CN112015253A - 一种液冷板散热器和计算设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液冷板散热器和采用该液冷板散热器的计算设备，该液冷板散热器包括：散热器本体；冷却液流道，位于散热器本体中，并且冷却液流道的宽度不小于至少两个芯片相排列的宽度。本发明利用对散热器本体中的冷却液流道的结构设计，确保每一个芯片电压层中的芯片均处于液冷板散热器中的垂直于冷却液流道的延伸方向的同一个横截面，当冷却液流道中的冷却液流经该同一个横截面处时，冷却液在该处的温度一致，进而确保了处于同一个横截面处所排列并且处于同一芯片电压层中的各个芯片的温度基本一致，从而能够利于各电压层内各芯片工作频率的均衡稳定性，并能同时调整达到最佳工作状态，进而能够将整个电子计算设备的性能发挥到极致。
Description
技术领域
本发明涉及散热技术领域，特别涉及一种液冷板散热器和采用该液冷板散热器的计算设备。
背景技术
电子计算设备，例如虚拟货币矿机，往往采用大量芯片执行计算任务。在结构设计上，大量芯片被以行列排列的形式布置于PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上，这种行列布置结构有利于电源和信号的布线。在工作过程中，大量芯片将产生巨大的热量，因此需要对所产生的热量及时导出，以使得芯片能够时刻处于工作所需温度范围内，避免温度过高导致宕机。
现有技术中存在一种PCB散热组件，该PCB散热组件可应用于以行列排列形式布置的大量芯片的散热。其是利用一导热板和扁管，将以行列排列的形式布置的芯片一个一个地串联在扁管的路径上，利用流经扁管内的液体冷却介质将芯片的热量带离。
随着计算要求的不断提高，电子计算设备中的供电部分和信号部分的接线也在不断地改进，即信号和供电结构也在不断的创新。例如，公开号为CN207531168U的中国专利中公开了一种用于大量芯片的多电压层供电的解决方案，利用该方案，可将PCB上的以行列排列形式布置的大量芯片，在供电结构上，分成若干组，若干组之间采用串联供电方式，而组内的芯片之间采用并联的方式。相应地，本发明图1所示为一种PCB板上的芯片布置结构，其中，众多小方块代表PCB板100上按照行列排列形式布置的芯片200，图2示出了图1中的任意一个区域的供电结构，例如图1中虚线框内的区域，如图1、图2所示，该芯片布置结构中，大量芯片分成了多个电压层，例如图2所示中每个电压层中包括三个芯片200，其中虚线框内的三个芯片200为处于同一个电压层中的芯片，各个电压层之间在供电电路中采用了串联结构，例如各个电压层是在高电压和接地端之间进行串联，理论上，这种结构中，各个电压层内的各芯片200的工作电压可保持一致。
按前述现有技术中PCB散热组件方案对图1所示结构进行管路布置的路径参见图3所示。实践发现，以此方式散热，各个电压层内的各芯片200之间在性能上还存在一些差异。
因此，如何提升所有芯片的整体性能，以确保整个电子计算设备的性能的提升，便成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种液冷板散热器和采用该液冷板散热器的计算设备，以实现同一电压层内的不同芯片之间的温度保持一致，从而整体上提升同一电压层内所有芯片的整体性能，确保整个电子计算设备的性能的提升。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种液冷板散热器，所述液冷板散热器包括：
散热器本体；和
冷却液流道，所述冷却液流道位于所述散热器本体中，并且所述冷却液流道的宽度不小于至少两个芯片相排列的宽度。
进一步，位于所述散热器本体的同一个端面，具有两个连通于所述冷却液流道的流道开口。
进一步，所述冷却液流道为至少一个，并且在所述散热器本体中直线延伸；
当所述冷却液流道为至少两个时，所述冷却液流道之间相互平行设置。
进一步，所述冷却液流道为偶数个，并且，由相邻的所述冷却液流道之间经由各自的端部相互连通组成串联流道；
所述串联流道中的首尾两个冷却液流道的不与其他冷却液流道相连通的端部延伸至所述散热器本体的同一个端面，形成两个所述流道开口。
进一步，所述冷却液流道为大于一的奇数个，并且，由相邻的所述冷却液流道之间经由各自的端部相互连通组成串联流道；
所述串联流道中的一个端部冷却液流道的不与其他冷却液流道相连通的端部延伸至所述散热器本体的端面，形成两个所述流道开口中的一个流道开口；
所述液冷板散热器还包括位于所述散热器本体中的导流道，所述导流道与所述串联流道中的另一个端部冷却液流道相邻并平行；
所述另一个端部冷却液流道的不与其他冷却液流道相连通的端部与所述导流道的一个端部连通；
所述导流道的另一个端部延伸至所述散热器本体的端面，形成两个所述流道开口中的另一个流道开口。
