CN111511093B - 液冷线路板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液冷线路板,包括芯片、导热板、吸热板、第一线路板、绝缘板、第二线路板、散热板及透析片;吸热板靠近导热板的一侧设置有热液槽,热液槽设置有入液口与出液口;散热板远离第二线路板的一侧设置有冷液槽,冷液槽与热液槽连通形成循环回路,冷液槽设置有与入液口连通的排液端、及与出液口相连通的进液端;透析片,透析片设置在吸热板与散热板之间,透析片对应封盖循环回路。上述液冷线路板,通过在吸热板上设置热液槽,以液冷的方式吸收导热板传递过来的热量,并通过冷却剂将热量传送至散热板,形成循环回路实现对芯片的循环液冷散热,保证换热效率,对线路板的内部进行散热,提高散热效率,保证线路板工作可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电路板技术领域,特别是涉及一种液冷线路板。
背景技术
线路板(Printed Circuit Board),中文名称为印制电路板,又称印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。
现有的线路板在使用过程中会在表面焊接电器件,因为现有的设计电路的复杂程度随着功能需求的提高,电路的复杂程度也在随着增加,这就导致线路板的集成电路的密集程度变大,在工作使用过程中,因为电流通过线路板会产生热量,再加上现在线路板集成度高,所以对线路板的散热的好坏成为直接影响线路板工作性能的重要因素,现有的线路板的散热原理都是通过风机进行散热,通过气流对线路板表面与电器件进行散热的换热效率低,长时间的使用经常出现因为温度过高,电路电阻变大,进而无法正常工作的情况。
发明内容
基于此,有必要针对气流换热效率低进而导致散热效率差的问题,提供一种液冷线路板。
一种液冷线路板,包括:
芯片;
导热板,与所述芯片连接;
吸热板,与所述导热板连接;所述吸热板靠近所述导热板的一侧设置有热液槽,所述热液槽设置有入液口与出液口;
第一线路板,与所述吸热板连接,所述第一线路板与所述芯片电连接;
绝缘板,与所述第一线路板连接;
第二线路板,与所述绝缘板远离所述第一线路板的一侧连接;
散热板,与所述第二线路板连接;所述散热板远离所述第二线路板的一侧设置有冷液槽,所述冷液槽与所述热液槽连通形成循环回路,所述冷液槽设置有与所述入液口连通的排液端、及与所述出液口相连通的进液端;
透析片,所述透析片设置在所述吸热板与散热板之间,所述透析片对应封盖所述循环回路。
上述液冷线路板,通过设置导热板有效对发热元件芯片进行吸热,并通过在吸热板上设置热液槽,以液冷的方式吸收导热板传递过来的热量,并通过热液槽内的冷却剂对应传送至散热板,形成循环回路实现对芯片的循环液冷散热,保证换热效率,实现对线路板的内部进行散热,提高散热效率,保证线路板工作可靠性;并通过设置透析片,当芯片工作发热时,会使热液槽内的冷却剂热温度升高,进而使得热液槽内的冷却剂中的离子更活跃,进而使得热液槽内的离子浓度降低,在透析片的两侧产生浓度差,进而使得冷却剂自动的自冷液槽流入热液槽,实现冷却剂的自动循环散热。
在其中一个实施例中,所述吸热板的入液口位置设置有嵌置槽,所述透析片对应设置在所述嵌置槽内,所述透析片盖设所述入液口。通过设置嵌置槽保证透析片与吸热板连接的可靠性,通过保证透析片盖设入液口安装的便捷性,进而保证在芯片温度较低时通过该透析片即可实现对循环回路内冷却剂的流动需求。
在其中一个实施例中,所述散热板的排液端位置设置有导管,所述导管对应插设在所述嵌置槽内,所述导管与所述透析片的周缘相抵接,以将所述透析片压持固定在嵌置槽内。通过设置导管与嵌置槽的连接方式,保证连接的密闭性,同时将透析片压持固定,保证连接的可靠性。
在其中一个实施例中,所述液冷线路板还包括增压组件;所述增压组件包括储液件、及与所述储液件连接的驱动件,所述储液件与驱动件设置在所述循环回路内,所述储液件用于溶质冷却剂,所述驱动件用于对所述循环回路内的冷却剂进行增压。通过设置储液件容置冷却剂,提高可参与循环散热的冷却剂的体积,进而保证散热的可靠性;同时通过设置驱动件对循环回路内的冷却剂进行加压操作,以保证当芯片温度较高时,通过驱动件提高冷却剂的循环流速,进而提高散热效率,保证冷却操作的可靠性。
