CN117238870B - 一种用于芯片散热的主动式制冷装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于芯片散热的主动式制冷装置，属于芯片冷却装置技术领域。该用于芯片散热的主动式制冷装置包括用于芯片散热的主动式制冷装置包括冷却器、换热器、制冷剂以及制冷剂输送单元；冷却器具有冷却流道，换热器具有换热流道，冷却流道的出口与换热流道的入口连通，换热流道的出口与冷却流道的入口连通，制冷剂在冷却流道和换热流道中循环流通，冷却器用于通过制冷剂吸收芯片的热量以对芯片进行散热，换热器用于制冷剂将吸收的热量交换给换热流道外部；其中，制冷剂输送单元连通在冷却流道的出口和换热流道的进口之间为制冷剂提供输送的动力。该主动式制冷装置中，制冷剂能够以主动输送方式进行散热，对芯片的导热能力得到提高。

Description

一种用于芯片散热的主动式制冷装置

技术领域

本申请涉及芯片冷却装置技术领域，具体而言，涉及一种用于芯片散热的主动式制冷装置。

背景技术

随着电子芯片性能的提升和尺寸的微型化，芯片呈现出越来越高的热流密度，这使得芯片的温度控制重要性不断凸显。基于此，芯片的温度控制成为制约电子芯片性能和可靠性的重要因素。目前，芯片散热主要采用被动式散热，存在对芯片的导热能力不足的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于芯片散热的主动式制冷装置，制冷剂能够以主动输送方式进行散热，该主动式制冷装置对芯片的导热能力得到提高；基于此的一些进一步的实施例中，该主动式制冷装置还具备体积较小、噪音低且结构稳定、自清洁能力好、环境友好、可控性强、拓展性好、成本下降趋势好、使芯片散热后温度更均匀、检测自身和芯片工作状态等优势中的一项或多项。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种用于芯片散热的主动式制冷装置，该用于芯片散热的主动式制冷装置包括冷却器、换热器、制冷剂以及制冷剂输送单元；冷却器具有冷却流道，换热器具有换热流道，冷却流道的出口与换热流道的入口连通，换热流道的出口与冷却流道的入口连通，制冷剂在冷却流道和换热流道中循环流通，冷却器用于通过制冷剂吸收芯片的热量以对芯片进行散热，换热器用于制冷剂将吸收的热量交换给换热流道外部；其中，制冷剂输送单元连通在冷却流道的出口和换热流道的进口之间，制冷剂输送单元用于为制冷剂提供在冷却流道的出口和换热流道的入口之间输送的动力。

在一些实施例中，制冷剂输送单元包括压电泵、膜片式静电微泵、形状记忆合金输送结构、风机中的一种或多种。

在一些实施例中，用于芯片散热的主动式制冷装置还包括载冷剂输送单元，载冷剂输送单元用于提供动力以主动地将载冷剂输送至换热流道外部。

在一些实施例中，冷却器的壳壁与冷却流道之间填充有导热材料，导热材料包括液态金属和相变材料中的一种或多种。

在一些实施例中，冷却器内设有多个冷却流道，冷却流道的腔体内设置有热缩冷胀凸块。

在一些实施例中，冷却流道的腔体中部设置有轴心杆，热缩冷胀凸块连接于轴心杆且与冷却流道的内壁间隔分布。

在一些实施例中，冷却流道的内壁设有与热缩冷胀凸块对应的凹槽。

在一些实施例中，轴心杆具有导电性；用于芯片散热的主动式制冷装置还包括控制单元，控制单元被配置为：与每个轴心杆分别电连接，并根据每个轴心杆的电信号确定对应轴心杆所在的环境温度。

在一些实施例中，冷却器具有制冷剂进口室和制冷剂出口室，多个冷却流道的入口与同一个制冷剂进口室连通，多个冷却流道的出口与同一个制冷剂出口室连通。

在一些实施例中，冷却器内的冷却流道分为沿第一方向分布的多个流道组，每个流道组包括沿第二方向分布的多个冷却流道，第一方向和第二方向相交。

本申请一些实施例的有益效果如下：

本申请实施例提供的用于芯片散热的主动式制冷装置，在冷却流道的出口和换热流道的进口之间连通制冷剂输送单元，制冷剂输送单元为制冷剂提供在冷却流道的出口和换热流道的入口之间输送的动力，基于此，至少具有以下有益效果：

