CN116884936A - 一种高热功耗芯片散热结构 - Google Patents

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陈通
李军
张浩然
陈伟民
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Abstract

本发明涉及芯片散热技术领域，尤其是一种高热功耗芯片散热结构，包括液冷板，液冷板包括方形框架、散热板、安装槽及两个水嘴，散热板固接至方形框架，两个水嘴固定在方形框架侧壁上，安装槽固定在散热板上。在方形框架端面上固接液冷板盖板，方形框架、散热板及液冷板盖板三者构成用于容纳流体的流道腔体；两个水嘴均与流道腔体连通。通过热管内部冷却液蒸发冷凝并在毛细作用循环往复，将高热功耗芯片产生的热量通过热管的快速传递到其他位置，有效地扩大热辐射范围，增加背面流道腔换热区域从而实现增强散热的效果。

Description

一种高热功耗芯片散热结构
技术领域
本发明涉及芯片散热技术领域，尤其涉及一种高热功耗芯片散热结构。
背景技术
随着芯片功率的提升，芯片在工作过程中所产生的热量也大幅度增加，现有技术中的液冷板散热器多是通过铜、铝等金属材料结构将芯片产生的热量传递至液冷板散热器的冷却液以进行散热，无法满足现有技术中高功耗芯片热功耗逐步提升的散热需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在现有技术中的液冷板散热效率无法满足高功耗芯片散热需求的缺点，而提出的一种高热功耗芯片散热结构。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计高热功耗芯片散热结构，包括液冷板，液冷板包括方形框架、散热板、安装槽及两个水嘴，散热板固接至方形框架，两个水嘴固定在方形框架侧壁上，安装槽固定在散热板上。
在方形框架端面上固接液冷板盖板，方形框架、散热板及液冷板盖板三者构成用于容纳流体的流道腔体；，两个水嘴均与流道腔体连通；
PCBA板，PCBA板可滑动的配合在环形结构的液冷板内，多个高热功耗芯片固定于PCBA板上，热管安装槽位于高热功耗芯片下方；
以及Z字形的热管，所述热管可滑动的配合在热管安装槽内。
优选的，所述热管的底部可滑动的配合在热管安装槽内，热管的顶部抵靠在高热功耗芯片上。
优选的，所述水嘴与外部换热系统连通，通过外部换热系统供液进入流道腔体以进行热交换。
优选的，所述热管内部设有毛细管，毛细管内填充有冷却液，冷却液蒸发冷凝并在毛细作用循环往复。
优选的，高热功耗芯片的散热方法，包括下列步骤：
S1：将液冷板盖板固定在方形框架上，两者与散热板形成流道腔体；
S2：水嘴连通外部换热系统，通过外部换热系统供液进入流道腔体内，进行热交换；
S3：高热功耗芯片固定在PCBA板，PCBA板装入液冷板内，高热功耗芯片与热管安装槽一一对应，部分热管与高热功耗芯片接触，部分热管插入热管安装槽内并与散热板接触；
S4：高热功耗芯片工作时，器产生的热量传递至热管上，热管顶部的冷却液吸热蒸发并向热管底部移动，气态的冷却液在热管底部放热并由气态变回液态，液态的冷却液在毛细作用下重新移动至热管顶部；
S5：气态冷却液放热产生的热量由散热板进行吸收，散热板将收集到的热量传递至流道腔体，流道腔体内的热量通过外部换热系统排放至外界。
本发明提出的一种高热功耗芯片散热结构，有益效果在于：该高热功耗芯片散热结构通过热管内部冷却液蒸发冷凝并在毛细作用循环往复，将高热功耗芯片产生的热量通过热管的快速传递到其他位置，有效地扩大热辐射范围，增加背面流道腔换热区域从而实现增强散热的效果，在同等结构空间情况下，热管使得产品换热效果有明显增加。
附图说明
图1为本发明提出的一种高热功耗芯片散热结构的结构示意图一。
图2为本发明提出的一种高热功耗芯片散热结构的结构示意图二。
图3为本发明提出的一种高热功耗芯片散热结构的结构示意图三。
图4为本发明提出的一种高热功耗芯片散热结构的热管安装槽及热管的结构示意图。
图5为本发明提出的一种高热功耗芯片散热结构的热管安装槽及热管的剖面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-5，一种高热功耗芯片散热结构，包括：环形结构的液冷板、PCBA板7以及Z字形的热管2，其中：
液冷板，液冷板包括方形框架1、散热板3、安装槽4及两个水嘴6，散热板3固接至方形框架1内部，两个水嘴6固定在方形框架1侧壁上，安装槽4固定在散热板上。
方形框架1与散热板3一体成型，在方形框架1端面上固接液冷板盖板5，方形框架1、散热板3及液冷板盖板5三者构成用于容纳流体的流道腔体；PCBA板7可滑动的配合在环形结构的方形框架1内，多个高热功耗芯片8固定于PCBA板7上；两个水嘴6均与流道腔体连通，水嘴6与外部换热系统连通，通过外部换热系统供液进入流道腔体以进行热交换，热管安装槽4位于高热功耗芯片8下方，热管2的底部可滑动的配合在热管安装槽4内，热管2的顶部抵靠在高热功耗芯片8上，热管2内部设有毛细管，毛细管内填充有冷却液，冷却液蒸发冷凝并在毛细作用循环往复。