在其中一个实施例中,所述储液件与驱动件对应设置在所述出液口与进液端之间,所述储液件与所述出液口连接,所述驱动件与所述进液端连接。
在其中一个实施例中,所述储液件上设置有旋盖,所述驱动件上设置有电接头。通过设置旋盖保证可以更换储液件内的冷却剂,通过设置电接头保证驱动件与外界电源连接,进而保证驱动件的正常工作。
在其中一个实施例中,所述热液槽内设置有导流条,所述导流条沿所述热液槽延伸方向呈螺旋状设置在所述热液槽的内侧壁上。通过设置导流条使得冷却剂在热液槽内流动时形成涡流,使得冷却剂与导热板接触更充分,进而提高吸热效率。
在其中一个实施例中,所述导流条的横截面呈三角形状结构设置,所述导流条自所述热液槽的内侧壁向热液槽内部延伸设置。通过呈三角形状结构设置,降低冷却剂与导流条两侧接触时的阻抗,使得导流条对冷却剂进行导流的同时,有效的保证冷却剂流动的顺畅性。
在其中一个实施例中,所述热液槽呈蜿蜒状往复延伸设置在所述吸热板上,所述冷液槽呈蜿蜒状往复延伸设置在所述散热板上。通过呈蜿蜒状往复结构设置,保证冷却剂与导热板的接触面积,进而提高吸热效率。
在其中一个实施例中,所述液冷线路板还包括顶板与底板,所述顶板与所述导热板连接,所述底板与所述散热板连接;所述导热板包括接触部、及与所述接触部连接的扩散部,所述顶板上设置有开孔,所述接触部对应设置在所述开孔内,所述芯片设置在所述接触部上。通过设置顶板与底板对液冷线路板进行保护,进而保证液冷线路板使用的可靠性,延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明一实施方式的液冷线路板的结构示意图;
图2为图1所述的液冷线路板的分解结构示意图;
图3为图1中所述吸热板的结构示意图;
图4为图3中所述吸热板的另一角度的结构示意图;
图5为图1中所述散热板的结构示意图;
图6为图5所述的散热板的另一角度的结构示意图;
图7为图1中所述透析片的结构示意图。
附图中标号的含义为:
100、液冷线路板;
10、芯片;11、顶板;12、开孔;15、底板;
20、导热板;21、接触部;25、扩散部;
30、吸热板;31、热液槽;32、入液口;35、嵌置槽;33、出液口;36、连接管;37、导流条;
40、第一线路板;
50、绝缘板;
60、第二线路板;
70、散热板;71、冷液槽;72、排液端;75、导管;73、进液端;76、驱动管;
80、透析片;85、密封环;
90、增压组件;91、储液件;92、旋盖;95、驱动件;96、电接头。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1至图7,为本发明一实施方式的液冷线路板100,包括芯片 10、与芯片10连接的导热板20、与导热板20连接的吸热板30、与吸热板30 连接的第一线路板40、与第一线路板40连接的绝缘板50、与绝缘板50远离第一线路板40的一侧连接的第二线路板60、与第二线路板60连接的散热板70、及设置在吸热板30与散热板70之间的透析片80。该芯片10为产热最主要的电子元器件,该导热板20对应吸收芯片10工作过程中所产生的热量,并对应将热量传送至吸热板30,该吸热板30靠近导热板20的一侧设置有热液槽31,该热液槽31用于供冷却剂流过,该热液槽31设置有入液口32与出液口33,通过入液口32与出液口33保证热液槽31内的冷却剂的流动,该第一线路板40与第二线路板60对应设置在绝缘板50的两侧,第一线路板40与第二线路板60 上分别对应腐刻有预设的电路,通过绝缘板50将第一线路板40与第二线路板 60绝缘分离,再通过打孔的方式将第一线路板40上的电路与第二线路板60上的电路在指定位置连通,进而构成所需的电路,该芯片10对应于第一线路板40 电连接,以保证将芯片10接入电路内。
