本公开内容大体上涉及摆动热管，且更具体地涉及在与三维体积相关联的冷却结构内的摆动热管。
背景技术：
与印刷线路板组件相关联的摆动热管结构通常为“平面的”结构，其完全地形成在薄的、矩形盒内，限制了它们作为冷却系统用于接收待冷却并通过与本体偏移的凸缘固定至冷壁的装置（多个）的盖的有效性。
技术实现要素：
在电路卡模块的相对两侧上并将电路卡组件收容在该电路卡模块内的模块盖和散热器中的至少一个包括多级冷却结构。多级冷却结构包括本体、从本体的边缘以相对于本体的90°角延伸并且连同本体一起部分地包封一容积的侧壁、与本体相反并远离容积地从侧壁的端部以相对于侧壁的90°角突出的凸缘，以及在本体、侧壁和凸缘内的摆动热管。用于摆动热管的流体路径重复地横贯本体、各个侧壁的长度，以及各个凸缘的一部分。摆动热管经由在摆动热管内的流体汽穴（slug）和蒸气汽泡的相变以及流体汽穴和蒸气汽泡在邻近凸缘中的第一凸缘的蒸发器和邻近凸缘中的第二凸缘的冷凝器之间沿着流体路径的运动这两者提供冷却。摆动热管流体路径横贯本体和侧壁中的第一侧壁并延伸到第一凸缘中，在第一凸缘内转向成u形回到第一侧壁，横贯第一侧壁、本体和侧壁中的第二侧壁并延伸到第二凸缘中，在第二凸缘内转向成u形回到第二侧壁，接着又横贯第二侧壁、本体和第一侧壁。摆动热管流体路径从本体转向90°进入各个侧壁中并且从侧壁中之一转向90°进入凸缘中之一。在凸缘的其中至少之一内的摆动热管流体路径的一部分与在本体内的摆动热管流体路径的一部分偏移。在本体内的摆动热管的部段为水平的，在侧壁内的摆动热管的部段为竖直的，以及在凸缘内的摆动热管的部段为水平的。摆动热管流体路径沿着本体的长度以平行路线（track）横贯本体。电路卡组件至少部分地接收在容积内，其中，电路卡组件上的一个或多个构件接触多级冷却结构的本体。
在由本体、从本体的边缘延伸并且连同本体一起部分地包封一容积的侧壁，以及与本体相对并远离容积地从侧壁的端部突出的凸缘所形成的多级结构内，冷却方法包括在本体、侧壁和凸缘内提供摆动热管，其中，用于摆动热管的流体路径重复地横贯本体、各个侧壁的长度以及各个凸缘的一部分。该方法还包括提供邻近凸缘中的第一凸缘的蒸发器和邻近凸缘中的第二凸缘的冷凝器，其中，摆动热管经由在摆动热管内的流体汽穴和蒸气汽泡的相变以及流体汽穴和蒸气汽泡在蒸发器和冷凝器之间沿着流体路径的运动这两者提供冷却。
电路卡模块包括模块盖，其具有部分地包封第一容积的本体和侧壁，以及凸缘；以及散热器（或热沉），其包括部分地包封邻近第一容积的第二容积的本体和侧壁，以及凸缘。电路卡模块在第一和第二容积内收容电路卡组件，其中，在电路卡组件上的至少一个构件与模块盖本体和散热器本体的其中之一接触。蒸发器设置成邻近模块盖凸缘中的第一模块盖凸缘和散热器凸缘中的第一散热器凸缘，以及冷凝器设置成邻近模块盖凸缘中的第二模块盖凸缘和散热器凸缘中的第二散热器凸缘。在模块盖本体、模块盖侧壁和模块盖凸缘内的第一摆动热管具有第一流体路径，其重复地横贯模块盖本体、各个模块盖侧壁的长度以及各个模块盖凸缘的一部分。在散热器本体、散热器侧壁和散热器凸缘内的第二摆动热管具有第二流体路径，其重复地横贯散热器本体、各个散热器侧壁的长度以及各个散热器凸缘的一部分。第一和第二摆动热管分别经由在相应摆动热管内的流体汽穴和蒸气汽泡的相变和流体汽穴和蒸气汽泡在蒸发器和冷凝器之间沿着第一和第二流体路径的运动这两者来提供冷却。
尽管在上文已列举出具体优点，但各种实施例可包括所列举优点中的一些、全部或者不包括所列举的优点。此外，对于本领域普通技术人员而言在阅览下文的图和描述后将变得欣然明白其它的技术优点。
附图说明
为了更加完整地理解本公开内容及其优点，现在结合附图参照下文的描述，在附图中同样的参考标号表示同样的部件：
