專(zhuān)利名稱(chēng)：高表面容積比結(jié)構(gòu)及其與微型熱交換器的結(jié)合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器的領(lǐng)域。更特別是，本發(fā)明涉及一種由液體冷卻系統(tǒng)的微型構(gòu)造化的熱交換器裝置中以便有效的熱吸收。
技術(shù)背景在液體冷卻系統(tǒng)中有效的熱傳導(dǎo)需要流動(dòng)液體盡可能與熱連接 表面區(qū)域接觸以便從冷卻裝置中吸收熱量。高表面容積比材料(HSV詣)結(jié)構(gòu)的可靠和有效的制造因此對(duì)于開(kāi)發(fā)有效的微型熱交換 器來(lái)說(shuō)非常重要。使用硅微型通道是本發(fā)明的受讓人早期提出的液 體冷卻系統(tǒng)中的一種熱量收集器結(jié)構(gòu)。例如，參考2003年8月18 日提交的題為"APPARATUS AND METHOD OF FORMING CHANNELS IN A HEAT-EXCHANGING DEVICE"的 一 同審查中的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào) 10/643684。高的縱橫比通道通過(guò)硅的各向異性蝕刻來(lái)制造，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種方 法被廣泛用于微加工和MEMS中。但是，硅相對(duì)于許多其它材料、特別 是相對(duì)于真金屬具有低的熱傳導(dǎo)性。雖然現(xiàn)有技術(shù)中存在由較高傳導(dǎo) 性材料制造和設(shè)計(jì)微型熱交換器的方法，這些方法使用昂貴的制造技 術(shù)或者指定的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有明確經(jīng)濟(jì)可行的制造方法。例如，授予K. W. Kelly等人的美國(guó)專(zhuān)利NO. 6415860描述在交叉流 動(dòng)微型熱交換器中所有LIGA形成的微型通道。結(jié)合于此作為參考的 Kelley專(zhuān)利中描述的方法使用LIGA, —種現(xiàn)有技術(shù)公知的高縱橫比微 加工(MRM)。 LIGA是多步驟工藝，其包括光刻、電鍍和形成HSVRM 結(jié)構(gòu)的微型模制，但是由于使用外界材料并需要同步加速輻射而成本 高。授予J.A.Matthews的美國(guó)專(zhuān)利NO. 5274920的方法描述一種通過(guò)將多個(gè)板與凹入?yún)^(qū)域?qū)訅涸谝黄饋?lái)制造微型交換器的工藝。這種方 法形成包括多個(gè)微觀細(xì)槽的微型結(jié)構(gòu)。雖然完整地描述了每個(gè)板的結(jié) 構(gòu)，結(jié)合于此作為參考的Matthews專(zhuān)利沒(méi)有描述用于制造該板的經(jīng)濟(jì)并可升級(jí)的方法。授予J. Schulz-Harder等人的美國(guó)專(zhuān)利NO. 6014312描述一種通 過(guò)各自包括開(kāi)口的一組層來(lái)構(gòu)造的散熱片。該層逐一疊置，形成流路。 結(jié)合于此作為參考的所述專(zhuān)利描述多邊形環(huán)結(jié)構(gòu)開(kāi)口 ，但是沒(méi)有描述 制造這種層的方法。發(fā)明內(nèi)容熱交換器循環(huán)例如流體的冷卻材料，該材料從熱產(chǎn)生源吸收熱量 并將熱量承載離開(kāi)熱產(chǎn)生源，由此冷卻熱產(chǎn)生源。熱交換器可因此用 來(lái)冷卻多種熱源，例如半導(dǎo)體器件、電池、馬達(dá)、加工腔室壁以及產(chǎn) 生熱量的任何來(lái)源。按照本發(fā)明，提過(guò)一種制造包括微型結(jié)構(gòu)的熱交換器的方法。在 一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括使用材料去除工藝來(lái)形成多個(gè)窗口層從而 穿過(guò)多個(gè)熱傳導(dǎo)層形成多個(gè)微型開(kāi)口的步驟；以及將多個(gè)窗口層連接 在一起以便形成合成微型結(jié)構(gòu)的步驟。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，熱傳導(dǎo)層包括銅，并且由熱傳導(dǎo)層形 成的多個(gè)窗口層通過(guò)銅焊工藝連接在一起。銅焊最好在真空或例如合 成氣體或純氫氣的還原氣氛中在爐子內(nèi)進(jìn)行。最好是銅焊通過(guò)包括銀 的銅焊材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用銀，爐子最好加熱到大約850TC,在該溫度下， 銀擴(kuò)散到銅內(nèi)，形成Cu-Ag-金屬?gòu)?fù)雜合金，該合金熔化，由此提供出 色的熱和機(jī)械粘接性。由于形成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)的開(kāi)口的微觀長(zhǎng)度比例，仔細(xì)控制銅焊工 藝，使得銅焊材料不完全或部分堵塞開(kāi)口。最好是，在銅焊之前，銀 鍍覆在熱傳導(dǎo)層上，對(duì)于大約150微米厚的熱傳導(dǎo)層來(lái)說(shuō)，銀厚度在 大約0. 25和大約2微米之間變化。制造熱交換器的方法最好還包括在 將多個(gè)窗口層連接在一起之前在多個(gè)窗口層的每個(gè)層中對(duì)準(zhǔn)開(kāi)口的步 驟。這種對(duì)準(zhǔn)確保來(lái)自于多個(gè)熱傳導(dǎo)層的組合的合成微型結(jié)構(gòu)具有所 需特性。例如，如果形成微型通道結(jié)構(gòu)，對(duì)準(zhǔn)確保其縱橫比主要取決 于粘接在一起的熱傳導(dǎo)層的數(shù)量。本發(fā)明考慮到用于形成窗口層的多種工藝，包括基于材料去除的 工藝以及基于材料沉積的工藝。示例性工藝包括(但不局限于)激光 鉆銷(xiāo)、激光加工、濕蝕刻、LIGA、光刻、離子束蝕刻、化學(xué)氣相沉積 (CVD)、物理氣相沉積(PVD)、濺射沉積、蒸發(fā)沉積、分子束外延生長(zhǎng)、無(wú)電鍍覆和電解鍍覆。雖然其中許多是HARM工藝，本發(fā)明不需要 HARM工藝。最好是，微觀開(kāi)口通過(guò)濕蝕刻工藝形成。優(yōu)選的濕蝕刻工藝是各 向同性濕蝕刻工藝。在其中熱傳導(dǎo)層包括銅的優(yōu)選實(shí)施例中，形成微 觀開(kāi)口的工藝可以是貫通掩膜化學(xué)蝕刻(還公知為光化學(xué)加工或 PCM)、貫通掩膜電子化學(xué)蝕刻(還公知為電蝕刻或電化學(xué)微加工)或 者某些其它適當(dāng)?shù)臐裎g刻工藝。通過(guò)將多個(gè)熱傳導(dǎo)層連接在一起形成的合成微型結(jié)構(gòu)包括微型網(wǎng) 格、多個(gè)微型通道或者某些其它高表面容積比材料結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中， 微型結(jié)構(gòu)通過(guò)穿過(guò)多個(gè)熱傳導(dǎo)層的每個(gè)層形成的微觀開(kāi)口構(gòu)成，最好 是使用包括在每個(gè)熱傳導(dǎo)層的第一側(cè)形成第一微型圖案以及在每個(gè)熱 傳導(dǎo)層的第二側(cè)形成第二微型圖案。以此方式，第一和第二微型圖案 互補(bǔ)，以便在熱傳導(dǎo)層內(nèi)形成連續(xù)的微型通道。作為選擇，第一和第 二微型圖案設(shè)計(jì)成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)形成重疊的微型網(wǎng)格。多個(gè)熱傳導(dǎo)層最好具有大約50和大約250微米之間的厚度。另 外，形成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)的微觀開(kāi)口最好具有大約50和大約300微米之 間的尺寸。在本發(fā)明的另一方面，提供一種制造微型熱交換器的方法，該熱 交換器包括熱傳導(dǎo)、高表面容積比材料(HSVRM)結(jié)構(gòu)。該方法包括如 下步驟提供由第一材料制成的蓋結(jié)構(gòu)、連接由第二材料制成并構(gòu)造 成從蓋結(jié)構(gòu)分配冷卻流體的歧管結(jié)構(gòu)、使用材料去除工藝穿過(guò)包括熱 傳導(dǎo)材料的多個(gè)熱傳導(dǎo)層形成多個(gè)微觀開(kāi)口以便形成多個(gè)窗口層。該 方法還包括將多個(gè)窗口層連接在一起，以便形成包括熱傳導(dǎo)材料的合 成HSVRM結(jié)構(gòu)，其中形成在多個(gè)熱傳導(dǎo)層的每個(gè)層內(nèi)的特定微觀開(kāi)口 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成在熱傳導(dǎo)層連接在一起時(shí)形成合成HSVRM結(jié)構(gòu)。該方法還 包括將合成HSVRM結(jié)構(gòu)與歧管結(jié)構(gòu)以及蓋結(jié)構(gòu)連接，使得歧管層構(gòu)造 成將流體遞送到HSVRM結(jié)構(gòu)，并且將包括第三材料的平底座結(jié)構(gòu)與合 成HSVRM結(jié)構(gòu)、歧管結(jié)構(gòu)以及蓋結(jié)構(gòu)連接在一起，以便形成微型熱交 換器。在此方面，HSVRM結(jié)構(gòu)最好按照所述的方法來(lái)形成，其中熱傳導(dǎo) 層最好是銅，并且它們最好通過(guò)銅焊工藝連接在一起。另外，蓋、歧 管和平底座結(jié)構(gòu)最好使用銀基銅焊材料通過(guò)銅焊工藝與HSVRM結(jié)構(gòu)連接在一起。銀最好鍍覆在蓋、歧管和底座結(jié)構(gòu)上，其厚度在大約1和大約10微米之間。最好是，包括HSVRM結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)層鍍覆大約l微 米的銀，并且歧管、蓋和底座結(jié)構(gòu)鍍覆大約4微米的銀。在銅焊工藝 的其它實(shí)施例中，歧管鍍覆大約4微米的銀，并且熱傳導(dǎo)HSVRM結(jié)構(gòu) 鍍覆l微米的銀，而蓋和平底座結(jié)構(gòu)保持未鍍覆。最好是，在微型熱交換器組裝之后，平底座結(jié)構(gòu)被研磨成精細(xì)光 潔度。另外，除了最好形成在蓋或歧管結(jié)構(gòu)內(nèi)以便使得流體從外部流 體網(wǎng)絡(luò)中流出的多個(gè)孔口之外，組裝的微型熱交換器為流體輔助的熱 交換器提供液密結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，包括合成HSVRM結(jié)構(gòu)的多個(gè)熱傳導(dǎo)層 的數(shù)量和厚度被選擇成優(yōu)化微型熱交換器的壓力降和熱阻性能。在本發(fā)明的另一方面中，微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器包括多個(gè)熱傳導(dǎo) 層，每個(gè)熱傳導(dǎo)層具有穿過(guò)其中形成的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微觀開(kāi)口，其中多個(gè) 細(xì)長(zhǎng)微觀開(kāi)口對(duì)準(zhǔn)并且多個(gè)熱傳導(dǎo)層連接在一起以便形成HSVRM結(jié) 構(gòu)，其中第一熱傳導(dǎo)層內(nèi)的每個(gè)細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口與至少一個(gè)相鄰的熱傳導(dǎo)層 的三個(gè)以上的細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口連通。微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器最好包括具有銅并通過(guò)銅焊工藝連接在一 起的熱傳導(dǎo)層。另外，雖然它們可經(jīng)由多種可選擇工藝形成，如本發(fā) 明的前面描述的實(shí)施例那樣，微觀開(kāi)口最好通過(guò)各向同性濕蝕刻工藝 形成。另外，多個(gè)熱傳導(dǎo)層的數(shù)量和厚度最好被選擇成優(yōu)化微型結(jié)構(gòu) 化的熱交換器的壓力降和熱阻性能。在本發(fā)明的又一方面，微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器包括多個(gè)熱傳導(dǎo) 層，每個(gè)熱傳導(dǎo)層包括穿過(guò)其中形成的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微觀開(kāi)口，其中多個(gè) 細(xì)長(zhǎng)微觀開(kāi)口對(duì)準(zhǔn)并且多個(gè)熱傳導(dǎo)層連接在一起以便形成HSVRM結(jié) 構(gòu)，其中第一熱傳導(dǎo)層內(nèi)的每個(gè)細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口與任何相鄰的熱傳導(dǎo)層的唯 --個(gè)細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口連通。多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微觀開(kāi)口最好在多個(gè)熱傳導(dǎo)層的每個(gè)熱傳導(dǎo)層內(nèi)是相同 的。再者，微觀開(kāi)口最好通過(guò)在包括銅的多個(gè)熱傳導(dǎo)層上進(jìn)行的各向 同性濕蝕刻工藝形成，隨后使用包括銀的銅焊材料通過(guò)銅焊工藝結(jié)合 在一起。最好是，多個(gè)熱傳導(dǎo)層的數(shù)量和厚度最好被選擇成優(yōu)化微型 結(jié)構(gòu)化的熱交換器的壓力降和熱阻性能。在本發(fā)明的可選擇實(shí)施例中，多個(gè)窗口層通過(guò)例如CVD、 PVD、分子束外延生長(zhǎng)、濺射沉積、蒸發(fā)沉積或鍍覆的材料沉積方法形成，并 且以所述的方式連接在一起。本發(fā)明可用來(lái)形成多種熱交換結(jié)構(gòu)。例如，本發(fā)明包括經(jīng)由以上 措施形成的構(gòu)造，以及下面更加詳細(xì)描述的此專(zhuān)利申請(qǐng)中教導(dǎo)的熱交換結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)包括2003年5月15日提交的題為"METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING OF MICROCHANNEL HEATSINS"的一同審查中的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/439635中教導(dǎo)的 熱交換結(jié)構(gòu)、2003年5月16日提交的題為"INTERWO濯MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS"的 一同審查中的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/439912中教導(dǎo)的熱交換結(jié)構(gòu)、 2003年10月6日提交的題為"METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE" 的一同審查中的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/680584中教導(dǎo)的熱交換結(jié)構(gòu) 以及2003年7月1日提交的題為，LTI-LEVEL MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS"的一同審查中的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/612241中教導(dǎo) 的熱交換結(jié)構(gòu)。


