CN110753484A - 一种靶向散热微通道液冷冷板 - Google Patents
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Abstract
一种靶向散热微通道液冷冷板，包括端面用于和电子元器件进行贴装且相对的另一端面通过铲翅工艺加工有多组翅片集合的底板，与前述底板为可拆卸的连接并具有既供冷却液体流动以带走电子元器件产生的热量、又供翅片插入以增大换热面积的腔室的盖板，设置于底板与盖板之间的密封结构，与前述盖板为可拆卸的连接并具有与电子元器件进行连接的连接部以使底板的端面与电子元器件进行贴装固定的安装固定架。本发明冷板借助具有一定数量的翅片的底板及具有一定形状的流道的盖板的可拆卸组合对一个电子元器件进行点对点的高效散热，使产品的使用更加灵活方便；通过安装固定架与电子元器件进行贴装固定，减小了液冷冷板受压鼓包的风险，提高产品可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及高功耗环境下的数据中心领域，具体为一种结合铲翅工艺的靶向散热微通道液冷冷板。
背景技术
近年来，随着开放计算项目的推进，全球的超大规模和大规模数据中心迎来蓬勃发展，使得芯片等电子元器件的热流密度大幅增加。为了保证电子元器件可靠、高效的运行，散热问题成为当前数据中心硬件设计的关键技术之一，而液体冷却技术可满足高效换热要求。
液体冷却技术可分为直接液体冷却和间接液体冷却，直接液体冷却是指冷却介质与发热的电子元器件直接接触，通过冷却介质将热量带走；间接液体冷却是指冷却介质与发热的电子元器件不直接接触，通过冷却介质的循环流动将热量转移，最常见的结构形式为冷板式散热结构。与常规冷板对比，微通道冷板具有对流换热系数高、极限散热密度高、热阻低和结构紧凑等优点，能有效解决高热流密度的电子元器件散热问题。
目前，冷板式散热结构多为定制加工的一体式冷板，冷板表面贴装多个芯片，冷板的制造方法是先通过铣加工等方法加工出带通道及翅片的底板，然后将底板和盖板进行拼焊。这种冷板结构存在以下缺点：1)产品笨重，安装及维护不方便；2)产品定制化程度高，批产难度大；3)冷板内部采用微通道结构时，存在结构加工成型困难、加工周期长、成本高等问题；4)产品焊接成型，流道内表处理难度大，后期维修成本高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种结合铲翅工艺的靶向散热微通道液冷冷板，针对热流密度不同的电子元器件进行点对点的高效散热形式，能满足高热流密度散热场景，使产品在使用过程中更加灵活方便，且产品的制造方法简单，成本远低于常规冷板。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种靶向散热微通道液冷冷板，包括端面用于和电子元器件进行贴装且相对的另一端面通过铲翅工艺加工有多组翅片集合的底板，与前述底板为可拆卸的连接并具有既供冷却液体流动以带走电子元器件产生的热量、又供翅片插入以增大换热面积的腔室的盖板，设置于底板与盖板之间的密封结构，与前述盖板为可拆卸的连接并具有与电子元器件进行连接的连接部以使底板的端面与电子元器件进行贴装固定的安装固定架。
进一步的，腔室内设有用以形成不同形状的流道的多个导向筋条，盖板上设有与多个导向筋条所形成的流道相连通的两个通孔，两个通孔的其中一个为供冷却液体流入腔室的进液孔、另一个为供冷却液体流出腔室的出液孔。
进一步的，腔室内设有交错分布且一端与腔室的内壁连接、另一端与腔室的内壁之间存在间隙以形成蛇形流道的多个导向筋条。
进一步的，密封结构包括设置于盖板的端面并位于腔室外侧的第一密封槽、安装于第一密封槽内并在底板与盖板连接后受挤压以避免在腔室内流动的冷却液体泄漏的密封圈。
进一步的，密封结构包括设置于盖板的端面并位于腔室外侧的第一密封槽、安装于第一密封槽内并在底板与盖板连接后受挤压以避免在腔室内流动的冷却液体泄漏的密封圈，设置于导向筋条的端面并沿导向筋条的长度方向延伸的第二密封槽、安装于第二密封槽内并在底板与盖板连接后受挤压以限制相邻流道之间的液体串流的密封胶条。