该散热板70远离第二线路板60的一侧对应设置有冷液槽71,该冷液槽71 对应于热液槽31形成循环回路,冷液槽71设置有与入液口32连通的排液端72、及与出液口33连通的进液端73,进而保证冷液槽71与热液槽31首尾相互连接,保证冷却剂在循环回路内可以循环流动,进而保证液冷的散热。该透析片80对应设置在吸热板30与散热板70之间,透析片80对应封盖该循环回路,即该透析片80沿循环回路截面方向封堵在吸热板30与散热板70之间,该透析片80 用于当自身两侧浓度不同时,将水分子自浓度较高的一侧输送至浓度较低的一侧,所以当吸热板30上的热液槽31内的冷却剂的温度升高时,热液槽31内冷却剂中的离子会变得活跃,进而使得离子浓度降低,进而冷却剂会自发的自冷液槽71流入热液槽31内,进而使得循环回路内的冷却剂循环流动,以进行散热操作。在本实施例中,该冷却剂为氯化钠溶液,氯化钠溶液中的钠离子与氯离子的浓度对温度反应比较明显,进而可以有效保证透析片80驱动冷却剂在循环回路内的流动顺畅。
上述液冷线路板100,通过设置导热板20有效对发热元件芯片10进行吸热,并通过在吸热板30上设置热液槽31,以液冷的方式吸收导热板20传递过来的热量,并通过热液槽31内的冷却剂对应传送至散热板70,形成循环回路实现对芯片10的循环液冷散热,保证换热效率,实现对线路板的内部进行散热,提高散热效率,保证线路板工作可靠性;并通过设置透析片80,当芯片10工作发热时,会使热液槽31内的冷却剂热温度升高,进而使得热液槽31内的冷却剂中的离子更活跃,进而使得热液槽31内的离子浓度降低,在透析片80的两侧产生浓度差,进而使得冷却剂自动的自冷液槽71流入热液槽31,实现冷却剂的自动循环散热。
在一实施例中,该芯片10呈矩形直板状沿水平方向设置,该导热板20包括接触部21及扩散部25;该接触部21的形状与芯片10的形状相对应,该接触部21对应与芯片10连接,该接触部21用于吸收芯片10工作过程中散发出来的热量,进而降低芯片10的工作温度,该扩散部25呈矩形直板状设置在接触部21远离芯片10的一侧,该扩散部25沿水平方向的横截面积尺寸大于接触部 21沿水平方向的横截面姐,以保证将接触部21吸收的热量以较大的导热面积传导出导热板20,进而保证散热效率。在本实施例中,该扩散部25对应呈矩形直板状结构设置。
在一实施例中,该液冷线路板100还包括顶板11,该顶板11对应设置在导热板20靠近芯片10的一侧,该顶板11用于对液冷线路板100进行保护,该顶板11对应与扩散部25连接固定。在本实施例中,该顶板11上设置有开孔12,该开孔12呈矩形通孔状结构设置,该开孔12的设置位置与接触部21的设置位置相对应,接触部21对应设置在该开孔12内,该顶板11为绝缘材料。
在一实施例中,该吸热板30呈矩形直板状结构设置在导热板20远离芯片 10的一侧,该热液槽31对应设置在导热板20与吸热板30之间,进而保证冷却剂有效的对导热板20上的热量进行吸收,该入液口32与出液口33分别对应设置在热液槽31的两端。进一步地,该吸热板30的入液口32的位置设置有嵌置槽35,该嵌置槽35呈圆形凹槽状结构设置在吸热板30背向导热板20的一侧;该吸热板30的出液口33的位置设置有连接管36,该连接管36呈中空圆管状结构设置,连接管36对应与热液槽31连通,连接管36自吸热板30向远离导热板20方向延伸设置,该连接管36的延伸方向与吸热板30的设置方向相垂直,该连接管36用于将热液槽31内的冷却剂导出,该嵌置槽35用于与散热板70 连接以保证冷却剂流入热液槽31。
在一实施例中,该热液槽31呈蜿蜒状往复延伸设置在吸热板30上,以保证冷却剂与导热板20的接触面积,进而提高吸热效率,该热液槽31的横截面形状呈半圆状结构设置,以保证冷却剂在热液槽31内的流动顺畅,降低热液槽 31内壁对流动的冷却剂的阻抗。在本实施例中,该热液槽31内设置有导流条 37,该导流条37呈沿热液槽31延伸方向呈螺旋状设置在热液槽31的内侧壁上,该导流条37设置有至少两个,各导流条37呈螺旋曲线状依次将各设置,该导流条37用于对热液槽31内流动的冷却剂进行导流,进而使得冷却剂在热液槽31内流动时形成涡流,使得冷却剂与导热板20接触更充分,进而提高吸热效率。进一步地,该导流条37的横截面呈三角形状结构设置,导流条37自热液槽31 的内侧壁向热液槽31内部延伸设置,该导流条37的两侧面呈倾斜状结构设置,有效降低冷却剂与导流条37接触时的阻抗,进而保证对冷却剂进行导流以形成涡流的同时,有效保证冷却剂与导流条37的平顺性。
