CN213214144U - 一种一体化设置的制冷装置及服务器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种一体化设置的制冷装置及服务器，该装置包括：第一腔室，第二腔室以及弹簧螺钉；第一腔室的顶面设置有冷板流道，第一腔室的底面与设置于PCB板上的发热元件上表面相接触，以吸收发热元件产生的热量；第二腔室设置于第一腔室的顶面上，第二腔室内装有冷媒，冷媒用于吸收发热元件传导至第一腔室的热量；弹簧螺钉的固定端连接于第一腔室的底面的下表面，弹簧螺钉的旋转端连接于PCB板，弹簧螺钉用于将第一腔室固定在PCB板上。通过本申请中的技术方案，对干式液冷散热结构进行调整，提高芯片的均温散热效果，实现对高热流密度芯片的干式液冷接触散热。

Description

一种一体化设置的制冷装置及服务器

技术领域

本申请涉及服务器散热的技术领域，具体而言，涉及一种一体化设置的制冷装置及一种服务器。

背景技术

随着对服务器计算速度和计算能力要求的提高，服务器的主芯片功耗也越来越高。由于服务器各类元器件布置的空间密度增大，从而造成主芯片的体积越来越小，所以主芯片工作时的热流密度成倍增长。对于此类情况，在需要干式液冷的条件下，普通液冷板直冷的散热模式已不能满足芯片的散热需求。

而现有技术中，干式液冷通常是在芯片上设置一块液冷板，并在两者之间填充界面材料，但是对于热流密度高、空间布置紧凑的芯片，特别是热流密度大于500W/cm²的芯片而言，芯片上设置液冷板的这种结构形式，受到安装空间、生产工艺和材料的严格限制，已不能达到需要的散热效果。

因此，需先将芯片工作时产生的热流密度降低，即将热量传导至面积较大、导热系数较高的均温导热材料上，然后再针对此采用液冷板进行直冷散热。

另一方面，现有成熟的产品中有多种均温材料，但此类均温材料均存在各项导热系数差异较大和本身材质较软的特性，不利于实现高热流密度大面积的均温，一般只能作为表面均温设备，不能同时实现热传导和热压合的功能。

并且，随着温度的升高，PCB板、芯片、VC板等各部件均会产生微变形，从而使VC板底部和芯片的贴合面间产生间隙变化，进一步降低了芯片的均温散热效果。

实用新型内容

本申请的目的在于：对干式液冷散热结构进行调整，提高芯片的均温散热效果，实现对高热流密度芯片的干式液冷接触散热。

本申请第一方面的技术方案是：提供了一种一体化设置的制冷装置，该装置包括：第一腔室，第二腔室以及弹簧螺钉；第一腔室的顶面设置有冷板流道，第一腔室的底面与设置于PCB板上的发热元件上表面相接触，以吸收发热元件产生的热量；第二腔室设置于第一腔室的顶面上，第二腔室内装有冷媒，冷媒用于吸收发热元件传导至第一腔室的热量；弹簧螺钉的固定端连接于第一腔室的底面的下表面，弹簧螺钉的旋转端连接于PCB板，弹簧螺钉用于将第一腔室固定在PCB板上。

上述任一项技术方案中，进一步地，将第一腔室的顶面作为第二腔室的底面，将第二腔室的侧壁焊接于第一腔室的顶面上，以在第一腔室的顶面上形成第二腔室，焊接方法包括钎焊、搅拌摩擦焊。

上述任一项技术方案中，进一步地，第二腔室的底面焊接于第一腔室的顶面上方，焊接方法包括分子扩散焊、低温锡焊。

上述任一项技术方案中，进一步地，第二腔室与第一腔室之间通过螺钉固定连接，第二腔室与第一腔室之间设置有填充材料，以使第二腔室与第一腔室紧密接触，其中，填充材料包括液体金属、铟片、柔性石墨烯片中的至少一种。