1、使得制冷剂能够在动力的作用下主动地从冷却流道的出口输送到换热流道的入口，即制冷剂能够以主动输送方式进行散热，该主动式制冷装置对芯片的导热能力得到提高。

2、该主动式制冷装置中换热流道、冷却流道、制冷剂输送单元能够以封闭的形式循环流通，有利于保持制冷剂的稳定和清洁；通过控制制冷剂输送单元为制冷剂提供从换热流道的入口朝向冷却流道的出口输送的反向动力，还能够实现内部反向冲洗，同样有利于实现自清洁。

在一些实施例中，在制冷剂输送单元中配置压电泵，基于此，至少具有以下有益效果：

1、通过压电泵实现制冷剂的输送，压电泵的体积较小，可采用紧凑式设计，使得该主动式制冷装置体积较小，有利于使用在电脑、平板、手机、车载冰箱、手机背夹式散热系统、无线充电降温系统、等多种类型的设备中进行芯片散热。

2、通过压电泵能够实现主动压缩式输送，可产生低于环境温度的有力散热环境，有利于提高换热温差并增强换热效果。

3、压电泵可以通过是高频低幅的众多压电金属微单实现输送，其工作中产生的声波可以避开人耳听力范，且基本不产生震动，使得该主动式制冷装置工作过程中噪音低且结构稳定。

4、压电泵能实现闭式制冷剂输送，无动密封问题，制冷剂不容易泄露且体积较小，所运输的制冷剂和自身所需的高性能材料较少，对环境较为友好。

5、压电泵采用压电原理控制主动输送实现制冷，响应速度快，且可控能力强，可较为精准地控制输送功率、输送压力以及散热温度等。

6、基于压电泵的主动运输，可以根据需求选择不同种类的制冷剂，使其散热性能和经济性保持均衡，有利于提高该主动式制冷装置的应用可拓展性。

7、压电泵可以采用压电金属微单元进行工质输运，该方法可基于光刻工艺进行生产，在光刻工艺日趋成熟且成本越发低廉的情况下，该主动式制冷装置的成本下降趋势好。

在一些实施例中，在冷却器内配置多个冷却流道，并且在冷却流道的腔体内设置有热缩冷胀凸块，基于此，至少具有以下有益效果：

1、由于芯片不同区域的产热存在差异，导致芯片在不同区域的温度不同，在进行散热时，相对高温的区域会使得对应的冷却流道内具有相对更高的温度。而由于热缩冷胀凸块的存在，使得相对高温的冷却流道内热缩冷胀凸块的体积相对较小、制冷剂的流量相对更大；也就是说，相对高温的冷却流道内能输送相对较多的制冷剂、相对低温的冷却流道内能输送相对较少的制冷剂，使得制冷剂的输送量多少与换热能力需求高低更匹配，有利于使芯片散热后温度更均匀。

2、在芯片局部温度较高、冷却流道内温度较高时，通过热缩冷胀凸块的缩小而增大制冷剂的流量，能够更及时地带走芯片表面的热量，有效预防芯片因局部过热而产生损伤，能够更好地保护芯片。

3、在芯片局部温度较低、冷却流道内温度较低时，通过热缩冷胀凸块的增大而缩小制冷剂的流量，能够预防制冷剂带走芯片表面过多的热量，有利于芯片保持在合适工作的温度条件下。

在一些实施例中，冷却流道的腔体中部设置有轴心杆，将热缩冷胀凸块连接于轴心杆，同时，在该主动式制冷装置中配置控制单元，将轴心杆配置为具有导电性，将控制单元被配置为与每个轴心杆分别电连接并根据每个轴心杆的电信号确定对应轴心杆所在的环境温度，基于此，至少具有以下有益效果：

1、轴心杆的配置方便固定热缩冷胀凸块；同时，由于轴心杆位于冷却流道的腔体中部，其所处环境能够较好地反映冷却流道内的平均温度，使得热缩冷胀凸块基于冷却流道内温度高低对制冷剂的流量进行调节时能够更准确。

2、轴心杆具有导电性且与控制单元电连接，控制单元根据电流大小等电信号，能够确定对应轴心杆所在的环境温度，也就能反映对应冷却流道的工作温度。基于此，能够获得冷却器中各个冷却流道所对应的温度图像。

