CN108364922A - 液冷散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液冷散热系统。其中液冷散热系统包括：基板；多个热源，其被安装在所述基板上；以及冷板，其被设置在所述基板的安装有所述热源的一侧，所述液冷散热系统具有多个弹性导热连接装置，该弹性导热连接装置被设置在每个所述热源与所述冷板之间，将每个所述热源与所述冷板弹性连接。

Description

液冷散热系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及芯片液冷散热系统。

背景技术

芯片在工作的过程中会产生大量的热量，如不及时对其做散热处理，高温下工作的芯片其工作效率、使用寿命、及可靠性都会大大降低。因此，提高芯片的散热效率至关重要。

作为对芯片进行散热的液冷散热方式，现有技术中存在浸没液冷方式、和冷板液冷方式。与冷板液冷方式相比，浸没液冷方式存在结构更加复杂，工质易挥发或渗透泄露，成本高等缺点。

现有的冷板液冷方式中，一种常用的芯片水冷散热系统如图8所示，采用多块相互独立的冷板，通过将水冷铜管弯曲成合适的形状，连通一块PCB板上不同芯片上方相互独立的冷却板，并将铜管连接至水泵、水箱、水冷排或风扇等来实现芯片的水冷散热。但由于焊置在同一块PCB板上的多个芯片的位置高度不同，所以为了兼容一块PCB板上不同芯片的高度差只能通过变形铜管来实现，导致实现这种结构的工艺比较复杂、成本高、量产困难，并且芯片之间管路的焊接点多，增加了冷却液泄漏的风险。

另一种常用的芯片水冷散热系统采用整体冷板的结构，一块PCB板上不同芯片之间的高度差的兼容用不同厚度的高导热率的导热垫实现。但这种水冷散热系统存在如下缺点：为了兼容PCB板上多块芯片之间的高度差以使芯片与冷板之间传递热量，需要使用的具有不同厚度的导热垫，导致导热垫的成本较高；每次芯片的维护拆装完成后所有导热垫都需要重新更换，成本较高；为了兼容多块芯片的高度差，导热垫的厚度需要选取能填补最低位置的芯片与冷板之间的距离的厚度，这会增加芯片到冷板之间的热阻，降低芯片到冷板的散热效率。

发明内容

本发明提供一种液冷散热系统，能够使芯片与冷板通过具有高导热性的弹性导热连接装置紧密地连接，提高芯片的散热效率，降低散热系统的维护成本。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液冷散热系统，包括：基板；多个热源，其被安装在所述基板上；以及冷板，其被设置在所述基板的安装有所述热源的一侧，所述液冷散热系统的特征在于，

具有多个弹性导热连接装置，该弹性导热连接装置被设置在每个所述热源与所述冷板之间，将每个所述热源与所述冷板弹性连接。

优选的是，所述弹性导热连接装置的结构为弹性导热簧片，所述弹性导热簧片在压力下会发生形变使得簧片的一侧紧密覆盖所述热源表面，另一侧紧密接触所述冷板。

优选的是，所述弹性导热连接装置由金属板通过弯曲加工而制成。

优选的是，所述弹性导热簧片包括：热源侧板部，其具有平板形状，紧密覆盖所述热源表面；冷却侧板部，其具有平板形状，紧密接触所述冷板；以及弹性支撑部，其被设置在所述热源侧板部与所述冷却侧板部之间并在两者之间进行弹性支撑。

优选的是，所述弹性支撑部包括多个弹性支撑子部，所述冷却侧板部为多个，每个所述弹性支撑子部的冷却侧端与对应的冷却侧板部连接且热源侧端与所述热源侧板部连接，所述弹性支撑子部设置为与所述对应的冷却侧板板部和热源侧板部成一定角度倾斜的结构，以使所述弹性导热连接装置在受到外力作用时能弹性变形，使得所述热源侧板部与所述冷却侧板部之间的距离弹性地减小。

优选的是，所述第弹性支撑部包括多个弹性支撑子部，所述多个弹性支撑子部的中部具有呈曲线形状的弯曲部，所述弯曲部在所述弹性导热连接装置受到外力作用时能弹性变形，使得所述热源侧板部与所述冷却侧板部之间的距离弹性地减小。

优选的是，所述多个冷却侧板部、所述弹性支撑部、以及所述热源侧板部形成为コ字型结构，所述弹性支撑部在压力作用下可弯曲变形，以使所述弹性导热连接装置在受到外力作用时弹性变形，使得所述热源侧板部与所述冷却侧板部之间的距离弹性地减小。

优选的是，所述弹性导热连接装置为金属板形成的金属簧片结构，所述金属板为单层或多层结构。

优选的是，所述金属簧片由高导热系数金属材料构成。

优选的是，所述高导热系数金属材料的导热系数在100～420W/m﹒k之间。优选所述高导热系数金属材料的导热系数在180～240W/m﹒k之间。

优选的是，所述高导热系数金属材料为铝、黄铜、铍铜，以及它们的合金材料。

优选的是，在所述冷板的两侧分别配置有所述弹性导热连接装置、所述基板以及所述热源。

优选的是，还包括：外部制冷装置，其被设置在室外；泵，其使冷却液加压流动；以及制冷管，其将所述外部制冷装置与所述冷板连接并在所述冷板的内部穿过，使被所述外部制冷装置冷却后的冷却液在管内部流动，从而在冷却液穿过所述冷板的同时将所述冷板冷却。

