CN215418148U - 芯片散热箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于散热技术领域，具体提供一种芯片散热箱。本实用新型旨在解决现有服务器内芯片及发热器件的散热箱散热效果不佳的问题。为此目的，本实用新型的芯片散热箱包括箱体、热忱和冷凝器，箱体上形成有独立的第一腔体和第二腔体，热忱和芯片设置于第一腔体内，冷凝器设置于第二腔体内，热忱和冷凝器通过管路相连以形成换热循环回路，并且换热循环回路中流通有换热工质。本实用新型通过将冷凝器和热忱分别设置在不同腔体内，以使冷凝器散发的热量能够更快地散发出去且不会被芯片吸收，芯片散发的热量能够通过换热循环回路快速扩散到外部空气中，从而有效保证换热循环回路的换热效率，使芯片散热更快，从而有效增强芯片散热箱的散热效果。

Description

芯片散热箱

技术领域

本实用新型属于芯片散热技术领域，具体提供一种芯片散热箱。

背景技术

随着电子芯片技术不断发展，单位面积芯片上集成的电子元器件越来越多，工作功率越来越大，其单位面积上承受的热流密度急剧增大，散热问题日益严峻，成为制约其高可靠性和高效率工作的一个主要瓶颈。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点，当前市场上销售的多为此类模块化产品，作为能源变换与传输的核心器件，在国家战略性新兴产业，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。但是，由于IGBT模块的散热性能不好，很容易因为其自身温度过高而导致工作效率下降，进而影响整机的工作进度。特别是对于需要连续工作的设备而言，为了保证IGBT模块的可靠性，通常都需要配备散热系统来提供保障。

具体地，现有技术中最常用的散热方案为通过被动式鳍片配合风冷技术来实现散热，这种散热方式的成本较低且使用方便，应用比较广泛；但是，其散热能力较差。对于部分散热需求较高的芯片而言，上述散热方案显然难以满足其散热需求，因而现有部分散热器中也开始使用换热循环系统来进行降温；但是，现有散热器的换热循环系统都设置于同一个腔体中，换热效率不高，并且冷凝器释放的热量难以快速释放出去，甚至还会被芯片吸收，从而导致其散热能力受到严重影响。

相应的，本领域需要一种新的芯片散热箱来解决现有服务器内芯片及发热器件的散热箱散热效果不佳的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有服务器内芯片及发热器件的散热箱散热效果不佳的问题，本实用新型提供了一种芯片散热箱，包括箱体、热忱和冷凝器，所述箱体上形成有独立的第一腔体和第二腔体，所述热忱和芯片设置于所述第一腔体内，所述冷凝器设置于所述第二腔体内，所述热忱和所述冷凝器通过管路相连以形成换热循环回路，并且所述换热循环回路中流通有换热工质。在上述芯片散热箱的优选技术方案中，所述热忱设置在所述箱体的盖板上。

在上述芯片散热箱的优选技术方案中，所述盖板上设置有凹槽，所述凹槽的形状与所述热忱的形状相匹配，以使所述热忱能够卡接至所述凹槽内。

在上述芯片散热箱的优选技术方案中，所述盖板的凹槽中设置有至少一个通孔，以使所述管路的一部分能够延伸至所述箱体的外部。

在上述芯片散热箱的优选技术方案中，所述盖板的外部设置有防护构件，所述防护构件能够遮蔽所述通孔。

在上述芯片散热箱的优选技术方案中，所述第二腔体设置在所述第一腔体的上方。

在上述芯片散热箱的优选技术方案中，所述热忱上设置有固定结构，所述固定结构用于固定芯片。

在上述芯片散热箱的优选技术方案中，所述热忱上还设置有导热结构，所述导热结构能够促进所述热忱和芯片之间的热传导。

在上述芯片散热箱的优选技术方案中，所述箱体上还形成有相对设置的第一开口和第二开口，所述第二腔体与所述第一开口和所述第二开口连通以实现空气对流。

在上述芯片散热箱的优选技术方案中，所述第一开口和/或所述第二开口处设置有防护罩。

本领域人员能够理解的是，在本实用新型的技术方案中，芯片散热箱包括箱体、热忱和冷凝器，箱体上形成有独立的第一腔体和第二腔体，热忱和芯片设置于第一腔体内，冷凝器设置于第二腔体内，热忱和冷凝器通过管路相连以形成换热循环回路，并且换热循环回路中流通有换热工质。本实用新型通过将冷凝器和热忱设置在不同腔体内，以使冷凝器散发的热量能够更快地散发出去且不会被芯片吸收，芯片散出的热量能够依靠换热循环回路从第一腔体传递至第二腔体再通过冷凝器快速扩散到外部空气中，从而有效保证换热循环回路的换热效率，使热忱散热速度更快。热忱内的换热工质吸收芯片散出的热量，吸热气化后的换热工质进入冷凝器中，散热液化后再重新回到热忱中，从而实现循环换热。相较于现有芯片散热箱将热忱和冷凝器设置在同一腔体中，本方案能够有效防止从冷凝器中释放出的热量重新被热忱吸收的问题，提升了换热循环回路的换热效率，加快了芯片的散热速度，使热量扩散更快，进而有效增强了芯片散热箱的散热效果。同时本方案通过密闭空间降温，解决了散热箱防尘的问题，且冷凝温度在露点温度以上，减少水蒸汽液化而浸湿芯片的现象。