进一步，所述冷却液流道为一个；
所述液冷板散热器还包括位于所述散热器本体中的并与所述冷却液流道平行的导流道；
所述冷却液流道和所述导流道共同朝向一个方向的端部彼此连通；
所述冷却液流道和所述导流道共同朝向另一个方向的端部延伸至所述散热器本体的同一个端面形成两个所述流道开口。
进一步，所述冷却液流道为至少两个；
至少两个所述冷却液流道共同朝向一个方向的端部彼此连通，至少两个所述冷却液流道共同朝向另一个方向的端部彼此连通，进而由至少两个所述冷却液流道组成并联流道；
所述并联流道中的一个边缘冷却液流道朝向所述另一个方向延伸至所述散热器本体的端面形成两个所述流道开口中的一个流道开口；
所述液冷板散热器还包括位于所述散热器本体中的导流道，所述导流道与所述并联流道中的另一个边缘冷却液流道相邻并平行；
所述导流道和所述另一个边缘冷却液流道共同朝向所述一个方向的端部彼此连通；
所述导流道的朝向所述另一个方向的端部延伸至所述散热器本体的端面形成两个所述流道开口中的另一个流道开口。
进一步，所述液冷板散热器还包括：
管件转接头，所述管件转接头为两个，两个所述管件转接头分别与两个所述流道开口相适配，并且两个所述管件转接头分别安装于两个所述流道开口处。
进一步，所述管件转接头为中空管结构，并且，所述管件转接头包括一体成型的第一连接部、过渡部和第二连接部；其中，
所述第一连接部的内孔截面的形状与所述流道开口的形状相匹配，所述第一连接部对接于所述流道开口；
所述第二连接部与所连接的管件相匹配；
所述过渡部位于所述第一连接部和所述第二连接部之间；并且，
在所述过渡部与所述第二连接部的第一交界处，所述过渡部的内孔截面与所述第二连接部的内孔截面的形状相同；
在所述过渡部与所述第一连接部的第二交界处，所述过渡部的内孔截面与所述第一连接部的内孔截面的形状相同；
在所述过渡部中，从所述第一交界处到所述第二交界处，所述过渡部的内孔截面由所述第二连接部的内孔截面形状平滑过渡到所述第一连接部的内孔截面形状。
进一步，所述第一连接部的内孔截面的形状为平椭圆或者矩形；
所述第二连接部的内孔截面的形状为圆形。
一种计算设备，包括：
如上任一项所述的液冷板散热器；
PCB板，所述PCB板朝向所述液冷板散热器的一侧表面设有至少两个芯片电压层，其中，每个芯片电压层中包括至少两个并联供电并且成排排列的芯片，所述芯片贴设于所述液冷板散热器，并且所述芯片叠设于所述冷却液流道，每个所述芯片电压层中的芯片的排列方向垂直于所述冷却液流道的延伸方向，每个所述芯片电压层中的各个芯片位于同一个所述冷却液流道上。
进一步，所述至少两个芯片电压层沿所述冷却液流道的延伸方向分布。
从上述方案可以看出，本发明的液冷板散热器和计算设备中，利用对散热器本体中的冷却液流道的结构设计，确保每一个芯片电压层中的芯片均处于液冷板散热器中垂直于冷却液流道的延伸方向的同一个横截面，当冷却液流道中的冷却液流经该同一个横截面处时，冷却液在该处的温度一致，进而确保了排列于同一个横截面处并且处于同一芯片电压层中的各个芯片的温度基本一致，从而能够利于各电压层内各芯片工作频率的均衡稳定性，并能同时调整达到最佳工作状态，进而能够将整个电子计算设备的性能发挥到极致。
附图说明
图1为一种PCB板上的芯片布置结构示意图；
图2为图1中的芯片供电结构示意图；
图3为按照现有技术方案对图1结构布置的管路路径示意图；
图4为本发明实施例的液冷板散热器的结构示意图；
图5为本发明实施例的液冷板散热器的剖视结构示意图；
图6为本发明实施例的液冷板散热器中的实施例一的管路路径示意图；
图7为与图6所示的管路路径相适配的一种芯片分布结构示意图；
图8为本发明实施例的液冷板散热器中的实施例二的管路路径示意图；
图9为与图8所示的管路路径相适配的一种芯片分布结构示意图；
图10为本发明实施例的液冷板散热器中的实施例三的管路路径示意图；
图11为与图10所示的管路路径相适配的一种芯片分布结构示意图；
图12为本发明实施例的液冷板散热器中的实施例四的管路路径示意图；
图13为与图12所示的管路路径相适配的一种芯片分布结构示意图；
图14为一个具体实施例中的液冷板散热器的横截面示意图；
图15为本发明实施例中的散热器本体和流道开口的结构示意图；
图16为本发明实施例中的管件转接头示意图；
图17为本发明实施例中的管件转接头透视结构示意图；
图18为本发明实施例中的管件转接头的第一连接部一侧的透视结构示意图；
图19为本发明实施例中的管件转接头安装于散热器本体的俯视结构示意图；
图20为本发明实施例中的管件转接头安装于散热器本体的含有冷却液流道的透视结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件名称如下：
1、散热器本体
2、冷却液流道
31、第一流道开口
32、第二流道开口
4、导流道