优选的是，还包括：内置制冷装置，其被内置在容纳所述冷板及所述基板的箱体内部；泵，其使冷却液加压流动；以及制冷管，其将所述内置制冷装置与所述冷板连接并在所述冷板的内部穿过，使被所述内置制冷装置冷却后的冷却液在管内部流动，从而在冷却液穿过所述冷板的同时将所述冷板冷却。

优选的是，包括多个所述冷板，所述制冷管为1根并依次穿过多个并列的所述冷板。

优选的是，包括多个所述冷板，所述制冷管包括：导入集管，其从所述外部制冷装置或所述内置制冷装置导入冷却液；导出集管，其从所述多个冷板中导出冷却液以实现冷却液的循环；多根导入分管，其与所述导入集管连接并分别连接到每个所述冷板；多根导出分管，其与所述导出集管连接并分别连接到每个所述冷板，所述导出集管将各所述导出分管的冷却液汇集并使冷却液回流到所述外部制冷装置或所述内置制冷装置。

本发明还提供一种液冷散热系统，包括：基板；多个热源，其被安装在所述基板上；以及冷板，其被设置在所述基板的安装有所述热源的一侧，其特征在于，还包括弹性导热连接装置，其被设置在每个所述热源与所述冷板之间，将每个所述热源与所述冷板之间连接；所述弹性导热连接装置为包括有柔性的导热材料的柔性导热连接件；以及弹性加压装置，其经由所述冷板或所述基板对所述弹性导热装置加压，所述柔性导热连接件在所述弹性加压装置加压的方向上弹性变形。

优选的是，所述柔性导热连接件为包括柔性导热材料的空腔结构。

优选的是，所述柔性导热连接件包括刚性的和柔性材料形成的结构，其中所述刚性部分和柔性部分结合形成为空腔状，空腔的上半部分为刚性材料形成的结构，下半部分为柔性材料形成的结构。

优选的是，在所述冷板的两侧分别配置有所述基板、所述热源、柔性导热连接物、以及所述弹性加压装置。

优选的是，还包括：外部制冷装置，其被设置在室外；泵，其使冷却液加压流动；制冷管，其将所述外部制冷装置与所述冷板连接并在所述冷板的内部穿过，使被所述外部制冷装置冷却后的冷却液在管内部流动，从而在冷却液穿过所述冷板的同时将所述冷板冷却。

优选的是，还包括：内置制冷装置，其被内置在容纳所述冷板及所述基板的箱体内部；泵，其使冷却液加压流动；制冷管，其将所述内置制冷装置与所述冷板连接并在所述冷板的内部穿过，使被所述内置制冷装置冷却后的冷却液在管内部流动，从而在冷却液穿过所述冷板的同时将所述冷板冷却。

优选的是，包括多个所述冷板，所述制冷管包括：导入集管，其从所述外部制冷装置或所述内置制冷装置导入冷却液；导出集管，其从所述多个冷板中导出冷却液以实现冷却液的循环；多根导入分管，其与所述导入集管连接并分别连接到每个所述冷板；多根导出分管，其与所述导出集管连接并分别连接到每个所述冷板，所述导出集管将各所述导出分管的冷却液汇集并使冷却液回流到所述外部制冷装置或所述内置制冷装置。

根据本发明的液冷散热系统，利用弹性导热连接装置的变形克服了芯片高度差的问题，使得每个芯片都经由弹性导热连接装置而与冷板紧密接触，达到散热的效果。并且，通过在冷板上设置弹性加压装置，在克服不同芯片(热源)与冷板之间的高度差影响的情况下，可进一步加强弹性导热连接装置分别与冷板和热源的导热连接。此外，具有导热片粘贴可实现快速、工装治具安装、导热面积大和导热距离小这样的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是表示本发明实施方式1的芯片液冷散热系统的结构示意图；

图2A是表示实施方式1的弹性导热连接装置的截面形状的示意图。

图2B至图2F是表示实施方式1的变形例的弹性导热连接装置的截面形状的示意图。

图3是表示本发明实施方式2的芯片液冷散热系统的结构示意图；

图4是表示本发明实施方式3的芯片液冷散热系统的结构示意图；

图5是表示本发明实施方式4的芯片冷却板散热系统的结构示意图；

图6是表示本发明实施方式5的外循环芯片液冷散热系统的结构示意图；

图7是表示本发明实施方式6的内循环芯片液冷散热系统的结构示意图；

图8是表示现有技术的采用了多个独立冷板的芯片水冷散热系统的照片。

具体实施方式

下面将基于附图具体说明本发明的示例性实施方式，应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

此外，需要说明书的是，各附图中的上、下、左、右的各方向仅是以特定的实施方式进行的例示，本领域技术人员能够根据实际需要将附图中所示的各构件的一部分或全部改变方向来应用，而不会影响各构件或系统整体实现其功能，这种改变了方向的技术方案仍属于本发明的保护范围。

[实施方式1]

