[发明专利]冷却设备、冷却的电子模块及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及热传输机制，更具体涉及用于除去由一个或多个电子装置产生的热的冷却设备、冷却的电子设备及其制作方法。更加具体地，本发明涉及流体冷却设备和用于冷却一个或多个电子装置的方法。

背景技术

众所周知，工作的电子装置产生热量。应该从装置除去这种热量，从而将装置结温度维持在期望极限内，无法除去由此产生的热量导致了装置温度上升，潜在地导致热失控状态。电子工业的多种趋势相结合以提高热管理的重要性，包括从电子装置的热去除，包括其中热管理传统上未受重视的技术，例如CMOS。具体而言，对于更快和更致密封装电路的需要对于热管理的重要性有着直接的影响。首先，随着工作频率提高，功耗以及因此热产生增大。其次，在较低装置结温度下，增加的工作频率是可能的。此外，由于越来越多的装置被封装到单个芯片上，功率密度(瓦特/cm²)增大，使得需要从特定尺寸的芯片或模块去除更多的功率。这些趋势结合以产生如下的设备，其中不再期望单纯通过传统的空气冷却方法，例如使用具有导热管或蒸气腔的空气冷却的热沉，从现代的装置中除去热量。这种空气冷却技术在其从具有高功率密度的电子装置提取热量的能力上内在地受到限制。

因此，冷却当前和未来的高热负载、高热通量电子装置的需求要求发展主动的热管理技术例如液体喷射冲击(liquid jet impingement)以冷却电子装置。此处所披露的发明旨在解决对增强的液体基冷却设备和冷却方法的这种持续需求。

发明内容

通过提供了一种冷却设备克服了现有技术的缺点并提供了另外的优点。该冷却设备，包括：供给歧管装置，包括多个入口孔，用于当所述冷却设备用于冷却至少一个电子装置时将冷却剂注入到待冷却表面上；以及返回歧管装置，具有配置成当所述冷却设备用于冷却所述至少一个电子装置时密封到所述待冷却表面的表面，所述返回歧管装置包括导热材料，并提供了在冷却剂冲击所述待冷却表面之后用于排放所述冷却剂的至少一个返回通道，其中当使用中冷却至少一个电子装置且返回歧管装置的表面密封到所述待冷却表面时，通过至少一个返回通道排放的冷却剂冷却所述返回歧管装置，由此有助于在返回歧管装置的表面密封到待冷却表面的区域内待冷却表面的进一步冷却，其中所述返回歧管装置包括多个返回通道，用于在冷却剂冲击待冷却表面之后排放所述冷却剂，并包括多个导热鳍，所述多个返回通道至少部分地由所述多个导热鳍定义；以及至少部分围绕所述返回歧管装置的盖层装置，其中所述盖层装置密封到冷却设备的基板，当所述冷却设备工作时，干体积部分存在于所述盖层装置和所述返回歧管装置之间，所述干体积容纳置成毗邻由所述冷却设备冷却的所述至少一个电子装置的至少一个无源装置，所述至少一个无源装置从基板表面向上延伸的高度高于所述至少一个电子装置从基板表面向上延伸的高度。

在改进方面中，该多个导热通道置于该供给歧管结构的周边，且该多个返回通道的至少一些返回通道的特征尺寸小于250微米。在另一个改进方面中，该多个入口孔包括多个喷射口，用于将冷却剂的喷射冲击提供至待冷却表面上，且其中在工作时，冷却剂在冲击待冷却表面之后通过该多个返回通道排放时冷却该多个导热鳍。

在另一方面，提供了一种冷却的电子设备，包括：基板；耦合到所述基板的至少一个电子装置；以及用于冷却所述至少一个电子装置的冷却设备，所述冷却设备包括：供给歧管装置，包括多个入口孔，用于将冷却剂喷射到至少一个待冷却表面上，所述至少一个待冷却表面为所述至少一个电子装置的一部分或耦合到所述至少一个电子装置，以利于从所述至少一个电子装置的热传输；以及返回歧管装置，具有沿其周边密封到所述至少一个待冷却表面的基面，所述返回歧管装置包括导热材料并提供至少一个返回通道，用于在冷却剂冲击所述至少一个待冷却表面之后排放冷却剂，其中通过所述至少一个返回通道排放的冷却剂冷却所述返回歧管装置，由此有助于在所述返回歧管装置的基面密封到待冷却表面的区域内待冷却表面的进一步冷却，其中所述返回歧管装置提供多个返回通道，用于在冷却剂冲击待冷却表面之后排放所述冷却剂，并包括多个导热鳍，所述多个返回通道至少部分地由所述多个导热鳍定义，并且所述冷却的电子设备包括耦合到所述基板的多个电子装置，所述冷却的电子设备还包括至少部分围绕所述返回歧管装置的盖层装置，其中所述盖层装置密封到基板，且其中所述返回歧管装置在电子装置之间定义干体积，所述干体积与冷却剂隔离且尺寸调整为容纳置于相邻电子装置之间的至少一个无源装置，所述至少一个无源装置从基板表面向上延伸的高度高于所述至少一个电子装置从基板表面向上延伸的高度。