一种流体分流散热器

技术领域

本说明书一般涉及向电子设备提供冷却。

背景技术

电子设备由于功率消耗而产生热量。在没有足够的冷却的情况下，产生的过多热量可能导致电子设备的损坏和故障。电子设备可以通过诸如散热器的冷却系统来冷却。散热器是将热量从电子设备传递到流体介质的无源热交换器。

发明内容

散热器可用于冷却电子设备，例如处理器，存储器，网络设备和其他热量产生设备。在计算系统中，散热器可用于冷却中央处理单元(CPU)，图形处理单元(GPU)，张量处理单元(TPU)，芯片组和随机存取存储器(RAM)模块以及其他电子设备。

散热器是无源热交换器，其可以将电子设备产生的热量传递到较低温度的流体介质，例如空气或液体冷却剂。流体介质从电子设备去除并散发热量。散热器可用于降低或维持电子设备的温度，从而防止电子设备过热。

散热器可以去除的热量取决于各种因素，包括散热器的表面积，通过散热器的流体量和速度以及通过散热器的流体流动方向。可以通过增加散热器从电子设备去除的热量来提高散热器的性能。散热器性能也可以通过提高从电子设备去除热量的速率来提高。

散热器可以具有热耦合至热负荷的基座，例如电子设备。由于靠近热负荷，散热器靠近基座的区域可能会比散热器的其他区域承受更高的温度。可以将诸如流体控制表面的设计特征添加到散热器中，以将流体流向散热器的基座，增加散热器在基座附近的区域中的空气流量。散热器底部附近的流体流量增加可以降低基座附近的温度，提高散热器的整体散热性能。

通常，在本说明书中描述的主题的一个创新方面可以体现在一种散热器中，该散热器包括基座，该基座限定了具有基座平面的第一侧面和与该第一侧面相对的第二侧面。散热器包括多个平面鳍片，所述多个平面鳍片从基座平面延伸出来，并相对于彼此平行。多个平面鳍片中的每个平面鳍片包括：耦合至基座平面的底部鳍片边缘；与底部鳍片边缘相对的顶部鳍片边缘；从底部鳍片边缘延伸至顶部鳍片边缘的前导鳍片边缘；以及从底部鳍片边缘延伸到顶部鳍片边缘的鳍片平面以及一个或多个控制表面。所述一个或多个控制表面从鳍片平面延伸，并且相对于散热器平面、底部散热器边缘和顶部散热器边缘设置，从而使得在前导鳍片边缘流动的流体被引导向基座平面。

前述实施例和其他实施例可各自可选地包括单独或组合的以下特征中的一个或多个。在一些实施例中，对于多个平面鳍片中的每一个，前导鳍片边缘由流体流入端定义，并且平面鳍片包括与前导鳍片边缘相对的尾部鳍片边缘，其由流体流出端定义。

在一些实施例中，一个或多个控制表面包括沿着从前导鳍片边缘向尾部鳍片边缘延伸的单排布置的多个控制表面。所述单排相对于基座平面水平地设置。

在一些实施例中，一个或多个控制表面按照多排设置。所述多排中的每排从前导鳍片边缘向尾部鳍片边缘延伸，并且相对于基座平面水平地设置。所述多排中的每排距离底部边缘一垂直距离，并且该垂直距离不同于每排之间的垂直距离。