一方面，能够获知冷却器整体和各个冷却流道的工作状态。

另一方面，根据获知冷却器整体和各个冷却流道的热负荷情况，基于此能够反映芯片整体和各个区域的发热情况，根据芯片一定时长内的发热情况，能够辅助判断芯片是否出现整体或者局部的损坏、工作障碍等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于芯片散热的主动式制冷装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种压电泵的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种压电金属微单元的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种压电泵的工作原理示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种用于芯片散热的主动式制冷装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种冷却器中冷却流道的分布形式示意图；

图7为本申请实施例提供的一种冷却器与芯片在一个视角下的配合示意图；

图8为本申请实施例提供的一种冷却器与芯片在另一个视角下的配合示意图；

图9为本申请实施例提供的一种冷却流道的纵向剖面局部示意图；

图10为本申请实施例提供的一种冷却流道的横向剖面示意图；

图11为本申请实施例提供的又一种用于芯片散热的主动式制冷装置的局部结构示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种冷却器与芯片在一个视角下的配合示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种冷却器在另一个视角下的结构示意图。

图标：

用于芯片散热的主动式制冷装置100；

冷却器110；冷却流道111；热缩冷胀凸块1111；轴心杆1112；凹槽1113；冷却基体112；降温降压单元113；制冷剂进口室114；进口侧电连接触点1141；制冷剂出口室115；出口侧电连接触点1151；

换热器120；换热流道121；换热基体122；载冷剂换热入口1221；载冷剂换热出口1222；

制冷剂输送单元130；压电金属微单元131；右壁面1311；左壁面1312；上压电超材料1313；上金属弹片1314；下压电超材料1315；下金属弹片1316；电路控制系统132；

载冷剂输送单元140；过滤单元141；

控制单元150；

芯片200；

第一方向A；第二方向B。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“垂直”、“平行”等并不表示要求部件绝对垂直或平行，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1，本申请实施例提供第一种用于芯片散热的主动式制冷装置100，包括该用于芯片散热的主动式制冷装置100冷却器110、换热器120、制冷剂以及制冷剂输送单元130。

冷却器110具有冷却流道111，换热器120具有换热流道121，冷却流道111的出口与换热流道121的入口连通，换热流道121的出口与冷却流道111的入口连通，制冷剂在冷却流道111和换热流道121中循环流通。

需要说明的是，关于上述所说的制冷剂循环流通，以下做出示例：制冷剂在经过冷却流道111后，从冷却流道111的出口输送至换热流道121的入口，然后经过换热流道121，再从换热流道121的出口输送回冷却流道111的入口，如此构成一个循环。

制冷剂的种类不限，可以是无机类工质，也可以是有机类工质，其中，有机类工质例如但不限于包括氟利昂类工质、氢氟类工质、烷烃类工质等中的一种或多种。

冷却器110用于通过制冷剂吸收芯片200的热量以对芯片200进行散热。在一些实施例中，冷却器110为蒸发器，也就是说，制冷剂在吸收芯片200的热量之前至少部分呈液态，而制冷剂在吸收芯片200的热量之后液态的制冷剂至少部分出现汽化而出现蒸发现象，该相变的方式能够实现更多的热量交换。

需要说明的是，在本申请的一些实施例中，冷却器110还可以根据常规方式配置其他功能部件。

作为一种示例，冷却器110还配置有冷却基体112，冷却基体112例如但不限于为膜状、片状、板状、块状等。冷却流道111设置于冷却基体112；其中，冷却流道111的形式不限，可以是嵌设于冷却基体112内的管道结构，也可以直接开设于冷却基体112内的槽道形式。

冷却基体112与芯片200接触，该冷却器110通过冷却基体112将芯片200的热量传递给冷却流道111。其中，冷却基体112可以采用导电性较好的材料，通过冷却基体112自身与冷却流道111接触以将芯片200的热量传递给冷却流道111，以此实现芯片200与冷却流道111之间的直接换热。冷却基体112内也可以设置热量传递腔体，基于此，冷却基体112的壳壁可以通过热辐射的方式将芯片200的热量传递给冷却流道111；另外，热量传递腔体内还可以填充导热材料，基于此，冷却基体112的壳壁将芯片200的热量传递给导热材料，导热材料例如但不限于通过热对流、相变换热等方式将热量传递给导热材料，以此实现芯片200与冷却流道111之间的间接换热。