图1表示了实施方式1的芯片液冷散热系统的结构，该芯片液冷散热系统包括：PCB板103、焊于PCB板103上的多个芯片102(图1中仅示出了1排3个)、针对PCB板103上的多个芯片102而设置的冷板101、芯片102与PCB板103之间的弹性导热连接装置104。优选地，还包括对弹性导热连接装置104施加压力的施压装置(图中未示出)。此外，该芯片液冷散热系统还可以选择性地包括对冷板内部的冷却液进行循环冷却的制冷装置。上述的施压装置可以是例如用于嵌合冷板的卡槽，经由冷板对弹性导热连接装置104施加压力，也可以是例如用于嵌合PCB板的卡槽，经由PCB板及芯片102对弹性导热连接装置104施加压力，还可以是另行设置的按压部或弹性按压部。上述的制冷装置可以是例如内置型的风扇、散热片，也可以是例如作为室外机的冷却塔等。

弹性导热连接装置104由金属板通过弯曲加工而制作成，图1中所示的弹性导热连接装置的截面为有檐的大致梯形形状，梯形的较长的一个底边(以下称为顶部)敞开，梯形的较短的另一个底边(以下称为底部)封闭。弹性导热连接装置104所选用的金属优选为具有高导热性的金属材料，优选该金属材料的导热系数在100～420W/m﹒k之间，进一步优选为160～350W/m﹒k范围内，更优选为180～240W/m﹒k。金属材料包括铝、铜、以及其合金，优选为黄铜、铍铜等。图2A示意性地表示了该弹性导热连接装置104的截面形状。如图2A所示，在将该芯片液冷散热系统水平布置的状态下，该弹性导热连接装置204包括：大致水平的芯片侧板部201(梯形的一个底边，热源侧板部)，其处于芯片102侧并用于与芯片102紧密接触；大致水平的2个冷板侧板部202(梯形的另一底边的延长部，即檐，冷却侧板部)，其处于冷板101侧并用于与冷板101紧密接触；以及两个弹性支撑部203(梯形的腰，倾斜板部)，其在芯片侧端部(热源侧端)具有芯片侧弯曲部(热源侧弯曲部)并经由该芯片侧弯曲部而与芯片侧板部的两端分别连接，且在冷板侧端部(冷却侧端)具有冷板侧弯曲部(冷却侧弯曲部)并经由该冷板侧弯曲部而与2个冷板侧板部(第一冷却侧板部、第二冷却侧板部)分别连接，从芯片侧弯曲部向冷板侧弯曲部以使梯形的顶部变大的方式倾斜延伸，能在各芯片102的高低差方向上弹性变形。具体而言，当通过弹性施压装置，例如上述的卡槽、冷板上的弹性加压装置等，对弹性导热连接装置施加压力时，弹性导热连接装置的弹性支撑部203发生弹性变形的同时，弹性支撑部203分别与芯片侧板部201和冷板侧板部202之间的夹角也发生变化，使得弹性导热连接装置204处于弹性紧张状态地实现芯片和冷板之间导热连接。

图1中芯片液冷散热系统内左右方向相邻的弹性导热连接装置104之间设置有间隙，该间隙的大小允许弹性导热连接装置104在沿上下方向弹性变形的同时两个冷板侧板部分别向左右两侧移动，而相邻的两个冷板侧板部不会相互抵接。弹性导热连接装置104的上述两个弹性支撑板部的尺寸及倾斜度被设置为在弹性变形时足以吸收各芯片102之间的高度差。

以下说明弹性导热连接装置104的工作方式。

弹性导热连接装置104通过粘接而使芯片侧板部紧密覆盖芯片102的表面，两个弹性支撑部在外力作用下在芯片侧弯曲部及冷板侧弯曲部处弹性变形并进一步倾斜，与此同时使两个冷板侧板部与冷板101紧密接触，由此实现从芯片102经由弹性导热连接装置104到冷板101的传热路径。

变形例1

图2B表示了实施方式1的弹性导热连接装置的变形例1。在图1及图2A中，例示了弹性导热连接装置104的梯形的较长的底边处于顶部、较短的底边处于底部的结构，但是，也可以与此相反，如图2B所示，将梯形的较长的底边设置在底部、较短的底边设置在顶部。在此情况下，在外力作用下，两个弹性支撑部203在芯片侧弯曲部及冷板侧弯曲部处弹性变形而进一步倾斜，从而实现弹性导热连接装置的弹性变形。

变形例2

图2C表示了实施方式1的弹性导热连接装置的变形例2。在图1及图2A中，例示了弹性导热连接装置104的两个冷板侧板部分别从两个弹性支撑板部的末端(冷板侧弯曲部)在水平方向左右向外地延伸的形态，但是，也可以与此相反，如图2C所示，使两个冷板侧板部从弹性支撑板部的末端在水平方向左右向内地延伸。在此情况下，在外力作用下，两个弹性支撑板部在芯片侧弯曲部及冷板侧弯曲部处弹性变形而进一步倾斜，从而实现弹性导热连接装置的弹性变形。

变形例3

图2D表示了实施方式1的弹性导热连接装置的变形例3。如图2D所示，将梯形的较长的底边设置在底部、较短的底边设置在顶部，并且，使两个冷板侧板部从弹性支撑板部的末端在水平方向左右向内地延伸。在此情况下，在外力作用下，两个弹性支撑板部在芯片侧弯曲部及冷板侧弯曲部处弹性变形而进一步倾斜，从而实现弹性导热连接装置的弹性变形。