圖IA表示按照本發(fā)明的實(shí)施例使用兩個(gè)微型圖案形成的兩個(gè)熱傳 導(dǎo)層的局部截面圖；圖IB表示按照本發(fā)明的實(shí)施例使用兩個(gè)微型圖案形成的熱傳導(dǎo)層 的透視圖；圖IC表示按照本發(fā)明的實(shí)施例由多個(gè)熱傳導(dǎo)層形成的HSVRM結(jié)構(gòu) 的透視圖；圖2A表示按照本發(fā)明實(shí)施例的微型熱交換器的分解視圖； 圖2B表示按照本發(fā)明實(shí)施例的組裝微型熱交換器的透視圖； 圖3A表示按照本發(fā)明的熱交換器的可選擇歧管層的頂視圖； 圖3B表示按照本發(fā)明具有可選擇歧管層的可選擇熱交換器的分解 視圖；圖4表示按照本發(fā)明的交織歧管層的透視圖；圖5表示按照本發(fā)明具有界面層的交織歧管層的頂視圖；圖6A表示沿著線A-A的本發(fā)明具有界面層的交織歧管層的截面圖；圖6B表示沿著線B-B的本發(fā)明具有界面層的交織歧管層的截面圖；圖6C表示沿著線C-C的本發(fā)明具有界面層的交織歧管層的截面圖；圖7A表示本發(fā)明的具有界面層的交織歧管層的分解視圖； 圖7B表示本發(fā)明的界面層的可選擇實(shí)施例的透視圖； 圖8A表示按照本發(fā)明的可選擇歧管層的頂視圖 圖8B表示按照本發(fā)明的界面層的頂視圖； 圖8C表示按照本發(fā)明的界面層的頂視圖；圖9A表示按照本發(fā)明的三層熱交換器的可選擇實(shí)施例的側(cè)視圖； 圖9B表示按照本發(fā)明的兩層熱交換器的可選擇實(shí)施例的側(cè)視圖； 圖10A-10E表示按照本發(fā)明具有不同微型銷(xiāo)陣列的界面層的透視圖；圖11表示按照本發(fā)明的可選擇熱交換器的剖視透視圖； 圖12A表示按照本發(fā)明的熱交換器的分解視圖； 圖12B表示按照本發(fā)明的可選擇熱交換器的分解視圖； 圖12C表示按照本發(fā)明的可選擇循環(huán)層的透視圖； 圖12D表示按照本發(fā)明的入口層的下側(cè)的透視圖； 圖12E表示按照本發(fā)明的可選擇入口層的下側(cè)的透視圖； 圖12F表示按照本發(fā)明的出口層的下側(cè)的透視圖； 圖12G表示按照本發(fā)明的可選擇出口層的下側(cè)的透視圖； 圖12H表示按照本發(fā)明的熱交換器的截面圖； 圖121表示按照本發(fā)明的可選擇熱交換器的截面圖； 圖13表示按照本發(fā)明具有用于單相流體流的入口和出口配置的循 環(huán)層的頂視圖；圖14表示按照本發(fā)明具有用于兩相流體流的入口和出口配置的循 環(huán)層的頂視圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明描述一種形成傳導(dǎo)層以及將多個(gè)層連接在一起以便形成三 維微型結(jié)構(gòu)化區(qū)域的方法。按照本發(fā)明，微型結(jié)構(gòu)化區(qū)域包括微型網(wǎng) 格、微型通道或者某些其它微型結(jié)構(gòu)。圖1A表示微型網(wǎng)格區(qū)域的第一 實(shí)施例，圖2A表示微型網(wǎng)格區(qū)域的第二實(shí)施例。圖1C表示按照本發(fā)明的實(shí)施例形成并連接在一起以便形成微型通道的多個(gè)層。圖1A表示按照本發(fā)明由兩個(gè)熱傳導(dǎo)層形成的兩個(gè)窗口層100、 150。最好是，兩個(gè)熱傳導(dǎo)層使用濕蝕刻工藝形成，其中使用照相工具 來(lái)確定窗口層100、 150的微觀開(kāi)口 120、 170的位置和圖案。兩個(gè)窗 口層包括形成微觀開(kāi)口 120、 170的多個(gè)厚實(shí)心桿110、 160以及薄實(shí) 心桿130、 180。在圖1所示的實(shí)施例中，窗口層IOO的微觀開(kāi)口 12 0和窗口層150 的微觀開(kāi)口 170構(gòu)造成相互重疊，使得窗口層150內(nèi)的每個(gè)開(kāi)口 120 與窗口層150的三個(gè)以上的開(kāi)口 170連通。在此實(shí)施例中，窗口層100 使用第一微型圖案形成，并且窗口層150使用第二微型圖案形成。笫 一和笫二微型圖案設(shè)計(jì)成在層IOO和150連接在一起時(shí)形成圖1A所示 的重疊微型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。圖1B表示按照本發(fā)明由熱傳導(dǎo)層形成的單個(gè)窗口層200。層200 包括形成微觀開(kāi)口 220的微觀厚實(shí)心桿210和薄實(shí)心桿230的第一子 層以及形成微觀開(kāi)口 250的微觀厚實(shí)心桿260和薄實(shí)心桿240的第二 子層。在圖1B所示的實(shí)施例中，微觀開(kāi)口 220和微觀開(kāi)口 250是細(xì)長(zhǎng) 的，并且形成為相互重疊，使得每個(gè)開(kāi)口 220與三個(gè)以上的開(kāi)口 250 連通。在此實(shí)施例中，使用第一微型圖案將開(kāi)口 220形成在熱傳導(dǎo)層 的第一側(cè)上，并且使用第二微型圖案將開(kāi)口 250形成在形成有窗口層 200的熱傳導(dǎo)層的第二側(cè)上。在窗口層200的形成過(guò)程中，所使用的第 一和笫二微型圖案設(shè)計(jì)成在單個(gè)窗口層200內(nèi)形成圖1B所示的重疊微 型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。圖1C表示包括連接在一起以便形成多個(gè)高縱橫比微型通道320的 多個(gè)窗口層310的微型結(jié)構(gòu)化的材料結(jié)構(gòu)300。每個(gè)窗口層310包括 微型結(jié)構(gòu)化的區(qū)域，該區(qū)域包括厚實(shí)心桿330和薄實(shí)心桿340。在窗口 層310組裝成結(jié)構(gòu)300時(shí)，桿330和340形成微型通道320。按照本 發(fā)明，每個(gè)窗口層310內(nèi)的微型通道在將多個(gè)窗口層310連接在一起 之前對(duì)準(zhǔn)。這種對(duì)準(zhǔn)確保由多個(gè)熱傳導(dǎo)層組合而成的合成微型結(jié)構(gòu)具 有所需性能。由于對(duì)準(zhǔn)，微型通道結(jié)構(gòu)320具有主要取決于粘接在一 起的窗口層310的數(shù)量的縱橫比。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，窗口層310包括銅，并且通過(guò)銅焊工藝連接在一起。銅焊最好在真空或例如合成氣體或純氫氣的還原氣氛 中在爐子內(nèi)進(jìn)行。最好是銅焊通過(guò)包括銀的銅焊材料實(shí)現(xiàn)。使用銀，爐子最好被加熱到大約850TC，在此溫度下，銀擴(kuò)散到銅內(nèi)，形成 Cu-Ag-金屬?gòu)?fù)雜合金，該合金熔化，由此提供出色的熱和機(jī)械粘接性。由于形成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)的開(kāi)口的微觀長(zhǎng)度比例，仔細(xì)控制銅焊工 藝，使得銅焊材料不完全或部分堵塞開(kāi)口。最好是，在銅焊之前，銀 鍍覆在熱傳導(dǎo)層上，對(duì)于大約150微米厚的熱傳導(dǎo)層來(lái)說(shuō)，銀厚度在 大約0. 25和大約2微米之間變化。圖2A表示按照本發(fā)明包括熱傳導(dǎo)(HSVRM)的微型熱交換器400 的分解視圖。微型交換器400包括與歧管結(jié)構(gòu)420連接的蓋結(jié)構(gòu)410、 多個(gè)窗口層430以及平底座結(jié)構(gòu)440。歧管層420構(gòu)造成分配冷卻流 體。最好是，微型熱交換器400的所有部件通過(guò)銅焊連接在一起。多 個(gè)窗口層430各自包括微觀開(kāi)口區(qū)域435。在多個(gè)窗口層430連接在 一起時(shí)，它們形成包括形成窗口層430的熱傳導(dǎo)材料的合成HSVRM結(jié) 構(gòu)。蓋結(jié)構(gòu)410、歧管結(jié)構(gòu)420和平底座結(jié)構(gòu)440最好與通過(guò)使用銀 基銅焊材料經(jīng)由銅焊工藝將窗口層430連接而形成的HSVRM結(jié)構(gòu)連 接。銀鍍覆在蓋結(jié)構(gòu)410、歧管結(jié)構(gòu)420以及平底座結(jié)構(gòu)440上，其 厚度在大約1和大約IO微米之間。更優(yōu)選的是，包括HSVRM結(jié)構(gòu)的熱 傳導(dǎo)層430鍍覆大約1微米的銀，并且歧管結(jié)構(gòu)420、蓋結(jié)構(gòu)410以 及底座結(jié)構(gòu)440鍍覆大約4微米的銀。在某些其它的實(shí)施例中，歧管 結(jié)構(gòu)420鍍覆大約4微米的銀，而蓋結(jié)構(gòu)410和平底座結(jié)構(gòu)440未鍍 覆。最好是，在微型熱交換器400組裝之后，平底座結(jié)構(gòu)440被研磨 到精細(xì)光潔度。另外，除了最好形成在蓋結(jié)構(gòu)410內(nèi)以便使得流體流 入歧管結(jié)構(gòu)420的特征425并隨后流入HSVRM結(jié)構(gòu)的多個(gè)孔口 415之 外，組裝的微型熱交換器400為流體輔助的熱交換器提供液密結(jié)構(gòu)。 最好是，流體從外部流體網(wǎng)絡(luò)流出。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，包括合成HSVRM結(jié)構(gòu)的多個(gè)窗口層430 的數(shù)量和厚度被選擇成優(yōu)化微型熱交換器400的壓力降和熱阻性能。圖2B是按照本發(fā)明的微型熱交換器500的透視圖。微型熱交換器 500包括蓋結(jié)構(gòu)510、歧管結(jié)構(gòu)520、底座結(jié)構(gòu)540以及多個(gè)熱傳導(dǎo)層530,每個(gè)熱傳導(dǎo)層具有穿過(guò)其中形成的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微觀開(kāi)口。多個(gè)細(xì)長(zhǎng) 微觀開(kāi)口對(duì)準(zhǔn)，并且多個(gè)熱傳導(dǎo)層連接在一起，以便形成HSVRM結(jié)構(gòu)。 另外，蓋結(jié)構(gòu)510包括多個(gè)流體孔口 560、 570，使得流體流過(guò)歧管結(jié) 構(gòu)520和HSVRM結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，圖1A-2B所示的窗口層最好通過(guò)濕蝕刻工 藝形成。最好是，所使用的濕蝕刻工藝是各向同性濕蝕刻工藝。在其 中熱傳導(dǎo)層包括銅的優(yōu)選實(shí)施例中，形成微觀開(kāi)口的工藝可以是貫通 掩膜化學(xué)蝕刻(還公知為光化學(xué)加工或PCM)、貫通掩膜電子化學(xué)蝕刻 (還公知為電蝕刻或電化學(xué)微加工)或者某些其它適當(dāng)?shù)臐裎g刻工 藝。同樣按照本發(fā)明，圖1A-2B所示的窗口層最好具有大約50和大約 250微米的厚度。另夕卜，形成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)以便形成窗口層的微觀開(kāi)口 最好具有大約50和大約300微米之間的尺寸。將理解到界面層和歧管層可以按照本發(fā)明以其它方式形成和組 合。例如，窗口層可以經(jīng)由包括基于材料沉積的工藝、基于材料去除 的工藝以及基于材料變形的工藝的多種工藝的任何一種來(lái)形成。雖然 可以使用HARM工藝，即使每個(gè)層不經(jīng)由HARM工藝形成，本發(fā)明可以 使得高縱橫比結(jié)構(gòu)由窗口層形成。示例性工藝包括但不局限于激光鉆 銷(xiāo)、激光加工、濕蝕刻、LIGA、光刻、離子束蝕刻、化學(xué)氣相沉積、 物理氣相沉積、濺射沉積、蒸氣沉積、分子束外延生長(zhǎng)、無(wú)電鍍覆和 電解鍍覆。同樣，可以使用沖壓。作為選擇，這些結(jié)構(gòu)可使用金屬注 射模制(MIM)、塑料注射模制、其它形式的模制或通過(guò)其它方式形成。按照本發(fā)明的熱交換器提供其中流過(guò)冷卻材料的平滑流路以及高 度分支的流動(dòng)圖案。