叶片在旋转期间周期性地压下和释放隔膜532,从而使隔膜532在第一和第二位置之间转变。移位设备可以可选地包括气动、液压、电磁或其它适当类型的致动器以在第一和第二位置之间驱动隔膜。
[0104]在前述实现和其它实现中,移位设备还可包括额外的隔膜(例如第二隔膜和第三隔膜),且在移位设备内的致动器可以使隔膜选择性地在第一和第二位置之间转变以显示穿过移位设备(例如类似于蠕动栗)的隔膜(即“级”)的流体。然而,移位设备530可包括配置成使隔膜532以任何其它适当的方式在第一和第二位置之间振荡的任何其它适当类型的致动器。
[0105]隔膜532布置在腔518之上或之内,且因此用于密封在闭合流体回路内的该体积的流体520或分离闭合流体回路的各个部分。例如,在腔518界定具有垂直于基底510的宽表面的轴的圆柱形孔的上面所述的实现中,隔膜532可包括在隔膜532的周界周围结合到基底510的宽表面的弹性体层。可选地,隔膜532可包括具有近似于基底510的覆盖区的尺寸的弹性体薄板,且弹性体薄板可完全横越基底510且在隔膜532之上结合。因此,在这个例子中,隔膜532可在转变到第一位置期间向内朝着腔518牵引,且隔膜532可在转变到第二位置期间从腔518向外牵引。
[0106]在另一例子中,在基底510界定介于供应导管516和返回导管517之间的腔518的上面所述的实现中,隔膜532可布置在腔518内,从而使供应导管516与返回导管517流体地分离,如在图11中示出的。在这个例子中,隔膜532可在转变到第一位置期间朝着返回导管517牵引,并可在转变到第二位置期间朝着供应导管516牵引。
[0107]隔膜532可化学地或机械地结合到基底510,机械地紧固到基底510 (例如使用机器螺钉),使用界面配合被压到腔518内,固定到腔518内或之上(例如使用在腔518的周界周围压缩隔膜532的压缩环),介于被压入腔518内的太大的密封环或ο形环之间,或以任何其它适当的方式耦合到腔518 (例如布置在腔518内或在布置在腔518之上)。隔膜532也可由金属、聚合物、石英、玻璃或其它材料或材料的组合制成。
[0108]电源540因此可包括例如上面所述的电池、处理器、电机驱动器、开关、晶体管、时钟和/或第二系统500特有的或集成到计算设备内以控制移位设备530的启动的任何其它适当的电气部件。
[0109]然而,第二系统500可包括例如在美国专利申请号14/081,519中描述的任何其它适当类型的移位设备。
[0110]2.5 阀
[0111]第二系统500的一个变形沿着闭合流体导管布置以控制穿过其中的流体流的一个或多个阀。
[0112]在一个实现中,第二系统500包括布置在第一迂回连接的流体通道511和第二迂回连接的流体通道512之间的止回(即单向)阀,其中止回阀用于阻止在第一方向上穿过闭合流体回路的流体流,并允许在与第一方向相反的第二方向上穿过闭合流体回路的流体流,如在图11中示出的。因此,当电源540启动移位设备530以使隔膜532振荡时,止回阀维持穿过闭合流体回路的单向流体流,并实质上防止反向流。例如,止回阀可包括球形止回阀、隔膜型止回阀或任何其它适当类型的止回阀。止回阀也可布置在第一迂回连接的流体通道511内、在第二迂回连接的流体通道512内、在腔518的入口或出口处、或在沿着闭合流体回路的任何其它位置上。
[0113]在另一实现中,第二系统500包括布置在第一迂回连接的流体通道511和腔518之间的第一阀560以及布置在腔518和第二迂回连接的流体通道512之间的第二阀561,如在图11中所示的。在这个实现中,第一和第二阀560、561可以是如上所述的止回阀,并沿着闭合流体回路被定向以维持穿过其中的单向流体流(即第一阀560的出口指向第二阀561的入口)。可选地,第一和第二阀560、561可被电动机械地启动,且电源540可选择性地打开和闭合第一和第二阀560、561 (以180°调整相位),与隔膜532的振荡合拍(例如同相)。例如,电源540可控制移位设备530及第一和第二阀560、561,使得当隔膜532开始从第一位置转变到第二位置时(即当腔518的有效体积开始减小时)第一阀560打开而第二阀561闭合,以及使得当隔膜532开始从第二位置转变到第一位置时(即当腔518的有效体积开始增加时)第一阀560闭合而第二阀561打开。
[0114]在前面的实现中,电源540也可相对于第一阀560调节第二阀561的启动的相位和/或相对于隔膜532的启动调节第一和第二阀560、561的启动的相位。例如,当移位设备530在第一(低)频率下被启动时,恰好在隔膜532达到第一位置中的“下止点”时第一阀560可开始打开且第二阀561可开始闭合。然而,在这个例子中,当移位设备530在大于第一频率的第二频率下被启动时,在隔膜532达到第一位置中的下止点之前第一阀560可开始打开且第二阀561可开始闭合,使得一旦隔膜532达到下止点并开始转变回到第二位置时,第一阀560就完全打开而第二阀561完全闭合,从而将流体从第一迂回连接的流体通道511牵引到腔518内。具体地,在这个例子中,第一阀560可在?0°的相位下打开而第二阀561可在?180°的相位下以低隔膜振荡频率被启动,并且第一阀560可在?10°的相位下打开而第二阀561可在?170°的相位下以(较)高隔膜振荡频率被启动。然而,在这个实现中,电源540可以用任何其它适当的方式控制第一和第二阀560、561和移位设备530。