关于图2A至图2D所示的弹性导热连接装置的芯片侧板部、两个弹性支撑板部、冷板侧板部，能够根据芯片间隔来适当选择，例如，在芯片间隔较小而相邻的弹性导热连接装置之间的冷板侧板部有可能相互抵接的情况下，可以使两个弹性支撑板部向左右内侧倾斜，也可以使大致水平的冷板侧板部从两个弹性支撑板部的末端向左右内侧延伸，在芯片间隔较大的情况下，可以使冷板侧板部从两个弹性支撑板部的末端向左右外侧较长地延伸，由此，使得弹性导热连接装置与冷板之间的接触面积增大，提高传热效率。

关于图2B至图2D所示的变形例1至3的弹性导热连接装置104的工作方式，由于与上述实施方式1类似，可参照实施方式1理解，在此省略详细说明。

变形例4、5

图2E、图2F表示了实施方式1的弹性导热连接装置的变形例4、变形例5。在以上的说明中示出了两个弹性支撑板部的处于两弯曲部之间的部分为平板形状，但是，也可以如图2E所示，弹性导热连接装置的两个弹性支撑板部在中部具有弯曲部(中间弹性弯曲部)而整体呈曲线形状，由此，除了在两端的芯片侧弯曲部及冷板侧弯曲部处弹性变形之外，还可以通过中间弹性弯曲部弹性地弯曲变形。两个弹性支撑板部的中间弹性弯曲部可以为图2E所示的左右向外弯曲的形状，也可以为图2F所示的左右向内弯曲的形状。通过增加弹性支撑板部的变形部位的个数，尽管导致传热路径略微变长，但是，从能够调节弹性导热连接装置整体的弹性系数这方面考虑，有的情况下是有利的。

此外，虽未图示，但是，变形例4、变形例5中的冷板侧板部也如上述的实施方式及其变形例那样，既可以从弹性支撑板部向内侧大致水平地延伸，也可以从弹性支撑板部向外侧大致水平地延伸，而且，两个弹性支撑板部也如上述的实施方式及其变形例那样，既可以向使弹性导热连接装置的上侧开口变大的方向倾斜，也可以向使弹性导热连接装置的上侧开口变小的方向倾斜。只要能够通过弹性支撑板部使冷板侧板部与冷板弹性接触，则也可以适当选择其他截面形状。

需要说明的是，尽管在以上的说明中描述了两个冷板侧板部为大致水平状态，但是，此处所说的大致水平应当理解为上方的冷板大致水平设置、且两个冷板侧板部与上方的冷板紧密接触时，为大致水平的状态。在冷板侧板部未与冷板紧密接触时，既可以为大致水平状态，也可以为了实现冷板侧板部能够整体与冷板更好地面接触而使冷板侧板部以末端(不与冷板侧弯曲部连接的一端)比基端(与冷板从弯曲部连接的一端)略微高的方式略微倾斜。

此外，在图1中，例示了在1块PCB板103上的1排3个芯片，相应地例示了1个整体的冷板101、以及3个弹性导热连接装置104，但是，1块PCB板上的芯片数量以及1块冷板对应的芯片数量不限于3个，也可以小于3个或更多，也不限于仅有1排，可以排列多排。此外，图1中图示了1块冷板对应1块PCB板上的多个芯片，但是，也可以是，1块冷板跨多块PCB板地对应多个芯片，或者也可以是，对较大的PCB板应用多块冷板，即，PCB板和冷板的数量可以根据实际需要而自由组合。

此外，在图1中，例示了PCB板103和冷板101水平布置的例子，但是不限于水平布置，在实际使用中，可以根据实际的设计及布局需要而将PCB板和冷板竖立设置、或者以其他角度设置，在此情况下，同样能够达成上述的效果。

此外，在图1及图2A至图2F中，例示了弹性导热连接装置仅由1片金属板通过弯曲加工而形成，但是，也可以通过将多片板接合来构成弹性导热连接装置，在此情况下，弹性支撑部不限于连接在芯片侧板部的端缘及冷板侧板部的端缘，也可以在比端缘靠内侧的位置进行连接。

根据实施方式1及其各变形例的芯片液冷散热系统，利用1块整体的冷板对1块PCB板上的多个芯片进行散热，在PCB板上的芯片上方增加金属簧片，该金属簧片具有一定弹性，通过金属簧片不同的变形克服了芯片高度差的问题，使得每个芯片都经由簧片而与冷板紧密接触，达到散热的效果。此外，具有导热片粘贴可实现快速、工装治具安装、导热面积大和导热距离小这样的效果。形成弹性导热装置的金属簧片不限于单层结构，其也可以是多层结构。所述金属簧片优选是铍铜簧片。

[实施方式2]

图3表示了实施方式2的芯片液冷散热系统的结构，该芯片液冷散热系统包括：PCB板303、焊于PCB板303上的多个芯片302(图3中仅图示1排3个)、针对PCB板303上的多个芯片302而设置的1个冷板301、芯片302与PCB板303之间的弹性导热连接装置304(金属簧片)、以及对弹性导热连接装置304施加压力的施力装置。此外，该芯片液冷散热系统还可以选择性地包括对冷板内部的冷却液进行冷却的制冷装置。由于可以与上述实施方式1通用同样的施力装置及制冷装置，所以在此省略对它们的说明。