在一些实施例中，导热材料包括液态金属和相变材料中的一种或多种。其中，相变材料例如但不限于包括液固相变材料、液气相变材料、固气相变材料、固液气相变材料等。在该技术方案中，由于液态金属和相变材料具有高效的热传递效果，基于此，在通过导热材料实现芯片200与冷却流道111之间的间接换热时，能够提供较高的换热效率。

作为另一种示例，冷却器110还配置有降温降压单元113，该降温降压单元113连通于换热流道121的出口和冷却流道111的入口之间。其中，该降温降压单元113例如配置为膨胀管的形式，除此之外，例如但不限于还可以设置为节流阀、电子膨胀阀等。在该技术方案中，降温降压单元113通过焦汤效应将制冷剂调整至温度和压力相对更低的状态，例如将制冷剂从温度和压力相对较高的液态调整至温度和压力相对更低的气液混合状态，有利于制冷剂更好地吸收芯片200的热量。

换热器120用于制冷剂将吸收的热量交换给换热流道121外部。在一些实施例中，换热器120为冷凝器，也就是说，制冷剂在达到换热流道121时至少部分呈汽态，而制冷剂在将热量交换给换热流道121外部之后至少部分液化而出现冷凝现象，该相变的方式能够实现更多的热量交换。

需要说明的是，在本申请的一些实施例中，换热器120还可以根据常规方式配置其他功能部件。

作为一种示例，换热器120还配置有换热基体122，换热流道121设置于换热基体122；其中，换热流道121的形式不限，可以是嵌设于换热基体122内的管道结构，也可以直接开设于换热基体122内的槽道形式。

可选的，换热基体122为换热室结构，换热流道121为管道结构并设置在换热室内。其中，换热室设置有载冷剂换热入口1221，用于通入低温的载冷剂；换热室设置有载冷剂换热出口1222，用于排出吸收热量后的载冷剂。制冷剂在换热流道121内时，与位于换热流道121外部、换热室内部的载冷剂进行热交换，将热量传递给载冷剂以实现对制冷剂的降温。

在本申请一些其他的实施例中，还可以不设置换热室等换热基体122，将换热流道121配置为管道结构，并使换热流道121直接与外部环境中的空气等换热。另外，换热室的换热基体122、换热流道121等均可以根据需要设置为单层结构或者多层结构。

需要说明的是，在本申请的实施例中，冷却流道111的出口与换热流道121的入口连通只是表示二者之间能够连通，而并非限定二者需要直接连通，在没有特别说明的情况下，其他类似的描述也参照上述解释进行理解。

实际上，在本申请的技术方案中，冷却流道111的出口与换热流道121的入口二者是属于间接连通的。其中，制冷剂输送单元130连通在冷却流道111的出口和换热流道121的进口之间，制冷剂输送单元130用于为制冷剂提供在冷却流道111的出口和换热流道121的入口之间输送的动力。

作为示例，制冷剂输送单元130至少能够为制冷剂提供从冷却流道111的出口输送到换热流道121的入口的动力，在文中的一些描述中简称为正向动力；进一步地，制冷剂输送单元130还能够为制冷剂提供从换热流道121的入口朝向冷却流道111的出口输送的动力，在文中的一些描述中简称为反向动力。

本申请实施例提供的用于芯片散热的主动式制冷装置100，在冷却流道111的出口和换热流道121的进口之间连通制冷剂输送单元130，制冷剂输送单元130为制冷剂提供在冷却流道111的出口和换热流道121的入口之间输送的动力，基于此，至少具有以下有益效果：1、使得制冷剂能够在动力的作用下主动地从冷却流道111的出口输送到换热流道121的入口，即制冷剂能够以主动输送方式进行散热，该主动式制冷装置对芯片200的导热能力得到提高。2、该主动式制冷装置中换热流道121、冷却流道111、制冷剂输送单元130能够以封闭的形式循环流通，有利于保持制冷剂的稳定和清洁；通过控制制冷剂输送单元130为制冷剂提供从换热流道121的入口朝向冷却流道111的出口输送的反向动力，还能够实现内部反向冲洗，同样有利于实现自清洁。

