CN113382602B - 一种芯片散热系统 - Google Patents

Abstract

本公开实施例中提供了一种芯片散热系统，包括载板，设置在所述载板上的芯片和系统连接器，以及设置在所述芯片上的散热装置，所述系统连接器和所述芯片分别设置在所述载板的两侧。该散热系统能够快速把热量从系统中排出，使FPGA以及整个系统的温度可以迅速下降，并且使系统正面连接器上的接线或者插卡都变得容易而且没有物理干涉，方便了整个系统的组网。

Description

一种芯片散热系统

技术领域

本公开涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种芯片散热系统。

背景技术

现有的芯片原型验证系统或硬件仿真器，由于采用了大容量高性能的FPGA，FPGA的动态功耗最大可达200W一颗，所以高效的散热装置是必不可少的。现在通用的做法是在FPGA的上方安装散热装置，散热装置通过和FPGA紧密接触把热传导到散热鳍片，再通过风扇把散热鳍片上的热量排出，从而使FPGA温度下降。但是现有系统上FPGA和大量的连接器被放置在系统的同一侧，所以散热装置的物理尺寸会受限；另外同一侧大量连接器的出线也会和散热装置形成物理干涉，甚至阻挡了散热装置的风道。热量长时间积聚在系统内部，会导致系统温度升高，从而影响系统的性能和可靠性。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种芯片散热系统，该散热系统能够快速把热量从系统中排出，使FPGA以及整个系统的温度可以迅速下降，并且使系统正面连接器上的接线或者插卡都变得容易而且没有物理干涉，方便了整个系统的组网。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种芯片散热系统，包括载板，设置在所述载板上的芯片和系统连接器，以及设置在所述芯片上的散热装置，所述系统连接器和所述芯片分别设置在所述载板的两侧。

进一步地，所述系统连接器设置在所述载板的正面，所述芯片和散热装置设置在所述载板的背面。

进一步地，所述散热装置倒挂式设置在所述载板的背面。

进一步地，所述散热装置包括底部散热片，所述底部散热片与所述芯片表面紧密贴合，且所述底部散热片的边缘与所述载板固定连接。

进一步地，所述底部散热片与所述芯片表面之间设有散热界面材料。

进一步地，所述散热界面材料为导热硅胶。

进一步地，所述散热装置还包括多根铜管和散热鳍片，所述铜管的一端固定安装在所述底部散热片上，另一端的外壁包裹所述散热鳍片。

进一步地，所述载板上包括多个散热装置，多个所述散热装置呈阵列式排布，使相邻两列散热装置之间形成散热风道。

进一步地，还包括固定在所述载板背面的风扇，至少一列所述散热装置的两端均设置所述风扇。

进一步地，所述底部散热片的边缘与所述载板之间通过多个螺钉固定连接。

本发明的一种芯片散热系统，相对于目前的系统工作温度在70度左右的散热装置，本发明采用新型的倒置式散热系统，系统工作温度在50度左右，散热效果提升非常明显；并且系统正面密集安装的连接器在接线缆或者子卡组网时都非常方便，不会有物理干涉，适用于系统中有超大规模高性能的集成电路芯片以及大量连接器集中出线的应用，例如芯片原型验证系统，硬件仿真器等。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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本公开的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明一个实施例中的芯片散热系统结构示意图；

图2为本发明一个实施例中的芯片散热系统另一结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

如图1-2所示，本公开实施例提供一种芯片散热系统，包括载板1，设置在所述载板1上的芯片2和系统连接器3，以及设置在所述芯片2上的散热装置4，所述系统连接器3设置在所述载板1的正面，所述芯片2和散热装置4设置在所述载板1的背面。

所述散热装置4包括底部散热片401，所述底部散热片401与所述芯片2表面紧密贴合，且所述底部散热片401的边缘与所述载板1固定连接。所述散热装置4还包括多根铜管402和散热鳍片403，所述铜管402的一端固定安装在所述底部散热片401上，所述散热鳍片403包裹在所述铜管402外壁。

在一种优选的实施方式中，所述载板1上包括多个散热装置4，多个所述散热装置4呈阵列式排布，使相邻两列散热装置4之间形成散热风道。还包括固定在所述载板1背面的风扇5，至少一列所述散热装置的两端均设置所述风扇5。