[0115]在又一实现中,基底510包括通过可控阀560流体地耦合到第一和第二迂回连接的流体通道511、512的第三迂回连接的流体通道513,如在图10和13中示出的。在一个示例实现中,第三迂回连接的流体通道513布置在基底510的周界附近的基底510的热沉区之上,且阀560包括具有耦合到腔518的出口的入口、耦合到第二迂回连接的流体通道512的入口的第一出口和耦合到第三迂回连接的流体通道513的入口的第二出口的双出口电机阀。在这个示例实现中,阀560可选择性地在第一状态和第二状态之间转变,其中在第一状态中第二迂回连接的流体通道512向腔518打开而第三迂回连接的流体通道513向腔518闭合,且其中在第二状态中第二迂回连接的流体通道512向腔518打开而第三迂回连接的流体通道513向腔518闭合。在这个示例实现中,阀560可因此被启动以选择性地打开和闭合在基底510的热沉区域之上的迂回连接的流体通道以控制热能从集成电路到基底510的其它区内和因而到计算设备的各个区(例如表面)内的分配。例如,如上所述,阀560可被控制以基于计算设备的定向选择性地分配流体穿过闭合流体回路的各个部分,例如以将热量从集成表面分配到相邻于计算设备的外表面的基底510的区,在计算设备的当前定向中,预计在该区不存在用户的手。
[0116]在类似的示例实现中,阀560可布置在闭合流体回路内以向第一和第二迂回连接的流体通道511、512选择性地打开和闭合第三迂回连接的流体通道513,以便选择性地增加和减小闭合流体回路的长度。例如,如上所述,阀560可被闭合以在集成电路的温度低于阈值温度时维持只穿过第一和第二迂回连接的流体通道511、512的流体流,从而限制了使流体以特定的流速穿过闭合流体回路移动所需的压力。在这个例子中,阀560可接着被打开以允许流体也流经第三迂回连接的流体通道513,从而增加闭合流体回路的长度和第二系统500的冷却能力,但是却需要更高的流体压力维持特定的流速。因此可基于检测到的集成电路的温度来控制阀560。
[0117]如上所述,基底510可此外或可选地界定在基底510的热源区之上例如相邻于第二集成电路之上的第四迂回连接的流体通道。第二系统500因此也可包括被类似地控制的阀,以控制穿过第四迂回连接的流体通道的流体流,从而控制(例如选择性地减小)第二集成电路的温度。然而,第二系统500可包括以任何其它方式被动或主动地操作来控制穿过闭合流体回路的流体流的任何其它阀。
[0118]2.6第二移位设备580
[0119]如图13所示,在第二系统500的一个变形中,闭合流体回路包括第二腔519、将流体从第一迂回连接的流体通道511传递到第二迂回连接的流体通道512的供应导管516和将流体从第二迂回连接的流体通道512传递到第一迂回连接的流体通道511的返回导管
517。腔518沿着供应导管516被界定在基底510中,且第二腔519沿着返回导管517被界定在基底510中。在这个变形中,第二系统500还包括第二移位设备580,其包括横越第二腔519布置并在第一位置和第二位置之间可操作的第二隔膜581,第二隔膜581在第一位置上扩张到第二腔519内而在第二位置上远离第二腔519扩张。通常,在这个变形中,第二系统500包括与(第一)移位设备协作来穿过闭合流体回路栗送流体的第二移位设备580。例如,电源540可在180°的相位下给移位设备530和第二移位设备580供电,使得当第二隔膜581在第二位置上时隔膜532在第一位置上,以及使得当第二隔膜581在第一位置上时隔膜532在第二位置上。然而,第二系统500可包括以任何其它方式布置在计算设备内以包括穿过闭合流体回路的流体流的任何其它类型和数量的移位设备。
[0120]2.7热交换层
[0121]如上所述,第二系统500的基底510可合并类似的结构并产生与上面所述的第一系统100的内部热沉类似的功能。第二系统500的一个变形因此可包括横越计算设备的数字显示器的观看表面而布置的热交换层,且基底510的闭合流体回路可流体地耦合到热交换层以将热能从集成电路重新分配到计算设备的外表面,例如重新分配到在集成在计算设备内的显示器之上的外表面。例如,如上所述,热交换层可由透明材料制成并界定横越数字显示器的一部分延伸的流体通道。在这个例子中,流体通道可包括流体地耦合到第二迂回连接的流体通道512的流体入口和流体地耦合到第一迂回连接的流体通道511的流体出口。因此基底510的热交换层的流体通道和腔518、第一迂回连接的流体通道511和第二迂回连接的流体通道512等因此可界定闭合流体回路。然而,第二系统500可包括任何其它适当类型或形式的热交换器,且在基底510内的流体结构可流体地耦合到在设备内的任一个或多个热交换器以远离集成电路分配热能(并使
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