5、管件转接头
51、第一连接部
52、过渡部
53、第二连接部
100、PCB板
200、芯片
300、导热管
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
本申请的发明人发现，如图1、图2和图3所示，处于同一电压层中的不同芯片200在导热管300的布置路径上并非处于同一个截面位置处，当液体冷却介质顺次流经各个芯片200时，将带走各个芯片200的热量，随之而来地，从液体冷却介质流经第一个芯片200到流经最后一个芯片200的路径上，液体冷却介质(或者导热管300)的温度会越来越高，这是因为随着经过的芯片200数量的增加，液体冷却介质获得的热量越来越多，进而液体冷却介质对芯片200的降温效果越来越弱，从而在液体冷却介质流经的路径上，芯片200的温度从液体冷却介质流经的第一个芯片200到最后一个芯片200之间存在逐渐上升的趋势，结合图2所示，对于同一电压层之中的不同芯片200来说，它们之间的温度将存在较大的差异。由于芯片的性能受其温度影响，同一电压层内的不同芯片200之间的温度差异会导致芯片200之间的性能差异，进而，低性能芯片将拖累高性能芯片的工作，从而在整体上降低了整个电子计算设备的性能。同一电压层内的不同芯片200之间的温度差异可能导致该同一电压层内的芯片的整体性能下降的原因在于：同一电压层内的芯片并联，各个芯片的供电电压相同，对于芯片来说，温度越高则频率越高，频率越高则功耗越大导致发热量越大，进而芯片的温度进一步升高，进而在温度和频率之间形成恶性循环，同时，同一电压层的总电流一定，在此情况下，芯片频率越高，功耗越大，电流也就越大，进而减小了同一电压层内其他温度较低的芯片的电流，从而拉低同一电压层内其他温度较低的芯片的工作频率，最终导致同一电压层内各个芯片的工作频率无法处于最佳的工作频率点，使得同一电压层内的芯片的整体性能无法处于最优状态。因此，本发明实施例提出了一种新的液冷板散热器及采用此液冷板散热器的计算设备。
图4示出了本发明实施例的液冷板散热器的结构示意图，图5示出了其剖视结构示意图。参见图4、图5所示，本发明实施例的液冷板散热器包括散热器本体1和冷却液流道2。其中，冷却液流道2位于散热器本体1中，如图4所示，冷却液流道2为两个虚线之间的区域，需要说明的是，冷却液流道2被设置于散热器本体1的内部，即本发明实施例的液冷板散热器具有中空结构，图5示出的剖视结构为垂直于冷却液流道2延伸方向的横截面的示意结构。本发明实施例中，冷却液流道2的宽度对应于处于同一电压层内的各芯片所占据的宽度，作为示例，在同一电压层内包含至少两个芯片200时，冷却液流道2的宽度与至少两个芯片200相排列的宽度相适配，例如冷却液流道2的宽度等于或者略大于至少两个芯片200相排列的宽度，例如图5所示的虚线框表示芯片200，这样，在垂直于冷却液流道2延伸方向的同一个横截面处可以同时排列多个芯片200(例如图5所示中的三个芯片200)，这样，当冷却液流经该横截面处时，因为冷却液在该处的温度一致，进而能够确保该同一个横截面处同时排列的多个芯片200的温度保持基本一致。
在可选实施例中，位于散热器本体1的同一个端面，具有两个连通于冷却液流道2的流道开口。由于需要在液冷板散热器上开设冷却液进出的流道开口，进而确保冷却液能够从一个流道开口进入冷却液流道2并从另一个流道开口离开冷却液流道2，所以需要在液冷板散热器中设计合理的流道开口的位置，基于此，在该可选实施例中，将两个连通于冷却液流道2的流道开口设置于散热器本体1的同一个端面上，使得在散热器本体1的同一个端面上即可完成液冷板散热器与外界冷却液管路的连接，并且基于此能够将外界冷却液管路设计在液冷板散热器的同一侧。相比于将流道开口分别设置于散热器本体1的不同端面上的结构而言，将流道开口设置于散热器本体1的同一个端面上，能够节省布置冷却液管路的空间，基于此也能够进一步降低采用本发明实施例的液冷板散热器的计算设备的占用空间，实现计算设备更加小型化集成化的效果。同时，基于将流道开口设置于散热器本体1的同一个端面上的结构，贴设有液冷板散热器的PCB板的电路接口可设置于与流道开口相对的另一侧边，这样可避免电路接口与流道开口位于同一侧所造成的彼此干扰，可给电路接口一侧留出更大的空间，也有利于PCB板中电路接口的管理和维护。
结合PCB板上芯片的电路结构和行列排列的布置结构，在本发明的进一步实施例中，冷却液流道2的数量为至少一个，各个冷却液流道2在散热器本体1中可直线延伸，当冷却液流道2的数量为至少两个时，冷却液流道2之间可相互平行设置，或者基本平行设置。在其他实施例中，结合PCB板上芯片的其他种布置结构，如斜向布置等，冷却液流道2依据对应的布置结构而进行设置，在冷却液流道2的数量为至少两个时，冷却液流道2之间可以不相互平行。