這種結(jié)構(gòu)減小了經(jīng)由熱交換器泵送冷卻材料的泵 上的負(fù)載。按照本發(fā)明的實(shí)施例制造熱交換器的方法相對(duì)廉價(jià)。濕蝕 刻是化學(xué)蝕刻工藝，最好是使用是化學(xué)品，以便形成最終形成流路的 溝槽。與其它的器件制造工藝相比，濕化學(xué)品使用成本低并且快速。本發(fā)明可因此用來(lái)廉價(jià)地制造用來(lái)冷卻例如半導(dǎo)體加工裝置、馬達(dá)、 發(fā)光裝置、電池、加工腔室壁、MEMS以及任何產(chǎn)生熱量的裝置的多種 裝置的熱交換器。多種形式的冷卻材料可以傳送通過(guò)熱交換器，包括 但不局限于例如水的液體、空氣、其它氣體、蒸氣、例如氟利昂的制 冷劑或者可以有效吸收和傳送熱量的任何材料或材料組合。14圖3B表示按照本發(fā)明具有可選擇歧管層的可選擇三層熱交換器 IOO的分解視圖。圖3B所示的可選擇實(shí)施例是包括界面層102、至少 一個(gè)中間層104和至少一個(gè)歧管層106的三層熱交換器100。作為選 擇，如下面描述那樣，熱交換器100是包括界面層102和歧管層106 的兩層設(shè)備。圖3A表示本發(fā)明的可選擇歧管層106的頂視圖。特別是，如圖3B 所示，歧管層106包括四個(gè)側(cè)部以及頂表面130和底表面132。但是， 頂表面130在圖3A中被去除以便充分表示和說(shuō)明歧管層106的工作。 如3A所示，歧管層106具有一系列通道或通路116、 118、 120、 122 以及形成其中的孔口 108、 109。指形件118、 120在Z方向上如圖3B 所示完全延伸通過(guò)歧管層106的主體。作為選擇，指形件118和120 在Z方向上部分延伸通過(guò)歧管層106，并且具有圖3A所示的開(kāi)口。另 外，通道116和122部分延伸通過(guò)歧管層106。入口和出口通道116、 120之間的剩余區(qū)域(標(biāo)示為107)從頂表面130延伸到底表面132， 并且形成歧管層106的主體。如圖3A所示，流體經(jīng)由入口孔口 108進(jìn)入歧管層106并沿著入口 通道116流動(dòng)到從通道116在X和/或Y方向上分支的多個(gè)指形件 118，以便將流體施加在界面層102內(nèi)的所選區(qū)域。指形件118配置在 不同的預(yù)定方向上，以便將流體遞送到界面層102內(nèi)的熱源內(nèi)的熱點(diǎn) 處或附近的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的位置上。界面層102內(nèi)的這些位置此后稱(chēng)為 界面熱點(diǎn)區(qū)域。指形件構(gòu)造成固定以及臨時(shí)冷卻變化的界面熱點(diǎn)區(qū) 域。如圖3A所示，通道116、 122以及指形件118、 120在歧管層106 內(nèi)布置在X和/或Y方向上。因此，通道116、 122和指形件118和120 的變化方向可以遞送流體，以便冷卻熱源99內(nèi)的熱點(diǎn)和/或減小熱交 換器100內(nèi)的壓力降。作為選擇，通道116、 122和指形件118、 120 周期性地布置在歧管層106內(nèi)，并且具有如圖5所示實(shí)例那樣的一種 圖案。指形件118和120的配置以及尺寸考慮到需要被冷卻的熱源99內(nèi) 的熱點(diǎn)來(lái)確定。熱點(diǎn)的位置以及靠近或在每個(gè)熱點(diǎn)處產(chǎn)生的熱量大小 用來(lái)構(gòu)造歧管層106,使得指形件118、 120在界面層102內(nèi)放置在界 面熱點(diǎn)區(qū)域之上或附近。歧管層106最好使得單相和/或兩相流體循環(huán) 到界面層102，而不使得熱交換器100內(nèi)出現(xiàn)顯著的壓力降。遞送到界面熱點(diǎn)區(qū)域的流體在界面熱點(diǎn)區(qū)域處以及靠近界面熱點(diǎn)區(qū)域的熱源內(nèi) 的區(qū)域內(nèi)形成均勻的溫度。通道116和指形件118的尺寸和數(shù)量取決于多種因素。在一個(gè)實(shí) 施例中，入口和出口指形件118、 120具有相同的寬度尺寸。作為選擇， 入口和出口指形件118、 120具有不同的寬度尺寸。指形件118、 120 的寬度尺寸位于包括0. 25-0. 50毫米的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，入 口和出口指形件118、 12 0具有相同的長(zhǎng)度和深度尺寸。作為選擇，入 口和出口指形件118、 120具有不同的長(zhǎng)度和深度尺寸。在另一實(shí)施例 中，入口和出口指形件118、 120沿著指形件的長(zhǎng)度具有變化的寬度尺 寸。入口和出口指形件118、 120的長(zhǎng)度尺寸在包括0. 5毫米到熱源長(zhǎng) 度的尺寸三倍的范圍內(nèi)。另外，指形件118、 120具有包括0. 25-0. 5 毫米的范圍內(nèi)的高度或深度尺寸。另外，每分米小于10或大于30的 指形件交替地布置在歧管層106上。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理 解到在歧管層內(nèi)可以考慮到每分米10和3 0個(gè)之間的指形件。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以考慮到將指形件118、 UO和通道116、 122 的幾何形狀改變成非周期性的配置，以有助于優(yōu)化熱源熱點(diǎn)的冷卻。 為了在熱源99上實(shí)現(xiàn)均勻溫度，熱量傳遞到流體的空間分布與熱量產(chǎn) 生的空間分布匹配。在流體沿著界面層經(jīng)由微型通道110流動(dòng)時(shí)，其 溫度增加，并且由此在兩相狀態(tài)下它開(kāi)始轉(zhuǎn)換成蒸氣。因此，流體進(jìn) 行顯著的膨脹，由此造成速度大幅增加。通常，對(duì)于高速度流動(dòng)來(lái)說(shuō)， 改善了從界面層傳遞到流體的熱量效率。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)熱交換 器100內(nèi)的流體遞送和去除指形件118、 120和通道116、 122的截面尺寸來(lái)調(diào)節(jié)熱量傳遞到流體的效率。例如，特定的指形件可設(shè)計(jì)用于靠近入口處熱量產(chǎn)生較高的熱 源。另外，有利的是對(duì)于指形件118、 120和通道116、 122內(nèi)的流體 和蒸氣出現(xiàn)混合的區(qū)域設(shè)計(jì)較大截面。雖然未示出，指形件可設(shè)計(jì)成 在出口處以小截面面積開(kāi)始，以便造成流體的高速流動(dòng)。特殊指形件 或通道還可構(gòu)造成在下游出口處膨脹到較大截面，以造成較低速度流 動(dòng)。指形件或通道的這種構(gòu)造使得熱交換器在由于在兩相流動(dòng)中從液 體轉(zhuǎn)換成蒸氣而造成流體的容積、加速和速度增加的區(qū)域內(nèi)減小壓力 降，并優(yōu)化熱點(diǎn)冷卻。另外，指形件118、 120和通道116、 122可設(shè)計(jì)成沿著其長(zhǎng)度加寬并變窄，以便在微型通道熱交換器100內(nèi)的不同位置處增加流體速度。作為選擇，適當(dāng)?shù)氖菍⒅感渭屯ǖ莱叽鐝拇笞冃?，并且多次再次變回?lái)，以便按照熱源99上的所需熱量散發(fā)分布調(diào)節(jié)熱傳遞效率。 應(yīng)該理解到指形件和通道的變化尺寸的以上描述同樣適用于所述的其 它實(shí)施例，并且不局限于此實(shí)施例。作為選擇，如圖3A所示，歧管層106包括位于入口指形件118內(nèi) 的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口 119。在三層熱交換器100中，沿著指形件118流 動(dòng)的流體沿著開(kāi)口 119流動(dòng)到中間層104。作為選擇，在兩層熱交換器 100中，沿著指形件118流動(dòng)的流體沿著開(kāi)口 119直接流到界面層 102。另外，如圖3A所示，歧管層106包括位于出口指形件120內(nèi)的 開(kāi)口 121。在三層熱交換器100中，從中間層104流出的流體沿著開(kāi) 口 121向上流到出口指形件120。作為選擇，在兩層熱交換器100中， 從界面層102流出的流體沿著開(kāi)口 121向上直接流入出口指形件120。在可選擇實(shí)施例中，入口和出口指形件118、 120是不具有開(kāi)口的 開(kāi)口通道。歧管層106的底表面103在三層交換器100中鄰靠中間層 104的頂表面或者在兩層交換器中鄰靠界面層102。因此，在三層熱交 換器100中，流體自由來(lái)往于中間層104和歧管層106。流體通過(guò)導(dǎo) 管105和中間層104來(lái)往于適當(dāng)?shù)慕缑鏌狳c(diǎn)區(qū)域。本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員理解到導(dǎo)管105如下面描述那樣與指形件直接對(duì)準(zhǔn)，或者在三層系統(tǒng)定位在其它位置上。雖然圖3B表示具有可選擇歧管層的可選擇三層熱交換器100，熱 交換器IOO可選擇的是兩層結(jié)構(gòu)，其中包括歧管層106和界面層102， 由此流體直接在歧管層106和界面層102之間流過(guò)，而不經(jīng)過(guò)界面層 104。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到歧管、中間和界面層的構(gòu)造作為說(shuō) 明目的表示，并且不局限于所示的構(gòu)造。如圖3B所示，中間層104包括延伸穿過(guò)其中的多個(gè)導(dǎo)管105。流 入導(dǎo)管105將從歧管層106進(jìn)入的流體引導(dǎo)到界面層102的指定界面 熱點(diǎn)區(qū)域。類(lèi)似地，開(kāi)口 105還將流體從界面層102引導(dǎo)到排出流體 孔口 109。因此，中間層104還提供從界面層102遞送到排出流體孔 口 109的流體，其中排出流體孔口 108與歧管層106連通。根據(jù)包括但不局限于界面熱點(diǎn)區(qū)域的位置、為了充分冷卻熱源99 在界面熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)所需流體流量以及流體溫度的多種因素，導(dǎo)管105以預(yù)定圖案定位在界面層104內(nèi)。盡管可以考慮到多達(dá)幾個(gè)毫米的其 它寬度尺寸，導(dǎo)管具有IOO微米的寬度尺寸。另外，根據(jù)至少一個(gè)所 述的因素，導(dǎo)管105具有其它的尺寸。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到 中間層104內(nèi)的每個(gè)導(dǎo)管105具有相同的形狀和/或尺寸，雖然這不是 必須的。例如，類(lèi)似于所示的指形件，導(dǎo)管可作為選擇地具有變化長(zhǎng) 度和/或?qū)挾瘸叽?。另外，?dǎo)管105具有穿過(guò)中間層104的恒定深度或 高度尺寸。作為選擇，導(dǎo)管105具有穿過(guò)中間層104的變化深度尺寸， 例如梯形或噴嘴形狀。雖然導(dǎo)管105的水平形狀在圖2C內(nèi)表示成矩 形，導(dǎo)管105可另外具有任何其它形狀，包括但不局限于圓形(圖3A)、 彎曲、橢圓形。作為選擇， 一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管105成形并具有所述的一 個(gè)或多個(gè)指形件的一部分或全部的輪廓。中間層104水平定位在熱交換器100內(nèi)，其中導(dǎo)管105垂直定位。 作為選擇，中間層104在熱交換器100內(nèi)定位在任何其它方向上，包 括但不局限于對(duì)角線和彎曲形式。作為選擇，導(dǎo)管105在中間層104 內(nèi)定位在水平、對(duì)角線、彎曲或任何其它方向上。另外，中間層104 沿著熱交換器100的整個(gè)長(zhǎng)度水平延伸，由此中間層104將界面層102 與歧管層106完全分離，以便將流體引導(dǎo)通過(guò)導(dǎo)管105。作為選擇，熱 交換器100的一部分不包括歧管層106和界面層102之間的中間層 104，由此流體在其之間自由流動(dòng)。另外，中間層104作為選擇可在歧 管層106和界面層102之間垂直延伸，以便形成分離的獨(dú)特中間層區(qū) 域。作為選擇，中間層104不完全從歧管層106延伸到界面層102。圖3B表示按照本發(fā)明的界面層102的另一實(shí)施例的透視圖。如圖 3B所示，界面層102包括底表面103和多個(gè)微型通道壁110，由此微 型通道壁110之間的區(qū)域?qū)⒘黧w沿著流體流路引導(dǎo)或?qū)б?。底表?03 是平的，并且具有高熱傳導(dǎo)性，使得熱量從熱源99中充分傳導(dǎo)。作為 選擇，底表面103包括設(shè)計(jì)成從特定位置收集或排除流體的溝槽和/或 峰頂。微型通道壁IIO構(gòu)造成平行構(gòu)造，如圖3B所示，由此流體在微 型通道壁IIO之間沿著流路流動(dòng)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到微型通道壁110作為選擇根據(jù)以上 描述的因素以任何其它適當(dāng)構(gòu)造構(gòu)成。例如，界面層102作為選擇在 微型通道壁110的區(qū)段之間具有凹槽，如圖8C所示。另外，微型通道 壁110具有減小界面層102內(nèi)的壓力降或差的尺寸。還理解到除了微型通道壁110之外，還可考慮任何其它特征，包括但不局限于溝槽表面和微型多孔結(jié)構(gòu)，例如燒結(jié)金屬和硅泡沫體。但是，出于說(shuō)明目的，圖3B所示的平行微型通道壁110用來(lái)描述本發(fā)明的界面層102。作為 選擇，微型通道壁110具有不平行的構(gòu)造。微型通道壁110使得流體沿著界面熱點(diǎn)區(qū)域的所選熱點(diǎn)位置進(jìn)行 熱交換，以便在該位置處冷卻熱源99。根據(jù)熱源99的功率以及熱點(diǎn)尺 寸和來(lái)自于熱源的熱通量密度，微型通道壁110具有在20-300微米范圍的寬度尺寸以及在100微米到1毫米范圍內(nèi)的高度尺寸。