图1a和图1b为根据本公开内容的实施例实施多级摆动热管的电子器件卡模块的不同透视图；
图2为在电子电路卡模块盖中的单个平面摆动热管实施方案的简化截面图，该电子电路卡模块盖具有侧壁和在模块边缘处的围栏（rail）接触凸缘；
图3a为根据本公开内容的实施例在电子电路卡模块盖中的多级摆动热管实施方案的简化截面图，该电子电路卡模块盖具有侧壁和在模块边缘处的围栏接触凸缘；
图3b为图3a的多级摆动热管实施方案的平面图，具有除了以虚线示出的流动通道以外的结构；
图3c为图3a和图3b的多级摆动热管实施方案的一部分的透视图，再次具有除了以虚线示出的流动通道以外的结构；
图4a至图4c为根据本公开内容的实施例显示用于在电子电路卡模块盖中形成多级摆动热管实施方案的工艺过程的系列图示，其中，电子电路卡模块盖具有侧壁和在模块边缘处的接触凸缘；以及
图5a至图5c为根据本公开内容的实施例显示用于在电子电路卡模块盖中形成多级摆动热管实施方案的备选工艺过程的系列图示，其中，电子电路卡模块盖具有侧壁和在模块边缘处的接触凸缘。
具体实施方式
首先应当理解，尽管在图中显示和在下文描述的是示例性实施例，但本公开内容的原理可采用无论当前已知与否的许多技术来实施。本公开内容绝非应受限于图中所示和下文描述的示例性实施方案和技术。此外，除非另有具体地说明，图中所描绘的物项不必按比例绘制。
高功率电路卡组件越来越要求更好的散热以降低因装设在组件中的构件的操作而引起的温度上升。当前的电子卡模块通常生成平行的热传导路径以使用由下列各项中之一或多个形成的散热器和热扩散盖来传播和最终散热：高热导率金属，例如铝、铜、氧化铍，或它们的组合；嵌入在金属中的退火热解石墨（apg）；在金属内的嵌入式芯吸作用热管；或金属中的摆动热管。相比于铝具有更大热导率常数k的金属通常导致重量、成本和/或加工制作问题。退火热解石墨很昂贵并且具有定向热导率，其中，在一个方向(z)上的热导率常数kz远低于在其余两个方向(x和y)的平面中的热导率常数kxy。芯吸作用热管常常要求最小直径，其即使在展平情况下也可超出最大的期望板厚。
摆动热管利用相变和流体运动二者来增强在结构（例如，多板电路卡电子器件模块的散热器芯或盖）内的热传递。与在冷凝器和蒸发器之间经由无芯吸流动通道的蒸气汽泡/液体汽穴摆动（或振荡）相联系的从液体至蒸气以及回复的相变有助于热传递和冷却。然而，大部分摆动热管设计由嵌入在金属散热器芯或模块盖中的流动通道的基本平面结构构成。摆动热管流动通道区段容纳在薄的矩形盒区域内。尽管流动通道具有直径（或横截面积），但流动通道的中心路径基本上处在二维平面区域内。
由于摆动热管流动通道的大体平面性质，这些结构在电子电路卡模块中的使用常常依赖于通向所夹持边缘的基底金属热传导路径。从摆动热管流体路径至被夹持的模块边缘的传导热传递路径穿过金属，且因此受限于金属的热导率。在具有侧壁和围栏接触凸缘的电子电路卡模块盖中，从所夹持边缘至二维平面摆动热管结构的热阻取决于用于盖的特定金属和该金属在侧壁和围栏接触凸缘中的厚度。由于摆动热管相对于单独的金属提供显著提高的侧向热传播，基底金属（与平面摆动热管传播器（spreader）串联）的边缘热阻可相当于平面摆动热管传播器的热阻。就较低热阻而言，将优选的是摆动热管一直地延伸穿过侧壁并通向和进入电子电路卡模块盖的所夹持边缘（围栏接触凸缘）中。