在本发明实施例中，在冷却液流道2的数量为至少两个时，冷却液流道2之间可以采用串联或者并联的形式，即串联流道或者并联流道。
由于两个连通于冷却液流道2的流道开口位于散热器本体1的同一个端面，所以对于冷却液流道2的不同数量和串并联方式，其中结构稍有不同，具体结合如下几种实施例进行说明。
实施例一
实施例一中，冷却液流道2的数量为偶数个，并且，由相邻的冷却液流道2之间经由各自的端部相互连通组成串联流道。串联流道中的首尾两个冷却液流道2的不与其他冷却液流道2相连通的端部延伸至散热器本体1的同一个端面，形成两个流道开口。
例如图6所示中，冷却液流道2的数量为四个。图6中从最上侧到最下侧的冷却液流道2分别命名为第一冷却液流道、第二冷却液流道、第三冷却液流道和第四冷却液流道。由相邻的冷却液流道2之间经由各自的端部相互连通组成串联流道，例如图6中，第一冷却液流道与第二冷却液流道相邻，第二冷却液流道与第三冷却液流道相邻，第三冷却液流道与第四冷却液流道相邻，第一冷却液流道与第二冷却液流道的右侧端部相互连通，第二冷却液流道与第三冷却液流道的左侧端部相互连通，第三冷却液流道与第四冷却液流道的右侧端部相互连通，通过这种方式第一冷却液流道、第二冷却液流道、第三冷却液流道和第四冷却液流道组成串联流道。串联流道中的首尾两个冷却液流道2即为第一冷却液流道和第四冷却液流道，第一冷却液流道的不与其他冷却液流道2相连通的端部为第一冷却液流道的左侧端部，第四冷却液流道的不与其他冷却液流道2相连通的端部为第四冷却液流道的左侧端部，第一冷却液流道的左侧端部和第四冷却液流道的左侧端部延伸至散热器本体1左侧的同一个端面，形成两个流道开口，即第一流道开口31和第二流道开口32。
与图6所示的管路路径相适配的一种芯片分布结构可参见图7所示。如图7所示，在本发明实施例中，在垂直于每一个冷却液流道2延伸方向的同一个横截面处均同时排列了三个芯片200，当冷却液流道2中的冷却液流经该同一个横截面处时，冷却液在该处的温度一致，进而确保了处于同一个横截面处所排列的三个芯片200的温度保持基本一致，同时结合图2所示的芯片供电结构，在同一个横截面处所排列的三个芯片200处于同一个芯片电压层中，这样，便确保了处于同一个芯片电压层中的三个芯片200之间的温度保持一致，从图7中可以看出，对于每一个芯片电压层而言，本发明实施例的液冷板散热器能够确保其中的所有芯片200处于冷却液流道2的同一个横截面处，进而该芯片电压层中的所有芯片200的温度保持一致，从而与现有技术相比，本发明实施例的液冷板散热器能够利于各电压层内各芯片工作频率的均衡稳定性，并能同时调整达到最佳工作状态，进而能够将整个电子计算设备的性能发挥到极致。
需要说明的是，图7仅为示例性说明，同一个芯片电压层中的芯片200的数量还可以为两个、四个、五个、六个或者更多，同一个芯片电压层的所有芯片200均处于冷却液流道2的同一个横截面处。
实施例二
实施例二中，冷却液流道2的数量为大于一的奇数个，并且，由相邻的冷却液流道2之间经由各自的端部相互连通组成串联流道。串联流道中的一个端部冷却液流道2的不与其他冷却液流道2相连通的端部延伸至散热器本体1的端面，形成两个流道开口中的一个流道开口。
液冷板散热器还包括位于散热器本体中的导流道，导流道与串联流道中的另一个端部冷却液流道2相邻并平行。另一个端部冷却液流道2的不与其他冷却液流道相连通的端部与导流道的一个端部连通。导流道的另一个端部延伸至散热器本体的端面，形成两个流道开口中的另一个流道开口。
例如图8所示中，冷却液流道2的数量为三个。图8中从最上侧到最下侧的冷却液流道2分别命名为第一冷却液流道、第二冷却液流道和第三冷却液流道。由相邻的冷却液流道2之间经由各自的端部相互连通组成串联流道，例如图8中，第一冷却液流道与第二冷却液流道相邻，第二冷却液流道与第三冷却液流道相邻，第一冷却液流道与第二冷却液流道的右侧端部相互连通，第二冷却液流道与第三冷却液流道的左侧端部相互连通，通过这种方式，第一冷却液流道、第二冷却液流道和第三冷却液流道组成串联流道。串联流道中的一个端部冷却液流道2即为第一冷却液流道，串联流道中的一个端部冷却液流道2的不与其他冷却液流道2相连通的端部即为第一冷却液流道的左侧端部，第一冷却液流道的左侧端部延伸至散热器本体1的左侧端面，形成两个流道开口中的一个流道开口，即第一流道开口31。串联流道中的另一个端部冷却液流道2即为第三冷却液流道，图8所示中，导流道4与第三冷却液流道相邻并平行，另一个端部冷却液流道2的不与其他冷却液流道相连通的端部即为第三冷却液流道的右侧端部，相应的与之相连通的导流道4的一个端部即为右侧端部，即第三冷却液流道的右侧端部与导流道4的右侧端部连通，导流道4的另一个端部即为左侧端部，导流道4的左侧端部延伸至散热器本体1的左侧端面，形成两个流道开口中的另一个流道开口，即第二流道开口32。