弹性导热连接装置304由金属板通过弯曲加工而制作成图2中所示的大致梯形形状，在梯形的一个腰的末端处(图中左侧的腰的末端处)开口而形成可自由开闭的形状。需要说明的是，该开口也可以设置在梯形的另一个腰的末端处(图中右侧的腰的末端处)。

弹性导热连接装置304包括：大致水平的芯片侧板部(梯形的一个底边，热源侧板部)，其处于芯片302侧并用于与芯片302紧密接触；大致水平的1个冷板侧板部(梯形的另一个底边，冷却侧板部)，其处于冷板301侧并用于与冷板301紧密接触；第一弹性支撑部(梯形的右侧的腰，倾斜板部)，其在芯片侧端部具有芯片侧弯曲部并经由该芯片侧弯曲部而与芯片侧板部的一端(图2中的右端)连接，且在冷板侧端部具有冷板侧弯曲部并经由该冷板侧弯曲部而与上述冷板侧板部连接，从芯片侧弯曲部向冷板侧弯曲部以使梯形的顶部变小的方式倾斜延伸；以及第二弹性支撑部(梯形的左侧的腰，倾斜板部)，其在冷板侧端部具有冷板侧弯曲部并经由该冷板侧弯曲部而与上述冷板侧板部连接，且芯片侧端部为自由端并位于芯片侧板部的上方，能够与芯片侧板部接触/分离并在芯片侧板部上滑动，从冷板侧弯曲部向芯片侧端部以使梯形的底部变大的方式倾斜延伸。

弹性导热连接装置304的上述两个弹性支撑部的尺寸及倾斜度被设置为在弹性变形时足以吸收各芯片302之间的高度差。

以下说明弹性导热连接装置304的工作方式。

弹性导热连接装置304通过粘接而使芯片侧板部紧密覆盖芯片302的表面，在外力作用下，第一弹性支撑部在芯片侧弯曲部及冷板侧弯曲部处弹性变形并进一步倾斜，第二弹性支撑部在冷板侧弯曲部处弹性变形且芯片侧端部在芯片侧板部上滑动，第二弹性支撑部进一步倾斜，与此同时，使冷板侧板部与冷板301紧密接触，由此实现从芯片302经由弹性导热连接装置304到冷板301的传热路径。

作为实施方式2的变形例，可以使梯形截面的较长的底边位于图中上方并使较短的底边位于图中下方。此外，也可以使两个弹性支撑板部在中部具有弯曲部(中间弹性弯曲部)而整体呈曲线形状，由此，除了在两端的芯片侧弯曲部及冷板侧弯曲部处弹性变形之外，还可以通过中间弹性弯曲部弹性地弯曲变形。关于变形例的弹性导热连接装置304的具体形状，可以参照上述的图2A、2E、2F，关于该变形例的工作方式及作用效果，可以参照上述的实施方式1及其变形例，在此省略图示及详细的说明。

此外，在实施方式2中，作为其他变形例，为了使第二弹性支撑部的末端与芯片侧板部之间顺畅地滑动，如图4所示，也可以在第二弹性支撑部的末端设置芯片侧弯曲部，该芯片侧弯曲部使末端向上方翘起，从而形成向下凸起的弧形。由此，第二弹性支撑部的芯片侧弯曲部在与芯片侧板部相对滑动时，芯片侧弯曲部的弧形表面与芯片侧板部接触，其末端不会划伤芯片侧板部或卡在芯片侧板部上，能够使弹性导热连接装置304的弹性变形不受阻碍。

根据实施方式2及其各变形例的芯片液冷散热系统，能够获得与实施方式1同样的效果。

[实施方式3]

图4表示了实施方式3的冷板散热系统的结构。如图4所示，该冷板散热系统包括：PCB板403、焊于PCB板403上的多个芯片402(图3中仅图示1排6个)、针对PCB板403上的多个芯片402而设置的1个冷板401、芯片402与PCB板403之间的弹性导热连接装置404、与弹性导热连接装置404隔着冷板401的弹性加压装置405。该弹性导热连接装置优选为柔性导热连接垫，其由具有一定柔性的材料制成，被粘接在芯片403上。此外，该芯片液冷散热系统还可以选择性地包括对冷板401的内部的冷却液进行冷却的制冷装置。由于可以与上述实施方式1通用同样的制冷装置，所以在此省略其说明。

以下说明弹性导热连接装置404的工作方式。

柔性导热连接垫404在弹性加压装置405的压力下发生变形，柔性导热连接垫404及弹性加压装置405这两者的合计变形量足以吸收多个芯片之间高度差，使得每个芯片都经由该柔性导热连接垫404而与冷板401紧密接触。

在图示的例子中，1片柔性导热连接垫404可覆盖1排3个相邻的芯片402，而在实际应用中，被1片柔性导热连接垫404覆盖的芯片402的数量不限于3个，可以根据需要而设为更多或更少。

上述的弹性加压装置405例如是螺旋弹簧、板弹簧等，也可以是其他弹性加压构件。

根据实施方式3的冷板散热系统，除采用柔性导热垫实现芯片与冷板之间的导热连接外，还增加了弹性加压装置405，该弹性加压装置405的弹性变形量也用于吸收多个芯片之间高度差，由此，能够减小柔性导热连接垫404的高度，减少柔性导热连接垫404所使用的材料，降低成本。除此之外，与实施方式1同样，克服了芯片高度差的问题，使得每个芯片都与冷板紧密接触，达到散热的效果。