经由散热器或盖边缘的弯曲而缠绕流动通道以生成直接进入与冷壁相接触表面中的流体路径（其中，“流体路径”涵盖用于液体、蒸气或二者的组合的路径）将显著地降低从散热器芯或盖的平面部分至模块边缘的热阻。热传递路径变成三维而非二维（或平面的）。此外，使流体通道延伸到与冷壁相接触平面中将摆动热管的冷凝器部分安置成与冷壁直接接触。因此，本公开内容将用于摆动流体/蒸气汽泡的路径直接地延伸到被夹持至冷壁的模块边缘中。在芯或盖内的摆动热管，其增强从电子构件除热，使拐角从模块的平面区段转向穿过侧壁通往围栏接触凸缘的所夹持边缘表面。流体/蒸气通道延伸到芯或盖的所夹持部分中，以便冷凝器部分与冷壁直接接触。从侧壁至摆动热管的冷凝器的热阻显著地降低。
图1a和图1b为根据本公开内容的实施例实施多级摆动热管的电子器件卡模块的不同透视图。电子电路卡模块100包括至少一个（且任选地多于一个）印刷线路板101，在其上装设各种电子构件。那些电子构件通常为必须进行扩散或传播且最终消散的热源，以便维持电子卡电路模块的物理或功能完整性。当装设成以便使用时，各个印刷线路板101保持在基底（或“束缚”）盖102和优选地一个或多个散热器103之间（即使多卡电子电路卡模块可具有多个束缚盖和不超过一个或两个的散热器）。在本公开内容中，多级摆动热管区段包括在散热器103的芯和电子电路卡模块100的基底盖102这二者中。
在一些实施例中，散热器103可居中地定位在叠堆（stack）内，该叠堆具有与散热器103的两个表面接触的印刷线路板101（例如，散热器的相反两侧上的夹层电子卡和主电子卡）和在离开共用散热器103的、印刷线路板101的相反两侧上的基底盖102。
在本公开内容中所关注的实施例中，基底盖102和散热器103中之一或两者具有敞开的盒形状。用于相应结构的本体102a、103a的内部部分接触需要散热的装置表面和/或空间体积。侧壁102b、103b从本体102a、103a的周边边缘突出并且至少部分地包封印刷线路板101的一部分或全部接收在其中的容积。接触凸缘102c、103c从侧壁102b、103b的端部进一步远离本体102a、103a延伸并且提供用于将基底盖102或散热器103固定至另一结构的结构。尽管在图1a和图1b的实例中侧壁102b、103b显示为大体垂直于本体102a、103a和接触凸缘102c、103c，并且接触凸缘102c、103c示为大体平行于本体102a、103a，但示例性基底盖102和散热器103的部分之间的此类关系并非本公开内容的结构要求。成角度（例如，倾斜或有坡度）的侧壁和成角度（外张或收窄）的接触凸缘也可采用。在本公开内容中，所关注的结构包括（a）在接触凸缘和本体之间的偏移（因此“多级”），以及（b）在本体的周边和接触凸缘之间延伸并且连同本体一起形成部分包封容积的侧壁。如在下文进一步地详细描述，本公开内容的多级摆动热管在本体、侧壁，以及接触凸缘内延伸。
为比较目的，图2和图3a至图3c可彼此结合地考虑。图2为在电子电路卡模块盖中的单个平面摆动热管实施方案的简化截面图，该电子电路卡模块具有侧壁和在模块边缘处的接触凸缘。图3a为根据本公开内容的实施例在电子电路卡模块盖中的多级摆动热管实施方案的简化截面图，该电子电路卡模块盖具有侧壁和在模块边缘处的围栏接触凸缘。图3b为图3a的多级摆动热管实施方案的平面图，具有除了以虚线示出的流动通道以外的结构。图3c为图3a和图3b的多级摆动热管实施方案的一部分的透视图，再次具有除了以虚线示出的流动通道以外的结构。在图1a和图1b中所描绘的大体基底盖和散热器结构的这些简化示图中，所关注的结构包括本体、侧壁，以及接触凸缘。在图2中，电子卡模块盖200包括本体201，其接触需要散热的装置和/或体积。在本体201的边缘处的是从本体201垂直地延伸（在所绘实例中）的突出侧壁202。在侧壁202的端部处的是在垂直于侧壁202并与本体201平行的方向（在所绘实例中）上远离本体201的区域向外延伸的接触凸缘203。接触凸缘203能使电子卡模块盖200固定至另一结构，其在本公开内容中假定为通向过量热可消散到其中的区域的冷壁接口。