与图8所示的管路路径相适配的一种芯片分布结构可参见图9所示。如图9所示，在本发明实施例中，在垂直于每一个冷却液流道2延伸方向的同一个横截面处均同时排列了三个芯片200，当冷却液流道2中的冷却液流经该同一个横截面处时，冷却液在该处的温度一致，进而确保了处于同一个横截面处所排列的三个芯片200的温度保持基本一致，同时结合图2所示的芯片供电结构，在同一个横截面处所排列的三个芯片200处于同一个芯片电压层中，这样，便确保了处于同一个芯片电压层中的三个芯片200之间的温度保持一致，从图9中可以看出，对于每一个芯片电压层而言，本发明实施例的液冷板散热器能够确保其中的所有芯片200处于冷却液流道2的同一个横截面处，进而该芯片电压层中的所有芯片200的温度保持一致，从而与现有技术相比，本发明实施例的液冷板散热器能够利于各电压层内各芯片工作频率的均衡稳定性，并能同时调整达到最佳工作状态，进而能够将整个电子计算设备的性能发挥到极致。
图8所示实例中，导流道4是为将第一流道开口31与第二流道开口32设置于散热器本体1的同一个端面所额外增加的结构，其作用是将导流路径(使流经各冷却液流道后的冷却液与外界管路连通)引导至设有第一流道开口31的同一个端面，导流道4上一般不布置芯片200，然而，基于导流道4也位于散热器本体1内并且也能够起到导热作用，因此，也可以根据电路设计需要，在导流道4的相应位置布置芯片200。
需要说明的是，图9仅为示例性说明，同一个芯片电压层中的芯片200的数量还可以为两个、四个、五个、六个或者更多，同一个芯片电压层的所有芯片200均处于冷却液流道2的同一个横截面处。
实施例三
如图10所示，实施例三中，冷却液流道2的数量为一个。液冷板散热器还包括位于散热器本体1中并与冷却液流道2平行的导流道4。冷却液流道2和导流道4共同朝向一个方向的端部彼此连通，例如图10所示中，冷却液流道2和导流道4共同朝向右侧方向的端部彼此连通。冷却液流道2和导流道4共同朝向另一个方向的端部延伸至散热器本体1的同一个端面形成两个流道开口，例如图10所示中，冷却液流道2和导流道4共同朝向左侧方向的端部延伸至散热器本体1的左侧端面形成第一流道开口31和第二流道开口32。
与图10所示的管路路径相适配的一种芯片分布结构可参见图11所示。如图11所示，在本发明实施例中，在垂直于每一个冷却液流道2延伸方向的同一个横截面处均同时排列了三个芯片200，当冷却液流道2中的冷却液流经该同一个横截面处时，冷却液在该处的温度一致，进而确保了处于同一个横截面处所排列的三个芯片200的温度保持基本一致，同时结合图2所示的芯片供电结构，在同一个横截面处所排列的三个芯片200处于同一个芯片电压层中，这样，便确保了处于同一个芯片电压层中的三个芯片200之间的温度保持一致，从图11中可以看出，对于每一个芯片电压层而言，本发明实施例的液冷板散热器能够确保其中的所有芯片200处于冷却液流道2的同一个横截面处，进而该芯片电压层中的所有芯片200的温度保持一致，从而与现有技术相比，本发明实施例的液冷板散热器能够利于各电压层内各芯片工作频率的均衡稳定性，并能同时调整达到最佳工作状态，进而能够将整个电子计算设备的性能发挥到极致。
图10所示实例中，导流道4是为将第一流道开口31与第二流道开口32设置于散热器本体1的同一个端面所额外增加的结构，其作用是将导流路径(使流经各冷却液流道后的冷却液与外界管路连通)引导至设有第一流道开口31的同一个端面，导流道4上一般不布置芯片200，然而，基于导流道4也位于散热器本体1内并且也能够起到导热作用，因此，也可以根据电路设计需要，在导流道4的相应位置布置芯片200。
需要说明的是，图11仅为示例性说明，同一个芯片电压层中的芯片200的数量还可以为两个、四个、五个、六个或者更多，同一个芯片电压层的所有芯片200均处于冷却液流道2的同一个横截面处。
实施例四
实施例四中，冷却液流道2为至少两个。至少两个冷却液流道2共同朝向一个方向的端部彼此连通，至少两个冷却液流道2共同朝向另一个方向的端部彼此连通，进而由至少两个冷却液流道2组成并联流道。并联流道中的一个边缘冷却液流道朝向另一个方向延伸至散热器本体1的端面形成两个流道开口中的一个流道开口。液冷板散热器还包括位于散热器本体1中的导流道，导流道与并联流道中的另一个边缘冷却液流道相邻并平行。导流道和另一个边缘冷却液流道共同朝向一个方向的端部彼此连通。导流道的朝向另一个方向的端部延伸至散热器本体1的端面形成两个流道开口中的另一个流道开口。
例如图12所示中，冷却液流道2的数量为四个。四个冷却液流道2共同朝向右侧方向的端部彼此连通，四个冷却液流道2共同朝向左侧方向的端部彼此连通，进而由四个冷却液流道2组成并联流道。并联流道中的上侧边缘的冷却液流道2朝向左侧方向延伸至散热器本体1的端面形成两个流道开口中的一个流道开口，即第一流道开口31。导流道4与并联流道中的下侧边缘的冷却液流道2相邻并平行。导流道4和下侧边缘的冷却液流道2共同朝向右侧方向的端部彼此连通。导流道4的朝向左侧方向的端部延伸至散热器本体1的端面形成两个流道开口中的另一个流道开口，即第二流道开口32。
