專利名稱：用于熱移除或熱傳遞的熱交換器裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請案包含涉及用于經(jīng)設(shè)計(jì)以克服現(xiàn)有技術(shù)的若干限制的新型強(qiáng)迫通風(fēng)熱交 換器的裝置、方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了說明熱管理的問題，參考計(jì)算機(jī)和微電子行業(yè)。常常依據(jù)摩爾定律來討論超 大規(guī)模集成(VLSI)半導(dǎo)體技術(shù)中的進(jìn)步，摩爾定律在最常見的定義中預(yù)測每個中央處理 單元(CPU)的晶體管數(shù)目每18個月翻倍。1971年，英特爾(Intel)推出“4004”處理器，其 含有2，300個晶體管且以740kHz的時(shí)鐘速度運(yùn)行。到2006年，市場上已能購買到具有超過 十億個晶體管和超過3GHz時(shí)鐘速度的處理器。許多此些現(xiàn)代CPU產(chǎn)生的廢熱遠(yuǎn)超過100W。 提高CPU能力的持續(xù)進(jìn)步現(xiàn)在受到熱管理問題的嚴(yán)重阻礙?，F(xiàn)有技術(shù)水平熱管理技術(shù)的 限制的迫切需要是繼續(xù)沿著摩爾定律的增長曲線前進(jìn)，這種情形被稱為“熱磚墻(thermal brick wall) ” 問題。

圖1中展示現(xiàn)有技術(shù)水平CPU冷卻器的實(shí)例，其包含具有平坦底面(以促進(jìn)形成 到熱負(fù)載的低熱阻連接)的鰭式金屬散熱器1，以及用于產(chǎn)生沖擊到散熱器鰭狀物上的氣 流的軸流風(fēng)扇2。散熱器1具有多個鰭狀物以增加熱交換表面積，且由例如鋁等高導(dǎo)熱率 的材料制成。用于金屬散熱器的材料的選擇還可反映其它要求，例如使散熱器重量輕、成本 低、容易制造(例如，使用具有良好的機(jī)械成形性質(zhì)的合金)等的需要。還包含用于將風(fēng)扇 2緊固到散熱器1的扣緊構(gòu)件3和4。在大多數(shù)桌上型和膝上型計(jì)算機(jī)中，CPU與例如圖1所示的CPU冷卻器直接熱接觸 而安裝，或通過例如熱管等熱提取裝置間接連接。電子設(shè)備熱管理技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)可參見 由以下專利涵蓋的技術(shù)來進(jìn)一步說明美國專利分類的類和子類165/121、165/104. 33和 361/697，尤其是第 7，349，212,7, 304，845,7, 265，975,7, 035，102,6, 860，323,6, 356，435 號美國專利以及公開的第2004/0109291、2005/0195573和2007/0041158號美國專利公開 案。
5
早先在半導(dǎo)體行業(yè)中，組件設(shè)計(jì)者認(rèn)識到，例如功率晶體管等許多裝置需要某種 形式的熱管理以便維持足夠的裝置溫度操作裕度(參見第5，736，787號美國專利)。為了 解決此問題，此些組件通常與鰭式金屬散熱器直接接觸而安裝。此些鰭式散熱器主要依賴 于自然對流來使空氣循環(huán)通過冷卻鰭狀物。最終使用風(fēng)扇來輔助散熱器上方和周圍的空氣 移動以改進(jìn)從散熱器的熱提取的速率和效率變成了常規(guī)的做法。隨著時(shí)間過去，用于電子 設(shè)備冷卻的散熱器尺寸變得較大、并入有更大數(shù)目的鰭狀物，且使用更精細(xì)的鰭狀物幾何 形狀來嘗試進(jìn)一步改進(jìn)散熱器與周圍空氣之間的熱交換。此“散熱器加風(fēng)扇”架構(gòu)(參見 圖1)仍代表著空氣冷卻熱交換器技術(shù)中的現(xiàn)有技術(shù)(參見英克魯佩勒· F. P. (Incropera F. P.)、戴威特· D. P. (Dewitt D. P.)、博格曼· T. L(Bergman Τ. L)和萊文· A. S. (Levine A. S.)的“熱和質(zhì)量傳遞的基本原理(Fundamentals of Heat and Mass Transf er) ” 第 6 版，約翰威立父子出版社，紐約，2007)。直到1990年代中期，仍相對很少關(guān)注用于CPU冷卻的空氣冷卻熱交換器的性能。 此些“散熱器加風(fēng)扇”(HSPF)裝置的冷卻能力完全足以用于大多數(shù)CPU應(yīng)用，且早期HSPF 裝置的電功率消耗相對低(通常大約1瓦)。但最終，增加的晶體管密度和較高的時(shí)鐘速 度開始需要更好的熱管理技術(shù)。這促使人們開發(fā)顯著改進(jìn)的廢熱提取技術(shù)、基本上可行的 熱管技術(shù)和改進(jìn)的熱界面材料。另一方面，廢熱處理的幾乎所有性能改進(jìn)都是通過基于標(biāo) 準(zhǔn)HSPF架構(gòu)按比例放大裝置尺寸來實(shí)現(xiàn)的；為了解決CPU功率耗散增加的問題，簡單地將 風(fēng)扇和鰭式金屬散熱器兩者都制作得較大。