在本申请的实施例中，制冷剂输送单元130的形式不限，基本的只要满足能够提供相应的动力即可。在一些实施例中，制冷剂输送单元130包括压电泵、膜片式静电微泵、形状记忆合金输送结构、风机中的一种或多种。

作为一种示例，制冷剂输送单元130配置有压电泵，例如制冷剂输送单元130为压电泵。可选的，参见图2，压电泵包括多个压电金属微单元131和电路控制系统132，该多个压电金属微单元131与电路控制系统132电连接。参见图3，压电金属微单元131包括右壁面1311、左壁面1312、上压电超材料1313、上金属弹片1314、下压电超材料1315、和下金属弹片1316（各部件的上下左右方向是基于图3而言的，在实施中只需要满足相对位置关系即可），上金属弹片1314和下金属弹片1316的两端分别与右壁面1311和左壁面1312连接，上压电超材料1313连接于上金属弹片1314，下压电超材料1315连接于下金属弹片1316。

继续参见图3，在该压电泵中，通过电路控制系统132施加合适周期的交变和脉冲电压，实现对压电泵升压能力、流量、响应速度等的调控，并将制冷剂（例如为温度和压力相对较低的气态）升压升温后输送至换热器120中。具体的，在未通电状态下（图4的I部分），下压电超材料1315封闭下出口，起到制冷剂的单项阀作用；在进料/排料状态中（图4的II部分），上压电超材料1313通正向电压从而使得压电材料扩展，上金属弹片1314下凸，进气空腔增大，制冷剂被吸入腔内；继而给上压电超材料1313通负向电压，空气进入上金属弹片1314、下金属弹片1316之间，压电金属微单元131进入封闭态（图4的III部分）；进一步地，给下压电超材料1315通负向电压，压电金属微单元131进入排料准备态（图4的IV部分），制冷剂进入下金属弹片1316底部；最后给上压电超材料1313通正向电压，下压电超材料1315取消电压，压电金属单元再次进入进料/排料状态（图3的II部分），制冷剂压力升高并高速通过下出口并实现制冷剂的在上出入口吸入，完成一个工作循环；通过给压电金属微单元131上压电超材料1313通入一定频率的交替电压、下压电超材料1315通入一定频率的脉冲电压，即可实现制冷剂的吸入和加压排出。

本申请实施例提供的上述实施方案中，在制冷剂输送单元130中配置压电泵，基于此，至少具有以下有益效果：1、通过压电泵实现制冷剂的输送，压电泵的体积较小，可采用紧凑式设计，使得该主动式制冷装置体积较小，有利于使用在电脑、平板、手机、车载冰箱、手机背夹式散热系统、无线充电降温系统、等多种类型的设备中进行芯片200散热。2、通过压电泵能够实现主动压缩式输送，可产生低于环境温度的有力散热环境，有利于提高换热温差并增强换热效果。3、压电泵可以通过是高频低幅的众多压电金属微单实现输送，其工作中产生的声波可以避开人耳听力范，且基本不产生震动，使得该主动式制冷装置工作过程中噪音低且结构稳定。4、压电泵能实现闭式制冷剂输送，无动密封问题，制冷剂不容易泄露且体积较小，所运输的制冷剂和自身所需的高性能材料较少，对环境较为友好。5、压电泵采用压电原理控制主动输送实现制冷，响应速度快，且可控能力强，可较为精准地控制输送功率、输送压力以及散热温度等。6、基于压电泵的主动运输，可以根据需求选择不同种类的制冷剂，使其散热性能和经济性保持均衡，有利于提高该主动式制冷装置的应用可拓展性。7、压电泵可以采用压电金属微单元131进行工质输运，该方法可基于光刻工艺进行生产，在光刻工艺日趋成熟且成本越发低廉的情况下，该主动式制冷装置的成本下降趋势好。

参见图5，在一些实施例中，用于芯片散热的主动式制冷装置100还包括载冷剂输送单元140，其中，载冷剂输送单元140的载冷剂输送出口与载冷剂换热入口1221连通，载冷剂输送单元140用于提供动力以主动地将载冷剂输送至换热流道121外部。