作为实施方式3的变形例，也可以省略上述的柔性导热连接垫404，而用具有一定柔性的材料制作冷板401的底壁(柔性壁)，这样，冷板401底壁与芯片402的顶部直接接触，在弹性加压装置405的压力下发生变形，柔性壁及弹性加压装置405这两者合计的变形量足以吸收多个芯片之间高度差，使得每个芯片都与冷板401紧密接触。

需要指出的是，通过在冷板401与芯片402之间加设弹性导热连接装置，本实施例优选为柔性导热连接垫，而不是直接将冷板401的底壁以柔性材料形成，这样的设置方式可以克服直接以柔性材料形成底壁的情况下，冷板的底壁需要承受过大的压力，有可能产生由于柔性材料无法承受过大压力，或者柔性材料可能被芯片或其他尖锐物体刺破，造成冷板中的冷却液泄露的缺陷。

根据该实施方式3的变形例的冷板散热系统，与现有技术的对冷板采用柔性壁的冷板散热系统相比，增加了弹性加压装置405，将该弹性加压装置405的弹性变形量也用于吸收多个芯片之间高度差，由此，能够减小冷板的柔性壁的变形量，降低柔性壁破损而导致冷却液泄漏的风险。而且，不使用柔性导热连接垫，减少了构件数量，使结构简单。

[实施方式4]

图5表示了实施方式4的冷板散热系统的结构。如图5所示，两块PCB板503、503共用一块冷板501进行散热，一块冷板501置于两块PCB板503中间，每块PCB板上焊置有多个芯片502(图5中仅图示了2排，每排各3个)，两块PCB板以彼此的芯片502隔着冷板501面对面的方式设置，在每个芯片502的表面粘接有弹性导热连接装置504。此外，该芯片液冷散热系统还可以选择性地包括对冷板内部的冷却液进行冷却的制冷装置。由于可以与上述实施方式1通用同样的制冷装置，所以在此省略其说明。

在图示的例子中，弹性导热连接装置，示例为柔性导热连接垫504可覆盖1排3个相邻的芯片502，而在实际应用中，被柔性导热连接垫504覆盖的芯片502的数量不限于3个，可以根据需要而设为更多或更少。

该弹性导热连接装置504既可以采用上述的实施方式1及其变形例中的弹性导热连接装置104的结构也可以采用上述的实施方式2及其变形例中的弹性导热连接装置304的结构，还可以采用上述的实施方式3中的柔性导热连接垫404与弹性加压装置405的组合、或冷板的柔性壁与弹性加压装置405的组合。

根据实施方式4的冷板散热系统，对多个PCB板上的多个芯片使用一个冷板，减少了散热系统设计的复杂度，不易漏液损坏电路。而且，在一个冷板的两侧分别设置PCB板，提高了冷板的利用效率，有利于减小系统所占据的空间，实现系统小型化。同时，与上述的实施方式1至实施方式3同样，克服了芯片之间存在高度差的问题，使得每个芯片都可以和冷板紧密接触，实现散热的效果。

而且，如果某个芯片损坏时，维修方便，只要将损坏的芯片的簧片或柔性导热连接垫换掉即可，不用将整个冷板更换。

[实施方式5]

图6表示了实施方式5的芯片外循环液冷系统。如图6所示，该芯片外循环液冷系统包括：至少一个冷板601、芯片(未图示)、PCB板(未图示)、弹性导热连接装置(未图示)、制冷管606、以及外部制冷装置(冷却塔)607。冷板为模块化独立冷板结构，每块冷板中填充有冷却液。制冷管606从外部进入冷板601并在冷板601的内部穿过，来自外部冷却塔607的冷却液在泵608的作用下在制冷管606中流动而穿过冷板601的内部，并再次回流到冷却塔607，由此，将冷板601内部的冷却液的热量带走，使冷却液降温，进而使冷板601、弹性导热连接装置、及芯片降温。回流到冷却塔607的冷却液在冷却塔中被降温后再次被泵608送入到冷板601中，由此，实现外循环液冷系统。在包括多个冷板601的情况下，制冷管606依次穿过并排放置的相互独立的多块冷板601，形成串联制冷结构。关于芯片、PCB板、和弹性导热连接装置，可参照上述实施方式1至实施方式4，此处在图中省略。

以上说明了多个冷板601由1根制冷管606串联制冷的例子，但不限于此，也可以采用并联制冷的结构，在此情况下，芯片外循环液冷系统包括：从外部冷却塔607向多个冷板601导入冷却液的导入集管；从该导入集管分支并分别穿过各个冷板601的制冷分管；以及将各制冷分管汇集并使冷却液回流到外部冷却塔607的导出集管。

在对多个冷板的串联制冷结构的情况下，串联起始侧的冷板601的温度较低，而串联末端侧的冷板601的温度较高，多个冷板601之间可能存在温差。另一方面，串联制冷结构中仅采用1根制冷管，配管结构简单，制造容易，管连接部位少，不容易发生冷却液泄漏。需要说明的是，此处所说的1根制冷管不仅包含由连续不断的1根管形成的制冷管，也包含将多段管连接而成的1根制冷管的概念。