應(yīng)注意“廢熱提取”與“廢熱處理”之間的區(qū)別。如上所提到，在1990年代中期之 前，HSPF裝置的冷卻能力足以用于大多數(shù)CPU應(yīng)用。通常，主要問題在于產(chǎn)生和維持低熱 阻接合點(diǎn)，這一點(diǎn)很難做到，因?yàn)榭捎糜诖藢?dǎo)熱接合點(diǎn)的表面積的量可能相對小，且因?yàn)榻?合點(diǎn)可能經(jīng)受重復(fù)的熱循環(huán)。為此原因，熱管理的問題長期以來被許多人視為主要是廢熱 提取的過程，事實(shí)上，熱管理還包括廢熱處理的第二步驟。在熱提取步驟中，熱是從例如CPU 芯片等高熱密度區(qū)移除，且再分布于較大區(qū)域上以促進(jìn)將廢熱傳遞到周圍空氣的熱處理的 第二步驟。然而熱提取與熱處理之間的區(qū)別常常會引起混淆。舉例來說，例如膝上型計(jì)算 機(jī)中使用的熱管等熱管可能在熱處理方面不提供任何功能性。熱管的用途可能是通過小接 觸面積提取大量的熱且將所述熱傳送到熱交換器，例如結(jié)合風(fēng)扇使用的鰭式散熱器，或例 如膝上型計(jì)算機(jī)的金屬底盤等無源散熱器。相同裝置可稱為基于珀耳帖效應(yīng)的熱電“冷卻 器”，其為可用以增強(qiáng)熱負(fù)載與熱交換器之間的熱輸送的電力供電熱泵；熱交換器最終執(zhí)行 將大體上所有廢熱導(dǎo)出到周圍空氣的功能(或能夠吸收大量熱的其它熱儲存器)。當(dāng)然，熱處理還可能涉及傳遞到水或另一冷卻劑，但對于大多數(shù)實(shí)踐應(yīng)用，目標(biāo)是 將廢熱傳遞到由周圍大氣提供的大的熱儲存器。除了可以氣密密封金屬封閉體的形式實(shí)施 的熱管以外，采用需要任一種類的液體處理和/或封存的冷卻方法存在大量阻力。事實(shí)上， 長久以來已知道熱磚墻問題可在較大程度上通過采用熱傳導(dǎo)液體(由于其優(yōu)良的熱輸送 性質(zhì))來解決。然而，必須使用液體的冷卻系統(tǒng)由于實(shí)踐考慮(而不是性能考慮)而沒有 推廣到例如大量市場的個人計(jì)算等應(yīng)用中。近年來，用于CPU冷卻的空氣冷卻熱交換器的顯著增加的尺寸、重量和功率消耗 已開始達(dá)到大多數(shù)商業(yè)應(yīng)用的可行性的極限(最顯著的是，用于家庭和辦公室環(huán)境的大量 生產(chǎn)的個人計(jì)算機(jī))。事實(shí)證明，由在高能力CPU冷卻器中使用的較大、較強(qiáng)力風(fēng)扇產(chǎn)生的高水平可聽噪聲也阻礙了 HSPF裝置的進(jìn)一步按比例縮放(參見湯普森· R. J. (Thompson R. J.)和湯普森·Β. F. (Thompson B. F.)的“構(gòu)建完美 PC(Building the Perfect PC) ”，奧 萊理(0’ Reilly)媒體公司，塞瓦斯托波爾，加利福尼亞，2004)。同時(shí)，VLSI技術(shù)的進(jìn)步不斷持續(xù)。在許多現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，空氣冷卻熱交換器技術(shù)的 性能現(xiàn)在是CPU性能的進(jìn)一步改進(jìn)的主要限制因素。沿著摩爾定律的增長曲線的持續(xù)前進(jìn) 不再僅僅由VLSI技術(shù)的改進(jìn)決定。由于熱限制，例如較高晶體管密度和以較高時(shí)鐘速度操 作的能力等VLSI進(jìn)步不再能容易地開發(fā)。熱交換器的冷卻能力可在其導(dǎo)熱率方面定義，G = dP/dT，其中P是熱負(fù)載的功率 耗散，且T是在熱交換器與熱負(fù)載之間的界面處熱交換器的溫度，使得用于熱傳導(dǎo)的SI單 位是W K—1。然而通過對流，CPU冷卻器的幾乎所有數(shù)據(jù)表單均在熱阻R (K W—1)(導(dǎo)熱率的倒 數(shù))方面指定性能。應(yīng)注意，除了熱阻和導(dǎo)熱率的以上純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)國際聯(lián)盟(IUPAC) 定義(參見www.iupac.org)以外，現(xiàn)有技術(shù)中有時(shí)候使用其它名稱和符號來表示相同的量 (例如，對熱阻使用符號“ θ ”)。例如圖1所示的中等尺寸CPU冷卻器的熱阻通常大約為IK W—1。市場上可購買到若 干大得多且重得多的高能力CPU冷卻器，其提供低達(dá)0. 3K W—1的熱阻。但在空氣冷卻散熱器 的尺寸、重量和電功率消耗對于例如個人計(jì)算機(jī)等應(yīng)用來說已無法進(jìn)一步增加的程度上， 現(xiàn)在必須努力改進(jìn)熱交換器的三個特定冷卻能力量度每單位體積冷卻能力(W IT1nT3)、每 單位重量冷卻能力(W ITkg-1)以及每單位功率消耗冷卻能力(K—1)。