进一步的，安装固定架的两侧分别凸设有耳板作为连接部
进一步的，安装固定架具有在液冷冷板装配时用于盖板及底板放置的容纳室，盖板的上端面具有在液冷冷板装配时供安装固定架的顶部放置以使安装固定架的端面与盖板的端面在同一平面上的避让槽。
本发明提出的液冷冷板具有如下优点：
1、依据电子元器件的热流密度大小针对性地调整底板上的翅片数量、间距、高宽比等参数，有效提高了液冷冷板的热传导效率和换热能力，同时解决了微通道结构加工成型困难、加工周期长及成本高等问题；
2、依据电子元器件的热流密度大小针对性地调整导向筋条的形状、分布形式以在腔室内形成不同形状的流道，进而调整冷却液体的流动迹线，提高产品设计的灵活性；
3、借助具有一定数量的翅片的底板及具有一定形状的流道的盖板的可拆卸组合对一个电子元器件进行点对点的高效散热，满足高热流密度散热场景，使产品的使用更加灵活方便；
4、装配完成或者长时间使用的液冷冷板与电子元器件的热流密度不匹配时，只需将原底板、原盖板分开，而后将具有不同数量的翅片的新底板与原盖板重新组装、或者将原底板与具有不同形状的流道的盖板重新组装即可，不但能解决焊接成型的产品内部流道内表处理难度大、后期维修成本高的问题，而且便于批量化生产；
5、通过安装固定架与电子元器件进行贴装固定，相比于现有在冷板表面直接贴装芯片的形式，减小了液冷冷板受压鼓包的风险，提高产品可靠性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一种靶向散热微通道液冷冷板实施例的分解示意图。
图2是本实施例的剖视示意图。
图3是本实施例中盖板另一方向的立体示意图。
【附图标记】
10-底板 101-翅片集合 20-盖板 201-腔室
202-导向筋条 203-通孔 204-避让槽 301-第一密封槽
302-密封圈 303-第二密封槽 304-密封胶条 40-安装固定架
401-耳板 402-容纳室 50-紧固螺钉 60-定位螺钉
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
本发明一种靶向散热微通道液冷冷板包括通过端面用于和电子元器件进行贴装且相对的另一端面通过铲翅工艺加工有多组翅片集合的底板，与前述底板为可拆卸的连接并具有既供冷却液体流动以带走电子元器件产生的热量、又供翅片插入以增大换热面积的腔室的盖板，设置于底板与盖板之间的密封结构，与前述盖板为可拆卸的连接并具有与电子元器件进行连接的连接部以使底板的端面与电子元器件进行贴装固定的安装固定架。
请参阅图1至图3，为本发明一种靶向散热微通道液冷冷板的一个实施例。本实施例中底板10通过铲翅工艺加工成型，其下端面用于和电子元器件进行贴装、上端面具有并列设置的四组翅片集合101，每组翅片集合101具有平行布设的多个翅片，相邻的两个翅片间距可达0.2mm，每个翅片的高宽比可达250，从而有效提高液冷冷板的热传导效率和换热能力。当然，可依据电子元器件的热流密度大小针对性地调整底板上的翅片集合数量及每组翅片集合包括的翅片间距、高宽比、数量等参数；其外边缘沿周向设有多个供紧固螺钉50穿过以将底板与盖板进行可拆卸连接的螺钉孔。
盖板20的下端面凹设一腔室201，该腔室201内交错布置五个导向筋条202且每个导向筋条的一端与腔室的内壁连接、另一端与腔室的内壁之间存在间隙，从而形成六个独立的流道，六个独立的流道通过导向筋条202与腔室201内壁之间的间隙相互连通形成蛇形流道。当然，可依据电子元器件的热流密度大小针对性地调整导向筋条的形状、分布形式以在腔室内形成不同形状的流道，进而调整冷却液体的流动迹线，提高产品设计的灵活性。