CN217606809U - 用于高功率芯片的液冷散热装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于高功率芯片的液冷散热装置和系统，该用于高功率芯片的液冷散热装置包括液冷基板和设于液冷基板上的冷却液入口、冷却液出口，液冷基板内设置有液冷通道，液冷通道分别与冷却液入口和冷却液出口相通，冷却液入口用于与进液管道连通，冷却液出口用于与出液管道连通，液冷通道呈多叶形设置，冷却液自冷却液入口流入液冷通道，并经冷却液出口流出。本实用新型所提出的多叶状液冷通道利用树叶的叶状形的弧形结构让雨水不易停留，以及树叶中叶脉的分布状态，减少了流体输送的阻力，降低泵功，通过叶状形通道分流，再汇合，对流换热系数增强，散热效果增强。

Description

用于高功率芯片的液冷散热装置和系统

技术领域

本实用新型涉及芯片封装领域，特别涉及一种用于高功率芯片的液冷散热装置和系统。

背景技术

随着智能化普及及半导体市场的持续增长，芯片已经广泛应用于智能穿戴、手机、车载电子、台式电脑等设备上。而因为电子产品的小型化，芯片随着摩尔定律集成度越来越高，嵌入式芯片封装中追求更小的封装面积比，即在单位面积内能够放置更多的芯片。但是，紧密相连的芯片在高密度的封装下，会产生更大的热功耗，导致电子产品的温度急剧上升，而高温会降低电子元器件的可靠性，从而导致电子产品失效。

因此，在电脑机箱、服务器中，CPU等为代表性的高功率芯片的散热显得尤为重要，传统风冷已经无法解决机箱里高密度的热流问题，热电制冷技术则需要更多的功耗，而微通道液冷技术作为一种新型散热技术，正逐渐被推广使用。

目前，高功率芯片的液冷散热通常采用直线形微通道，多条直线微通道在液冷散热器中并列排布输送冷却液。然而，冷却液在直线形微通道中通过，与微通道壁面的热交换不充分，吸收热量少，散热效果差；直线形微通道互相多以90度角连接，拐弯弧度过大，微型泵需要更高的功耗来保证冷却液在散热通道内的流动速度。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种用于高功率芯片的液冷散热装置，旨在解决上述背景技术中所提出的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种用于高功率芯片的液冷散热装置，包括液冷基板和设于所述液冷基板上的冷却液入口、冷却液出口，所述液冷基板内设置有液冷通道，所述液冷通道分别与所述冷却液入口和所述冷却液出口相通，所述冷却液入口用于与进液管道连通，所述冷却液出口用于与出液管道连通，所述液冷通道呈多叶形设置，冷却液自所述冷却液入口流入所述液冷通道，并经所述冷却液出口流出。

进一步的，所述液冷通道包括多个叶形通道，多个所述叶形通道围合形成多叶形。

进一步的，所述叶形通道包括四个，四个所述叶形通道分别为第一叶形通道、第二叶形通道、第三叶形通道和第四叶形通道，所述第一叶形通道、第二叶形通道、第三叶形通道和第四叶形通道相互连通；

所述第一叶形通道与所述第三叶形通道呈轴对称设置，所述第二叶形通道与所述第四叶形通道呈轴对称设置，所述第一叶形通道与所述冷却液入口连通，所述第三叶形通道与所述冷却液出口连通。

进一步的，所述液冷基板呈矩形设置，所述第一叶形通道与所述第三叶形通道沿所述液冷基板的一对角线设置，所述第二叶形通道与所述第四叶形通道沿所述液冷基板的另一对角线设置。

进一步的，所述液冷通道包括直通通道和多个分支通道，所述多个分支通道分别与所述直通通道连通，所述直通通道设置在所述冷却液入口和所述冷却液出口之间。

进一步的，所述冷却液为去离子水、酒精或乙二醇。

进一步的，所述液冷基板的尺寸为30mm×30mm×0.5mm。

本实用新型进一步提出一种用于高功率芯片的液冷散热系统，包括前述记载的用于高功率芯片的液冷散热装置，该用于高功率芯片的液冷散热装置包括液冷基板和设于所述液冷基板上的冷却液入口、冷却液出口，所述液冷基板内设置有液冷通道，所述液冷通道分别与所述冷却液入口和所述冷却液出口相通，所述冷却液入口用于与进液管道连通，所述冷却液出口用于与出液管道连通，所述液冷通道呈多叶形设置，冷却液自所述冷却液入口流入所述液冷通道，并经所述冷却液出口流出。

