本公开内容涉及散热器和包括散热器的冷却电子系统。还公开了散热器和/或冷却电子系统的制造方法和/或操作方法。
背景技术：
1、用于数据处理(被称为信息技术或it)的计算机、服务器和其他设备通常包括印刷电路板(pcb)。在这些pcb上是被称为集成电路(ic)的设备，所述设备可以包括中央处理单元(cpu)、专用集成电路(asic)、图形处理单元(gpu)、随机存取存储器(ram)等。所有的这些电子部件或设备在使用时产生热量。为了使it的性能最大化，应当将热量传递出去，以便使内容物保持在最佳温度。这些考虑还适用于其他类型的电子设备或系统。
2、通常，在it上或在it中使用的电子部件或设备使用空气来冷却。这通常包括被放置成直接或者利用两个部件之间的tim(热界面材料)与芯片表面接触的具有翅片或类似物的某种散热器。除了散热器之外，一系列风扇可以拉动空气穿过散热器并且将热量从电子装置传递出去。该类型的散热器与电子装置所位于的设施(例如，服务器中心)中的另外的冷却器例如空调组合使用。该冷却方法不是特别高效，具有高运行成本，并且使用大量空间来管理用于冷却的空气。
3、该冷却it的方法几乎专门用于大规模制造的it和服务器装备。然而，在最近的时期，由于利用空气冷却设备的限制，发热芯片的峰值性能已经受到抑制。随着技术每隔几年在相同的性能下将尺寸减半(正如摩尔定律中所例示的)，由芯片产生的热量随着部件的占用空间减小而增加。
4、除了空气冷却之外(或作为替选方案)，冷却板可以被定位成与热电子部件或设备相邻，例如如在国际专利公布wo-03/107728a1中所描述的。冷却板是一种形式的散热器，在该散热器中冷却剂流经冷却板并且从而带走热量。这样的系统可以比仅依靠空气的冷却方法更高效，但是以复杂度增加为代价。
5、用于冷却it的另一方法使用浸入电介质冷却剂中(直接到芯片，部分浸入或完全浸没)。国际专利公布wo-2019/048864描述了用于浸入式冷却的散热器和散热器装置。散热器可以用于收集与要冷却的设备相邻的电介质冷却剂，并且因此提供有针对性的冷却。除了冷却剂可以从散热器溢出或流出并且因此对同一外部壳体或机箱内的另外的设备进行冷却之外，这样的散热器可能与冷却板具有一些相似性。
6、随着电子装置的操作温度增加，期望实现用于it和其他应用的散热器(冷却板，用于电介质冷却或以其他方式冷却的散热器)的更高的效率和/或传热能力。这是重大的挑战。
技术实现思路
1、在该背景下，提供了根据权利要求1所述的散热器和根据权利要求20所述的冷却电子系统。在从属权利要求和本文中的其余公开内容中标识了另外的优选和/或有利特征。还可以考虑具有与本文中描述的结构特征相对应的步骤的制造和/或操作这样的散热器或冷却电子系统的方法。
2、提供了在内部容积内具有热管和/或蒸气室的散热器，该内部容积还接收冷却剂流体(通常为液体，并且通常不改变相)。冷却剂通常从散热器外部提供，并且在经过内部容积之后，离开内部容积。热管和/或蒸气室从散热器的基部处的热传递表面或热传递块有利地延伸。热管和/或蒸气室通常是细长的，将热量从基部运载至内部容积的上部分。这促进了使热量远离热传递表面的高效传递，从而引起高热容量。
3、在实施方式中，散热器具有壳体，该壳体包括热传递块和从热传递块延伸的侧壁。热传递块和侧壁共同限定内部容积。热管通常各自一般彼此平行地延伸。优选地，热管和/或蒸气室基本上垂直于热传递块的平面和/或基本上平行于侧壁延伸。热传递块可以具有大体为平面的表面以及/或者可以在形状上大体为平面。该布置可以允许高密度的热管和/或蒸气室从热传递表面进行传导。
4、散热器通常是高的，因为热管和/或蒸气室中的一个、一些或所有热管和/或蒸气室的长度(以及通过延伸，侧壁)比基部(即热传递表面)的尺寸例如宽度、长度或对角线大小(如果基部具有矩形或正方形轮廓)或半径或直径(如果基部具有多边形、圆环形或圆形轮廓)更长。
5、在特定实施方式中，壳体还具有盖，所述盖可以远离热传递块。如果盖被布置成对内部容积进行密封，则散热器可以被称为冷却板。不具有盖、具有部分盖和/或不对内部容积进行密封的盖的实施方式可以用于浸入式冷却。在这样的实施方式中，散热器可以被配置为使冷却剂从内部容积中流出并且用于其他设备的直接冷却。