盖板20下端面的外边缘沿周向设有多个供紧固螺钉50旋入以将底板与盖板进行连接的螺钉孔，装配时使底板10上端面的四组翅片集合插入腔室内位于中间的四个流道内以增大换热面积并解决微通道结构加工成型困难、加工周期长及成本高等问题，而后再通过多个紧固螺钉50将底板10与盖板20紧固，如果发现装配完成的液冷冷板与电子元器件的热流密度不匹配，只需拆下紧固螺钉将具有数量更多或数量更少的翅片的底板与原盖板重新组装、或者将原底板与具有不同形状的流道的盖板重新组装即可，不但能解决焊接成型的产品内部流道内表处理难度大、后期维修成本高的问题，而且便于批量化生产。盖板20上设有两个通孔203，其中一个通孔203与腔室内位于两侧的流道中的一个连通作为液体流入腔室的进液孔，另一个通孔203与腔室内位于两侧的流道中的另一个连通作为液体流出腔室的出液孔。
密封结构包括沿周向设置于盖板20的下端面并位于腔室201外侧的第一密封槽301，安装于第一密封槽内并在底板与盖板连接后受挤压以避免从进液孔流入腔室内的液体泄漏的密封圈302。当盖板的腔室内设置导向筋条时，密封结构还包括设置于导向筋条202的下端面并沿导向筋条的长度方向延伸的第二密封槽303，安装于第二密封槽内并在底板与盖板连接后受挤压以限制相邻流道之间的液体串流现象的密封胶条304。
安装固定架40与盖板20通过位于安装固定架角落的两个定位螺钉60进行可拆卸的连接，其两侧分别凸设有两个耳板401作为连接部，通过耳板将液冷冷板与相应的电子元器件进行贴装固定，不但方便快捷，而且减小了液冷冷板受压鼓包的风险，提高产品的可靠性。更进一步的，安装固定架40具有用于放置盖板及底板的容纳室402，盖板20的上端面具有避让槽204，液冷冷板组装时盖板20、底板10依次放置在安装固定架的容纳室402内，安装固定架40的顶部限位于避让槽204内以使安装固定架的上端面与盖板的上端面在同一平面上，借助容纳室、避让槽的设计使本实施例提出的液冷冷板体积更小型化，便于推广使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种靶向散热微通道液冷冷板，其特征在于包括端面用于和电子元器件进行贴装且相对的另一端面通过铲翅工艺加工有多组翅片集合的底板，与前述底板为可拆卸的连接并具有既供冷却液体流动以带走电子元器件产生的热量、又供翅片插入以增大换热面积的腔室的盖板，设置于底板与盖板之间的密封结构，与前述盖板为可拆卸的连接并具有与电子元器件进行连接的连接部以使底板的端面与电子元器件进行贴装固定的安装固定架。
2.根据权利要求1所述的靶向散热微通道液冷冷板，其特征在于腔室内设有用以形成不同形状的流道的多个导向筋条，盖板上设有与多个导向筋条所形成的流道相连通的两个通孔，两个通孔的其中一个为供冷却液体流入腔室的进液孔、另一个为供冷却液体流出腔室的出液孔。
3.根据权利要求2所述的靶向散热微通道液冷冷板，其特征在于腔室内设有交错分布且一端与腔室的内壁连接、另一端与腔室的内壁之间存在间隙以形成蛇形流道的多个导向筋条。
4.根据权利要求1所述的靶向散热微通道液冷冷板，其特征在于密封结构包括设置于盖板的端面并位于腔室外侧的第一密封槽、安装于第一密封槽内并在底板与盖板连接后受挤压以避免在腔室内流动的冷却液体泄漏的密封圈。
5.根据权利要求2或3所述的靶向散热微通道液冷冷板，其特征在于密封结构包括设置于盖板的端面并位于腔室外侧的第一密封槽、安装于第一密封槽内并在底板与盖板连接后受挤压以避免在腔室内流动的冷却液体泄漏的密封圈，设置于导向筋条的端面并沿导向筋条的长度方向延伸的第二密封槽、安装于第二密封槽内并在底板与盖板连接后受挤压以限制相邻流道之间的液体串流的密封胶条。
6.根据权利要求1所述的靶向散热微通道液冷冷板，其特征在于安装固定架的两侧分别凸设有耳板作为连接部
7.根据权利要求1所述的靶向散热微通道液冷冷板，其特征在于安装固定架具有在液冷冷板装配时用于盖板及底板放置的容纳室，盖板的上端面具有在液冷冷板装配时供安装固定架的顶部放置以使安装固定架的端面与盖板的端面在同一平面上的避让槽。
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