在对多个冷板的并联制冷结构的情况下，由于各个冷板501之间的温度不会相互影响，所以多个冷板601之间的温差可忽略不计。另一方面，并联制冷结构中采用2条集管(包括冷却液导入集管和导出集管)，以及分别与导入集管连接的多条导入分管，以及与导出集管连接的多条导出分管。在此种结构下，优选可以在每个冷板的导入分管和导出分管分别与导出集管和导入集管连接的位置处，设置单独的阀门，在单个冷板出泄露或故障时，可以对该冷板单独进行维修或更换。

此外，作为外部制冷装置，不限于冷却塔607，也可以是其他形式的制冷装置，例如风扇、散热片组等其他室外机。

[实施方式6]

图7表示了实施方式6的芯片内循环液冷系统。如图7所示，该芯片内循环液冷系统包括：至少一个冷板701、芯片(未图示)、PCB板(未图示)、弹性导热连接装置(未图示)、制冷管706、以及主机箱体中内置的制冷部707。该冷板701为模块化独立冷板结构，每块冷板701中填充有冷却液。制冷管706从外部进入冷板701并在冷板701的内部穿过，冷却液在泵的作用下在制冷管706中流动而穿过冷板701的内部，并再次回流到冷板701的外部，由此，将冷板701内部的冷却液的热量带走，使冷却液降温，进而使冷板701、弹性导热连接装置、及芯片降温。在包括多个冷板701的情况下，制冷管706依次穿过并排放置的相互独立的多块冷板701，形成串联制冷结构。关于芯片、PCB板、和弹性导热连接装置，可参照上述实施方式1至实施方式4，此处在图中省略。制冷管706中的制冷液吸收芯片工作散发的热量后从冷板701流出并经制冷管706流入主机内的风扇处(制冷部707)，被风扇及风液热交换板(散热片)降温后再次被泵送入到冷板701中，由此，实现内循环液冷系统。

此外，与外循环液冷系统同样，内循环液冷系统也可以采用并联制冷的结构，关于并联制冷的结构与串联制冷的结构及效果的区别，请参照实施方式5中的说明，本领域技术人员应根据实际需要来适当选择并联制冷的结构或串联制冷的结构。

在上述的实施方式1至实施方式6中，均以芯片为散热对象进行了说明，但是，本发明的冷板散热系统、液冷循环系统不仅能够应用于对芯片散热，例如，也可以各种需要散热的电子元器件进行散热，对于所有具有与上述芯片类似的排列结构并需要散热的发热对象均能适用。

以上参考附图，基于实施方式说明了本发明，但本发明并非限定于上述的实施方式，根据布局需要等将各实施方式及各变形例的部分构成适当组合或置换后的方案，也包含在本发明的范围内。另外，还可以基于本领域技术人员的知识适当重组各实施方式的组合和处理顺序，或者对各实施方式施加各种设计变更等变形，被施加了这样的变形的实施方式也可能包含在本发明的范围内。

本发明虽然已详细描述了各种概念，但本领域技术人员可以理解，对于那些概念的各种修改和替代在本发明公开的整体教导的精神下是可以实现的。本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

Claims (24)

1.一种液冷散热系统，包括：基板；多个热源，其被安装在所述基板上；以及冷板，其被设置在所述基板的安装有所述热源的一侧，所述液冷散热系统的特征在于，

具有多个弹性导热连接装置，该弹性导热连接装置被设置在每个所述热源与所述冷板之间，将每个所述热源与所述冷板弹性连接。

2.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述弹性导热连接装置的结构为弹性导热簧片，所述弹性导热簧片在压力下会发生形变使得簧片的一侧紧密覆盖所述热源表面，另一侧紧密接触所述冷板。

3.根据权利要求2所述的液冷散热系统，其特征在于，所述弹性导热连接装置由金属板通过弯曲加工而制成。

4.根据权利要求3所述的液冷散热系统，其特征在于，所述弹性导热簧片包括：热源侧板部，其具有平板形状，紧密覆盖所述热源表面；冷却侧板部，其具有平板形状，紧密接触所述冷板；以及弹性支撑部，其被设置在所述热源侧板部与所述冷却侧板部之间并在两者之间进行弹性支撑。

5.根据权利要求4所述的液冷散热系统，其特征在于，所述弹性支撑部包括多个弹性支撑子部，所述冷却侧板部为多个，每个所述弹性支撑子部的冷却侧端与对应的冷却侧板部连接且热源侧端与所述热源侧板部连接，所述弹性支撑子部设置为与所述对应的冷却侧板板部和热源侧板部成一定角度倾斜的结构，以使所述弹性导热连接装置在受到外力作用时能弹性变形，使得所述热源侧板部与所述冷却侧板部之间的距离弹性地减小。

6.根据权利要求4所述的液冷散热系统，其特征在于，所述弹性支撑部包括多个弹性支撑子部，所述多个弹性支撑子部的中部具有呈曲线形状的弯曲部，所述弯曲部在所述弹性导热连接装置受到外力作用时能弹性变形，使得所述热源侧板部与所述冷却侧板部之间的距离弹性地减小。