“熱磚墻”問題的本質(zhì)在于用于增加例如CPU冷卻器等裝置的比容量的所有實(shí)踐選 擇看似已經(jīng)窮盡。舉例來說，過去二十年中的穩(wěn)定進(jìn)步已將許多冷卻風(fēng)扇中使用的無刷電 動機(jī)的電-機(jī)械效率增加到95%的典型值。這給改進(jìn)留下了極少的空間。類似地，在科學(xué) 和工程設(shè)計(jì)文獻(xiàn)中關(guān)于散熱器鰭狀物幾何形狀以及氣流與散熱器相互作用的優(yōu)化方面存 在數(shù)千個參考文獻(xiàn)。此項(xiàng)工作讓人能較好地理解流場_散熱器相互作用，但對流場_散熱 器相互作用的此較好理解僅帶來裝置架構(gòu)和性能的不斷改進(jìn)。電子設(shè)備熱管理技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)由美國國防部高等研究計(jì)劃局(DARPA)在2008 年1月對空氣冷卻熱交換器技術(shù)的新想法的研究提議的呼吁中概述“過去的40年中，CMOS、電信、主動感測和成像以及其它技術(shù)經(jīng)歷了重大技術(shù)革新。 但在同一歷史時(shí)期，空氣冷卻熱交換器的技術(shù)、設(shè)計(jì)和性能停滯不前。當(dāng)今現(xiàn)有技術(shù)熱交換 器和鼓風(fēng)機(jī)的性能數(shù)據(jù)在許多情況下還是基于I960年代執(zhí)行的測量?！盌ARPA也許因在1970年代起始因特網(wǎng)的開發(fā)而最著名，現(xiàn)在DARPA決定必須將大 量資源投入到解決空氣冷卻問題上(參見www, darpa. mil/baa, DARPA綜合局公告08-15， 2008年1月8日)。在VLSI技術(shù)已產(chǎn)生對空氣冷卻熱交換器技術(shù)改進(jìn)的極大經(jīng)濟(jì)刺激的情況下，此 技術(shù)停滯可能看上去不太可能；電子設(shè)備熱管理技術(shù)的當(dāng)前市場是約$5B/年。雖然有如此 大的經(jīng)濟(jì)刺激但仍缺乏進(jìn)步的原因一部分是與限制HSPF架構(gòu)的性能的物理效應(yīng)的基礎(chǔ)特 性有關(guān)，下文詳細(xì)論述所述物理效應(yīng)。技術(shù)停滯的另一顯著原因似乎是人們傾向于對熱管理技術(shù)的特定方面進(jìn)行優(yōu)化 而不是整體地重新考慮此問題。例如常規(guī)CPU冷卻器等裝置的操作是通過跨多個工程設(shè)計(jì) 規(guī)則的物理過程來管理。因此，關(guān)于對風(fēng)扇技術(shù)的改進(jìn)的個別工作可能將鰭式金屬散熱器視為標(biāo)準(zhǔn)化建置塊，其可針對所有意圖和目的被視為“黑匣子”。同樣，著重于擠壓鋁散熱器 技術(shù)的改進(jìn)的個人可能將風(fēng)扇視為消耗電功率且提供氣流的黑匣子。專注于特定領(lǐng)域可能 使得很難完整了解經(jīng)優(yōu)化熱管理的問題。舉例來說，一個有趣的發(fā)現(xiàn)是，用于CPU冷卻的市 售風(fēng)扇的數(shù)據(jù)表單極少(如果有的話)提供風(fēng)扇的機(jī)械效率(即，旋轉(zhuǎn)機(jī)械功率到氣流的 轉(zhuǎn)換效率)的任何規(guī)范。這是不幸的，因?yàn)槿缦挛恼撌?，在例如CPU冷卻器等裝置中使用的 風(fēng)扇的機(jī)械效率證明是對于總體裝置架構(gòu)的問題具有深遠(yuǎn)的含義。更一般來說，重新考慮 強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻的問題需要重新審視傳統(tǒng)HSPF架構(gòu)的基本假設(shè)以及空氣冷卻熱交換器技術(shù) 的相關(guān)聯(lián)停滯。因?yàn)闊醾鬟f是具有基礎(chǔ)技術(shù)重要性的領(lǐng)域，所以本文描述的實(shí)施例的應(yīng)用領(lǐng)域極 為廣泛。先前論述已強(qiáng)調(diào)了電子設(shè)備冷卻領(lǐng)域的應(yīng)用，其中熱管理可應(yīng)用于一個或一個以 上有源和/或無源電子組件，包含(但不限于)電阻器、電容器、電感器、變壓器、二極管、整 流器、晶間管、晶體管、放大器、集成電路、顯示器驅(qū)動器、線路驅(qū)動器、緩沖器、微處理器、中 央處理單元、圖形處理單元、協(xié)處理器、變換器、傳感器、致動器、電源、交流/直流轉(zhuǎn)換器、 直流/交流轉(zhuǎn)換器、直流/直流轉(zhuǎn)換器、交流/交流轉(zhuǎn)換器或印刷電路組合件。但應(yīng)了解， 本文描述的實(shí)施例可適用于多種多樣的其它技術(shù)領(lǐng)域(例如，能源領(lǐng)域)。顯然，包括一個 或一個以上強(qiáng)迫通風(fēng)熱交換器的任何裝置均可顯著得益于此熱交換器的尺寸、重量、能量 消耗和/或噪聲的減小。但除此之外，此裝置整體的能量效率可通過降低熱交換器的熱阻 來顯著改進(jìn)。舉例來說，在能源領(lǐng)域中，多種多樣的用于熱與機(jī)械互轉(zhuǎn)換工作的裝置采用夾在 兩個熱交換器之間的熱引擎的形式。此熱引擎可用以從從高溫源(下文中稱為“熱源”)到 低溫匯(下文中稱為“熱匯”)的自發(fā)熱流動產(chǎn)生機(jī)械功。舉例來說，蒸汽輪機(jī)可從從例如 燃料燃燒等熱源到例如周圍大氣等熱匯的自發(fā)熱流動產(chǎn)生機(jī)械功。此熱引擎的最大理論效 率稱為卡諾(Carnot)效率，可表達(dá)為