本发明提供的芯片散热系统，把FPGA芯片和散热装置4安装在系统反面，而系统的连接器都安装在系统的正面，散热装置4通过倒置悬挂在载板PCB上并通过螺丝固定，以保证散热装置4和FPGA芯片表面是紧密接触的，从而实现热的有效传导。由于系统的反面除了FPGA之外并无其它接口，所以散热装置的尺寸相比放在正面可以设计的更大，散热鳍片403面积的增加意味着有效散热面积的增加，可以更高效的把FPGA内部产生的热量传导到散热鳍片403上；通过系统风扇5，把热量快速从散热鳍片403上排出。当一个系统有多个倒置式散热装置4，并且这些散热装置4在同一个水平位置时，并且散热装置4呈阵列式排布，可以使用隔板把多个散热装置隔离起来形成密闭的专用风道，快速把热量从系统中排出，FPGA以及整个系统的温度可以迅速下降。系统正面由于没有散热装置4，正面连接器上的接线或者插卡都变得容易而且没有物理干涉，方便了整个系统的组网。

所述底部散热片401与所述芯片2表面之间设有散热界面材料。该散热界面材料优选为导热硅胶。这种散热界面材料不仅能够减少热源表面与散热器件接触面之间产生的接触热阻，还能很好的填充接触面之间的空隙，将空气挤出接触面，避免由于接触面之间的空气(空气是热的不良导体)，阻碍热量在接触面之间的传递。而且有了散热界面材料的补充还可以使接触面之间的接触更充分，真正做到面对面的接触。除此之外，该散热界面材料一般还作为粘合剂，起到器件之间的粘合作用。

根据一个具体实施例，如图2所示，本实施例的散热系统包括：底部散热片401，铜管402，散热鳍片403，风扇5和固定螺丝柱。底部散热片401用于和FPGA芯片的表面直接接触，通过导热硅胶保证接触的紧密度，因为散热装置是倒置的，底部散热片401上有4个固定螺丝柱用于和PCB板固定；底部散热片401上装有5根铜管402，铜管402外包裹了大面积的散热鳍片403，因为铜的导热性能优异，可以把热有效传到散热鳍片403上，多个散热装置4放成前后一列，通过安装在散热装置4前后的风扇5，形成从前往后的固定风道，把热从散热鳍片401上带走，从而实现高效的散热。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种芯片散热系统，包括载板，设置在所述载板上的芯片和系统连接器，以及设置在所述芯片上的散热装置，其特征在于，所述系统连接器和所述芯片分别设置在所述载板的两侧；

其中，所述散热装置包括底部散热片、多根铜管和散热鳍片；

所述底部散热片与所述芯片表面紧密贴合，且所述底部散热片的边缘与所述载板固定连接；

所述铜管的一端内嵌固定安装在所述底部散热片上，所述铜管的另一端外壁被所述散热鳍片包裹，其中所述散热鳍片被所述铜管支撑于远离所述载板的方向上，以在利用所述铜管把热传到所述散热鳍片的同时，在所述散热鳍片与所述底部散热片之间预留空间。

2.根据权利要求1所述的芯片散热系统，其特征在于，所述系统连接器设置在所述载板的正面，所述芯片和散热装置设置在所述载板的背面。

3.根据权利要求2所述的芯片散热系统，其特征在于，所述散热装置倒挂式设置在所述载板的背面。

4.根据权利要求1所述的芯片散热系统，其特征在于，所述底部散热片与所述芯片表面之间设有散热界面材料。

5.根据权利要求4所述的芯片散热系统，其特征在于，所述散热界面材料为导热硅胶。

6.根据权利要求1所述的芯片散热系统，其特征在于，所述载板上包括多个散热装置，多个所述散热装置呈阵列式排布，使相邻两列散热装置之间形成散热风道。

7.根据权利要求6所述的芯片散热系统，其特征在于，还包括固定在所述载板背面的风扇，至少一列所述散热装置的两端均设置所述风扇。

8.根据权利要求1所述的芯片散热系统，其特征在于，所述底部散热片的边缘与所述载板之间通过多个螺钉固定连接。

9.根据权利要求7所述的芯片散热系统，其特征在于，所述至少一列所述散热装置被隔板隔离起来形成密闭的专用风道以使用所述风扇把热量排出。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的芯片散热系统，其特征在于，多根所述铜管的一端并排地内嵌固定安装在所述底部散热片上；

和/或，多根所述铜管的另一端外壁被所述散热鳍片包裹时，多根所述铜管在所述散热鳍片中呈对称分布。