进一步的，所述用于高功率芯片的液冷散热系统还包括芯片、微型泵、进液管道、出液管道和冷却箱，所述芯片设置在所述液冷基板上，所述微型泵与所述进液管道的一端连通，所述进液管道的另一端与所述冷却液入口连通，所述出液管道的一端与所述冷却液出口连通，所述出液管道的另一端与所述冷却箱连通。

本实用新型技术方案的液冷散热装置主要用于对CPU等高功率芯片进行液冷散热，使用过程中液冷基板与高功率芯片紧密接触，高功率芯片散发的热量经液冷基板传递至液冷通道，自冷却液入口流入液冷通道的冷却液吸收热量并经冷却液出口流出，从而实现对于高功率芯片的散热。

本实用新型所提出的多叶状液冷通道利用树叶的叶状形的弧形结构让雨水不易停留，以及树叶中叶脉的分布状态，减少了流体输送的阻力，降低泵功，通过叶状形通道分流，再汇合，对流换热系数增强，散热效果增强。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中用于高功率芯片的液冷散热装置的结构示意图；

图2为图1实施例中液冷基板的正视图。

附图标号说明

标号	名称	标号	名称
				10	液冷基板	20	冷却液入口
30	冷却液出口	40	液冷通道
				41	第一叶形通道	42	第二叶形通道
43	第三叶形通道	44	第四叶形通道
				45	直通通道	46	分支通道
100	芯片

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参见图1和图2，图1为本实用新型一实施例中用于高功率芯片的液冷散热装置的结构示意图，图2为图1实施例中液冷基板的正视图。

在一些实施例中，本实用新型提出一种用于高功率芯片的液冷散热装置，包括液冷基板10和设于液冷基板10上的冷却液入口20、冷却液出口30，液冷基板10内设置有液冷通道40，液冷通道40分别与冷却液入口20和冷却液出口30相通，冷却液入口20用于与进液管道连通，冷却液出口30用于与出液管道连通，液冷通道40呈多叶形设置，冷却液自冷却液入口20流入液冷通道40，并经冷却液出口30流出。

本实施例中，液冷基板10采用铝合金或者不锈钢制成，其内构造有液冷通道40、冷却液入口20和冷却液出口30，冷却液经由冷却液入口20进入到液冷通道40，冷却液在液冷通道40中流动时，会吸收高功率芯片100所散发的热量，而后再经由冷却液出口30排出，从而将热量通过冷却液带出，达到给高功率芯片100进行散热的目的。

本实用新型所提出的多叶状的液冷通道40利用树叶的叶状形的弧形结构让雨水不易停留，以及树叶中叶脉的分布状态，减少了流体输送的阻力，降低泵功，通过叶状形通道分流，再汇合，对流换热系数增强，散热效果增强。

在一些实施例中，本实用新型所提出的液冷通道40包括多个叶形通道，多个叶形通道围合形成多叶形。

本实施例中，液冷通道40包括多个叶形通道，多个叶形通道围合形成多叶形，其中相邻两个叶形通道之间的夹角可以相同，也可以不相同。比如，假设液冷通道40包括三个叶形通道，相邻两个叶形通道之间的夹角均为120度，也即以其中一个叶形通道分别旋转120度和240度后即可得到另外两个叶形通道，并且共同围合构成多叶形。再比如，假设液冷通道40包括三个叶形通道，分别为第一叶形通道、第二叶形通道和第三叶形通道，第一叶形通道与第二叶形通道之间的夹角为100度，第二叶形通道与第三叶形通道之间的夹角为140度，第三叶形通道与第一叶形通道之间的夹角为120度。

在一些实施例中，本实用新型所提出的叶形通道包括四个，四个叶形通道分别为第一叶形通道41、第二叶形通道42、第三叶形通道43 和第四叶形通道44，第一叶形通道41、第二叶形通道42、第三叶形通道43和第四叶形通道44相互连通；第一叶形通道41与第三叶形通道43呈轴对称设置，第二叶形通道42与第四叶形通道44呈轴对称设置，第一叶形通道41与冷却液入口20连通，第三叶形通道43 与冷却液出口30连通。

