CN101976661A - 大功率芯片液体冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于对大功率芯片或组件散热的大功率芯片液体冷却装置，热交换器设置于大功率芯片侧面，热交换器由薄壁铜盒和填充的硅脂膏组成，薄壁铜盒内部铺设有微管并填充有硅脂膏，薄壁铜盒的两端各固定连接一个支撑柱的一端，支撑柱另一端固定连接散热箱，散热箱内部布满散热薄片、盛装有丙酮，且固定一微泵，微管的进口端连接微泵，微管穿过两个支撑柱和薄壁铜盒，其出口端连通散热箱。本发明能避免漏水及其带来的严重后果，避免微管在芯片进口处和出口处部分的液体温差，使芯片表面受热均匀。散热箱底部是平行排列的散热薄片，从热交换器流进的循环液通过散热箱后即可冷却，达到优良的散热效果。

Description

大功率芯片液体冷却装置

技术领域

本发明属于一种液体冷却装置，用于对大功率芯片或组件的散热。

背景技术

随着微电子技术的飞速发展，芯片的封装尺寸越来越小，运算速度越来越快，同时芯片内的热流密度也在迅速增长，如奔腾IV热流密度最高达到100W/cm²，这就对芯片的散热提出更高的要求，以保证芯片能在所能承受的温度内正常工作。目前，芯片常用的散热方式是采用风冷散热器，通过导热材料将散热器安装于芯片上面，从而将芯片产生的热量迅速排除。这种风冷散热方式只适用于对功率不大的芯片的散热，随着电子元器件发热功率的迅速增长，风冷散热已不能满足芯片日益增长的散热要求。液体因单位热容相对气体大，采用液体循环冷却方式能达到比风冷更高的冷却效果。因此液体冷却是目前比较理想且可行的芯片散热方式。

水循环冷却系统已应用于散热领域中，水循环冷却系统主要由CPU水冷模块、散热器、风扇、水箱和微泵连接组成，风扇安装在散热器附近，微泵连接在CPU水冷模块和水箱之间，微泵使液体产生流动，循环冷却水介质，CPU水冷模块内具有由纯铜制成的吸热盒，吸热盒可将CPU的热量通过金属传导到水中去，散热器将水的热量通过辐射、对流等方式散发出去。该水循环冷却系统的缺陷是容易发生漏水。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种防止漏水的大功率芯片液体冷却装置。

本发明采用的技术方案是：热交换器设置于大功率芯片侧面，热交换器由薄壁铜盒和填充的硅脂膏组成，薄壁铜盒内部铺设有微管并填充有硅脂膏，薄壁铜盒的两端各固定连接一个支撑柱的一端，支撑柱另一端固定连接散热箱，散热箱内部布满散热薄片、盛装有丙酮，且固定一微泵，微管的进口端连接微泵，微管穿过两个支撑柱和薄壁铜盒，其出口端连通散热箱。

本发明的技术效果是：本发明能避免漏水及其带来的严重后果，采用冷热交互的微管排列，避免了微管在芯片进口处和出口处部分的液体温差，使芯片表面受热均匀。散热箱采用导热性好，质量轻，容易加工且成本较低的金属铝材制作，散热箱底部是平行排列的散热薄片，这样从热交换器流进的循环液通过散热箱后即可冷却，达到优良的散热效果。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1中支撑柱9的A-A剖视图。

图3是图1中薄壁铜盒7内部微管6的铺设方式图。

图4是图1中散热箱1的B-B方向剖视图。

图5是图4中散热箱1的C-C方向剖视图。

图中：1.散热箱；2.微泵；3.热交换器；4.丙酮；5.大功率芯片；6.微管；7.薄壁铜盒；8.硅脂膏；9.支撑柱；10.PCB板；11.散热薄片。

具体实施方式

如图1，大功率芯片5的一个侧面固定连接在PCB板10上，热交换器3设置于大功率芯片5的另一侧面，热交换器3是由薄壁铜盒7和填充的硅脂膏8组成的一个整体结构。在薄壁铜盒7的内部铺设微管6，并填充了硅脂膏8。薄壁铜盒7的两端各固定连接一个支撑柱9的一端，支撑柱9的另一端固定连接散热箱1。散热箱1内部设置散热薄片11、丙酮4和微泵2，具体是在散热箱1的内部布满散热薄片11，并盛装有冷却液丙酮4，在散热箱1内固定微泵2。微管6的进口端连接微泵2，并且微管6以进口端分别穿过两个支撑柱9以及一个薄壁铜盒7后，其出口端连通到散热箱1。