与图12所示的管路路径相适配的一种芯片分布结构可参见图13所示。如图13所示，在本发明实施例中，在垂直于每一个冷却液流道2延伸方向的同一个横截面处均同时排列了三个芯片200，当冷却液流道2中的冷却液流经该同一个横截面处时，冷却液在该处的温度一致，进而确保了处于同一个横截面处所排列的三个芯片200的温度保持基本一致，同时结合图2所示的芯片供电结构，在同一个横截面处所排列的三个芯片200处于同一个芯片电压层中，这样，便确保了处于同一个芯片电压层中的三个芯片200之间的温度保持一致，从图13中可以看出，对于每一个芯片电压层而言，本发明实施例的液冷板散热器能够确保其中的所有芯片200处于冷却液流道2的同一个横截面处，进而该芯片电压层中的所有芯片200的温度保持一致，从而与现有技术相比，本发明实施例的液冷板散热器能够利于各电压层内各芯片工作频率的均衡稳定性，并能同时调整达到最佳工作状态，进而能够将整个电子计算设备的性能发挥到极致。
图12所示实例中，导流道4是为将第一流道开口31与第二流道开口32设置于散热器本体1的同一个端面所额外增加的结构，其作用是将导流路径(使流经各冷却液流道后的冷却液与外界管路连通)引导至设有第一流道开口31的同一个端面，导流道4上一般不布置芯片200，然而，基于导流道4也位于散热器本体1内并且也能够起到导热作用，因此，也可以根据电路设计需要，在导流道4的相应位置布置芯片200。
需要说明的是，图13仅为示例性说明，同一个芯片电压层中的芯片200的数量还可以为两个、四个、五个、六个或者更多，同一个芯片电压层的所有芯片200均处于冷却液流道2的同一个横截面处。
在实施例四中，将两个流道开口中的一个流道开口设置于并联流道中的一个边缘冷却液流道朝向另一个方向延伸到的散热器本体1的端面处，并将导流道和另一个边缘冷却液流道共同朝向一个方向的端部彼此连通，例如图12中，将第一流道开口31设置于并联流道中的上侧边缘的冷却液流道2朝向左侧方向延伸到的散热器本体1的端面处，并将导流道4和下侧边缘的冷却液流道2共同朝向右侧方向的端部彼此连通。这种结构，能够使得冷却液从其中一个流道开口流入并从另一个流道开口流出时，冷却液能够均匀地分布于每一个冷却液流道2中，使得每一个芯片热量均能够被流经的冷却液所带走，从而在整体上确保了所有芯片200的温度的均衡，避免可能出现的某些局部位置的芯片200因为冷却液没能到达或者流量不足而导致的温度过高的现象。
图14示出了一个具体实施例中的液冷板散热器的横截面示意图。如图14所示，在可选实施例中，冷却液流道2内部具有多个鳍条结构，鳍条的延伸方向与冷却液流道2的延伸方向一致，鳍条结构可增加冷却液流道2与内部流经的冷却液的接触面积，从而进一步提升整个液冷板散热器的导热效率。
另外，在可选实施例中，冷却液流道2的横截面呈长方形，冷却液流道2的横截面积可根据冷却液的循环流量进行调整，以保证冷却液与液冷板之间有足够大的对流换热系数，即保证雷诺数Re大于4000，使得冷却液在冷却液流道2内处于湍流流动状态。
由传热学可知芯片散热的综合传热公式为：
Q＝K·A·ΔT
其中，Q为散热量(即芯片200的发热量)，K为综合换热系数(与材料导热和冷却液与冷板对流换热效率有关)，A为换热面积(包括芯片导热面积和冷却液与冷板对流换热面积)，ΔT为换热温差(即芯片温度与冷却液温度差值)。进而通过上述公式可知，在芯片发热量一致时，尽可能保证其中的K、A及冷却液温度一致时，芯片的温度就相等。因此，本发明实施例的液冷板散热器基于该公式的理论指导，实现了将同一芯片电压层的多颗芯片并列布置在一个冷却液流道上，确保同一芯片电压层的多颗芯片对应的冷却液温度一致，冷却液流道的宽度覆盖同一芯片电压层的所有芯片，确保同一芯片电压层的各芯片散热面积接近。对于同一个冷却液流道，在冷却液进液均流情况下，冷却液流道内各处冷却液流速接近一致，则对流换热效率接近。此外，结合于电路设计，使得各芯片的外围硬件结构都相同，确保外围环境导热一致，从而使得同一芯片电压层内各芯片综合换热系数K相接近。因此，使得同一芯片电压层内各芯片的温度相接近。
如图14所示，由于在可选实施例中，在散热器本体1中，冷却液流道2的横截面呈长方形，另外在可选实施例中的导流道4的横截面也呈长方形，进而冷却液流道2和导流道4延伸至散热器本体1的端面所形成的流道开口为长方形结构，如图15所示的第一流道开口31和第二流道开口32。然而，在液冷板散热器以外的冷却液输送管道普遍采用横截面为圆形的圆管，而圆管与本发明实施例中的冷却液流道2的横截面积并不匹配，因此，需要在液冷板散热器以外的冷却液输送管道和流道开口之间设置能够同时匹配冷却液输送管道和流道开口的管件转接头。