上述任一项技术方案中，进一步地，发热元件和第一腔室之间填充有界面材料，以使发热元件与第一腔室紧密接触。

本申请第二方面的技术方案是：提供了一种服务器，该服务器利用如第一方面技术方案中任一项所述的一体化设置的制冷装置对服务器中的发热元件进行散热。

本申请的有益效果是：

本申请中的技术方案，通过设置一体化的制冷装置，将第一腔室作为VC均温板，将第二腔室作为液冷板，使得该制冷装置相较风冷散热，可实现服务器更高密度的布置，使数据中心实现更优的数据中心能耗指标PUE值。同时，相较传统的液冷板直冷散热，可实现芯片更高热流密度的散热，突破空间和冷板材料的限制。并且，相较浸没液冷散热，可实现简单方便的系统布置，减少安装和维修的操作，同时减少系统冷媒的用量。

本申请还通过在一体化设置的制冷装置的下方设置弹簧螺钉，对温度升高过程中PCB板、发热元件(芯片)、制冷装置产生的形变进行抵消，以使得发热元件与制冷装置中的第一腔室的底面紧密接触，有助于提高制冷装置的热交换效率。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请的一个实施例的一体化设置的制冷装置的示意框图；

图2是根据本申请的一个实施例的弹簧螺钉的示意图。

其中，10-第一腔室，20-第二腔室，30-发热元件，40-PCB板，50- 弹簧螺钉。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本实施例提供了一种一体化设置的制冷装置，装置包括：第一腔室10，第二腔室20以及弹簧螺钉50；第一腔室10的顶面设置有冷板流道，第一腔室10的底面与设置于PCB板40上的发热元件30 上表面相接触，以吸收发热元件30产生的热量，其中，发热元件30可以为CPU、GPU、NPU、TPU等芯片；第二腔室20设置于第一腔室10 的顶面上，第二腔室20内装有冷媒，该冷媒用于吸收发热元件30传导至第一腔室10的热量。

具体的，将第一腔室10作为VC板，将第二腔室20作为液冷板，发热元件30工作时产生的热量，可以高效、快速、均匀地在VC板上传导，使得同等的热量分布到更大的面积上，形成较小的热流密度，再由第二腔室20进行散热。本实施例中第二腔室20的导冷面(底面)与第一腔室10的热量分布面(顶面)采用特定技术结合，然后通过液冷板(第二腔室20)内腔冷媒的循环，将由芯片(发热元件30)传导至VC板(第一腔室10)的热量带走，从而实现液冷板对芯片的间接制冷。

本实施例示出一种第二腔室的实现方式，将第一腔室10的顶面作为第二腔室20的底面，将第二腔室20的侧壁焊接于第一腔室10的顶面上，以在第一腔室10的顶面上形成第二腔室20，焊接方法包括钎焊、搅拌摩擦焊。

具体的，将第一腔室10的顶面(热量分布面)作为第二腔室20的底面(导冷面)，形成第二腔室20的封闭腔体，取消了第一腔室10和第二腔室20之间的热阻，大大提高散热效率。在这种实现方式中，现制成第一腔室10，并在第一腔室10内加工好成形的冷板流道，之后采用钎焊、搅拌摩擦焊等方式，在第一腔室10的顶面上直接焊接第二腔室20的腔体，即可将第一腔室10和第二腔室20形成一体化设置的制冷装置，提高对发热元件30的均温散热效率。

本实施例又示出一种第二腔室的实现方式，第二腔室20的底面焊接于第一腔室10的顶面上方，焊接方法包括分子扩散焊、低温锡焊。

具体的，采用常规加工方式，得到成形的第一腔室10和第二腔室20，然后采用分子扩散焊、低温锡焊的不会对第一腔室10的散热性能产生影响的焊接方式，将第一腔室10的顶面和第二腔室20的底面焊接在一起，形成一体化设置的制冷装置，这种实现方式的焊接难度较小，可效有降低二者之间的热阻，提高对发热元件30的均温散热效率。

本实施例还示出一种第二腔室的实现方式，第二腔室20与第一腔室 10之间通过螺钉固定连接，第二腔室20与第一腔室10之间设置有填充材料，以使第二腔室20与第一腔室10紧密接触，其中，填充材料包括液体金属、铟片、柔性石墨烯片中的至少一种。

具体的，首先在第二腔室20与第一腔室10之间设置填充材料，如液体金属、铟片、柔性石墨烯片，该类界面材料导热系数高、热阻小，且不易失效，然后用螺钉、铆接、胶粘等方便组装的形式，将第一腔室 10的顶面和第二腔室20的底面结合在一起，形成一体化设置的制冷装置，同时，这种方式还能够实现第一腔室10和第二腔室20的互换，减少维修成本。