作為選擇， 可以考慮任何其它的微型通道壁尺寸。雖然可以考慮任何其它的分離 尺寸范圍，根據(jù)熱源99的功率，微型通道壁110隔開(kāi)50-500微米的 分離尺寸范圍?；貋?lái)參考圖3B的組件，歧管層106的頂表面被剖去以便表示歧管 層106主體內(nèi)的通道116、 122和指形件118、 120。產(chǎn)生更多熱量的 熱源99內(nèi)的位置這里指的是熱點(diǎn)，由此熱源99內(nèi)產(chǎn)生較少熱量的位 置這里指的是溫點(diǎn)。如圖3B所示，熱源99表示成在位置A處具有熱 點(diǎn)區(qū)域，并且在位置B處具有溫點(diǎn)區(qū)域。鄰接熱點(diǎn)和溫點(diǎn)的界面層102 的區(qū)域相應(yīng)地指的是界面熱點(diǎn)區(qū)域。如圖3B所示，界面層102包括定 位在位置A之上的界面熱點(diǎn)區(qū)域A以及定位在位置B之上的界面熱點(diǎn) 區(qū)域B。如圖3A和3B所示，流體開(kāi)始經(jīng)由一個(gè)入口孔口 108進(jìn)入熱交換 器IOO。流體接著流到一個(gè)入口通道116。作為選擇，熱交換器100包 括一個(gè)以上的入口通道116。如圖3A和3B所示，沿著入口通道116 從入口孔口 108流動(dòng)的流體開(kāi)始分支到指形件118D。另外，沿著入口 通道116的其它部分繼續(xù)的流體流到單獨(dú)的指形件118B和118C等。在圖3B中，路條通過(guò)流動(dòng)到指形件118A供應(yīng)到界面熱點(diǎn)區(qū)域A， 由此流體向下流過(guò)指形件118A到中間層104。流體接著流過(guò)定位在指 形件118A之下的入口通道105A到界面層102，由此流體與熱源99進(jìn) 行熱交換。如上所述，界面層102內(nèi)的微型通道可在任何方向上構(gòu)造。 因此，界面區(qū)域A內(nèi)的微型通道111垂直于界面層102內(nèi)的其它微型 通道110定位。因此，雖然流體沿著界面層102的其它區(qū)域在其它方 向上流動(dòng)，來(lái)自于導(dǎo)管105A的流體沿著微型通道111流動(dòng)，如圖3B 所示。被加熱的流體接著向上流過(guò)導(dǎo)管105B到出口指形件120A。類(lèi)似地，流體在Z方向上向下流過(guò)指形件118E和118F到中間層 104。流體接著在Z方向上向下流過(guò)入口通道105C到界面層102。被 加熱的流體接著在Z方向上向上從界面層102流過(guò)出口導(dǎo)管105D到出 口指形件120E和120F。熱交換器100經(jīng)由出口指形件120去除中間 層106內(nèi)的被加熱流體，由此出口指形件120與出口通道122連通。 出口通道122使得流體經(jīng)由一個(gè)出口孔口 109從熱交換器流出。最好是流入和流出導(dǎo)管105同樣直接或幾乎直接定位在適當(dāng)界面 熱點(diǎn)區(qū)域之上，以便將流體直接施加在熱源99內(nèi)的熱點(diǎn)上。另外，對(duì) 于特定界面熱點(diǎn)區(qū)域來(lái)說(shuō)，每個(gè)出口指形件120構(gòu)造成最靠近各自入 口指形件118定位，以便減小其中的壓力降。因此，在離開(kāi)界面層102 到出口指形件120A之前，流體經(jīng)由入口指形件118A進(jìn)入界面層102 并沿著界面層102的底表面103流過(guò)最小的距離。應(yīng)該理解到流體沿 著底表面103運(yùn)行的所述一段距離足以去除熱源99產(chǎn)生的熱量，而不 產(chǎn)生不所需量的壓力降。另外，如圖3A和3B所示，指形件118、 120 內(nèi)的拐角彎曲以便減小流體沿著指形件118流動(dòng)的壓力降。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到圖3A和3B所示的歧管層106的構(gòu) 造只是示例性的。歧管層106內(nèi)的通道116和指形件118的構(gòu)造取決 于多種因素，包括但不局限于界面熱點(diǎn)區(qū)域的位置、來(lái)往于界面熱點(diǎn) 區(qū)域的流動(dòng)量以及界面熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量。例如，歧管層106 的一種可能的構(gòu)造包括沿著歧管層的寬度交替布置的平行入口和出口 指形件的整體圖案，如圖4-7A所示并如下描述。另外，可以考慮通道 116和指形件118的任何其它構(gòu)造。圖4表示按照本發(fā)明的熱交換器的可選擇歧管層406的透視圖。 圖4中的歧管層406包括多個(gè)交織或交聯(lián)的平行流體指形件411、412， 這些指形件使得單相和/或兩相流體循環(huán)到界面層402,而不使得熱交 換器400內(nèi)出現(xiàn)顯著的壓力降。如圖8所示，入口指形件411與出口 指形件412交替配置。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到一定數(shù)量 的入口或出口指形件可相互靠近定位，并且由此不局限于圖4所示的 交替構(gòu)造。另外，指形件可作為選擇設(shè)計(jì)成使得平行指形件從另一平 行指形件分支或連接其上。因此，可以使得入口指形件多于出口指形 件，并且反之亦然。入口指形件或通路411將進(jìn)入熱交換器的流體供應(yīng)到界面層402，并且出口指形件或通路412從界面層402去除流體，流體接著離 開(kāi)熱交換器400。歧管層406的所示構(gòu)造使得流體進(jìn)入界面層402并 在進(jìn)入出口通路412之前，在界面層402內(nèi)運(yùn)行非常短的距離。流體 沿著界面層402運(yùn)行的長(zhǎng)度的顯著減小使得熱交換器400內(nèi)的壓力降 顯著減小。如圖4-5所示，作為選擇的歧管層406包括與兩個(gè)入口通路411 連通并為其提供流體的通路414。如圖8-9所示，歧管層406包括與 通路418連通的三個(gè)出口通路412。歧管層4 06內(nèi)的通路414具有將 流體引導(dǎo)到指形件411、 412的平底表面。作為選擇，通路414具有有 助于將流體引導(dǎo)到所選流體通路411的略微斜度。作為選擇，入口通 道414包括位于其底表面內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，使得流體的一部分向 下流動(dòng)到界面層402。類(lèi)似地，歧管層內(nèi)的通路418具有包括流體并將 流體引導(dǎo)到孔口 408的平底表面。作為選擇，通路418具有有助于將 流體引導(dǎo)到所選出口孔口 408的略微斜度。另外，雖然可以選擇地考 慮任何其它的寬度尺寸，通路411、 418具有大約2毫米的寬度尺寸。通路411、 418與孔口 408、 409連通，由此孔口連接到冷卻系統(tǒng) 內(nèi)的流體管線上。歧管層406包括水平構(gòu)造的流體孔口 408、 409。作 為選擇，歧管層406包括垂直和/或?qū)蔷€構(gòu)造的流體孔口 408、 409， 如下面描述，雖然在圖4-7中未示出。作為選擇，歧管層406不包括 通路414。因此，流體直接從孔口 408供應(yīng)到指形件418。再者，歧管 層411作為選擇不包括通路418，由此指形件412內(nèi)的流體經(jīng)由孔口 408直接流出熱交換器400。明顯的是雖然兩個(gè)孔口 408表示成與通路 414、 418連通，作為選擇，可以利用任何數(shù)量的孔口。入口通路411具有使得流體運(yùn)行到界面層的尺寸，而不沿著通路 411產(chǎn)生大壓力降。雖然作為選擇可以考慮到任何其它寬度尺寸，入口 通路411具有包括0. 25-5毫米范圍的尺寸。另外，入口通路411具有 包括O. 5毫米到熱源長(zhǎng)度的三倍尺寸的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度尺寸。作為選擇， 可以考慮其它的長(zhǎng)度尺寸。另外，入口通路411向下延伸或者略微在 微型通道411的高度之上，使得流體直接引導(dǎo)到微型通道410。入口通 道411具有包括0. 25-0. 5毫米的范圍內(nèi)的高度尺寸。本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員將理解到通路411不向下延伸到微型通道410，并且作為選擇可以 考慮任何其它的高度尺寸。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到雖然入口通路411具有相同的尺寸，可以考慮到入口通路411作為選擇具有不同 的尺寸。另外，入口通路411作為選擇可具有變化的寬度、截面尺寸 和/或相鄰指形件之間的距離。特別是，通路411具有較大的寬度或深 度，以及沿其長(zhǎng)度具有較窄寬度和深度的區(qū)域。變化的尺寸使得更多 流體經(jīng)由較寬部分遞送到界面層402內(nèi)的預(yù)定界面熱點(diǎn)區(qū)域，同時(shí)限 制經(jīng)由窄小部分流動(dòng)到溫點(diǎn)界面熱點(diǎn)區(qū)域。另外，出口通路412具有使得流體運(yùn)行到界面層而不沿著通路412 產(chǎn)生大壓力降的尺寸。雖然作為選擇可以考慮到任何其它寬度尺寸， 出口通路412包括0. 25-5毫米范圍的尺寸。另外，出口通路412具有 包括0. 5毫米到熱源長(zhǎng)度的尺寸三倍的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度尺寸。另外，出 口通路412向下延伸到微型通道410的高度，在沿著微型通道410水 平流動(dòng)之后，使得流體容易在出口通道412內(nèi)向上流動(dòng)。雖然作為選 擇可以考慮任何其它的高度，入口通道411具有包括0. 25-5. 0毫米的 范圍內(nèi)的高度尺寸。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解到雖然出口通路412具 有相同的尺寸，可以考慮到作為選擇出口通路"2具有不同的尺寸。 再者，入口通道412作為選擇可具有變化寬度、截面尺寸和/或相鄰指 形件之間的距離。入口和出口通路411、 412被分?jǐn)嗖⑾嗷シ珠_(kāi)，如圖4和5所示， 由此通路中的流體不混合在一起。特別是，如圖8所示，兩個(gè)出口通 路沿著歧管層406的外邊緣定位，并且一個(gè)出口通路412位于歧管層 406的中間。另外，兩個(gè)入口通路411構(gòu)造成位于中間出口通路412 的相鄰側(cè)上。此特定構(gòu)造造成進(jìn)入界面層402的流體在經(jīng)由出口通路 412流出界面層402之前在界面層402內(nèi)運(yùn)行一個(gè)短距離。但是，本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到入口通路和出口通路以任何其它適當(dāng)構(gòu)造 定位，并且由此不局限于此披露中所示和描述的構(gòu)造。入口和出口指 形件411、 412的數(shù)量在歧管層406內(nèi)大于三個(gè)，并且在歧管層406上 小于每分米10個(gè)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還理解到可以使用其它數(shù)量的 入口通路和出口通路，并且由此不局限于此披露中描述和表示的數(shù) 量。歧管層406連接在中間層(未示出)上，由此中間層(未示出) 連接在界面層402上，以便形成三層熱交換器400。這里描述的中間層 在圖3B所示的實(shí)施例中參考。中間層406作為選擇連接在界面層402上并定位在界面層402之上，以便形成兩層熱交換器400，如圖7A所 示。圖6A-6C表示在兩層熱交換器中連接在界面層402上的可選擇歧 管層406的截面示意圖。特別是，圖6A表示沿著圖5的線A-A截取的 熱交換器400的截面圖。另外，圖6B表示沿著線B-B截取的熱交換器 400的截面圖，并且圖6C表示沿著圖5的線C-C截取的熱交換器400 的截面圖。如上所述，入口和出口通路411、 412從歧管層406的頂表 面延伸到底表面。在歧管層406和界面層402相互連接時(shí)，入口和出 口通路411和412在界面層402內(nèi)位于微型通道410的高度處或略微 以上的位置上。此構(gòu)造造成流體來(lái)自于入口通路411的流體容易從通 路411流過(guò)微型通路410。另外，此構(gòu)造造成流過(guò)微型通道的流體在流 過(guò)微型通道410之后容易向上流過(guò)入口通路412。在可選擇實(shí)施例中，雖然未在附圖中示出，中間層104(圖3B) 定位在歧管層406和界面層402之間。中間層104 (圖3B)將流體引 導(dǎo)到界面層402內(nèi)的指定界面熱點(diǎn)區(qū)域。另外，中間層104(圖3B) 可以用來(lái)提供進(jìn)入界面層402的均勻流體流動(dòng)。同樣，中間層104用 來(lái)將流體提供給界面層402中的界面熱點(diǎn)區(qū)域，以便充分冷卻熱點(diǎn)， 并且在熱源99中形成溫度均勻性。入口和出口通路411和412在熱源 99內(nèi)靠近熱點(diǎn)或在熱點(diǎn)之上定位，以便充分冷卻熱點(diǎn)，雖然這不是必 須的。圖7A表示具有本發(fā)明的可選擇界面層102的可選擇歧管層406的 分解視圖。界面層102包括微型通道壁IIO的連續(xù)配置，如圖3B所示。 在總體操作中，類(lèi)似于圖3B所示的歧管層106，流體在流體孔口 408 處進(jìn)入歧管層406，并且經(jīng)過(guò)通路414并朝著流體指形件或通路411 運(yùn)行。流體進(jìn)入入口指形件411的開(kāi)口并且在X方向上如箭頭所示流 過(guò)指形件411的長(zhǎng)度。另外，流體向下在Z方向上流動(dòng)到定位在歧管 層406之下的界面層402。如圖7A所示，界面層402內(nèi)的流體沿著底 表面在界面層402的X和Y方向上運(yùn)行，并且與熱源99進(jìn)行熱交換。 通過(guò)在Z方向上經(jīng)由出口指形件412向上流動(dòng)，故加熱的流體離開(kāi)界 面層402，由此出口指形件412將被加熱的流體在X方向上引導(dǎo)到歧管 層406內(nèi)的通路418。