图16示出了本发明实施例中的管件转接头5的外部结构，图17示出了本发明实施例中的管件转接头的透视结构，图18为管件转接头从第一连接部一侧所显示的透视结构，图19示出了管件转接头5安装于散热器本体1的俯视结构，图20示出了管件转接头5安装于散热器本体1的含有冷却液流道2的透视结构。
如图19和图20所示，管件转接头5为两个，两个管件转接头5分别与两个流道开口相适配，并且两个管件转接头5分别安装于两个流道开口处，即，两个管件转接头5分别与第一流道开口31和第二流道开口32相适配，并且两个管件转接头5分别安装于第一流道开口31和第二流道开口32处。
参见图16、图17和图18所示，管件转接头5为中空结构，并且，管件转接头5包括第一连接部51、过渡部52和第二连接部53，第一连接部11、过渡部12和第二连接部13一体成型。其中，结合图20所示，第一连接部51的内孔截面的形状与流道开口的形状相匹配，第一连接部51对接于流道开口。第二连接部53与所连接的管件相匹配。其中，管件的内孔形状与流道开口的形状不同，例如管件的内孔形状为圆形，流道开口的形状为近似矩形或者平椭圆形等。过渡部52位于第一连接部51和第二连接部53之间。并且，在过渡部52与第二连接部53相交界的第一交界处，过渡部52的内孔截面与第二连接部53的内孔截面的形状相同。在过渡部52与第一连接部51的相交界的第二交界处，过渡部52的内孔截面与第一连接部51的内孔截面的形状相同。其中，在本文描述中，第一交界处和第二交界处仅用于区分过渡部52与第二连接部53之间的交界处和过渡部52与第一连接部51之间的交界处。在过渡部52中，从第一交界处(即过渡部52与第二连接部53之间的交界处)到第二交界处(即过渡部52与第一连接部51之间的交界处)，过渡部52的内孔截面由第二连接部53的内孔截面形状平滑过渡到第一连接部51的内孔截面形状。在这种结构中，在冷却液从第二连接部53进入过渡部52再到第一连接部51的过程中，以及在冷却液从第一连接部51进入过渡部52再到第二连接部53的过程中，均能够确保冷却液的流速均匀，避免出现局部涡流情况，避免冷却液在流道开口附近由于流道形貌的突变而引起的局部死区现象，进而可减小因此情况所造成的冷却液流道2中的同一流道界面处冷却液在不同位置的流速的差异，进而可减小同一芯片电压层中各芯片的综合换热系数K值的差异，同时该结构也能够减小冷却液因流道截面突变所引起的流动阻力。
第一连接部51和第二连接部53的形状分别与流道开口的形状和管件形状相适配。在可选实施例中，第一连接部51的内孔截面的形状为平椭圆或者矩形，例如针对本发明实施例中的长方形流道开口形状，第一连接部51的内孔截面可以为图17、图18和图20所示的平椭圆形状，也可以为矩形。在可选实施例中，针对现有常用的圆管型的管件，第二连接部53的内孔截面的形状为圆形。
另外，在可选实施例中，根据所连接管件的接头需求，第二连接部53可以为宝塔头结构、外螺纹结构、内螺纹结构或者光管结构。其中，光管结构为焊接用的光管结构。
在可选实施例中，第一连接部51的内孔轴线与第二连接部53的内孔轴线重合。这样，可以确保冷却液在管件转接头5中不会出现路径转弯而引起的流速不均的情况。
本发明实施例还提供了一种计算设备，其包括PCB板和如上述任一项实施例所述的液冷板散热器。其中，PCB板朝向液冷板散热器的一侧表面设有至少两个芯片电压层，其中，每个芯片电压层中包括至少两个并联供电并且成排排列的芯片，芯片贴设于液冷板散热器，并且芯片叠设于冷却液流道，芯片电压层中芯片的排列方向垂直于冷却液流道的延伸方向，每个芯片电压层中的各个芯片位于同一个冷却液流道上。进一步地，至少两个芯片电压层沿冷却液流道的延伸方向分布。
本发明实施例的液冷板散热器和计算设备中，利用对散热器本体中的冷却液流道的结构设计，确保每一个芯片电压层中的芯片均处于液冷板散热器中的垂直于冷却液流道延伸方向的同一个横截面，当冷却液流道中的冷却液流经该同一个横截面处时，冷却液在该处的温度一致，进而确保了处于同一个横截面处所排列并且处于同一芯片电压层中的各个芯片的温度基本一致，从而能够利于各电压层内各芯片工作频率的均衡稳定性，并能同时调整达到最佳工作状态，进而能够将整个电子计算设备的性能发挥到极致。另外，本发明实施例中，将流道开口设置于散热器本体的同一个端面上，能够节省布置冷却液管路的空间，并进一步降低计算设备的占用空间，实现计算设备更加小型化集成化的效果。同时，基于将流道开口设置于散热器本体的同一个端面上的结构，贴设在液冷板散热器的PCB板的电路接口可设置于与流道开口相对的另一侧边，这样可避免电路接口与流道开口位于同一侧所造成的彼此干扰，可给电路接口一侧留出更大的空间，也有利于PCB板中电路接口的管理和维护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种液冷板散热器，其特征在于，所述液冷板散热器包括：