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其包括熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其可適于與熱負(fù)載熱接觸；以及熱傳遞結(jié)構(gòu)，其浸沒在周圍媒介中，所述熱傳遞結(jié)構(gòu)耦合到所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)而形成夾 在所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)與所述熱傳遞結(jié)構(gòu)之間的氣體填充間隙區(qū)，所述氣體填充間隙區(qū)具有大 體上低的熱阻，所述熱傳遞結(jié)構(gòu)可相對于所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱傳遞結(jié)構(gòu)具備包括以下各項(xiàng)中的一者或 一者以上的表面特征鰭狀物、翼片、葉片、通道、導(dǎo)管、銷、柱、板、狹槽、突出物、凹口、穿孔、 孔、帶紋理表面、分段元件、交錯元件和光滑表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括適于維持所述氣體填充間隙區(qū)的軸承結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括適于使所述熱傳遞結(jié)構(gòu)相對于所述周圍 媒介和/或熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和/或平移的機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括用于調(diào)整所述氣體填充間隙區(qū)的尺寸的 構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述氣體填充間隙區(qū)的尺寸未經(jīng)調(diào)節(jié)、經(jīng)被動式 調(diào)節(jié)、主動式調(diào)節(jié)或其合適組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述間隙距離大體上為零，以便準(zhǔn)許所述熱傳遞 結(jié)構(gòu)與所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的滑動接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)和所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的表面包括潤 滑劑涂層、抗摩擦涂層或所述兩者。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述周圍媒介包括純氣體或氣體混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述氣體填充間隙區(qū)包括純氣體或氣體混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，且其進(jìn)一步包括入口，其適于將從建筑物和/或封閉物外部接收的空氣引導(dǎo)到所述熱傳遞結(jié)構(gòu)；以及 出口，其適于將來自所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的受熱空氣引導(dǎo)到所述建筑物和/或封閉物外部。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備適于對一個或一個以上有源和/或無源 電子組件的熱管理，所述電子組件包含但不限于電阻器、電容器、電感器、變壓器、二極管、 整流器、晶間管、晶體管、放大器、集成電路、顯示器驅(qū)動器、線路驅(qū)動器、緩沖器、微處理器、 中央處理單元、圖形處理單元、協(xié)處理器、變換器、傳感器、致動器、電源、交流/直流轉(zhuǎn)換 器、直流/交流轉(zhuǎn)換器、直流/直流轉(zhuǎn)換器、交流/交流轉(zhuǎn)換器或印刷電路組合件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備適于對含有一個或一個以上熱負(fù)載的 建筑物、封閉物或設(shè)備的熱管理，所述建筑物、封閉物或設(shè)備例如為發(fā)電廠、工廠、計(jì)算機(jī)數(shù) 據(jù)中心、計(jì)算機(jī)服務(wù)器群、商業(yè)建筑物、實(shí)驗(yàn)室、辦公室、公共空間、住宅區(qū)、運(yùn)輸交通工具、 儀器或機(jī)器。