7.根据权利要求4所述的液冷散热系统，其特征在于，所述多个冷却侧板部、所述弹性支撑部、以及所述热源侧板部形成为コ字型结构，所述弹性支撑部在压力作用下可弯曲变形，以使所述弹性导热连接装置在受到外力作用时弹性变形，使得所述热源侧板部与所述冷却侧板部之间的距离弹性地减小。

8.根据权利要求5-7之一所述的液冷散热系统，其特征在于，所述弹性导热连接装置为金属板形成的金属簧片结构，所述金属板为单层或多层结构。

9.根据权利要求8所述的液冷散热系统，其特征在于，所述金属簧片由高导热系数金属材料构成。

10.根据权利要求9所述的液冷散热系统，其特征在于，所述高导热系数金属材料的导热系数在100～420W/m﹒k之间。

11.根据权利要求10所述的液冷散热系统，其特征在于，所述高导热系数金属材料的导热系数在180～240W/m﹒k之间。

12.根据权利要求11所述的液冷散热系统，其特征在于，所述高导热系数金属材料为铝、黄铜、铍铜，以及它们的合金材料。

13.根据权利要求1至12的任一项所述的液冷散热系统，其特征在于，在所述冷板的两侧分别配置有所述弹性导热连接装置、所述基板以及所述热源。

14.根据权利要求1至12的任一项所述的液冷散热系统，其特征在于，还包括：外部制冷装置，其被设置在室外；泵，其使冷却液加压流动；以及制冷管，其将所述外部制冷装置与所述冷板连接并在所述冷板的内部穿过，使被所述外部制冷装置冷却后的冷却液在管内部流动，从而在冷却液穿过所述冷板的同时将所述冷板冷却。

15.根据权利要求1至12的任一项所述的液冷散热系统，其特征在于，还包括：内置制冷装置，其被内置在容纳所述冷板及所述基板的箱体内部；泵，其使冷却液加压流动；以及制冷管，其将所述内置制冷装置与所述冷板连接并在所述冷板的内部穿过，使被所述内置制冷装置冷却后的冷却液在管内部流动，从而在冷却液穿过所述冷板的同时将所述冷板冷却。

16.根据权利要求14或15所述的液冷散热系统，其特征在于，包括多个所述冷板，所述制冷管为1根并依次穿过多个并列的所述冷板。

17.根据权利要求16所述的液冷散热系统，其特征在于，包括多个所述冷板，所述制冷管包括：导入集管，其从所述外部制冷装置或所述内置制冷装置导入冷却液；导出集管，其从所述多个冷板中导出冷却液以实现冷却液的循环；多根导入分管，其与所述导入集管连接并分别连接到每个所述冷板；以及多根导出分管，其与所述导出集管连接并分别连接到每个所述冷板，所述导出集管将各所述导出分管的冷却液汇集并使冷却液回流到所述外部制冷装置或所述内置制冷装置。

18.一种液冷散热系统，包括：基板；多个热源，其被安装在所述基板上；以及冷板，其被设置在所述基板的安装有所述热源的一侧，其特征在于，还包括弹性导热连接装置，其被设置在每个所述热源与所述冷板之间，将每个所述热源与所述冷板之间连接；所述弹性导热连接装置为包括有柔性的导热材料的柔性导热连接件；以及弹性加压装置，其经由所述冷板或所述基板对所述弹性导热装置加压，所述柔性导热连接件在所述弹性加压装置加压的方向上弹性变形。

19.根据权利要求18所述的液冷散热系统，其特征在于，所述柔性导热连接件为包括柔性导热材料的空腔结构。

20.根据权利要求19所述的液冷散热系统，其特征在于，所述柔性导热连接件包括刚性的和柔性材料形成的结构，其中所述刚性部分和柔性部分结合形成为空腔状，空腔的上半部分为刚性材料形成的结构，下半部分为柔性材料形成的结构。

21.根据权利要求18-20之一所述的液冷散热系统，其特征在于，在所述冷板的两侧分别配置有所述基板、所述热源、柔性导热连接物、以及所述弹性加压装置。

22.根据权利要求18-20的任一项所述的液冷散热系统，其特征在于，还包括：外部制冷装置，其被设置在室外；泵，其使冷却液加压流动；制冷管，其将所述外部制冷装置与所述冷板连接并在所述冷板的内部穿过，使被所述外部制冷装置冷却后的冷却液在管内部流动，从而在冷却液穿过所述冷板的同时将所述冷板冷却。

23.根据权利要求18-20的任一项所述的液冷散热系统，其特征在于，还包括：内置制冷装置，其被内置在容纳所述冷板及所述基板的箱体内部；泵，其使冷却液加压流动；制冷管，其将所述内置制冷装置与所述冷板连接并在所述冷板的内部穿过，使被所述内置制冷装置冷却后的冷却液在管内部流动，从而在冷却液穿过所述冷板的同时将所述冷板冷却。

24.根据权利要求22、23之一所述的液冷散热系统，其特征在于，包括多个所述冷板，所述制冷管包括：导入集管，其从所述外部制冷装置或所述内置制冷装置导入冷却液；导出集管，其从所述多个冷板中导出冷却液以实现冷却液的循环；多根导入分管，其与所述导入集管连接并分别连接到每个所述冷板；以及多根导出分管，其与所述导出集管连接并分别连接到每个所述冷板，所述导出集管将各所述导出分管的冷却液汇集并使冷却液回流到所述外部制冷装置或所述内置制冷装置。