流體接著沿著通路418流動(dòng)并通過(guò)流出孔口 409 而離開(kāi)熱交換器。界面層如圖7A所示包括布置在多組微型通道410之間的一 系列凹槽416，有助于引導(dǎo)流體來(lái)往于通路411、 412。特別是，凹槽416A直 接位于交替歧管層406的入口通路411之下，由此經(jīng)由入口通路411 進(jìn)入界面層402的流體直接引導(dǎo)到靠近凹槽416A的微型通道。因此， 凹槽416A使得流體從入口通路411直接引導(dǎo)到特定指定流路，如圖5 所示。類(lèi)似地，界面層402包括在Z方向上直接定位在出口通路412 之下的凹槽416B。因此，沿著微型通道410朝著出口通路水平流動(dòng)的 流體被水平引導(dǎo)到凹槽416B并且被垂直引導(dǎo)到凹槽416B之上的出口 通路412。圖6A表示具有歧管層406和界面層402的熱交換器400的截面 圖。特別是，圖6A表示與出口通路412交織的入口通路411,由此流 體沿著入口通路411向下并沿著出口通路412向上流動(dòng)。另外，如圖 6A所示，流體水平流過(guò)布置在入口通路和出口通路之間并通過(guò)凹槽 416A和146B分開(kāi)的微型通道壁410。作為選擇，微型通道壁是連續(xù)的 (圖3B)，并且不通過(guò)微型通道410分開(kāi)。如圖6A所示，入口和出口 通路411和412之一或兩者在靠近凹槽416的位置處在其端部處具有 彎曲表面420。彎曲表面420將沿著通路411向下流動(dòng)的流體朝著靠 近通路411的微型通道410流動(dòng)。因此，進(jìn)入界面層102的流體更容 易朝著微型通道410引導(dǎo)，而不是直接流到凹槽416A。類(lèi)似地，出口 通路412內(nèi)的彎曲表面420有助于將流體從微型通道410引導(dǎo)到出口 通路412。在可選擇的實(shí)施例中，如圖7B所示，界面層402，包括參考歧管層 406描述的入口通路411，和出口通路412，(圖8-9)。在可選擇的實(shí)施 例中，流體直接從孔口 408，供應(yīng)到界面層402，。流體沿著通路414，朝 著入口通路411，流動(dòng)。流體接著沿著成組微型通道"0，橫向穿過(guò)，并 且與熱源(未示出)進(jìn)行熱交換，并且流到出口通路412，。流體接著 沿著出口通路412，流到通路418，，由此流體經(jīng)由孔口 409，離開(kāi)界面層 402，?？卓?408，、 409，構(gòu)造在界面層4t)2，內(nèi)，并且可選擇地構(gòu)造成歧 管層406內(nèi)(圖7A)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到雖然本發(fā)明的所有的熱交換器表示 成水平操作，熱交換器可選擇地在垂直位置上操作。雖然在垂直位置上操作，熱交換器可選擇地構(gòu)造，使得每個(gè)入口通路定位在相鄰出口 通路之上。因此，流體經(jīng)由入口通路進(jìn)入界面層并且自然地引導(dǎo)到出口通路。同樣理解到歧管層和界面層的任何其它構(gòu)造可以有選擇地用 來(lái)使得熱交換器在垂直位置上操作。圖8A-8C表示按照本發(fā)明的熱交換器的另一可選擇實(shí)施例的頂視 圖。特別是，圖8A表示按照本發(fā)明的可選擇歧管層206的頂視圖。圖 8B和8C表示中間層204和界面層202的頂視圖。另外，圖9A表示利 用可選擇歧管層206的三層熱交換器，而9B表示利用可選擇歧管層206 的兩層熱交換器。如圖8A和9A所示，歧管層206包括水平和垂直構(gòu)造的多個(gè)流體 孔口 208。作為選擇，流體孔口 208相對(duì)于歧管層206對(duì)角線定位或 者以任何其它的方向定位。流體孔口 208在歧管層206內(nèi)放置在所選 位置上，以便有效地將流體遞送到熱交換器200內(nèi)的預(yù)定界面熱點(diǎn)區(qū) 域。多個(gè)流體孔口 208提供顯著的優(yōu)點(diǎn)，這是由于流體可直接從流體 孔口遞送到特定界面熱點(diǎn)區(qū)域，而不將壓力降顯著增加到熱交換器200 上。另外，流體孔口 208也定位在歧管層206內(nèi)，使得界面熱點(diǎn)區(qū)域 內(nèi)的流體運(yùn)行最少的距離到排出孔口 208，使得流體實(shí)現(xiàn)溫度均勻性， 同時(shí)在入口和出口孔口 208之間保持最小壓力降。另外，使用歧管層 206有助于在熱交換器200內(nèi)穩(wěn)定兩相流動(dòng)，以及界面層202上均勻 分布的一致性流動(dòng)。應(yīng)該注意到一個(gè)以上的歧管層206可選擇地包括 在熱交換器200內(nèi)，由此一個(gè)歧管層206引導(dǎo)流體來(lái)往于熱交換器 200，并且另一歧管層(未示出)控制流體循環(huán)到熱交換器200的速度。 作為選擇，多個(gè)歧管層206都將流體循環(huán)到界面層202內(nèi)的所選相應(yīng) 的界面熱點(diǎn)區(qū)域。可選擇的歧管層206具有與界面層202的尺寸緊密匹配的橫向尺 寸。另外，歧管層206具有與熱源99相同的尺寸。作為選擇，歧管層 206大于熱源99。歧管層206的垂直尺寸在0. 1和10毫米的范圍內(nèi)。 另外，歧管層206內(nèi)的接收流體孔口 2 08的開(kāi)口在1毫米和熱源99的整個(gè)寬度或長(zhǎng)度的范圍內(nèi)。圖IOA表示按照本發(fā)明的界面層302的實(shí)施例的透視圖。如圖10A 所示，界面層302包括從界面層302的底表面301向上延伸的一系列 立柱303。另外，圖IOA表示布置在界面層302的底表面上的微型多 孔結(jié)構(gòu)301。將理解到界面層302可只包括微型多孔結(jié)構(gòu)301以及具 有任何其它界面層特征(例如微型通道、立柱等)的微型多孔結(jié)構(gòu)的組合。界面層302包括立柱303而不是微型通道，這是由于來(lái)自于入口 開(kāi)口的流體流到歧管層302內(nèi)的環(huán)繞的出口開(kāi)口 (圖12A)。將在下面 更加詳細(xì)描述，流體經(jīng)由一系列入口開(kāi)口向下流到界面層302，由此流 體接著經(jīng)由與入口開(kāi)口隔開(kāi)最佳距離的一系列出口開(kāi)口離開(kāi)界面層 302。換言之，流體朝著最靠近的出口開(kāi)口離開(kāi)每個(gè)入口開(kāi)口。在此實(shí) 施例中，每個(gè)入口開(kāi)口通過(guò)出口開(kāi)口包圍。因此，進(jìn)入界面層302的 流體將在朝著環(huán)繞的出口開(kāi)口的方向上流動(dòng)。因此，界面層302內(nèi)的 立柱303容納傳遞到流體的足夠熱量，并且使得流體經(jīng)受最少的壓力 降，同時(shí)從入口開(kāi)口流到出口開(kāi)口。界面層302包括從底表面301垂直延伸并與歧管層的底表面接觸 的高而窄的立柱303的密集陣列。作為選擇，立柱303不接觸歧管層 的底表面。另外，至少一個(gè)立柱303可選擇地相對(duì)于界面層302的底 表面301以一個(gè)角度延伸。立柱303還可沿著界面層302相互等距離 隔開(kāi)，使得界面層302的熱傳導(dǎo)能力在其底表面301上是均勻的。作 為選擇，立柱303如圖10B所示不等距離隔開(kāi)，其中界面層203中間 的立柱303比邊緣的立柱303間隔更遠(yuǎn)。立柱303根據(jù)熱源99的尺寸、 流體的流動(dòng)阻力以及熱點(diǎn)的尺寸和位置和來(lái)自于熱源99的熱通量密度 來(lái)隔開(kāi)。例如，較低密度的立柱303將為流動(dòng)提供較小的阻力，但是 同樣用于界面層302與流體的熱傳導(dǎo)的表面面積較小。應(yīng)該注意到圖 10B實(shí)施例所示的非周期性隔開(kāi)的立柱303的構(gòu)造不局限于此，并且可 根據(jù)熱源的情況以及冷卻系統(tǒng)的所需操作來(lái)以任何其它配置構(gòu)造。另外，立柱303最好是圓形柱，如圖10A所示，使得流體從入口 開(kāi)口以最小阻力流到出口開(kāi)口。但是，立柱303作為選擇可具有包括 但不局限于方形303B (圖IOB)、菱形、橢圓形303C (圖IOC)、六邊 形303D (圖10D)或任何其它形狀的的形狀。另外，界面層302作為 選擇可沿著底表面301具有不同成形的立柱的組合。例如，如圖IOE所示，界面層302包括在其各組內(nèi)相互徑向布置 的多組矩形翅片303E。另外，界面層302包括布置在成組矩形翅片303E 之間的多個(gè)立柱303B。在一個(gè)實(shí)施例中，徑向布置的矩形翅片303E 內(nèi)的開(kāi)放圓形區(qū)域放置在每個(gè)入口開(kāi)口之下，由此翅片303E有助于將 流體引導(dǎo)到出口開(kāi)口。因此，徑向分布的翅片303E有助于減小壓力降，同時(shí)使得冷卻流體在界面層302上幾乎均勻分布。根據(jù)入口和出口開(kāi) 口的尺寸和相對(duì)位置，具有立柱和/或翅片的許多可能構(gòu)造，界面層302 的最佳配置的選擇取決于流體是否是單相流動(dòng)或兩相流動(dòng)情況。本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員將理解到多種銷(xiāo)303的構(gòu)造可與這里描述的任何實(shí)施 例及其變型相結(jié)合。圖11表示具有按照本發(fā)明的可選擇歧管層200的三層熱交換器 200的剖視透視圖。如圖11所示，根據(jù)沿著熱源99的主體產(chǎn)生的熱量， 熱交換器200分成分離的區(qū)域。分割的區(qū)域通過(guò)垂直中間層204和/或 界面層202內(nèi)的微型通道壁結(jié)構(gòu)210分開(kāi)。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將理解到圖11所示的組件不局限于所示的構(gòu)造，并且是出于說(shuō)明目 的。熱交換器2 00連接到一個(gè)或多個(gè)泵上，由此一個(gè)泵連接到入口 2 08A 上，并且另一泵連接到入口 208B上。如圖3所示，熱源99是位置A內(nèi)的熱點(diǎn)以及位置B內(nèi)的溫點(diǎn)，由 此位置A內(nèi)的熱點(diǎn)比位置B內(nèi)的溫點(diǎn)產(chǎn)生更多熱量。應(yīng)該理解到熱源 99作為選擇在任何給定時(shí)間具有一個(gè)以上的熱點(diǎn)和溫點(diǎn)。在該實(shí)例 中，由于位置A是熱點(diǎn)，并且位置A內(nèi)的更多熱量傳遞到位置A (圖 11中作為界面熱點(diǎn)區(qū)域A)之上的界面層202，更多流體和/或較高速 度的液體流提供給熱交換器200內(nèi)的界面熱點(diǎn)區(qū)域A，以便充分冷卻位 置A。應(yīng)該理解到雖然界面熱點(diǎn)區(qū)域B表示為大于界面熱點(diǎn)區(qū)域A，界 面熱點(diǎn)區(qū)域A和B以及熱交換器200內(nèi)的任何其它界面熱點(diǎn)區(qū)域可以 相互之間具有任何尺寸和/或構(gòu)造。作為選擇，如圖ll所示，經(jīng)由流體孔口 208A進(jìn)入熱交換器的流 體通過(guò)沿著中間層204流動(dòng)到流入導(dǎo)管205A而引導(dǎo)到界面熱點(diǎn)區(qū)域 A。流體接著沿著流入導(dǎo)管205A在Z方向上向下流動(dòng)到界面層202的 界面熱點(diǎn)區(qū)域A內(nèi)。流體在微型通道210A之間流動(dòng)，由此來(lái)自于位置 A的熱量通過(guò)與界面層202的傳導(dǎo)而傳遞到流體上。被加熱的流體在界 面熱點(diǎn)區(qū)域A內(nèi)沿著界面層202朝著流體離開(kāi)熱交換器200的排出孔 口 209A流動(dòng)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到任何數(shù)量的入口孔口 208 和排出孔口 209可用于特定界面熱點(diǎn)區(qū)域或一組界面熱點(diǎn)區(qū)域。另夕卜， 雖然排出孔口 209A表示成靠近界面層202A,排出孔口 209A作為選擇 可垂直定位在任何其它位置上，包括但不局限于歧管層209B上。類(lèi)似地，在圖11所示的實(shí)例中，熱源99在產(chǎn)生少于熱源99的位置A熱量的位置B處具有溫點(diǎn)。進(jìn)入孔口 208B的流體通過(guò)沿著中間層 204B流動(dòng)到流入管道205B而引導(dǎo)到界面熱點(diǎn)區(qū)域B。流體接著沿著流 入導(dǎo)管205B在Z方向上向下流動(dòng)到界面層202的界面熱點(diǎn)區(qū)域B。流 體在X和Y方向上在微型通道210之間流動(dòng)，由此通過(guò)熱源在位置B 產(chǎn)生的熱量傳遞到流體。被加熱的流體在界面熱點(diǎn)區(qū)域B內(nèi)沿著整個(gè) 界面層202B在Z方向上經(jīng)由中間層204內(nèi)的流出導(dǎo)管205B向上流動(dòng) 到排出孔口 209B，由此流體離開(kāi)熱交換器200。作為選擇，如圖9A所示，熱交換器200作為選擇可包括定位在界 面層202之上的可透過(guò)蒸氣的薄膜214?？赏高^(guò)蒸氣的薄膜214與熱 交換器200的內(nèi)側(cè)壁密封接觸。薄膜構(gòu)造成具有多個(gè)小開(kāi)口，使得沿 著界面層202產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)過(guò)其中到孔口 209。薄膜214還構(gòu)造成疏 水性的，以便防止液體流體沿著界面層202流過(guò)薄膜214的開(kāi)口?？?透過(guò)蒸氣的薄膜114的更多細(xì)節(jié)在2003年2月12日提交的題為"VAPOR ESCAPE MICROCHANNEL HEAT EXCHANGER"的一同審查中的美國(guó)申請(qǐng)序 列號(hào)NO. 10/366128中描述，該專(zhuān)利結(jié)合于此作為參考。圖12A表示按照本發(fā)明的熱交換器300的分解視圖。圖12B表示 按照本發(fā)明的可選擇熱交換器300，的分解視圖。如圖12A和12B所示， 熱交換器300、 300，包括界面層302、 302，以及連接其上的歧管層306、 306，。