附图说明

下面参照附图来描述本芯片散热箱，附图中：

图1为本实用新型的芯片散热箱的前示图；

图2为本实用新型的芯片散热箱的后示图；

图3为本实用新型的芯片散热箱的内部结构示意图；

图4为本实用新型的芯片散热箱的盖板的结构示意图；

附图标记列表：

1、热忱；

2、冷凝器；

3、箱体；31、第一腔体；311、凹槽；312、通孔；313、盖板；314、防护构件；32、第二腔体；321、防护罩。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，本实用新型不对所述芯片散热箱中所设置的芯片作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定芯片的类型，并且芯片可以是所述芯片散热箱原有的，也可以是后期增设的。这些都不偏离本实用新型的原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是机械连接，也可以是直接相连，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至3所示，为解决现有服务器内芯片及发热器件的散热箱的散热效果不佳的问题，本实用新型的芯片散热箱包括热忱1、冷凝器2和箱体3，箱体3上形成有独立的第一腔体31和第二腔体32，热忱1和芯片(图中未示出)设置于第一腔体31内，冷凝器2设置于第二腔体32内，热忱1和冷凝器2通过管路相连以形成换热循环回路，并且换热循环回路中流通有换热工质，以便实现换热，进而通过热忱1给芯片进行降温处理。第一腔体内的热忱1集热，第二腔体可设置为风道或设置成与外部冷源热交换的空间，从而实现精准降温。需要说明的是，本实用新型不对箱体1的具体结构以及第一腔体31和第二腔体32的具体形状和设置位置作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定，只要箱体3上形成有第一腔体31和第二腔体32且第一腔体31和第二腔体32呈独立设置即可；例如，箱体3可以整体呈长方体形，也可以整体呈圆柱形；又例如，虽然本优选实施例中所述的第一腔体31和第二腔体32为长方体形，但是，这并不是限制性的，第一腔体31和第二腔体32显然还可以设置成其他形状。

上述设置方式的优点在于：本实用新型通过将冷凝器2和热忱1设置在不同腔体内，以使冷凝器2散发的热量能够更快地散发出去且不会被芯片吸收，芯片散出的热量能够依靠换热循环回路从第一腔体31传递至第二腔体32再通过冷凝器2快速扩散到外部空气中，从而有效保证换热循环回路的换热效率，使热忱1散热速度更快。热忱1内的换热工质吸收芯片散出的热量，吸热气化后的换热工质进入冷凝器2中，散热液化后再重新回到热忱1中，从而实现循环换热。相较于现有芯片散热箱将热忱1和冷凝器2设置在同一腔体中，本方案能够有效防止从冷凝器2中释放出的热量重新被热忱1吸收的问题，提升了换热循环回路的换热效率，加快了芯片的散热速度，使热量扩散更快，进而有效增强了芯片散热箱的散热效果。同时本方案通过密闭空间降温，解决了散热箱防尘的问题，且冷凝温度在露点温度以上，减少水蒸汽液化而浸湿芯片的现象。

如图2、图3、图4所示，在一种可能的实施方式中，热忱1设置在箱体3的位于后侧的盖板313上，盖板313呈长方形板状结构，并且盖板313的位于第一腔体31中的一侧上设置有长方体形的凹槽311，凹槽311的形状与热忱1的形状相匹配，以使热忱1能够卡接至凹槽311内。当然，技术人员还可以根据实际使用需求自行设定凹槽311和热忱1的具体形状，只要热忱1能够卡接至凹槽311内即可；例如，凹槽311和热忱1还可以均设置成圆形、半圆形或多边形等。另外，盖板313的凹槽311中还设置有至少一个通孔312，以使管路的一部分能够通过通孔312延伸至箱体3的外部，以便更好地与外部空气进行换热。需要说明的是，本实用新型不对通孔312的具体形状、数量和设置位置作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定；例如，通孔312可以是圆形，也可以是方形；又例如，通孔312的数量可以是一个，也可以是多个。另外，盖板313的外部设置有壳状的防护构件314，防护构件314能够罩设于通孔312的外部，从而遮蔽通孔312，以使第一腔体31的内部能够保持相对密闭的状态，进而有效保证降温效果。当然，本实用新型不对防护构件314的具体结构作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定，只要防护构件314能够遮蔽通孔312即可。

上述设置方式的优点在于：在箱体3的盖板313上设置凹槽311，优选在箱体3的后盖板上设置凹槽311，并且凹槽311的形状与热忱1的形状相匹配，将热忱1卡接在凹槽311内，方便热忱1的安装固定。在凹槽311内设置通孔312，管路的一部分穿过通孔并延伸至箱体3的外部，使管路中吸收了芯片热量的工质，在到达冷凝器2之前，将一部分热量散发到周围环境中，防止热量堆积，加快了芯片散热箱的散热效果。防护构件314遮蔽通孔312，使热忱1与盖板313之间形成相对密闭的空间，防止箱体3外部的空气进入内部，从而使箱体3内的冷量损失更少。