微泵2提供本发明的动力，使得丙酮4冷却液在微管6循环系统内部循环流动，带走大功率芯片5或组件所产生的热量，达到散热的目的。薄壁铜盒7为长方形盒体，分为上下两半，中间具有镂空、管槽等结构，便于微管6的布局。

如图2所示，支撑柱9的截面是一个开有管槽的圆形，支撑柱9支撑于散热箱1与薄壁铜盒7之间，且微管6穿过该管槽，支撑柱9可以很好地保护微管6，通过一字平头螺钉将散热箱1、支撑柱9及铜盒7连接为一个整体。

如图3所示，微管6在薄壁铜盒7的内部呈连续的U形铺设，铺设之前，在薄壁铜盒7底部涂一层散热良好的硅脂膏8，将微管6按连续的U形铺设在硅脂膏8上，再在微管6上边涂一层硅脂膏8，便于热量的进一步传递，达到冷热交互排列的效果，避免了微管6在大功率芯片5进口处和出口处部分的液体温差，保证微管6和大功率芯片5受热均匀，以使微管6将热量迅速带走。

如图4-5所示，散热箱1外形整体呈长方体，材料选用导热性好，质量轻，容易加工且成本较低的金属铝，制作方法采用线切割技术。在散热箱1的内部平行间隔排列满散热薄片11。在散热箱1内盛装有丙酮4冷却液。

本发明由微泵2提供动力，驱动散热箱1中的丙酮4冷却液循环进行散热。冷却的丙酮4通过微管6，并经过热交换器3将大功率芯片5或组件产生的热量带走，然后再通过散热箱1内部的散热薄片11将热量散发出去，完成整个装置的散热过程。

本发明的安装及使用过程如下：先在薄壁铜盒7底部涂覆一层导热良好的硅脂膏8，将微管6按照图3所示的排列方式，将微管6安装在薄壁铜盒7之上。两端分别从薄壁铜盒7两端的孔内穿出，并连接到散热箱1之上。然后，将微泵2接入循环系统，并将微泵2固定在散热箱1的上方。将支撑柱9安装到散热箱1与薄壁铜盒7之间，在安装过程中将微管6从支撑柱9侧面穿进支撑柱9之间的管槽，支撑柱9两端须安装橡胶垫片，以达到减震等目的。再将散热器1与铜盒7通过一字平头螺钉进行固定连接，将其形成一个整体的组件。在安装时，应该保证组件的长、宽、高，并将组成的组件，作为一个整体进行下一步的安装。然后，再在大功率芯片5上涂覆一层导热良好的硅脂膏8，将上步组件整体安装到大功率芯片5上，之间通过硅脂膏8保证其两者之间良好的热传导。最后，采用目前流行的风冷系统的安装定位装置，将此整体作为一个完整的部件，把它固定在PCB板10上。

本发明可以改变安装定位装置的高度及液体冷却散热装置的整体高度，在此基础上进行改进，如：将风扇增加到安装定位装置与液体冷却装置的之间，形成冷却效率更高的液体、风冷双冷却装置。

Claims (4)

1.一种大功率芯片液体冷却装置，热交换器(3)设置于大功率芯片(5)侧面，其特征是：热交换器(3)由薄壁铜盒(7)和填充的硅脂膏(8)组成，薄壁铜盒(7)内部铺设有微管(6)并填充有硅脂膏(8)，薄壁铜盒(7)的两端各固定连接一个支撑柱(9)的一端，支撑柱(9)另一端固定连接散热箱(1)，散热箱(1)内部布满散热薄片(11)、盛装有丙酮(4)，且固定一微泵(2)，微管(6)的进口端连接微泵(2)，微管(6)穿过两个支撑柱(9)和薄壁铜盒(7)，其出口端连通散热箱(1)。

2.根据权利要求1所述的大功率芯片液体冷却装置，其特征是：所述微管(6)在薄壁铜盒(7)的内部呈连续的U形。

3.根据权利要求1所述的大功率芯片液体冷却装置，其特征是：所述支撑柱(9)的截面为一个开有管槽的圆形，微管(6)穿过该管槽。

4.根据权利要求1所述的大功率芯片液体冷却装置，其特征是：所述散热箱(1)的内部平行间隔排列满散热薄片(11)。

Images