如上所述，熱交換器300、 300，連接到熱源(未示出)上，或者 作為選擇完全結(jié)合在熱源內(nèi)(例如嵌置在微型處理器內(nèi))。本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將理解到界面層302、 302，大致是被封閉的，并且只出于說(shuō)明 目的，在圖12A中表示成暴露。最好是界面層302、 302，包括沿著底表 面301布置的多個(gè)立柱303。另外，立柱303作為選擇具有如參考圖 10A-10E描述那樣的任何形狀和/或徑向分布的翅片303E。再者，界面 層302作為選擇具有如上所述的任何其它的特征(例如微型通道、粗 糙表面)。界面層302以及層302內(nèi)的結(jié)構(gòu)還最好具有如上所述的相同 熱傳導(dǎo)性能，并且不再進(jìn)行描述。雖然界面層302表示成比歧管層306 較小，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到界面層302和歧管層306相互之 間并相對(duì)于熱源99可以是任何其它尺寸。界面層302、 302，的其它特 征具有與如上所述的界面層相同的性能，并且將不更加詳細(xì)描述。通常，使用歧管層306內(nèi)的遞送通道322，熱交換器300減小熱 交換器內(nèi)的壓力降。遞送通道322垂直定位在歧管層306內(nèi)，并且將流體垂直提供給界面層302，以便減小熱交換器300內(nèi)的壓力降。如上 所述，由于流體沿著界面層在X和Y方向上流動(dòng)長(zhǎng)達(dá)顯著的時(shí)間和/或 距離，壓力降在熱交換器300內(nèi)形成或增加。經(jīng)由多個(gè)遞送通道322 通過(guò)將流體垂直壓迫到界面層302，歧管層306減小X和Y方向上的流 動(dòng)。換言之，流體的多個(gè)單獨(dú)射流從上方直接施加在界面層302上。 遞送通道322定位在相互隔開(kāi)的最佳距離上，使得流體在X和Y方向 上并向上垂直流動(dòng)離開(kāi)界面層302。因此，離開(kāi)最佳定位的通道322 的單獨(dú)流路的力自然造成流體在向上流路內(nèi)流動(dòng)離開(kāi)界面層302。另 外，單獨(dú)通道322使得界面層302內(nèi)的多個(gè)通道322內(nèi)的流體流動(dòng)分 化最大化，由此減小熱交換器300內(nèi)的壓力降，同時(shí)有效地冷卻熱源 99。另外，熱交換器300的構(gòu)造使得熱交換器300比其它熱交換器具 有更小的尺寸，這是由于流體不需要在X和Y方向上流動(dòng)大距離以便 充分冷卻熱源99。圖12A所示的歧管層306包括兩個(gè)單獨(dú)的層。特別是，歧管層306 包括層308和層312。層308連接在界面層302和層312上。雖然圖 12表示層312定位在層308之上，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到層308 可選擇地定位在層312之上。同樣本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到按照 本發(fā)明可有選擇地采用任何數(shù)量的層。圖12B所示的可選擇的歧管層306，包括三個(gè)單獨(dú)層。特別是，歧 管層306，包括循環(huán)層304，、層308，和層312，。循環(huán)層304，連接在界面 層302，以及層308，上。層308，連接在循環(huán)層304，和層312，上。雖然圖 12B表示層312，定位在層308，之上，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到層 308，可選擇地定位在層312，上。同樣本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到按 照本發(fā)明可選擇地采用任何數(shù)量的層。圖12C表示按照本發(fā)明的循環(huán)層304，的透視圖。循環(huán)層304，包括 頂表面304A，和底表面304B，。如圖12B和12C所示，循環(huán)層3t)4，包括 延伸穿過(guò)其中的多個(gè)開(kāi)口 322，。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)口 322，的開(kāi)口與 底表面340B，平齊。作為選擇，開(kāi)口 322，延伸超過(guò)底表面304B，，以便 將流體更加靠近地施加到界面層302，上。另外，循環(huán)層304，包括從頂 表面304A，延伸到底表面304B，以及如同圓柱形突出部在Z方向上垂直 伸出預(yù)定距離的多個(gè)開(kāi)口 324，。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到開(kāi)口 322，、 324，可有選擇地以一個(gè)角度延伸通過(guò)循環(huán)層，并且不需要完全垂直。如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，界面層302，(圖12B)連接在循環(huán) 層304，的底表面304B，上。因此，流體進(jìn)入界面層320，通過(guò)只在Z方 向上流過(guò)開(kāi)口 322，進(jìn)入界面層302，，并且通過(guò)只在Z方向上流過(guò)開(kāi)口 324，而離開(kāi)界面層302，。如下面描述那樣，經(jīng)由開(kāi)口 322，進(jìn)入界面層 302，的流體保持與通過(guò)循環(huán)層304，經(jīng)由開(kāi)口 324，離開(kāi)界面層302，的流 體分離。如圖12C所示，開(kāi)口 324，的一部分最好具有從循環(huán)層304，在Z 方向上從底表面304A，延伸的圓柱形構(gòu)件，使得流體流過(guò)開(kāi)口 324，直接 到層312，內(nèi)的走廊326，(圖12F和12G)。最好是，圃柱形突出部如圖 12C所示是圓形的，但是作為選擇可具有其它的形狀。但是沿著界面層 302，，流體從每個(gè)開(kāi)口 322，在橫向和垂直方向上流到相鄰開(kāi)口 324，。 最好是開(kāi)口 322，和開(kāi)口 324，相互隔熱使得來(lái)自于經(jīng)由歧管層306，離開(kāi) 界面層302，的被加熱流體的熱量不擴(kuò)散到經(jīng)由歧管層306，流到界面層 302，上的冷卻的流體中。圖12D表示按照本發(fā)明的層308的實(shí)施例。如圖12D所示，層308 包括頂表面308A和底表面308B。最好是，層308的底表面308B直接 連接到界面層302上，如圖12A所示。層308包括具有多個(gè)流體遞送 通道322的凹入走廊320，通道322最好將流體遞送到界面層302。凹 入走廊320與界面層302密封接觸，其中離開(kāi)界面層302的流體圍繞 走廊320內(nèi)的通道302并在通道302之間流動(dòng)，并且經(jīng)由孔口 314離 開(kāi)。應(yīng)該注意到離開(kāi)界面層302的流體不進(jìn)入遞送通道322。圖12E表示按照本發(fā)明的層308，的可選擇實(shí)施例的下側(cè)的透視 圖。層308，包括頂表面308A，和底表面308B，，由此層308B，的底表面 直接連接在循環(huán)層304，上(圖12C)。層308，最好包括孔口 314，、走廊 320，以及在底表面308B，內(nèi)的多個(gè)開(kāi)口 3"，、 324，。本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將理解到層308，包括任何數(shù)量的孔口和走廊。圖12E內(nèi)的開(kāi)口 322，、 324，構(gòu)造成面向循環(huán)層304，。特別是，如圖12E所示，開(kāi)口 322，將進(jìn) 入走廊320，的流體引導(dǎo)流入界面層302，，而開(kāi)口 324，將流體從界面層 引導(dǎo)到層312'。開(kāi)口 324，完全延伸通過(guò)層308，內(nèi)的走廊320'。開(kāi)口 324， 是單獨(dú)和分開(kāi)的，使得流過(guò)開(kāi)口 324，的流體不與流過(guò)與開(kāi)口 324，的柱 相關(guān)的流體混合或接觸。開(kāi)口 324，也可獨(dú)立，以便確保流過(guò)每個(gè)開(kāi)口 324，的流體沿著通過(guò)開(kāi)口 324，提供的流路流動(dòng)。最好是，開(kāi)口 324，垂直構(gòu)造。因此，流體被垂直引導(dǎo)經(jīng)過(guò)歧管層306，的大部分。應(yīng)該理解 到這適用于開(kāi)口 322，，特別是在層定位在界面層和該層之間的情況 下。雖然開(kāi)口或孔322表示成具有相同尺寸，開(kāi)口 322可沿著長(zhǎng)度具 有不同或變化的直徑。例如，更靠近孔口 314的孔322可具有較小直 徑，以便限制流過(guò)其中的流體。較小的孔322因此壓迫流體沿著更加 遠(yuǎn)離孔口 314的開(kāi)口 322向下流動(dòng)。孑L 322的這種直徑變化使得進(jìn)入 界面層302的流體更加均勻分布。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到孔322 的直徑作為選擇可以變化，以便在界面層302的公知界面熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi) 進(jìn)行冷卻。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到以上描述適用于開(kāi)口 324，， 由此開(kāi)口 324，的尺寸變化或改變，以便適用于來(lái)自于界面層302的均 勻；危出物。在一個(gè)實(shí)施例中，孔口 314將流體提供給層308以及界面層302。 圖12D內(nèi)的孔口 314最好經(jīng)由層308的主體的一部分從頂表面308A延 伸到走廊320。作為選擇，孔口 314從層308的側(cè)面或底部延伸到走 廊320。最好是孔口 314連接到層312內(nèi)的孔口 315上(圖12A-12B)。 孔口 314通向走廊320，走廊如圖12C所示封閉，或者如圖12D所示 凹入。走廊320最好用來(lái)將流體從界面層302引導(dǎo)到孔口 314。作為 選擇，走廊320將流體從孔口 314引導(dǎo)到界面層302。如圖12F和12G所示，層312內(nèi)的孔口 315最好與孔口 314對(duì)準(zhǔn) 并連通。相對(duì)于圖12A來(lái)說(shuō)，流體最好經(jīng)由孔口 316進(jìn)入熱交換器300， 并且流過(guò)走廊328向下到層308內(nèi)的遞送通道322，逐漸到界面層 302。相對(duì)于圖12B來(lái)說(shuō)，流體可作為選擇地進(jìn)入熱交換器300，，經(jīng)由 孔口 315，進(jìn)入，并流過(guò)層308，內(nèi)的孔口 314，，并且逐漸到界面層302，。 圖12F內(nèi)的孔口 315最好從頂表面312A延伸經(jīng)過(guò)層312的主體。作為 選擇，孔口 315從層312 —側(cè)延伸。作為選擇，層312不包括孔口 315， 由此流體經(jīng)由孔口 314進(jìn)入熱交換器300 ( 12D和12E)。另外，層312 包括最好將流體引導(dǎo)到走廊328，的孔口 316。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將 理解到層包括任何數(shù)量的孔口和走廊。走廊328最好將流體引導(dǎo)到遞 送通道322并逐漸到界面層302。圖12G表示按照本發(fā)明的層312，的可選擇實(shí)施例的透視下側(cè)視 圖。層312，最好在圖12E中連接在層308，上。如圖12F所示，層312，在主體內(nèi)包括沿著底表面312B暴露的凹入走廊區(qū)域328，。凹入走廊 328，與孔口 316，連通，由此流體直接從凹入走廊328，流到孔口 316，。 凹入走廊328，定位在層308，的頂表面308A，之上，使得流體從開(kāi)口 324， 自由向上流到走廊328，。凹入走廊320，的周邊和底表面312B，貼靠層 312，的頂表面308A，密封，使得來(lái)自于開(kāi)口 324，的所有流體經(jīng)由走廊 328，流到孔口 316。底表面312B，內(nèi)的每個(gè)開(kāi)口 330，與層308，內(nèi)的相應(yīng) 開(kāi)口 321，對(duì)準(zhǔn)并連通(圖12E)，由此開(kāi)口 330，與層308，的頂表面308A， 平齊定位(圖12E)。作為選擇，開(kāi)口 330具有略微大于相應(yīng)開(kāi)口 324， 的直徑的直徑，由此開(kāi)口 324，延伸通過(guò)開(kāi)口 330，進(jìn)入走廊328，。圖12H表示按照本發(fā)明沿著線H-H截取的圖12A的熱交換器的截 面圖。如圖12H所示，界面層302連接在熱源99上。如上所述，熱交 換器300作為選擇地與熱源99整體形成單個(gè)部件。界面層302連接在 層308的底表面308B上。另外，層312最好連接在層308上，由此層 308的頂表面貼靠層312的底表面312B密封。層308的走廊320的周 邊與界面層302連通。另外，層312內(nèi)的走廊328與層308內(nèi)的開(kāi)口 322連通。層312的底表面312B貼靠層308的頂表面308A密封，使 得流體不在兩個(gè)層308、 312之間泄漏。圖121表示按照本發(fā)明沿著線I-I截取的圖12B的可選擇熱交換 器的截面圖。如圖121所示，界面層302，連接在熱源99，上。界面層 302，連接在循環(huán)層304，的底表面304B，上。同樣，循環(huán)層304連接在層 308，上，由此循環(huán)層304，的頂表面304A，貼靠層208，的底表面308，密 封。另外層312，最好連接在層308，上，由此層308，的頂表面308A，貼 靠層312的底表面312B，密封。層308，的走廊320，的周邊與循環(huán)層304， 的頂表面304A，的開(kāi)口連通，使得流體不在兩個(gè)層之間泄漏。