如图1所示，在一种优选的实施方式中，第二腔体32设置在第一腔体31的上方，以使冷凝器2设置在热忱1的上方，从而使在热忱1处吸收了热量的工质，从热忱1流动到冷凝器2，在冷凝器2处散热后液化，在重力作用下使工质回到热忱1，实现循环换热。通过重力热管实现循环换热，使换热循环管路设置较少的部件即可实现循环散热的功能，节约成本，并节约了箱体3的空间。

在一种可能的实施方式中，热忱1上设置有固定结构(图中未示出)，所述固定结构用于固定芯片。具体地，所述固定结构可以是卡爪，也可以是螺栓，以便将芯片以可拆卸的方式固定在热忱1上，以便有效简化芯片与热忱1的拆卸固定过程；当然，技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述固定结构，只要所述固定结构能够将芯片固定至热忱1上即可；例如，还可以采用粘接的方式进行连接。热忱1上还设置有导热结构(图中未示出)，热忱1通过所述导热结构与芯片贴合，以便所述导热结构能够促进热忱1和芯片之间的热传导。优选地，所述导热结构采用导热硅脂层，以便有效提升芯片和热忱1之间的热交换速度，以使芯片中的热量更快导出，从而使其散热效果更好，防止因热量聚集引起芯片温度升高，甚至损坏的问题。

如图1、图3所示，在一种可能的实施方式中，箱体3的上部还形成有相对设置的第一开口和第二开口，第二腔体32位于所述第一开口和所述第二开口之间，第二腔体32与所述第一开口和所述第二开口连通以实现空气对流。基于此，空气对流使冷凝器2中的热量更快地扩散到空气中，并且可通过室外的冷空气为冷凝器2降温，也可以在开口处设置风机，为冷凝器2降温散热。需要说明的是，本实用新型不对所述第一开口和所述第二开口的具体形状和设置位置作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定；例如，虽然本优选实施例中所述的第一开口和第二开口设置在前后两侧，但是，其还可以分别设置在左右两侧。另外，进一步优选地，所述第一开口和所述第二开口处均设置有防护罩321，防护罩321可以是防护网，也可以是防护筋，这都不是限制性的。基于防护罩321的设置，冷凝器2能够得到更好的保护，进而有效保证所述芯片散热箱的散热效果。

需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本实用新型的原理，并非旨在与限制本实用新型的保护范围，在不偏离本实用新型原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本实用新型能够应用于更加具体的应用场景。

例如，在一种可替换的实施方式中，热忱1与冷凝器2通过管路相连形成的换热循环回路，可以是采用热管实现循环，也可以采用重力热管实现循环，还可以借助压缩机实现循环，只要能够实现循环以将箱体3内芯片的热量导出即可，这些都不偏离本实用新型的原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，热忱1和盖板313可以通过卡扣卡接，也可以通过螺栓连接，也可以通过粘接等方式进行连接，只要能将热忱1固定在凹槽311内即可，这些都不偏离本实用新型的原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，冷凝器2的散热方式除了采用风机引流或空气对流，还可以采用水冷或空调设备等为其降温，这些都不偏离本实用新型的原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种芯片散热箱，其特征在于，包括箱体、热忱和冷凝器，所述箱体上形成有独立的第一腔体和第二腔体，所述热忱和芯片设置于所述第一腔体内，所述冷凝器设置于所述第二腔体内，

所述热忱和所述冷凝器通过管路相连以形成换热循环回路，并且所述换热循环回路中流通有换热工质。

2.根据权利要求1所述的芯片散热箱，其特征在于，所述热忱设置在所述箱体的盖板上。

3.根据权利要求2所述的芯片散热箱，其特征在于，所述盖板上设置有凹槽，所述凹槽的形状与所述热忱的形状相匹配，以使所述热忱能够卡接至所述凹槽内。

4.根据权利要求3所述的芯片散热箱，其特征在于，所述盖板的凹槽中设置有至少一个通孔，以使所述管路的一部分能够延伸至所述箱体的外部。

5.根据权利要求4所述的芯片散热箱，其特征在于，所述盖板的外部设置有防护构件，所述防护构件能够遮蔽所述通孔。

6.根据权利要求1所述的芯片散热箱，其特征在于，所述第二腔体设置在所述第一腔体的上方。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的芯片散热箱，其特征在于，所述热忱上设置有固定结构，所述固定结构用于固定芯片。

8.根据权利要求7所述的芯片散热箱，其特征在于，所述热忱上还设置有导热结构，所述导热结构能够促进所述热忱和芯片之间的热传导。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的芯片散热箱，其特征在于，所述箱体上还形成有相对设置的第一开口和第二开口，所述第二腔体与所述第一开口和所述第二开口连通以实现空气对流。

10.根据权利要求9所述的芯片散热箱，其特征在于，所述第一开口和/或所述第二开口处设置有防护罩。

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