用于计算机处理器及处理器组件的主动冷却散热盖的制作方法

用于高功率、高效能计算机处理器、处理器组件及电子装置的热管理系统，且更具体地，涉及液体冷却系统及方法的热管理系统。

背景技术：

1、用于高效能计算应用(诸如超级计算、人工智能、网络连接及其他处理密集应用)之现代计算机处理器(例如，cpu、gpu、fpga、asic等)及处理器组件典型地包括以愈来愈密集型式配置及附接至印刷电路板的非常大量的极小半导体管芯。由于这些小且密集封装的半导体管芯中的每一个包括一个或多个生热装置，因此包含这种密集封装的半导体管芯的电子装置中的处理组件可在操作期间产生巨量的热。额外的热可升高处理组件之内部温度。若处理组件之内部温度超出某一最大安全操作温度，则过多热可损害该处理组件且由此显著降低该处理组件之操作寿命，或在一些情况下，可引起处理组件之致命性故障。

2、因此，随着半导体管芯持续变小，且用于电子装置之处理组件持续被设计及制造为保持愈来愈大数目的密集封装的半导体管芯，对于用于从电子装置之处理组件移除热的更佳及更高效方法的需求将继续上升。

3、移除由许多极小的密集封装的半导体管芯产生之过多热在技术上具有挑战性，这是由于小的半导体管芯具有可用于经由热传导之冷却的非常有限的表面区域。解决此问题的尝试已包括在处理器组件中放置与半导体管芯热连通的集成式热散播器(ihs)，有时被称作“盖”。盖典型地由热传导材料形成，且当置于与经加热之表面热连通时趋向于从经加热之表面抽取热并将热散播至具有较高散热率的较大区域中。这降低了处理器组件之温度并使得更易于使处理器组件保持为冷的。然而，值得注意的是，这种常规的集成式热散播器或盖的操作是完全被动的。

4、此外，在盖附接至半导体管芯之后，散热片典型地附接至盖以促进诸如运用空气或流体冷却剂之对流冷却。典型地，热接口材料(tim)必须安置于盖与散热片之间，以避免在微观粗糙的盖与散热片的配对表面之间形成隔热毯的气隙。然而，不幸的是，tim产生了散热片必须克服的额外阻抗层，其降低了热转移效率，且因此限制散热并降低处理器效能。此外，在盖上安装散热片及其热接口材料在传统上为基本上是手动过程，其增加制造时间，以及产生具有充分冷却性能之处理组件所需的手动劳动量。

5、图1展示包含传统盖100之现有技术处理组件100之实例。如图1中所展示，诸如半导体管芯之生热装置102安置于印刷电路板101上。典型地由热传导金属形成之被动盖104经由紧固件105(常常为粘接剂)安置于印刷电路板101上。被动盖104经由第一热接口材料103(本领域技术人员称之为tim1)而置于与生热装置102热连通，从而允许热从具有小区域占据区之生热装置102散播至被动盖104之较大区域占据区中。第一热接口材料103除了提供热连通以外常常还提供盖104与生热装置102之间的结构结合，但不必在所有情况下如此进行。散热片107接着经由第二热接口材料106(本领域技术人员称之为tim2)而置于与被动盖104热连通。第二热接口材料106典型地不提供散热片107与被动盖104之间的结构结合，但常常包括紧固件(图中未示)以进行结合。散热片107典型地由热传导金属形成，且经由第二热接口材料106从被动盖104传输热以待经由流体腔室110中的流动冷却剂111带走。流动冷却剂111经由入口导管108进入散热片107，传递通过流体腔室110以从散热片107移除在传递通过tim1 103、盖104、tim2 106及散热片107之任何隙间孔隙之前源于生热装置102的热。

6、不幸的是，存在与使用图1中所示之处理组件以将来自生热装置102的热传输至流动冷却剂111中相关联的多个低效率。首先，多个热接口材料103及106的存在引入了针对从生热装置102至流动冷却剂111之所要热流的额外阻抗。随着生热装置之功率水平增加，额外阻抗问题加剧。此外，尽管被动盖104及散热片107两者典型地由热传导金属形成，将被动盖104及散热片107插入至处理组件中引入了所述装置必须克服的在起始生热装置102与目的地流动冷却剂111之间的额外接口。

7、因此，在计算机及电子装置行业中相当需要对于解决及克服与使用传统被动盖相关联之问题及限制的更佳且更高效的解决方案，以增加在功率密集的半导体管芯与用于移除来自处理组件之过多热的冷却剂之间的热转移。

技术实现思路

1、本发明之具体实例借由提供主动冷却散热盖用于移除来自附接至印刷电路板、处理器组件及其他电子装置之生热装置的过多热而解决前述问题及需要。主动冷却散热盖包含第一板，其被配置为置于与生热装置热连通；凸起侧壁，其用以促进将该主动冷却散热盖紧固至该印刷电路板或处理器组件，由此界定供该印刷电路板上之所述生热装置驻留的装置腔室。第二凸起侧壁从该第一板之相对表面延伸以与该第一板的间隔关系与第二板接合。该第一板之该相对表面、该第二凸起侧壁及该第二板共同界定了邻近于该装置腔室的流体腔室。该流体腔室流体地独立于邻近装置腔室以防止流经该流体腔室之任何冷却流体进入该邻近装置腔室。