另外，層 312，內(nèi)的走廊328，的周邊與循環(huán)層308，的頂表面308A，內(nèi)的開(kāi)口連 通，使得流體不在兩個(gè)層之間泄漏。在操作中，如圖12A和12H箭頭所示，被冷卻的流體經(jīng)由層312， 內(nèi)的孔口 316進(jìn)入熱交換器300。被冷卻的流體沿著孔口 316向下流 動(dòng)到走廊328，并且經(jīng)由遞送通道322向下流動(dòng)到界面層302。走廊 320內(nèi)的被冷卻流體不與離開(kāi)熱交換器300的任何被加熱流體混合或 接觸。進(jìn)入界面層302的流體與熱源99內(nèi)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱交換器并 吸收該熱量。開(kāi)口 322最佳配置成使得流體在界面層302內(nèi)在X和Y方向上流過(guò)最小量的距離，以便減小熱交換器300內(nèi)的壓力降，同時(shí) 有效冷卻熱源99。被加熱流體接著在Z方向上從界面層302向上流動(dòng) 到層308內(nèi)的走廊320。離開(kāi)歧管層306的被加熱流體不與進(jìn)入歧管 層306的任何被冷卻流體混合或接觸。被加熱流體在進(jìn)入走廊320時(shí) 流到孔口 314和315，并離開(kāi)熱交換器300。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理 解到流體作為選擇與圖12A和12H的方式相反地流動(dòng)，而不偏離本發(fā) 明的范圍。在可選擇的操作中，如圖12B和121的箭頭所示，被冷卻的流體 經(jīng)由層312，內(nèi)的孔口 316，進(jìn)入熱交換器300，。被冷卻流體沿著孔口 315，向下流到層308，內(nèi)的孔口 314，。流體接著流入走廊320，，并且經(jīng) 由循環(huán)層304，內(nèi)的開(kāi)口 322，向下流到界面層302，。但是，走廊320， 內(nèi)的被冷卻流體不與離開(kāi)熱交換器300，的任何被加熱流體混合或接 觸。進(jìn)入界面層302，的流體與熱源99內(nèi)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱交換并吸收 該熱量。如下面描述那樣，開(kāi)口 322，和開(kāi)口 324，配置成使得流體沿著 界面層302，從每個(gè)開(kāi)口 322，流過(guò)最佳的最近距離到相鄰開(kāi)口 324，，以 便減小其中的壓力降，同時(shí)有效地冷卻熱源99。被加熱流體接著在Z 方向上從界面層302，向上經(jīng)由多個(gè)開(kāi)口 324，流過(guò)層308，到層312，內(nèi) 的走廊328，。在沿著開(kāi)口 324，向上流動(dòng)時(shí)，被加熱流體不與進(jìn)入歧管 層306，的任何被冷卻流體混合或接觸。被加熱流體在進(jìn)入層312，內(nèi)的 走廊328，時(shí)流到孔口 316，并離開(kāi)熱交換器300，。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 將理解到流體可作為選擇與圖12B和121的方式相反地流動(dòng)，而不偏 離本發(fā)明的范圍。在歧管層306中，開(kāi)口 322配置成使得流體在界面層302內(nèi)流動(dòng) 的距離最小，同時(shí)充分冷卻熱源99。在可選擇的歧管層306，中，開(kāi)口 322，和324，配置成使得流體在界面層302，內(nèi)流動(dòng)的距離最小，同時(shí)充 分冷卻熱源99。特別是，所示的開(kāi)口 322，、 324，提供大致垂直流路， 使得流動(dòng)在熱交換器300，內(nèi)在X和Y橫向上最小。因此，熱交換器300、 300，大大減小流體必須流動(dòng)以便充分冷卻熱源99的距離，繼而大大減 小熱交換器300、 300，內(nèi)產(chǎn)生的壓力降。開(kāi)口 322和/或開(kāi)口 324的特定的配置和截面尺寸取決于多種因 素，包括但不局限于流動(dòng)狀態(tài)、溫度、通過(guò)熱源99產(chǎn)生的熱量以及流 體流速。應(yīng)該注意到雖然下面的描述涉及開(kāi)口 322和324，應(yīng)該理解到這些描述同樣適用于單獨(dú)的開(kāi)口 322或開(kāi)口 324。開(kāi)口 322、 324相互隔開(kāi)最佳距離，由此在熱源99充分冷卻到所 需溫度時(shí)壓力降最小。在此實(shí)施例中，通過(guò)改變各自開(kāi)口的尺寸和位 置，開(kāi)口 322和/或開(kāi)口 324的配置和最佳距離使得開(kāi)口 322、 324以 及通常穿過(guò)界面層302的流路單獨(dú)優(yōu)化。另外，此實(shí)施例中開(kāi)口的配 置還顯著增加了進(jìn)入界面層的總流動(dòng)的劃分，以及通過(guò)進(jìn)入每個(gè)開(kāi)口 322的流體冷卻的區(qū)域數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)口 322、 324以交替構(gòu)造或"棋盤(pán)，，圖案布置 在歧管層306內(nèi)，如圖13和14所示。每個(gè)開(kāi)口 322、 324隔開(kāi)流體在 棋盤(pán)圖案中流過(guò)的最少量的距離。但是，開(kāi)口 322、 324必須相互分開(kāi) 足夠大的距離，以便將冷卻流體提供給界面層302長(zhǎng)達(dá)足夠的時(shí)間。 如圖13和14所示，最好是一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口 322靠近相應(yīng)數(shù)量的開(kāi)口 布置或反之亦然，使得進(jìn)入界面層302的流體在離開(kāi)界面層302之前 沿著界面層302流過(guò)最小量的距離。因此，如圖所示，最好是開(kāi)口 322、 324相互圍繞徑向分布，以有助于從任何開(kāi)口 322流動(dòng)最小量的距離到 最近的開(kāi)口 324。例如，如圖13所示，經(jīng)由一個(gè)特定開(kāi)口 322的進(jìn)入 界面層302的流體經(jīng)過(guò)最小阻力的路徑到相鄰開(kāi)口 324。另外，雖然開(kāi) 口可具有任何其它形狀，開(kāi)口 322、 324最好是圓形形狀。另外，如上所述，雖然開(kāi)口 324在附圖中表示成作為圓柱形構(gòu)件 從循環(huán)層304或?qū)?08、 312伸出，該開(kāi)口可作為選擇不從歧管層306 內(nèi)的任何層伸出。同樣最好是歧管層306圍繞流體改變方向的區(qū)域具 有倒圓表面，以有助于減小熱交換器300內(nèi)的壓力降。開(kāi)口 322、 324的最佳距離構(gòu)造以及尺寸取決于流體沿著界面層 302暴露之下的溫度大小。同樣重要的是用于開(kāi)口 322、 324內(nèi)的流路 的截面尺寸足夠大，以便減小熱交換器300內(nèi)的壓力降。對(duì)于流體沿 著界面層302只進(jìn)行單相流動(dòng)的情況，每個(gè)開(kāi)口 322最好通過(guò)多個(gè)相 鄰開(kāi)口 324以對(duì)稱(chēng)六邊形配置圍繞，如圖13所示。另外，對(duì)于單相流 動(dòng)來(lái)說(shuō)，最好是開(kāi)口的數(shù)量在循環(huán)層304內(nèi)大致相等。另外，對(duì)于單 相流動(dòng)來(lái)說(shuō)，開(kāi)口 322、 324最好是相同直徑。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將 理解到作為選擇可以考慮其它配置以及開(kāi)口 322、 324的任何比例。對(duì)于流體沿著界面層302進(jìn)行兩相流動(dòng)的情況來(lái)說(shuō)，開(kāi)口 322、 324的非對(duì)稱(chēng)配置最好用來(lái)適應(yīng)兩相流體的加速。但是，對(duì)于兩相流動(dòng)34也可考慮開(kāi)口 322、 324的對(duì)稱(chēng)配置。例如，開(kāi)口 322、 324可以對(duì)稱(chēng) 布置在循環(huán)層304內(nèi)，由此開(kāi)口 324具有比開(kāi)口 322大的開(kāi)口。作為 選擇，對(duì)于兩相流動(dòng)來(lái)說(shuō)，在循環(huán)層304內(nèi)使用圖13所示的六邊形對(duì) 稱(chēng)配置，由此與開(kāi)口 322相比，更多開(kāi)口 324位于循環(huán)層304內(nèi)。應(yīng)該注意到循環(huán)層內(nèi)的開(kāi)口 322、 324可作為選擇地配置成冷卻熱 源99內(nèi)的熱點(diǎn)。因此，例如兩個(gè)開(kāi)口 322可選擇地相互靠近定位在循 環(huán)層304內(nèi)，由此兩個(gè)開(kāi)口 322靠近界面熱點(diǎn)區(qū)域或在其之上定位。 應(yīng)該理解到適當(dāng)數(shù)量的開(kāi)口 324靠近兩個(gè)開(kāi)口 322定位以便減小界面 層302內(nèi)的壓力降。因此，兩個(gè)開(kāi)口 322將冷卻流體供應(yīng)到界面熱點(diǎn) 區(qū)域，以便如上所述迫使界面熱點(diǎn)區(qū)域形成均勻的大致相同的溫度。如上所述，熱交換器300相對(duì)于其它熱交換器具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。 由于減小了垂直流路造成的壓力降，作為選擇，熱交換器300的構(gòu)造 可利用中等性能的泵。另外，熱交換器300的構(gòu)造使得入口和流路沿 著界面層302單獨(dú)優(yōu)化。另外，分離的層形成定制設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，從而 優(yōu)化熱傳導(dǎo)的均勻性、減小壓力降以及單獨(dú)部件的尺寸。熱交換器300 的構(gòu)造還減小了其中流體進(jìn)行兩相流動(dòng)的系統(tǒng)中的壓力降，并由此可 用于單相和兩相系統(tǒng)。另外，如下面描述那樣，熱交換器適應(yīng)許多不同的制造方法，并出于容差的目的，可以調(diào)節(jié)部件的幾何形狀。下面將描述如何制造和生產(chǎn)熱交換器100以及熱交換器100內(nèi)的 單獨(dú)層的細(xì)節(jié)。雖然圖3B的熱交換器IOO和其中的單獨(dú)層出于簡(jiǎn)明目 的而筒單描述，下面描述適用于本發(fā)明的熱交換器。本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員將理解到雖然相對(duì)于本發(fā)明描述了制造/生產(chǎn)的細(xì)節(jié)，制造和生產(chǎn) 的細(xì)節(jié)作為選擇還適用于傳統(tǒng)熱交換器以及如圖1A-1C所示的利用一 個(gè)流體入口孔口和一個(gè)流體孔口的兩層和三層熱交換器。最好是，界面層具有大致等于熱源99的熱膨脹系數(shù)(CTE)。因此， 界面層最好與熱源99相對(duì)應(yīng)地膨脹和收縮。作為選擇，界面層302的 材料具有不同于熱源材料的CTE的CTE。由例如硅的材料制成的界面層 302具有與熱源99匹配的CTE，并且具有足夠的熱傳導(dǎo)性，以便從熱 源99將熱量充分地傳遞到流體。但是，作為選擇，其它材料可用于具 有與熱源99匹配的CTE的界面層302。界面層最好具有高的熱傳導(dǎo)性，使得熱源99和沿著界面層302流 動(dòng)的流體之間進(jìn)行充分傳導(dǎo)，使得熱源99不過(guò)熱。界面層最好由具有100W/m-K的高的熱傳導(dǎo)性的材料制成。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將 理解到界面層302具有大于或小于100W/m-K的熱傳導(dǎo)性，并且不局限 于此。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的熱傳導(dǎo)性，界面層最好由銅制成。作為選擇，界 面層由任何其它材料制成，該材料包括但不局限于單晶介電材料、金 屬、鋁、鎳、半導(dǎo)體襯底、例如硅、科瓦鐵鎳鈷合金、金剛石、合成 物或任何適當(dāng)?shù)暮辖?。界面?02的可選擇的材料是形成圖案或模制 的有機(jī)網(wǎng)格。結(jié)合細(xì)節(jié)，對(duì)于特定實(shí)施例描述本發(fā)明，以有助于理解本發(fā)明的 構(gòu)造和操作原理。因此，這里對(duì)于特定實(shí)施例及其細(xì)節(jié)的參考不打算 限制所附的權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到可以對(duì)所 選實(shí)施例進(jìn)行變型，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造具有微型通道的熱交換器的方法，該方法包括a.使用材料去除工藝形成穿過(guò)多個(gè)熱傳導(dǎo)層的多個(gè)微觀開(kāi)口以便形成多個(gè)窗口層；以及b.將多個(gè)窗口層連接在一起以便形成合成微觀結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求l所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，熱傳 導(dǎo)層包括銅。
3. 如權(quán)利要求l所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，多個(gè) 窗口層通過(guò)銅焊連接在一起。
4. 如權(quán)利要求3所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，銅焊 通過(guò)包括銀的銅焊材料完成。
5. 如權(quán)利要求3所述的制造熱交換器的方法，其特征在于， 一個(gè) 或多個(gè)層在銅焊之前鍍覆銅焊材料。
6. 如權(quán)利要求1所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，還包 括在將多個(gè)窗口層連接在一起之前在多個(gè)窗口層的每個(gè)層內(nèi)對(duì)準(zhǔn)開(kāi)口 的步驟。