在一些实施例中，多排中的每排包括相同数量的控制表面。

在一些实施例中，多排中的每排包括与相邻排的相应数量的控制表面不同数量的控制表面。

在一些实施例中，一个或多个控制表面中的每个控制表面相对于基座的平面以非零角度设置。

在一些实施例中，在多排中的特定排中的一个或多个控制表面中的每一个以相对于基座的平面的相应角度安装，并且，每排的相应角度与其他排的相应角度不同。

在一些实施例中，多个控制表面被压印在鳍片平面中。

在一些实施例中，多个控制表面被焊接到鳍片平面上。

通常，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以体现在一种平面鳍片中，该鳍片包括底部鳍片边缘，与底部鳍片边缘相对的顶部鳍片边缘，从底部鳍片边缘延伸的顶部鳍片边缘的前导鳍片边缘，以及从底部鳍片边缘延伸至顶部鳍片边缘的鳍片平面。平面鳍片包括一个或多个从鳍片平面延伸，并相对于鳍片平面、底部鳍片边缘和顶部鳍片边缘设置的控制表面，使得从前鳍片边缘流动的流体被引导朝向底部鳍片边缘。

前述实施例和其他实施例可各自单独地或组合地包括以下一个或多个特征。在一些实施例中，前导鳍片边缘由流体流入端限定，并且平面鳍片包括与前导鳍片边缘相对的尾部鳍片边缘，其由流体流出端限定。

在一些实施例中，一个或多个控制表面包括沿着从前导鳍片边缘朝向尾部鳍片边缘延伸的单排布置的多个控制表面。所述单排相对于底部边缘水平地布置。

在一些实施例中，根据多排布置多个控制表面。所述多排中的每一排从前导鳍片边缘朝向尾部鳍片边缘延伸，并且相对于底边缘水平设置。所述多排中的每一排距离底部边缘一垂直距离，并且该垂直距离不同于每一排之间的垂直距离

在一些实施例中，多排中的每排包括相同数量的控制表面。

在一些实施例中，多排中的每排包括与相邻排的相应数量的控制表面不同数量的控制表面。

在一些实施例中，一个或多个控制表面中的每个控制表面相对于底部边缘以非零角度安装。

在一些实施例中，在多排的特定排中的一个或多个控制表面中的每个控制表面相对于底部边缘的相应角度安装，并且每排的每个相应的角度与其他排的相应的角度不同。

在一些实施例中，多个控制表面被压印在鳍片平面中。

在一些实施例中，多个控制表面被焊接到鳍片平面上。

本说明书的主题的一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中阐述。根据说明书，附图和权利要求书，本主题的其他特征，方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是具有流体控制表面的示例散热器的图。

图2是散热器的侧后透视图。

图3是散热器的侧视图。

图4A和图4B是散热器的鳍片的侧前透视图。

图5是流过散热器的流体的图。

在各个附图中，相同的附图标记和标记指示相同的元件。

具体实施方式

图1是具有流体控制表面110的示例散热器100的图。还参考图2和图3描述了散热器100，图2和图3分别示出了散热器100的侧后和侧面透视图。

尽管描述了附图中所描绘的散热器100的许多特征，但是为了简洁起见，省略了附图中所描绘的一些结构的描述。此外，相似特征的编号被省略以避免附图过于混乱。

参考图1，散热器100包括限定第一侧的基座108。基座108的第一侧具有基座平面112。基座108具有与第一侧相对的第二侧114。

散热器100具有从基座平面112延伸的多个平面鳍片116。平面鳍片116彼此平行布置，并且在该示例中，从基座平面112垂直延伸。鳍片116可以包括一个或多个控制表面110。如本说明书中所使用的，控制表面110是从平面鳍片116的平面延伸的结构，该结构以一定角度限定表面，并引导气流沿该角度确定的方向流动。该角度使得气流被向下引导朝向热负荷。

基座108可以热耦合到热负荷122。热负荷122可以是例如印刷电路板(PCB)124的发热组件。在一些实施例中，热负荷122是计算机芯片。在操作中，由热负荷122产生的热量从热负荷122传导到基座108，再传导到鳍片116。

散热器100位于导管106内，或者在流体流动方向上定位。在该示例中，风扇118将例如空气120的流体引导到管道106中。管道106可以将空气120包含在散热器100周围的一定体积内。风扇118可以以指定的流速将空气120引导到管道106中，该指定的流速可以是例如40立方英尺/分钟(CFM)，64CFM或100CFM。空气120流过管道106内的散热器100。当空气120通过散热器100时，热量从鳍片116传递到空气120。这样，流过散热器100的空气120去除了热量。因此，离开散热器100的空气120比进入散热器100的空气120热。