在一实施例中,该第一线路板40呈矩形直板状结构设置,该第二线路板60 与第一线路板40相对应呈矩形直板状结构设置,该绝缘板50对应设置在第一线路板40与第二线路板60之间,该绝缘板50呈矩形直板状结构设置。可以理解地,该第一线路板40与第二线路板60上刻蚀有导电电路,该绝缘板50为绝缘材料,以将第一线路板40与第二线路板60绝缘分离,该液冷线路板100还可以设置多块刻蚀有电路的导电板,各导电板之间分别对应设置绝缘板50即可,可根据设计所需的电路对层数进行调节控制。
在一实施例中,该散热板70设置在第二线路板60远离绝缘板50的一侧,该冷液槽71对应设置在散热板70远离第二线路板60的一侧,该冷液槽71呈蜿蜒状往复延伸设置在散热板70上,该冷液槽71用于与热液槽31相连通,进而保证吸收过热量后的冷却剂对应流入冷液槽71内,再通过散热板70将冷却剂的热量传输至外界,进而形成散热循环。在本实施例中,该排液端72与进液端73分别对应设置在冷液槽71的两端,该散热板70的排液端72位置对应设置有导管75,该导管75呈中空圆管状结构设置,导管75自散热板70向吸热板 30方向延伸设置,该导管75对应插设在吸热板30的嵌置槽35内,该导管75 对应与透析片80的周缘相抵接,以将透析片80压持固定在嵌置槽35内。进一步地,该散热板70的进液端73设置有驱动管76,该驱动管76呈中空圆管状结构设置,该驱动管76自散热板70向远离吸热板30方向延伸设置,该驱动管76 的设置方向与连接管36的设置方向相同,通过该驱动管76将热液槽31内的冷却剂输送至冷液槽71,冷液槽71再通过导管75将冷却后的冷却剂输送至热液槽31内。
在本实施例中,该透析片80呈圆形直板状结构设置,该透析片80对应设置在嵌置槽35内,该透析片80盖设该入液口32;进一步地,该透析片80的周缘处设置有密封环85,该密封环85对应与插入嵌置槽35内的导管75端部相抵接,进而保证导管75与吸热板30连接的密闭性。
在另一实施例中,该液冷线路板100还包括底板15,该底板15呈矩形直板状沿水平方向延伸设置,该地板对应设置在散热板70背向第二线路板60的一侧,该地板盖设该冷液槽71,底板15用于对液冷线路板100进行保护,同时吸收冷液槽71内冷却剂的热量,并将热量输送至外界进行散热。
在另一实施例中,该液冷线路板100还包括增压组件90,该增压组件90分别与连接管36及驱动管76连接,增压组件90设置在底板15远离芯片10的一侧。该增压组件90包括储液件91、及与储液件91连接的驱动件95;该储液件 91呈中空方块状结构设置,该储液件91用于容置冷却剂,该储液件91的一端对应与连接管36相连接,该连接管36依次穿设第一线路板40、绝缘板50、第二线路板60、散热板70及底板15后与储液件91连接,通过设置储液件91保证参与冷却循环的冷却剂的体积,进而保证散热的性能,提高散热可靠性;该驱动件95的一端对应于储液件91相连接,该驱动件95与储液件91设置在循环回路内,该驱动件95远离储液件91的一端对应与驱动管76相连接,驱动管 76穿设底板15后与驱动件95连接,该驱动件95与储液件91对应固定在底板 15上,驱动件95用于对循环回路内的冷却剂进行增压。可以理解地,该储液件 91与驱动件95对应设置在出液口33与进液端73之间,储液件91与出液口33 连接,驱动件95与进液端73连接,进而保证将热液槽31内的冷却剂加压通入至冷液槽71内。在本实施例中,该储液件91上设置有旋盖92,该旋盖92与储液件91螺纹连接,通过旋盖92可对应对储液件91内的冷却剂进行更换,方便后期维护保养;该驱动件95上设置有电接头96,该电接头96用于与外界电源连接,以提供驱动件95正常工作所需能量;进一步地,该驱动件95为泵。