本申请实施例提供的上述实施方案中，通过载冷剂输送单元140主动地将载冷剂输送至换热基体122内部、换热流道121外部的位置，能够提供更多的载冷剂吸收更多的热量，有利于更多地将换热流道121内制冷剂的热量交换给换热流道121的外部，有利于提升该主动式制冷装置整体的换热能力。

需要说明的是，基于上述的实施例，载冷剂输送单元140用于输送的载冷剂的形式不限，例如但不限于为空气、稀有气体、惰性气体、水、导热油、相变材料等。

作为一种示例，该载冷剂输送单元140为压气室，对应输送的载冷剂为气体。由于压气室能够向换热基体122内部、换热流道121外部的位置高速推进气体，使得换热器120内边界层较小，热流密度更大。

可选的，载冷剂输送单元140的载冷剂输送入口设置有过滤单元141，该过滤单元141例如但不限于为滤网、滤纸、多孔介质等形式。该技术方案中，通过过滤单元141对载冷剂进行过滤，使得载冷剂有更高的清洁度，有利于提升该主动式制冷装置整体的清洁能力；通过控制载冷剂输送单元140适当地进行反吹，使得该主动式制冷装置整体的自清洁能力进一步提升。

继续参见图5，在本申请一些示例性的实施方案中，用于芯片散热的主动式制冷装置100包括冷却器110、换热器120、制冷剂、制冷剂输送单元130以及载冷剂输送单元140。可选的，冷却器110为蒸发器，换热器120为冷凝器，制冷剂输送单元130为压电泵，载冷剂输送单元140为压气室。

基于上述示例性的实施方案，用于芯片散热的主动式制冷装置100的工作原理包括：

在工作状态下，蒸发器（冷却器110）与芯片200接触实现热量传递，蒸发器内的冷却流道111内制冷剂被加热，相变吸热带走热量，并成为气态流向压电泵（制冷剂输送单元130）；压电泵通过电能向机械能的转化实现了制冷剂的升压输运，将制冷剂主动地输送至冷凝器（换热器120）的换热流道121中；载冷剂输送单元140将空气升压并形成高速流体后输送至冷凝器中换热流道121外部的气路中，与冷凝器的换热流道121中的制冷剂进行换热，其中，空气在热交换升温后从冷凝器的气路中排出，制冷剂在换热流道121中冷凝成高压液态流向蒸发器的降温降压单元113（例如膨胀管）中，制冷剂在降温降压单元113中经过降温降压后流向蒸发器的冷却流道111内继续带走芯片200的热量，如此形成对芯片200散热的循环。

在一些实施例中，参见图6~图8，冷却器110内设有多个冷却流道111；参见图9和图10，冷却流道111的腔体内设置有热缩冷胀凸块1111。

热缩冷胀凸块1111是指该凸块具有热缩冷胀的性能，其材质例如但不限于包括金属材料、高分子材料中的一种或多种，金属材料例如为包括锑的合金，高分子材料例如为硅橡胶。

本申请实施例提供的上述实施方案中，在冷却器110内配置多个冷却流道111，并且在冷却流道111的腔体内设置有热缩冷胀凸块1111，基于此，至少具有以下有益效果：1、由于芯片200不同区域的产热存在差异，导致芯片200在不同区域的温度不同，在进行散热时，相对高温的区域会使得对应的冷却流道111内具有相对更高的温度。而由于热缩冷胀凸块1111的存在，使得相对高温的冷却流道111内热缩冷胀凸块1111的体积相对较小、制冷剂的流量相对更大；也就是说，相对高温的冷却流道111内能输送相对较多的制冷剂、相对低温的冷却流道111内能输送相对较少的制冷剂，使得制冷剂的输送量多少与换热能力需求高低更匹配，有利于使芯片200散热后温度更均匀。2、在芯片200局部温度较高、冷却流道111内温度较高时，通过热缩冷胀凸块1111的缩小而增大制冷剂的流量，能够更及时地带走芯片200表面的热量，有效预防芯片200因局部过热而产生损伤，能够更好地保护芯片200。3、在芯片200局部温度较低、冷却流道111内温度较低时，通过热缩冷胀凸块1111的增大而缩小制冷剂的流量，能够预防制冷剂带走芯片200表面过多的热量，有利于芯片200保持在合适工作的温度条件下。