7. 如權(quán)利要求l所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，材料 去除工藝是各向同性濕蝕刻工藝。
8. 如權(quán)利要求7所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，各向 同性濕蝕刻工藝選自包括光化學(xué)加工、貫穿掩?；瘜W(xué)蝕刻、貫穿掩模 電化學(xué)蝕刻、電子蝕刻以及電子化學(xué)微型加工的組中。
9. 如權(quán)利要求1所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，合成 微型結(jié)構(gòu)包括微型網(wǎng)格。
10. 如權(quán)利要求1所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，使 用材料去除工藝形成穿過(guò)多個(gè)熱傳導(dǎo)層的每個(gè)層的微觀開(kāi)口的步驟包 括在每個(gè)熱傳導(dǎo)層的第一側(cè)內(nèi)形成第一微型圖案，并且在熱傳導(dǎo)層的 第二側(cè)內(nèi)形成第二微型圖案。
11. 如權(quán)利要求10所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，第 一和第二微型圖案是互補(bǔ)的，以便在熱傳導(dǎo)層內(nèi)形成連續(xù)的微型通 道。
12. 如權(quán)利要求IO所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，第 一和笫二微型圖案設(shè)計(jì)成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)形成重疊的微型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
13. 如權(quán)利要求1所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，合 成微型結(jié)構(gòu)包括多個(gè)微型通道。
14. 如權(quán)利要求1所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，熱 傳導(dǎo)層具有大約50和大約250微米之間的厚度。
15. 如權(quán)利要求1所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，形 成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)的微觀開(kāi)口具有大約50和大約300微米之間的尺寸。
16. —種制造包括熱傳導(dǎo)的高表面容積比材料(HSVRM)結(jié)構(gòu)的微 型熱交換器的方法，該方法包括a. 提供由第一材料制成的蓋結(jié)構(gòu)；b. 將歧管結(jié)構(gòu)與蓋結(jié)構(gòu)連接，其中歧管結(jié)構(gòu)由第二材料制成，并 且構(gòu)造成分配冷卻流體；c. 使用材料去除工藝，形成穿過(guò)包括熱傳導(dǎo)材料的多個(gè)熱傳導(dǎo)層 的多個(gè)微觀開(kāi)口，以便形成多個(gè)窗口層；d. 將多個(gè)窗口層連接在一起以便形成包括熱傳導(dǎo)材料的合成 HSVRM結(jié)構(gòu)，其中形成在多個(gè)熱傳導(dǎo)層的每個(gè)層內(nèi)的HSVRM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成在熱傳導(dǎo)層連接在一起時(shí)形成合成HSVRM結(jié)構(gòu)；e. 將合成HSVRM結(jié)構(gòu)與歧管結(jié)構(gòu)和蓋結(jié)構(gòu)連接在一起，使得歧管 層構(gòu)造成將流體遞送到HSVRM結(jié)構(gòu)；以及f. 將包括笫三材料的平底座結(jié)構(gòu)與合成HSVRM結(jié)構(gòu)、歧管結(jié)構(gòu)和 蓋結(jié)構(gòu)連接在一起以便形成微型熱交換器。
17. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，熱傳導(dǎo)層包括銅。
18. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，蓋結(jié)構(gòu)、歧管結(jié)構(gòu)、多個(gè)窗口層以及平底座結(jié)構(gòu)都通過(guò)銅焊連接 在一起。
19. 如權(quán)利要求18所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，銅焊通過(guò)包括銀的銅焊材料完成。
20. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，還包括在將多個(gè)窗口層連接在一起之前在多個(gè)窗口層的每個(gè)層內(nèi) 對(duì)準(zhǔn)開(kāi)口的步驟。
21. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，微觀開(kāi)口通過(guò)各向同性濕蝕刻工藝形成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)。
22. 如權(quán)利要求21所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，各向同性濕蝕刻工藝選自包括光化學(xué)加工、貫穿掩模化學(xué)蝕刻、 貫穿掩模電化學(xué)蝕刻、電子蝕刻以及電子化學(xué)微型加工的組中。
23. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，合成HSVRM結(jié)構(gòu)包括微型網(wǎng)格。
24. 如權(quán)利要求23所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，通過(guò)材料去除工藝形成穿過(guò)多個(gè)熱傳導(dǎo)層的每個(gè)層的微觀開(kāi)口的 步驟包括在每個(gè)熱傳導(dǎo)層的笫一側(cè)內(nèi)形成第一微型圖案，并且在熱傳 導(dǎo)層的第二側(cè)內(nèi)形成第二微型圖案。
25. 如權(quán)利要求24所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，笫一和第二微型圖案是互補(bǔ)的，以便在熱傳導(dǎo)層內(nèi)形成連續(xù)的微 型通道。
26. 如權(quán)利要求24所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，第一和第二微型圖案設(shè)計(jì)成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)形成重疊的微型網(wǎng)格結(jié) 構(gòu)。
27. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，合成HSVRM結(jié)構(gòu)包括多個(gè)微型通道。
28. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，還包括平底座結(jié)構(gòu)的精加工。
29. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，還包括在蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)形成多個(gè)流體孔口。
30. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，包括合成HSVRM結(jié)構(gòu)的多個(gè)熱傳導(dǎo)層的數(shù)量和厚度被選擇成優(yōu)化 微型熱交換器的壓力降和熱阻性能。
31. 如權(quán)利要求16所述的制造熱交換器的方法，其特征在于，熱 傳導(dǎo)層具有大約50和大約250微米之間的厚度。
32. 如權(quán)利要求16所述的制造微型熱交換器的方法，其特征在 于，形成在熱傳導(dǎo)層內(nèi)的微觀開(kāi)口具有大約50和大約300微米之間的 尺寸。
33. —種包括多個(gè)熱傳導(dǎo)層的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，每個(gè)熱傳 導(dǎo)層具有通過(guò)材料去除而形成的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微觀開(kāi)口，其中多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微 觀開(kāi)口對(duì)準(zhǔn)，并且多個(gè)熱傳導(dǎo)層連接在一起以便形成HSVRM結(jié)構(gòu)，其中笫一熱傳導(dǎo)層內(nèi)的每個(gè)細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口與至少一個(gè)相鄰的熱傳導(dǎo)層的三個(gè) 以上的細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口連通。
34. 如權(quán)利要求33所述的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，其特征在于， 多個(gè)窗口層通過(guò)銅焊連接在一起。
35. 如權(quán)利要求33所述的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，其特征在于， 銅焊通過(guò)包括銀的銅焊材料完成。
36. 如權(quán)利要求33所述的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，其特征在于， 材料去除是各向同性的。
37. 如權(quán)利要求33所述的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，其特征在于，多個(gè)熱傳導(dǎo)層的數(shù)量和厚度被選擇成優(yōu)化微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器的壓 力降和熱阻性能。
38. —種包括多個(gè)熱傳導(dǎo)層的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，每個(gè)熱傳 導(dǎo)層具有通過(guò)材料去除而形成的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微觀開(kāi)口，其中多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微 觀開(kāi)口對(duì)準(zhǔn)，并且多個(gè)熱傳導(dǎo)層連接在一起以便形成HSVRM結(jié)構(gòu)，其 中第一熱傳導(dǎo)層內(nèi)的每個(gè)細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口與任何相鄰的熱傳導(dǎo)層的唯——個(gè) 細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口連通。
39. 如權(quán)利要求38所述的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，其特征在于， 多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微觀開(kāi)口在多個(gè)熱傳導(dǎo)層的每個(gè)層內(nèi)是相同的。
40. 如權(quán)利要求38所述的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，其特征在于， 材料去除是各向同性的。
41. 如權(quán)利要求38所述的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，其特征在于， 窗口層通過(guò)銅焊連接在一起。
42. 如權(quán)利要求38所述的微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器，其特征在于， 多個(gè)熱傳導(dǎo)層的數(shù)量和厚度被選擇成優(yōu)化微型結(jié)構(gòu)化的熱交換器的壓 力降和熱阻性能。
43. —種制造具有微型通道的熱交換器的方法，該方法包括a. 使用材料沉積工藝形成多個(gè)窗口層，窗口層包括熱傳導(dǎo)材料并 包括多個(gè)微7見(jiàn)開(kāi)口；以及b. 將多個(gè)窗口層連接在一起以便形成合成微觀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
披露一種制造用于熱交換器的微型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和方法。熱交換器包括歧管層和微型結(jié)構(gòu)化區(qū)域。歧管層包括將流體遞送到微型結(jié)構(gòu)化區(qū)域的結(jié)構(gòu)。微型結(jié)構(gòu)化區(qū)域由多個(gè)窗口層形成，窗口層由熱傳導(dǎo)層形成，通過(guò)濕蝕刻工藝，多個(gè)微觀開(kāi)口穿過(guò)熱傳導(dǎo)層形成。多個(gè)窗口層接著連接在一起以便形成合成微觀結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B23P15/26GK101248327SQ200680007455
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者G·烏帕達(dá)亞, M·蒙奇, M·達(dá)塔, M·麥馬斯特, P·周, P·曹, R·布魯爾 申請(qǐng)人:庫(kù)利吉公司