参考图1并且更具体地参考图2，每个鳍片116包括底部鳍片边缘212，该底部鳍片边缘212耦合至基座108的第一侧的基座平面112。每个鳍片116还包括与底部鳍片边缘212相对的顶部鳍片边缘214。每个鳍片116包括从底部鳍片边缘212延伸到顶部鳍片边缘214的前导鳍片边缘216和与前导鳍片边缘216相对的尾部鳍片边缘218。

在操作中，空气120在鳍片116的前导鳍片边缘216处进入散热器100。空气120在鳍片116的尾部鳍片边缘218处离开散热器100。因此，对于每个鳍片116，前导鳍片边缘216由流体流入端限定，而尾部鳍片边缘218由流体流出端限定。

每个鳍片116包括从底部鳍片边缘212延伸到顶部鳍片边缘214的鳍片平面210，并且每个鳍片116包括从鳍片平面210延伸的一个或多个控制表面110。控制表面110相对于鳍片平面210、底部鳍片边缘212和顶部鳍片边缘214设置，使得流体从鳍片116的前导鳍片边缘216被引导朝向基座108。如图1和图2所示，控制表面以一定角度设置，以便引导流体(空气)沿向下的方向流向基座108。

示例散热器100具有200毫米(mm)长，100mm宽，60mm高的尺寸。其他尺寸也能容纳。基座108的第一侧可以限定散热器100的长度和宽度，而鳍片116的鳍片平面210可以限定散热器100的高度。示例散热器100可以由导热金属材料制成，例如铝合金。

参考图3，每个鳍片116的控制表面110可以布置成一个或多个排310a，310b，310c(“排310”)。尽管在图3中示出了三排310，但是散热器100可包括更多排或更少排。例如，散热器可以包括一排，五排或七排。

一个或多个排310可以分别相对于基座108的平面水平放置。每个排310从前导鳍片边缘216朝向尾部鳍片边缘218延伸长度L的一部分。排310c的延伸比排310b的延伸占长度L的更多部分。排310b的延伸比排310a的延伸占长度L的更多部分。在一些示例中，一排或多排310可从前导鳍片边缘216朝向尾部鳍片边缘218延伸整个长度L。

每排310a，310b，310c距底部鳍片边缘212的垂直距离与其他排310a，310b，310c距底部鳍片边缘212的垂直距离不同。例如，排310b从底部鳍片边缘212移位的垂直距离比排310c大。类似地，排310a以比排310b和310c更大的垂直距离从底部鳍片边缘212移位。排310可以相对于底部鳍片边缘212在竖直方向上以高度H彼此间隔开。高度H可以是例如8mm，10mm或12mm的值。在一些示例中，两个相邻排310之间的高度H可以与两个其他相邻排310之间的高度H不同。例如，排310c和排310b之间的高度H可以与排310b和排310a之间的高度H不同。

排310各自包括从前导鳍片边缘216朝向尾部鳍片边缘218布置的一个或多个控制表面110。排310内的每个控制表面110可以被定位为与在排310内的另一个控制表面110之间相距一定间距。控制表面110可以相互之间隔开距离D，距离D的测量垂直于控制表面110的平面。距离D可以是例如6mm、7mm或8mm的值。在一些示例中，特定排310的控制表面110的距离D可以不同于另一排310的控制表面110的距离D。例如，排310a的控制表面110的距离D可以不同于排310b的控制表面110。

在一些示例中，每个排310可以包括与相邻排310的相应数量的控制表面110不同数量的控制表面110。例如，排310a包括两个控制表面110，排310b包括五个控制表面110，排310c包括八个控制表面110。在一些示例中，排310中的两个或更多排可以包括相同数量的控制表面110。