基于上述设置有热缩冷胀凸块1111的实施方案，可选的，热缩冷胀凸块1111的表面还设置有保护层，用于将热缩冷胀凸块1111和制冷剂进行隔离。该保护层例如为具有弹性的材料，便于伴随热缩冷胀凸块1111的伸缩进行弹性形变，以使得保护层始终能够较好地包覆在热缩冷胀凸块1111的表面。

进一步的，热缩冷胀凸块1111的表面为弧形，能够减少边界层，有利于提高制冷剂的换热效果。

需要说明的是，在本申请的一些实施例中，热缩冷胀凸块1111可以直接固定在冷却流道111的内壁，也可以在冷却流道111内设置用于固定热缩冷胀凸块1111的其他功能结构。

继续参见图9和图10，在一些实施例中，冷却流道111的腔体中部设置有轴心杆1112，热缩冷胀凸块1111连接于轴心杆1112且与冷却流道111的内壁间隔分布。

作为示例，轴心杆1112在轴向上的两端与冷却流道111的管壁在轴向上的两端连接，轴心杆1112的杆体沿冷却流道111的轴向延伸并与冷却流道111的内壁。

在上述的技术方案中，轴心杆1112的配置方便固定热缩冷胀凸块1111；同时，由于轴心杆1112位于冷却流道111的腔体中部，其所处环境能够较好地反映冷却流道111内的平均温度，使得热缩冷胀凸块1111基于冷却流道111内温度高低对制冷剂的流量进行调节时能够更准确。

继续参见图9和图10，在本申请的一些实施例中，冷却流道111的内壁设有与热缩冷胀凸块1111对应的凹槽1113。作为示例，凹槽1113为横截面为U形

在上述的技术方案中，一方面，凹槽1113的配置有利于增大冷却流道111内制冷剂的换热面积，有利于提高换热效率；另一方面，由于冷却流道111的内壁设有凹槽1113，以使得热缩冷胀凸块1111在胀大状态下，冷却流道111的内壁与冷却流道111的内壁之间能够保持一定的间隔，有利于冷却液较为顺畅地在冷却流道111内流动。

参见图11，在一些实施例中，轴心杆1112具有导电性；用于芯片散热的主动式制冷装置100还包括控制单元150，控制单元150被配置为：与每个轴心杆1112分别电连接，并根据每个轴心杆1112的电信号确定对应轴心杆1112所在的环境温度。

作为示例，轴心杆1112的外壁设置有绝缘保护层，用于将轴心杆1112与制冷剂进行隔离。

本申请实施例提供的上述实施方案中，轴心杆1112具有导电性且与控制单元150电连接，控制单元150根据电流大小等电信号，能够确定对应轴心杆1112所在的环境温度，也就能反映对应冷却流道111的工作温度。基于此，能够获得冷却器110中各个冷却流道111所对应的温度图像。一方面，能够获知冷却器110整体和各个冷却流道111的工作状态。另一方面，根据获知冷却器110整体和各个冷却流道111的热负荷情况，基于此能够反映芯片200整体和各个区域的发热情况，根据芯片200一定时长内的发热情况，能够辅助判断芯片200是否出现整体或者局部的损坏、工作障碍等问题。

参见图12和图13，基于轴心杆1112具有导电性且与控制单元150电连接的实施方案，可选的，冷却主动式制冷装置整体的器具有制冷剂进口室114和制冷剂出口室115，多个冷却流道111的入口与同一个制冷剂进口室114连通，多个冷却流道111的出口与同一个制冷剂出口室115连通。也就是说，同一个制冷剂进口室114连通在换热流道121的出口和多个冷却流道111的入口之间，同一个制冷剂出口室115连通在多个冷却流道111的出口和换热流道121的入口之间。

在上述技术方案中，多个冷却流道111通过同一个制冷剂进口室114供入冷却液，使得进入多个冷却流道111通的制冷剂的温度较为一致；多个冷却流道111的出口连通同一个制冷剂出口室115，使得制冷剂从多个冷却流道111内排出后的温度较为一致。基于此，不同的冷却流道111之间的温度差异主要来源于各冷却流道111自身内部环境，也就是说，基于检测轴心杆1112所获得的电信号能够更为准确地反映对应的冷却流道111内的温度情况，使得检测获得的数据具有更高的可靠性。