在图2的实例中，摆动热管204基本上为（忽略横截面）二维或“平面的”，仅是设置在由本体201所限定的薄的矩形体积内。结果，电子卡模块盖200的热导率在边缘处受限于侧壁202和接触凸缘203由其形成的材料的热导率。得益于提供摆动热管204的改进热传递因此受限于本体201的区域。在本体201的边缘和接触凸缘203邻接抵靠其的冷壁之间的热阻因此高于本体201内的热阻，并且可为从本体201的中心至冷壁的热传导的系列路径内的最高值。
在图3a至图3c中，电子卡模块盖300具有与图2中的电子卡模块盖200相同的大体结构，包括本体301以及在边缘处垂直突出的侧壁302和从侧壁302的端部垂直地向外延伸的接触凸缘303。然而，在电子卡模块盖300内，摆动热管304为三维的，在本体301、侧壁302以及接触凸缘303中的各个的体积内延伸。二维的摆动热管流体通道路径延伸到三维系统中，从平面盖或散热器芯获取流体流经由拐角进入垂直结构中并一直地通往所夹持的模块边缘。为简单和清楚起见，在图3b和图3c中仅显示用于摆动热管304的完整流体路径的一部分。如图3a至图3c中所示，摆动热管304包括在电子卡模块盖300的本体301内的水平部段305、在电子卡模块盖300的侧壁302内的竖直部段306，以及在电子卡模块盖300的接触凸缘303内的水平部段307。
总体上，用于摆动热管304的流体路径为“曲折的”，持续地延伸横越本体301的宽度、穿过侧壁302中的第一侧壁的长度，并且进入接触凸缘303中的第一接触凸缘，然后在第一接触凸缘303内成u形转向180°至相反方向，返回穿过第一接触凸缘303通往一个侧壁302，穿过第一侧壁的长度并且横越本体301的宽度至侧壁302中的相对的一个侧壁。用于摆动热管304的曲折流体路径然后继续以同样的方式穿过侧壁302中的第二侧壁和接触凸缘303中的第二接触凸缘，在相反的方向上横跨电子卡模块盖300交替来回地横贯。在图3a至图3c的实例中，用于摆动热管304的流体路径横贯多个90°转向，从接触凸缘303内的部段307的u形端部至侧壁302内的部段306，以及从侧壁302的部段306至本体301内的部段305。用于摆动热管304的曲折流体路径的交替路线沿着电子卡模块盖300的基本上全部长度累积地延伸。蒸发器308和冷凝器309（在图3a中未示出）可形成在接触凸缘303中的部段307的u形端部下方（或上方，或将其包围）。
因为接触凸缘303相对于本体301的体积偏移，故用于摆动热管304的流体路径必然地延伸超出包含本体301的延伸平面。在所示实例中，部段306的横截面积取向成（大致）垂直于部段305的横截面积并且延伸到界定部段305的体积外部。（侧壁302和部段306在其中可实际上以有坡度的方式（也即，以相对于包含本体301的延伸平面的垂线的轻微角度）从本体301向外延伸，以便在边缘处造成更多材料和最小化在边缘处的泄漏可能性）。同样地，在所示的实例中，部段307的横截面积取向成垂直于部段306的横截面积并且延伸到界定部段306的体积外部，并且在一些区域中平行于部段305的横截面积。摆动热管的这种多级构造显著地降低了对于接触凸缘303的所夹持边缘的总体热阻。使三维流动路径延伸至冷凝器区段309允许冷凝器区段安置成与支承结构的底座肋和冷壁直接接触。