本方案中的液冷线路板100的工作原理为:芯片10为主要发热元件,芯片 10在工作过程中产生的热量通过导热板20传送至吸热板30,吸热板30靠近导热板20的一侧设置有热液槽31,热液槽31内的冷却剂对导热板20与吸热板 30上的热量进行吸收,高温的冷却剂通过连接管36与驱动管76流入冷液槽71 内,高温的冷却剂将热量输送至散热板70与底板15上,通过散热板70与底板15将热量输送至外界,进而降低冷却剂的温度得到低温的冷却剂,低温的冷却剂通过导管75回流至热液槽31内,形成散热循环回路。当芯片10温度较低时,驱动件95不需要工作,通过热液槽31与冷液槽71的冷却剂温度不同,进而使透析片80两侧的冷却剂浓度不同,通过透析片80将冷却剂自冷液槽71内自动的输送至热液槽31内,即通过透析片80即可实现芯片10温度较低时的冷却需求;当芯片10温度较高时,驱动件95启动,通过驱动件95对冷却剂进行增压操作,进而提高冷却剂在循环回路内的流速,进而提高对芯片10的散热效率,满足对温度较高的芯片10的冷却需求,通过设置透析片80可以有效节约冷却的能耗,进而降低冷却成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种液冷线路板,包括:
吸热板、导热板、散热板、第二线板路;其中:
所述吸热板与所述导热板连接;所述吸热板靠近所述导热板的一侧设置有热液槽,所述热液槽设置有入液口与出液口;
所述散热板与所述第二线路板连接;所述散热板远离所述第二线路板的一侧设置有冷液槽,所述冷液槽与所述热液槽连通形成循环回路,所述冷液槽设置有与所述入液口连通的排液端、及与所述出液口相连通的进液端;
其特征在于,所述液冷线路板还包括:
芯片,与所述导热板连接;
第一线路板,与所述吸热板连接,所述第一线路板与所述芯片电连接;
绝缘板,与所述第一线路板连接,所述第二线路板与所述绝缘板远离所述第一线路板的一侧连接;
透析片,所述透析片设置在所述吸热板与散热板之间,所述透析片对应封盖所述循环回路。
2.根据权利要求1所述的液冷线路板,其特征在于,所述吸热板的入液口位置设置有嵌置槽,所述透析片对应设置在所述嵌置槽内,所述透析片盖设所述入液口。
3.根据权利要求2所述的液冷线路板,其特征在于,所述散热板的排液端位置设置有导管,所述导管对应插设在所述嵌置槽内,所述导管与所述透析片的周缘相抵接,以将所述透析片压持固定在嵌置槽内。
4.根据权利要求1所述的液冷线路板,其特征在于,所述液冷线路板还包括增压组件;所述增压组件包括储液件、及与所述储液件连接的驱动件,所述储液件与驱动件设置在所述循环回路内,所述储液件用于溶质冷却剂,所述驱动件用于对所述循环回路内的冷却剂进行增压。
5.根据权利要求4所述的液冷线路板,其特征在于,所述储液件与驱动件对应设置在所述出液口与进液端之间,所述储液件与所述出液口连接,所述驱动件与所述进液端连接。
6.根据权利要求5所述的液冷线路板,其特征在于,所述储液件上设置有旋盖,所述驱动件上设置有电接头。
7.根据权利要求1所述的液冷线路板,其特征在于,所述热液槽内设置有导流条,所述导流条沿所述热液槽延伸方向呈螺旋状设置在所述热液槽的内侧壁上。
8.根据权利要求7所述的液冷线路板,其特征在于,所述导流条的横截面呈三角形状结构设置,所述导流条自所述热液槽的内侧壁向热液槽内部延伸设置。
9.根据权利要求1所述的液冷线路板,其特征在于,所述热液槽呈蜿蜒状往复延伸设置在所述吸热板上,所述冷液槽呈蜿蜒状往复延伸设置在所述散热板上。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的液冷线路板,其特征在于,所述液冷线路板还包括顶板与底板,所述顶板与所述导热板连接,所述底板与所述散热板连接;所述导热板包括接触部、及与所述接触部连接的扩散部,所述顶板上设置有开孔,所述接触部对应设置在所述开孔内,所述芯片设置在所述接触部上。
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