6、散热器还可以包括：冷却剂入口，该冷却剂入口用于将来自散热器外部的冷却剂接收到内部容积；以及冷却剂出口，该冷却剂出口使冷却剂离开内部容积并被传递至散热器外部。通常，冷却剂入口更靠近热传递块，并且冷却剂出口更远离热传递块，但是这在实施方式中可以反转。在冷却剂出口更靠近热传递块的地方，冷却剂出口可以包括接收冷却剂并将冷却剂向上运载离开热传递块的管。这可以促进冷却剂在内部容积内的收集。冷却剂入口和/或冷却剂出口的相应部分(例如，连接端口)可以可移除地耦接至壳体。
7、在一些实现方式中，冷却剂入口可以设置在盖中。该布置可能意味着最冷的冷却剂进入散热器的远离热传递表面的内部容积，从而使沿热管的温度差最大化，并且使热传递更高效。此外，可以平衡流，使得流渗透热管的完整长度。冷却剂可以从冷却剂入口流至基部，并且然后从基部(经由热管和/或蒸气室)流至出口。可选地，冷却剂出口可以设置在盖中。冷却剂入口可以与热管和/或蒸气室共线。因此，与热管表面区域的冷却剂接触可以最大化，而不需要热管上的表面延伸翅片。在这种情况下，冷却剂入口在盖的中心，这还可以允许内部容积内的冷却剂的更平衡或更均匀分布的流。
8、在冷却板实现方式中，歧管可以使冷却剂从冷却剂入口流向多个热管和/或蒸气室的基部处的多个位置。换言之，歧管可以使进入的(并且因此最冷的)冷却剂直接流向热管和/或蒸气室的基部处的多个位置。这可以促进冷却剂在冷却板内的高效流动以及高效冷却。这些位置可以在热管和/或蒸气室的基部上(和/或在与热传递块平行的平面中，或在热管接近的热传递块的至少表面处)对称地布置。在一些实施方式中，壳体可以限定歧管以及/或者歧管可以与壳体成一体。
9、壳体和/或侧壁的结构可以是模块化的。例如，侧壁可以由模块形成，模块中的每个模块限定侧壁的一部分。然后可以将模块堆叠(在热传递块上)以限定内部容积。
10、有利地，热管和/或蒸气室以规则图案布置。这可以特别地应用在热管以一种有益图案使用时，每个热管的中心与一个或更多个相应的相邻热管之间的角度为约60度(例如，45度至75度，55度至65度，57度至63度，58度至62度或59度至61度)。
11、热管和/或蒸气室可能都是相同的。然而，在特定实施方式中，热管和/或蒸气室并不完全相同，特别是不具有相同的截面大小和/或形状(穿过延长尺寸截取的截面)。这可以提高热管和/或蒸气室的紧凑性。例如，热管和/或蒸气室可以划分成具有彼此不同的截面面积(但可选地，以其他方式是相同的)的两组。这两组热管可以彼此穿插(或交替)。这可以允许热管和/或蒸气室的更紧密的间距，使得热管和/或蒸气室的更多表面区域可以设置在内部容积中。可以考虑多于两组的热管或蒸气室，每个组具有不同的截面面积。(例如在每个组中的)热管或蒸气室的截面形状可以是相同或不同的。可能的截面形状包括圆形、多边形(特别地，矩形或六边形)或翅片状(特别对于蒸气室)。还可以考虑仅通过形状而不同的热管和/或蒸气室的组。
12、热量向冷却剂的传递可以以不同的方式发生。在一个实施方式中，热管和/或蒸气室被焊接或冶金接合至热传递块中。附加地或替选地，热量可以沿热管之间的侧壁向上传导(即，远离热传递块)。每个热管和/或蒸气室可以定位在热传递块中的相应孔内。
13、在另一实现方式中，热传递块可以(在内部)包括蒸气室。更优选地，从热传递块延伸的热管和/或蒸气室可以与热传递块的蒸气室成一体(即热传递块内的蒸气室可以在从热传递块延伸的热管和/或蒸气室内延伸)。
14、内部容积内的挡板可以各自引导冷却剂朝向或远离一个或更多个相应的热管和/或蒸气室流动。特定实现方式使用大体为平面的挡板。这些可以竖直地分布在内部容积中(即，沿远离热传递块的方向)。然后，相邻的挡板可以覆盖内部容积的截面面积的不同部分，例如在不同或相对的侧壁之间交替。因此，这可以使冷却剂穿过多个热管和/或蒸气室流动。在实施方式中，绕壳体外部的绝缘材料也可以有助于使热量经由冷却剂传递并且远离散热器及其周围环境。
15、散热器可以被设置为冷却电子系统(例如计算模块)的一部分。电子设备，例如计算机芯片或电路在使用时可以产生热量，其中热量通过外表面消散。散热器的热传递块可以安装在电子设备的外表面上，例如，使得热传递块的外表面与电子设备的外表面共面。热量可以从电子设备高效地传递出去，并且到达散热器内的冷却剂。系统可以具有机箱，其中电子设备和散热器位于机箱内。