14.一種設(shè)備，其包括一個或一個以上熱交換器，所述熱交換器例如為加熱器、空氣調(diào) 節(jié)器、冷藏箱、冷凍器、吸收式冷凍機(jī)、蒸發(fā)冷卻器、熱儲存器、冷凝器、輻射器、熱泵、熱引 擎、電動機(jī)或發(fā)電機(jī)，其中所述熱交換器中的一者或一者以上包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的 設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述表面特征是在向前掃掠、向后掃掠和/或徑 向定向上安置。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述軸承結(jié)構(gòu)適于提供所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)與所述 熱傳遞結(jié)構(gòu)之間的大體上低的摩擦。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述軸承結(jié)構(gòu)包括流體動力學(xué)氣體軸承、流體靜 力學(xué)氣體軸承、磁性軸承、機(jī)械軸承和/或軸襯結(jié)構(gòu)中的一者或一者以上。
18.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述軸承結(jié)構(gòu)包括流體動力學(xué)氣體軸承，且進(jìn)一 步提供一個或一個以上適于減少或消除熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)與熱傳遞結(jié)構(gòu)的表面之間的機(jī)械接觸 的機(jī)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述軸承結(jié)構(gòu)包括流體靜力學(xué)氣體軸承，且進(jìn)一 步包括位于所述熱傳遞結(jié)構(gòu)上的螺旋凹槽或其它表面特征，其中所述螺旋凹槽或其它表面 特征提供向所述熱傳遞結(jié)構(gòu)賦予旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。
20.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括一個或一個以上適于維持大體上恒定 的旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括適于向所述熱傳遞結(jié)構(gòu)賦予旋轉(zhuǎn)的至 少一個轉(zhuǎn)子部件和一個或一個以上定子線圈。
22.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述熱傳遞結(jié)構(gòu)適于抽吸、循環(huán)所述周圍媒介和 /或向所述周圍媒介賦予運(yùn)動。
23.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括用于通過改變所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的角速 度來調(diào)整所述設(shè)備的熱阻的構(gòu)件。
24.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中將所述熱傳遞結(jié)構(gòu)放置于加速的參考系中大體 上減小了圍繞所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的邊界層的平均厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的角速度足夠高從而在所述熱 傳遞結(jié)構(gòu)的一個或一個以上表面的一部分上引起湍流。
26.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述熱傳遞結(jié)構(gòu)包括至少一個用于在所述氣體 填充間隙區(qū)中產(chǎn)生湍流或促進(jìn)對流輸送的結(jié)構(gòu)元件，其中所述氣體填充間隙區(qū)的所述熱阻 減小。
27.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括一個或一個以上適于顛倒所述熱傳遞 結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向的機(jī)構(gòu)。