图4a至图4c为根据本公开内容的实施例显示用于在电子电路卡模块盖中形成多级摆动热管实施方案的工艺过程的系列图示，其中，电子电路卡模块盖具有侧壁和在模块边缘处的围栏接触凸缘。本体301、侧壁302和接触凸缘303中的任一个的区段400可按图4a至图4c所示的方式形成，并且在那些结构的各个中的摆动热管304按相同的方式形成。成段的金属条带或箔401（大约6mil厚（例如））以交错的、叠置层超声地焊接在一起，如图4a中所示。这些层经添加直至达到适应（或容纳）摆动热管的横截面积的厚度。呈用于摆动热管部段305、306或307的通道的形式的开口402然后经碾磨（或研磨）或以其它方式通过移除金属条带段401的部分而形成在聚集层中，如图4b中所示。开口402在宽度和高度上可例如为20至40mil。附加的金属条带段403设置在聚集层上并且越过开口402和超声地焊接就位以包封形成摆动热管部段305、306或307的通道，如图4c中所示。
已发现，结合图4a至图4c所述的超声添加制造技术避免了采用备选制造技术所引起的问题，例如，在通过硬钎焊金属形成物的形成期间竖直热管部段的阻塞或堵塞。例如，在围绕中心的、图案化（例如，蚀刻）的曲折通道板硬钎焊外部金属形成物中，在垂直区段中的流体路径趋于变得阻塞。然而，在备选实施例中，可采用扩散粘结或真空硬钎焊来形成上述结构。
图5a至图5c为根据本公开内容的实施例显示用于在电子电路卡模块盖中形成多级摆动热管实施方案的备选工艺过程的系列图示，其中，电子电路卡模块盖具有侧壁和在模块边缘处的接触凸缘。除明确提到的不同之外，在上文结合图4a至图4c所述的相同工艺过程和特性是可适用的。按由图5a至图5c所示方式形成的本体301、侧壁302和接触凸缘303中的任一个的区段500适于将成段的金属条带501和510以交错的、叠置层超声地焊接在一起，如图5a中所示。相比于金属条带501具有不同材料的金属条带510用在用于摆动热管部段305、306或307的通道将形成于其中的区域中。呈用于摆动热管部段305、306或307的通道的形式的开口502碾磨成在金属条带510的聚集层的一些中，如图5b中所示。附加的金属条带段设置在聚集层上并且越过开口502和超声地焊接就位以包封形成摆动热管部段305、306或307的通道，如图5c中所示。形成摆动热管部段305、306或307的通道有效地衬有金属条带510的材料，其可具有更好地适于流体汽穴/蒸气汽泡在其中移动的不同性能。区段500的其余部分由金属条带501的材料形成，其可较为便宜或者可具有更好的热导率。
本公开内容能使摆动热管实施到电路卡模块的散热器芯和一个或两个模块盖的多级中。摆动热管曲折流动路径的平面（水平）流体通道竖直地和侧向地（以偏移结构）延伸至模块的所夹持边缘，允许冷凝器运动成在所夹持边缘处直接接触。
在不脱离本公开内容的范围的情况下，可对文中所述的系统、设备和方法做出修正、添加或删除。例如，系统和设备的构件可集成或分离。此外，文中所公开的系统和设备的操作可由更多、更少或其它的构件来执行以及所述的方法可包括更多、更少或其它的步骤。另外，步骤可采用任何适合的次序执行。如在本文中所用，“各个”是指组中的各个部件或者组的子组中的各个部件。
在本申请中的描述不应视作为暗示任何具体元件、步骤或功能为必须包括在权利要求范围中的基本或关键元件：受专利保护主题的范围仅由准许的权利要求限定。此外，这些权利要求中无一意图关于所附权利要求或权利要求元件中的任一个援引美国法典35usc§112(f)，除非在具体权利要求中明确地采用确切措辞“用于……的装置”或“用于……的步骤”，省略号指代表示功能的分词短语。在权利要求内使用用语例如（但不限于）“机构”、“模块”、“装置”、“单元”、“构件”、“元件”、“部件”、“设备”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”被理解和认为是指代相关领域技术人员所知的结构，如由权利要求自身的特征进一步地修饰或增强，而非意图援引美国法典35usc§112(f)。