16、电子设备的外表面在使用中具有热量分布(例如，特定区域可能更热，而其他区域可能更冷)。可选地，散热器的冷却剂入口和/或热传递块的中心与热量分布的最热部分对准(例如，直接相邻)。
17、除了由散热器冷却的电子设备之外，机箱内可以存在其他要冷却的电子设备。从散热器流出的冷却剂可以被引导成流过其他电子设备中的一个或更多个，特别是为了冷却其他电子设备中的一个或更多个。
18、热交换器可以接收来自散热器的冷却剂，并且将热量从冷却剂传递至散热器。管布置可以在热交换器与散热器之间运送冷却剂。泵(例如耦接在管布置内)可以使冷却剂在热交换器与散热器之间流动。热交换器可以位于机箱内部或外部。
1.一种用于冷却发热设备的散热器，包括：
2.根据权利要求1所述的散热器，其中，所述多个热管和/或蒸气室基本上垂直于所述热传递块的平面和/或基本上平行于所述侧壁延伸。
3.根据任一前述权利要求所述的散热器，其中，所述多个热管和/或蒸气室中的至少一个热管和/或蒸气室的长度大于所述热传递块的尺寸。
4.根据任一前述权利要求所述的散热器，其中，所述壳体还包括盖，所述盖被布置成对所述内部容积进行密封，使得所述散热器为冷却板。
5.根据任一前述权利要求所述的散热器，还包括：冷却剂入口，所述冷却剂入口用于将来自所述散热器外部的冷却剂接收到所述内部容积；以及冷却剂出口，所述冷却剂出口用于使冷却剂离开所述内部容积并且被传递至所述散热器外部。
6.根据权利要求5所述的散热器，其中，所述冷却剂出口包括管，所述管被配置成接收来自所述内部容积的相对靠近所述热传递块的部分的冷却剂，并且在垂直于所述热传递块的平面的方向上相对远离所述热传递块运载所接收的冷却剂。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的散热器，其中，所述冷却剂入口和/或所述冷却剂出口各自包括可移除地耦接至所述壳体的连接端口。
8.根据任一前述权利要求所述的散热器，其中，所述侧壁由多个模块形成，每个模块限定所述侧壁的一部分，使得所述模块堆叠在所述热传递块上以限定所述内部容积。
9.根据任一前述权利要求所述的散热器，其中，所述多个热管以规则的图案布置，其中每个热管的中心与一个或更多个相应的相邻热管之间的角度为60度。
10.根据任一前述权利要求所述的散热器，其中，所述多个热管和/或蒸气室具有不同的截面大小和/或形状。
11.根据权利要求10所述的散热器，其中，所述多个热管和/或蒸气室包括：
12.根据权利要求10或权利要求11所述的散热器，其中，所述多个热管和/或蒸气室具有为以下中之一的截面形状：圆形；多边形；矩形；翅片状；以及六边形。
13.根据任一前述权利要求所述的散热器，其中，所述多个热管和/或蒸气室被焊接或冶金接合至所述热传递块中。
14.根据任一前述权利要求所述的散热器，其中，所述多个热管和/或蒸气室中的每一个热管和/或蒸气室被定位在所述热传递块中的相应孔内。
15.根据权利要求1至12中的任一项所述的散热器，其中，所述热传递块包括与所述多个热管和/或蒸气室成一体的蒸气室。
16.根据任一前述权利要求所述的散热器，还包括：
17.根据权利要求16所述的散热器，其中，所述一个或更多个挡板包括沿远离所述热传递块的方向分布在所述内部容积中的多个大体为平面的挡板，相邻的挡板覆盖所述内部容积的截面面积的不同部分，从而使所述冷却剂穿过多个热管和/或蒸气室流动。
18.根据任一前述权利要求所述的散热器，其中，以下中的一者或两者：
19.根据任一前述权利要求所述的散热器，其中，所述冷却剂为液体。
20.一种冷却电子系统，包括：
21.根据权利要求20所述的冷却电子系统，还包括：
22.根据权利要求21所述的冷却电子系统，还包括：
23.根据权利要求20至22中的任一项所述的冷却电子系统，其中，所述电子设备为第一电子设备，所述冷却电子系统还包括第二电子设备，所述第二电子设备被布置成使得从所述散热器流出的冷却剂流过所述第二电子设备。
24.根据权利要求20至23中的任一项所述的冷却电子系统，还包括机箱，所述电子设备和所述散热器位于所述机箱内。