如图2所示，该装置中弹簧螺钉50的固定端连接于第一腔室10的底面的下表面，弹簧螺钉50的旋转端连接于PCB板40，弹簧螺钉50用于将第一腔室10固定在PCB板40上。

具体的，随着发热元件30的不断发热，PCB板40、发热元件30(芯片)、第一腔室10(VC板)均会产生微变形，浙江导致发热元件30和第一腔室10之间贴合面产生间隙，对发热元件30的均温散热造成影响，因此，通过将弹簧螺钉50作为第一腔室10与PCB板40间的结构锁合，以抵消部分变形，确保第一腔室10的底部和发热元件30的良好接触。

进一步的，针对热流密度高的芯片，特别是热流密度大于500W/cm²的芯片，在发热元件30和第一腔室10的底面之间填充有界面材料，该界面材料需具备高导热系数，以使发热元件30与第一腔室10紧密接触，形成近乎无空气且无其他异物介入的导热状态，提高第一腔室10与发热元件之间的热交换效率。

本实施例还提供了一种服务器，该服务器利用如上述实施例中的一体化设置的制冷装置对该服务器中的发热元件进行散热。

以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种一体化设置的制冷装置及服务器，该装置包括：第一腔室，第二腔室以及弹簧螺钉；第一腔室的顶面设置有冷板流道，第一腔室的底面与设置于 PCB板上的发热元件上表面相接触，以吸收发热元件产生的热量；第二腔室设置于第一腔室的顶面上，第二腔室内装有冷媒，冷媒用于吸收发热元件传导至第一腔室的热量；弹簧螺钉的固定端连接于第一腔室的底面的下表面，弹簧螺钉的旋转端连接于PCB板，弹簧螺钉用于将第一腔室固定在PCB板上。通过本申请中的技术方案，对干式液冷散热结构进行调整，提高芯片的均温散热效果，实现对高热流密度芯片的干式液冷接触散热。

在本申请中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。

附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本申请的原理进行说明，并非意在对本申请进行限制。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对实用新型所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (6)

1.一种一体化设置的制冷装置，其特征在于，所述装置包括：第一腔室(10)，第二腔室(20)以及弹簧螺钉(50)；

所述第一腔室(10)的顶面设置有冷板流道，所述第一腔室(10)的底面与设置于PCB板(40)上的发热元件(30)上表面相接触，以吸收所述发热元件(30)产生的热量；

所述第二腔室(20)设置于所述第一腔室(10)的顶面上，所述第二腔室(20)内装有冷媒，所述冷媒用于吸收所述发热元件(30)传导至所述第一腔室(10)的热量；

所述弹簧螺钉(50)的固定端连接于所述第一腔室(10)的底面的下表面，所述弹簧螺钉(50)的旋转端连接于所述PCB板(40)，所述弹簧螺钉(50)用于将所述第一腔室(10)固定在所述PCB板(40)上。

2.如权利要求1所述的一体化设置的制冷装置，其特征在于，将所述第一腔室(10)的顶面作为所述第二腔室(20)的底面，将所述第二腔室(20)的侧壁焊接于所述第一腔室(10)的顶面上，以在所述第一腔室(10)的顶面上形成所述第二腔室(20)。

3.如权利要求1所述的一体化设置的制冷装置，其特征在于，所述第二腔室(20)的底面焊接于所述第一腔室(10)的顶面上方。

4.如权利要求1所述的一体化设置的制冷装置，其特征在于，所述第二腔室(20)与所述第一腔室(10)之间通过螺钉固定连接，所述第二腔室(20)与所述第一腔室(10)之间设置有填充材料，以使所述第二腔室(20)与所述第一腔室(10)紧密接触，其中，所述填充材料包括液体金属、铟片、柔性石墨烯片中的至少一种。

5.如权利要求1至4中任一项所述的一体化设置的制冷装置，其特征在于，所述发热元件(30)和所述第一腔室(10)之间填充有界面材料，以使所述发热元件(30)与所述第一腔室(10)紧密接触。

6.一种服务器，其特征在于，所述服务器利用如权利要求1至5中任一项所述的一体化设置的制冷装置对所述服务器中的发热元件进行散热。

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