控制表面110可以相对于基座108的平面以非零角度A设置。在一些示例中，每排的角度A可以不同于其他每排的相应角度A。例如，排310a的控制表面110的角度A可以与排310b的控制表面110的角度A不同。角度A可以是例如15度，20度或30度的值。

图4A和图4B是散热器100的鳍片116的侧视前透视图。图4A示出了鳍片116的右前透视图。图4B示出了鳍片116的左前透视图。

控制表面110安装在鳍片平面210上。在一些示例中，控制表面110可以安装在鳍片平面210的一侧，例如，右侧，如图4A和4B所示。在一些示例中，控制表面110可以安装在鳍片平面210的两侧，例如右侧和左侧。在一些示例中，控制表面110可被焊接到鳍片平面210上。在一些示例中，控制表面110可被压印在鳍片平面210中。在又一些示例中，控制表面110可以是鳍片平面210的折叠部分，该折叠部分在矩形图案的三个边上切割并在矩形图案的其余边上折叠。

图5是流过散热器100的流体的图。图5示出了散热器100的一个鳍片116的侧视截面图。在图5中使用灰度表示流体的温度。通常，较深的灰色表示较低的流体温度，并且较浅的灰色表示较高的流体温度。

在操作中，例如空气120的流体在鳍片116的前导鳍片边缘216处进入散热器100。空气120流过散热器100，并在尾部鳍片边缘218处离开散热器100。当空气120流过散热器100时，空气120从散热器100带走热量。因此，离开散热器100的空气120的平均温度高于进入散热器100的空气120的平均温度。

当空气120进入散热器100时，一些空气120接触每排310a，310b，310c的控制表面110。控制表面110将空气120引导向基座108。因此，更靠近基座108流动的空气120的量增加。例如，当空气120流过散热器100时，在底部鳍片边缘212和排310c之间流动的空气120的量增加。同时，随着一些空气120朝着基座108转移，在排310a和排310b之间流动的空气120的量减小。

如图5所示，当空气120流过散热器100时，空气120使温度升高。因此，在尾部鳍片边缘218处离开散热器100的空气120比在前导鳍片边缘216处进入散热器100的空气120更热。另外，由于基座108热耦合到热负荷122，鳍片116的更靠近基座108的区域通常比鳍片116的远离基座108的区域更热。因此，离开散热器100距底座108的垂直距离较短的空气120通常比离开散热器100距底座108的垂直距离较大的空气120热。。

与没有控制表面的情况相比，控制表面110增加了流过散热器100的高温区域的空气120的量，该温度区域更靠近基座108。增加更靠近基座108流动的空气120的量可以增加从散热器100去除的热量和/或从散热器100去除的热速率。因此，通过将空气120引向散热器100的基座，控制表面110可以改善散热器100的散热性能。

散热器100的除热性能可以通过例如测量热负荷122的温度来确定。具有控制表面110的散热器100与没有类似控制表面110的散热器100相比，可导致热负荷122的温度更低。

尽管本说明书包含许多特定的实施细节，但是这些不应被解释为对所要求保护的范围的限制，而应被解释为对特定实施例而言特定的特征的描述。在本说明书中在单独的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实施例中或以任何合适的子组合来实现。而且，尽管以上可以将特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此声称，而且，尽管以上特征可以描述为在特定组合中起作用而且甚至开始就是这样请求的，但来自所请求组合的一个或多个特征在有些情况下可以从组合中切除，并且可以将所要求保护的组合用于子组合或变体。

类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求以所示的特定顺序或以连续的顺序执行这样的操作，或者执行所有示出的操作以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以集成在单个软件产品或系统中或者被封装到多个软件产品中。

已经描述了本主题的特定实施例。其他实施例在所附权利要求的范围内。例如，权利要求中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍然实现期望的结果。作为一个示例，附图中描绘的过程不一定需要所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。