散热器本体；和
冷却液流道，所述冷却液流道位于所述散热器本体中，并且所述冷却液流道的宽度不小于至少两个芯片相排列的宽度。
2.根据权利要求1所述的液冷板散热器，其特征在于：
位于所述散热器本体的同一个端面，具有两个连通于所述冷却液流道的流道开口。
3.根据权利要求2所述的液冷板散热器，其特征在于：
所述冷却液流道为至少一个，并且在所述散热器本体中直线延伸；
当所述冷却液流道为至少两个时，所述冷却液流道之间相互平行设置。
4.根据权利要求3所述的液冷板散热器，其特征在于：
所述冷却液流道为偶数个，并且，由相邻的所述冷却液流道之间经由各自的端部相互连通组成串联流道；
所述串联流道中的首尾两个冷却液流道的不与其他冷却液流道相连通的端部延伸至所述散热器本体的同一个端面，形成两个所述流道开口。
5.根据权利要求3所述的液冷板散热器，其特征在于：
所述冷却液流道为大于一的奇数个，并且，由相邻的所述冷却液流道之间经由各自的端部相互连通组成串联流道；
所述串联流道中的一个端部冷却液流道的不与其他冷却液流道相连通的端部延伸至所述散热器本体的端面，形成两个所述流道开口中的一个流道开口；
所述液冷板散热器还包括位于所述散热器本体中的导流道，所述导流道与所述串联流道中的另一个端部冷却液流道相邻并平行；
所述另一个端部冷却液流道的不与其他冷却液流道相连通的端部与所述导流道的一个端部连通；
所述导流道的另一个端部延伸至所述散热器本体的端面，形成两个所述流道开口中的另一个流道开口。
6.根据权利要求3所述的液冷板散热器，其特征在于：
所述冷却液流道为一个；
所述液冷板散热器还包括位于所述散热器本体中的并与所述冷却液流道平行的导流道；
所述冷却液流道和所述导流道共同朝向一个方向的端部彼此连通；
所述冷却液流道和所述导流道共同朝向另一个方向的端部延伸至所述散热器本体的同一个端面形成两个所述流道开口。
7.根据权利要求3所述的液冷板散热器，其特征在于：
所述冷却液流道为至少两个；
至少两个所述冷却液流道共同朝向一个方向的端部彼此连通，至少两个所述冷却液流道共同朝向另一个方向的端部彼此连通，进而由至少两个所述冷却液流道组成并联流道；
所述并联流道中的一个边缘冷却液流道朝向所述另一个方向延伸至所述散热器本体的端面形成两个所述流道开口中的一个流道开口；
所述液冷板散热器还包括位于所述散热器本体中的导流道，所述导流道与所述并联流道中的另一个边缘冷却液流道相邻并平行；
所述导流道和所述另一个边缘冷却液流道共同朝向所述一个方向的端部彼此连通；
所述导流道的朝向所述另一个方向的端部延伸至所述散热器本体的端面形成两个所述流道开口中的另一个流道开口。
8.根据权利要求2所述的液冷板散热器，其特征在于，所述液冷板散热器还包括：
管件转接头，所述管件转接头为两个，两个所述管件转接头分别与两个所述流道开口相适配，并且两个所述管件转接头分别安装于两个所述流道开口处。
9.根据权利要求8所述的液冷板散热器，其特征在于：
所述管件转接头为中空管结构，并且，所述管件转接头包括一体成型的第一连接部、过渡部和第二连接部；其中，
所述第一连接部的内孔截面的形状与所述流道开口的形状相匹配，所述第一连接部对接于所述流道开口；
所述第二连接部与所连接的管件相匹配；
所述过渡部位于所述第一连接部和所述第二连接部之间；并且，
在所述过渡部与所述第二连接部的第一交界处，所述过渡部的内孔截面与所述第二连接部的内孔截面的形状相同；
在所述过渡部与所述第一连接部的第二交界处，所述过渡部的内孔截面与所述第一连接部的内孔截面的形状相同；
在所述过渡部中，从所述第一交界处到所述第二交界处，所述过渡部的内孔截面由所述第二连接部的内孔截面形状平滑过渡到所述第一连接部的内孔截面形状。
10.根据权利要求9所述的液冷板散热器，其特征在于：
所述第一连接部的内孔截面的形状为平椭圆或者矩形；
所述第二连接部的内孔截面的形状为圆形。
11.一种计算设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至10任一项所述的液冷板散热器；
PCB板，所述PCB板朝向所述液冷板散热器的一侧表面设有至少两个芯片电压层，其中，每个芯片电压层中包括至少两个并联供电并且成排排列的芯片，所述芯片贴设于所述液冷板散热器，并且所述芯片叠设于所述冷却液流道，每个所述芯片电压层中的芯片的排列方向垂直于所述冷却液流道的延伸方向，每个所述芯片电压层中的各个芯片位于同一个所述冷却液流道上。
12.根据权利要求11所述的计算设备，其特征在于：
所述至少两个芯片电压层沿所述冷却液流道的延伸方向分布。
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