继续参见图12和图13，进一步的，制冷剂进口室114的一侧表面设置有多个进口侧电连接触点1141，一个进口侧电连接触点1141与一个轴心杆1112的一端电连接；制冷剂出口室115的一侧表面设置有多个出口侧电连接触点1151，一个出口侧电连接触点1151与一个轴心杆1112的另一端电连接。基于该技术方案，控制单元150直接通过电路板同进口侧电连接触点1141、出口侧电连接触点1151连接，从而方便地实现了控制单元150与每个轴心杆1112分别电连接。

参见图6、图12和图13，基于轴心杆1112具有导电性且与控制单元150电连接的实施方案，可选的，冷却器110内的冷却流道111分为沿第一方向A分布的多个流道组，每个流道组包括沿第二方向B分布的多个冷却流道111，第一方向A和第二方向B相交。

作为示例，第一方向A和第二方向B基本垂直。在冷却器110与芯片200配合时，该第一方向A与芯片200的散热表面基本垂直，第二方向B与芯片200的散热表面基本平行。

基于上述的技术方案，冷却器110内的多个冷却流道111呈立体分布，一方面，方便在有效的面积下配置更多数量的冷却流道111，有利于提高热交换性能；另一方面，通过检测能够获得冷却器110内多个冷却流道111对应的三维温度图像，基于此，通过靠近芯片200的流道组，能够更准确地获知芯片200的发热情况，而根据靠近芯片200的流道组和远离芯片200的流道组之间的对比，能够获知芯片200在各个区域积热量情况、散热量是否充足的情况，有利于更好地监测和保护芯片200。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于芯片散热的主动式制冷装置，其特征在于，所述用于芯片散热的主动式制冷装置包括冷却器、换热器、制冷剂以及制冷剂输送单元；

所述冷却器具有冷却流道，所述换热器具有换热流道，所述冷却流道的出口与所述换热流道的入口连通，所述换热流道的出口与所述冷却流道的入口连通，所述制冷剂在所述冷却流道和所述换热流道中循环流通，所述冷却器用于通过所述制冷剂吸收芯片的热量以对所述芯片进行散热，所述换热器用于所述制冷剂将吸收的热量交换给所述换热流道外部；

其中，所述制冷剂输送单元连通在所述冷却流道的出口和所述换热流道的进口之间，所述制冷剂输送单元用于为所述制冷剂提供在所述冷却流道的出口和所述换热流道的入口之间输送的动力；

所述冷却器内设有多个所述冷却流道，所述冷却流道的腔体内设置有热缩冷胀凸块；

所述冷却流道的腔体中部设置有轴心杆，所述热缩冷胀凸块连接于所述轴心杆且与所述冷却流道的内壁间隔分布；

所述冷却流道的内壁设有与所述热缩冷胀凸块对应的凹槽；

所述轴心杆具有导电性；所述用于芯片散热的主动式制冷装置还包括控制单元，所述控制单元被配置为：与每个所述轴心杆分别电连接，并根据每个所述轴心杆的电信号确定对应所述轴心杆所在的环境温度。

2.根据权利要求1所述的用于芯片散热的主动式制冷装置，其特征在于，所述制冷剂输送单元包括压电泵、膜片式静电微泵、形状记忆合金输送结构、风机中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的用于芯片散热的主动式制冷装置，其特征在于，所述用于芯片散热的主动式制冷装置还包括载冷剂输送单元，所述载冷剂输送单元用于提供动力以主动地将载冷剂输送至所述换热流道外部。

4.根据权利要求1所述的用于芯片散热的主动式制冷装置，其特征在于，所述冷却器的壳壁与所述冷却流道之间填充有导热材料，所述导热材料包括液态金属和相变材料中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的用于芯片散热的主动式制冷装置，其特征在于，所述冷却器具有制冷剂进口室和制冷剂出口室，多个所述冷却流道的入口与同一个所述制冷剂进口室连通，多个所述冷却流道的出口与同一个所述制冷剂出口室连通。

6.根据权利要求5所述的用于芯片散热的主动式制冷装置，其特征在于，所述冷却器内的所述冷却流道分为沿第一方向分布的多个流道组，每个所述流道组包括沿第二方向分布的多个所述冷却流道，所述第一方向和所述第二方向相交。