28.一種溫度控制設(shè)備，其包括根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的顛倒的旋轉(zhuǎn)適于從所述熱傳 遞結(jié)構(gòu)的一個或一個以上表面移除外來物質(zhì)，所述外來物質(zhì)包含但不限于微粒、冷凝物和/ 或冰。
30.一種在熱負(fù)載與周圍媒介之間傳遞熱的方法，其包括與熱負(fù)載熱接觸的熱傳導(dǎo)結(jié) 構(gòu)、與周圍媒介交換熱所借助的可移動熱傳遞結(jié)構(gòu)、所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的至少一個表面與所 述熱傳遞結(jié)構(gòu)的至少一個表面之間的氣體填充間隙區(qū)，其中在所述熱負(fù)載與所述周圍媒介 之間傳遞熱。
31.一種集成電路組合件，其包括集成電路封裝，其具有表面；熱傳遞結(jié)構(gòu)，其與所述集成電路封裝熱連通；以及電動機(jī)，其經(jīng)配置以移動所述熱傳遞結(jié)構(gòu)，其中所述熱傳遞結(jié)構(gòu)和所述集成電路封裝 經(jīng)配置以使得氣體填充間隙至少部分響應(yīng)于所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的運(yùn)動而形成于所述熱傳遞 結(jié)構(gòu)與所述集成電路封裝之間，所述熱傳遞結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以將熱傳遞到周圍媒介。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路組合件，其中所述電動機(jī)經(jīng)配置以旋轉(zhuǎn)所述熱傳 遞結(jié)構(gòu)以將熱傳遞到所述周圍媒介。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路組合件，其中所述組合件在所述熱傳遞結(jié)構(gòu)與所 述集成電路封裝之間大體上不含導(dǎo)熱油脂或膏。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路組合件，其進(jìn)一步包括集成電路板，所述集成電 路封裝通過至少一個焊接接合點(diǎn)耦合到所述集成電路板。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路組合件，其中所述電動機(jī)至少部分集成到所述集 成電路封裝中。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的集成電路組合件，其中定子結(jié)構(gòu)的線圈安置于所述集成電 路封裝內(nèi)。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的集成電路組合件，其進(jìn)一步包括經(jīng)配置以將控制信號耦合 到所述電動機(jī)的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路至少部分安置于所述集成電路封裝內(nèi)。
38.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路組合件，其中所述集成電路封裝的所述表面具有 經(jīng)配置以至少部分響應(yīng)于所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的運(yùn)動而產(chǎn)生所述氣體填充間隙的紋理。
39.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路組合件，其中所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的表面具有經(jīng)配置 以至少部分響應(yīng)于所述熱傳遞結(jié)構(gòu)的運(yùn)動而產(chǎn)生所述氣體填充間隙的紋理。
全文摘要
本發(fā)明提供用于強(qiáng)迫對流熱交換器的系統(tǒng)和方法。在一個實(shí)施例中，向與熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)熱接觸的熱負(fù)載或從所述熱負(fù)載傳遞熱，經(jīng)過窄的氣隙傳遞到浸沒于例如空氣等周圍媒介中的旋轉(zhuǎn)熱傳遞結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L23/34GK102112939SQ200980129769
公開日2011年6月29日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者杰弗里·P·科普洛 申請人:桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室