高热功耗芯片的散热方法，包括下列步骤：
S1：将液冷板盖板5固定在方形框架1上，两者与散热板3形成流道腔体；
S2：水嘴6连通外部换热系统，通过外部换热系统供液进入流道腔体内，进行热交换；
S3：高热功耗芯片8固定在PCBA板7，PCBA板7装入方形框架1内，高热功耗芯片8与热管安装槽4一一对应，部分热管2与高热功耗芯片8接触，部分热管2插入热管安装槽4内并与散热板3接触；
S4：高热功耗芯片8工作时，器产生的热量传递至热管2上，热管2顶部的冷却液吸热蒸发并向热管2底部移动，气态的冷却液在热管2底部放热并由气态变回液态，液态的冷却液在毛细作用下重新移动至热管2顶部；
S5：气态冷却液放热产生的热量由散热板3进行吸收，散热板3将收集到的热量传递至流道腔体，流道腔体内的热量通过外部换热系统排放至外界。
工作原理：
现有技术中的散热设备如图1所示，将液冷板盖板5固定在方形框架1上形成流道腔体，通过水嘴6连通外部换热系统，通过外部换热系统供液进入流道腔体内，进行热交换，带走由高热功耗芯片8工作产生的热量，该热量通过散热板3传递至方形框架1。
与现有技术相比较，本发明所提供的散热设备如图1-5所示，在方形框架1原有的散热功能上，在散热板3结构处增加用来安装热管2的热管安装槽4，然后使用有效的连接方式将热管2安装至热管安装槽4，产品工作时，热管2内部冷却液蒸发冷凝并在毛细作用循环往复，高热功耗芯片8产生的热量通过热管2的快速传递到其他位置，有效地扩大热辐射范围，增加背面流道腔换热区域从而实现增强散热的效果，在同等结构空间情况下，热管使得产品换热效果有明显增加。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高热功耗芯片散热结构，其特征在于，包括：
液冷板，液冷板包括方形框架(1)、散热板(3)、安装槽(4)及两个水嘴(6)，散热板(3)固接至方形框架(1)，两个水嘴(6)固定在方形框架(1)侧壁上，安装槽(4)固定在散热板(3)上。
在方形框架(1)端面上固接液冷板盖板(5)，方形框架(1)、散热板(3)及液冷板盖板(5)三者构成用于容纳流体的流道腔体；，两个水嘴(6)均与流道腔体连通；
PCBA板(7)，PCBA板(7)可滑动的配合在环形结构的方形框架(1)内，多个高热功耗芯片(8)固定于PCBA板(7)上，热管安装槽(4)位于高热功耗芯片(8)下方；
以及Z字形的热管(2)，所述热管(2)可滑动的配合在热管安装槽(4)内。
2.根据权利1所述的高热功耗芯片散热结构，其特征在于，所述热管(2)的底部可滑动的配合在热管安装槽(4)内，热管(2)的顶部抵靠在高热功耗芯片(8)上。
3.根据权利要求2所述的高热功耗芯片散热结构，其特征在于，所述水嘴(6)与外部换热系统连通，通过外部换热系统供液进入流道腔体以进行热交换。
4.根据权利要求3所述的高热功耗芯片散热结构，其特征在于，所述热管(2)内部设有毛细管，毛细管内填充有冷却液，冷却液蒸发冷凝并在毛细作用循环往复。
5.根据权利要求4中所述的高热功耗芯片散热方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1：将液冷板盖板(5)固定在方形框架(1)上，两者与散热板(3)形成流道腔体；
S2：水嘴(6)连通外部换热系统，通过外部换热系统供液进入流道腔体内，进行热交换；
S3：高热功耗芯片(8)固定在PCBA板(7)，PCBA板(7)装入方形框架(1)内，高热功耗芯片(8)与热管安装槽(4)一一对应，部分热管(2)与高热功耗芯片(8)接触，部分热管(2)插入热管安装槽(4)内并与散热板(3)接触；
S4：高热功耗芯片(8)工作时，器产生的热量传递至热管(2)上，热管(2)顶部的冷却液吸热蒸发并向热管(2)底部移动，气态的冷却液在热管(2)底部放热并由气态变回液态，液态的冷却液在毛细作用下重新移动至热管(2)顶部；
S5：气态冷却液放热产生的热量由散热板(3)进行吸收，散热板(3)将收集到的热量传递至流道腔体，流道腔体内的热量通过外部换热系统排放至外界。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117729741A (zh) * 2023-11-13 2024-03-19 江苏佰睿安新能源科技有限公司 一种用于印刷电路板的散热结构
WO2025141342A1 (zh) * 2023-12-29 2025-07-03 云智能资产控股（新加坡）私人股份有限公司 芯片散热结构和终端设备

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