2、与该流体腔室流体连通的入口导管被配置为接纳来自经加压源的冷却剂流体以传递至该流体腔室中以吸收来自与该生热装置热连通之该第一板之该第二表面的热。与该流体腔室流体连通的出口导管被配置为让藉由与该第一板之该第二表面接触升温之冷却剂流体流出流体腔室并流入封闭回路流体冷却系统，其中该冷却剂流体接着在经由该入口导管泵浦回至该流体腔室中之前经再冷却。

3、因此，本发明的具体实例使得能够更高效移除由在计算机处理器、印刷电路板及处理器组件上的生热装置产生之过多热，此为支持较高效能高功率处理器所必需。

技术特征：

1.一种散热盖，包含：

2.根据权利要求1的散热盖，其中该第一板之该第二表面包含表面区域增强特征，所述表面区域增强特征被配置为当该冷却剂流体流经该流体腔室时增加将曝露于该冷却剂流体的该第二表面上之经加热表面区域的量。

3.根据权利要求2的散热盖，其中该表面区域增强特征包含：

4.根据权利要求1的散热盖，进一步包含被配置为将该散热盖附接至该印刷电路板或处理器载体的紧固件。

5.根据权利要求4的散热盖，其中该紧固件包含：

6.根据权利要求1的散热盖，进一步包含：

7.根据权利要求6的散热盖，其中：

8.根据权利要求6的散热盖，其中该多个喷嘴中的至少一些喷嘴被配置为形成第一喷嘴阵列，所述第一喷嘴阵列被配置为加速在该第二表面之第一特定区中的该冷却剂流体。

9.根据权利要求8的散热盖，其中该第二表面包含位于该第一特定区内的表面区域增强特征，以增加将曝露于流经该第二储集器之该冷却剂流体的该第二表面上之经加热表面区域的量。

10.根据权利要求8的散热盖，其中该第二表面包含位于该第一特定区外部的一表面区域增强特征，以增加将曝露于流经该第二储集器之该冷却剂流体的该第二表面上之经加热表面区域的一量。

11.根据权利要求10的散热盖，其中位于该第一特定区外部的所述表面区域增强特征朝向该第三板延伸但不接触该第三板。

12.根据权利要求10的散热盖，其中位于该第一特定区外部的所述表面区域增强特征朝向该第三板延伸且接触该第三板。

13.根据权利要求8的散热盖，其中该多个喷嘴中的至少一些喷嘴被配置为形成第二喷嘴阵列，第二喷嘴阵列与第一喷嘴阵列隔开且被配置为加速在该第二表面之第二特定区中的该冷却剂流体，该第二特定区与该第二表面之该第一特定区隔开。

14.根据权利要求6的散热盖，其中该第三板中的该多个喷嘴中的各喷嘴包含倒角或楔形物，以在该冷却剂流体经由该各喷嘴从该流体腔室之该第一储集器流动至该流体腔室之该第二储集器时降低该冷却剂流体之压降。

15.根据权利要求6的散热盖，其中：

16.根据权利要求1的散热盖，其中该入口导管及该出口导管中的至少一者穿过该第二板。

17.根据权利要求1的散热盖，其中该入口导管及该出口导管中的至少一者穿过该第二凸起侧壁。

18.根据权利要求1的散热盖，其中该散热盖为单式结构。

19.根据权利要求1的散热盖，其中该散热盖包含由至少一个紧固件接合在一起的多个部件。

20.根据权利要求19的散热盖，其中该多个部件由相同的构造材料形成。

21.根据权利要求19的散热盖，其中该多个部件不是由相同的构造材料形成的。

22.根据权利要求21的散热盖，其中该多个部件由具有不同热导率的构造材料形成。

23.根据权利要求1的散热盖，其中该第一板之该第一表面包含不同高度的至少两个子表面。

24.根据权利要求1的散热盖，其中该第一板之该第一表面包含被配置为在该第一板与生热装置之间提供额外间隔的凹口或突出部。

25.根据权利要求1的散热盖，进一步包含安置于该第一凸起侧壁上的凸缘，该凸缘被配置为接纳穿过该凸缘以将该散热盖紧固至该印刷电路板或处理器载体的螺钉。

26.根据权利要求25的散热盖，进一步包含位于该凸缘与该印刷电路板或处理器载体之间的衬垫或间隔物。

技术总结一种主动冷却散热盖，包括：第一板，其被配置为置于与生热装置热连通；凸起侧壁，其用以促进将该主动冷却散热盖紧固至该印刷电路板(PCB)或处理器组件，且由此界定供在该印刷电路板上的生热装置驻留的装置腔室。第二凸起侧壁从该第一板之相对表面延伸以与该第一板之间隔关系与第二板接合，其中该第一板之该相对表面、该第二凸起侧壁及该第二板共同界定了邻近于该装置腔室之流体腔室。与流体腔室流体连通之入口导管被配置为允许冷却剂流体进入流体腔室。与流体腔室流体连通之出口导管被配置为让升温冷却剂流体流出该流体腔室，其中冷却剂流体接着在经由入口导管泵浦回至流体腔室中之前被再冷却。技术研发人员：B·马洛英,J·米泽拉克受保护的技术使用者：捷控技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4