本实施例中，液冷通道40包括四个叶形通道，分别为第一叶形通道41、第二叶形通道42、第三叶形通道43和第四叶形通道44，第一叶形通道41与第三叶形通道43呈轴对称设置，第二叶形通道42 与第四叶形通道44呈轴对称设置。作为优选，本实施例所提出的相邻两叶形通道之间的夹角均为90度，位于冷却液入口20处的为第一叶形通道41，位于冷却液出口30处的为第四叶形通道44，第一叶形通道41分别旋转90度、180度和270度后得到第二叶形通道42、第三叶形通道43和第四叶形通道44。

在一些实施例中，本实用新型所提出的液冷基板10呈矩形设置，第一叶形通道41与第三叶形通道43沿液冷基板10的一对角线设置，第二叶形通道42与第四叶形通道44沿液冷基板10的另一对角线设置。

本实施例中，液冷基板10呈矩形设置，其具有两条相交的对角线，两条对角线分别为第一对角线和第二对角线。其中，第一叶形通道41和第三叶形通道43沿第一对角线分布，第二叶形通道42和第四叶形通道44沿第二对角线分布。

在每一个叶状流道设有叶脉形的流道，散热区域面积更广，通过对称式设计加工，起到均匀散热的效果，降低电子器件失效的可靠性。

在一些实施例中，本实用新型所提出的液冷通道40包括直通通道45和多个分支通道46，多个分支通道46分别与直通通道45连通，直通通道45设置在冷却液入口20和冷却液出口30之间。

本实施例中，冷却液入口20和冷却液出口30之间的直线形成直通通道45，也即部分冷却液直接经由该直通通道45流动，以将高功率芯片100所产生的热量快速排出，从而达到及时散热的效果。进一步的，分支通道46的设计能够起到均匀散热的效果，从而降低电子器件失效的可靠性。具体的，部分冷却液先通过直通通道45流入到各个分支通道46，而后再汇合于直通通道45，最后再经由冷却液出口30排出。

在一些实施例中，本实用新型所提出的冷却液为去离子水、酒精或乙二醇，包括但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

在一些实施例中，本实用新型所提出的液冷基板10的尺寸为 30mm×30mm×0.5mm。

本实施例中，液冷基板10呈矩形设置，其长、宽、高分别为 30mm、30mm和0.5mm，此仅为本方案的一较佳实施例，本领域技术人员也可根据实际情况进行设计。

本实用新型进一步提出的一种用于高功率芯片的液冷散热系统包括前述各实施例记载的用于高功率芯片的液冷散热装置，该用于高功率芯片的液冷散热装置的具体结构参照上述实施例，由于本用于高功率芯片的液冷散热系统采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。

在一些实施例中，本实用新型所提出的用于高功率芯片的液冷散热系统还包括芯片100、微型泵、进液管道、出液管道和冷却箱，芯片100设置在液冷基板10上，微型泵与进液管道的一端连通，进液管道的另一端与冷却液入口20连通，出液管道的一端与冷却液出口30 连通，出液管道的另一端与冷却箱连通。

本实施例中，芯片100封装在液冷基板10上，微型泵通过进液管道与冷却液入口20连通，冷却液出口30通过出液管道与冷却箱连通，微型泵驱动冷却液经由冷却液入口20流入液冷通道40，而后再经由冷却液出口30流出至冷却箱，吸收热量后的冷却液经由冷却箱进行冷却，然后再循环使用。

以上的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。

Claims (9)

1.一种用于高功率芯片的液冷散热装置，其特征在于，包括液冷基板和设于所述液冷基板上的冷却液入口、冷却液出口，所述液冷基板内设置有液冷通道，所述液冷通道分别与所述冷却液入口和所述冷却液出口相通，所述冷却液入口用于与进液管道连通，所述冷却液出口用于与出液管道连通，所述液冷通道呈多叶形设置，冷却液自所述冷却液入口流入所述液冷通道，并经所述冷却液出口流出。

2.根据权利要求1所述的用于高功率芯片的液冷散热装置，其特征在于，所述液冷通道包括多个叶形通道，多个所述叶形通道围合形成多叶形。

3.根据权利要求2所述的用于高功率芯片的液冷散热装置，其特征在于，所述叶形通道包括四个，四个所述叶形通道分别为第一叶形通道、第二叶形通道、第三叶形通道和第四叶形通道，所述第一叶形通道、第二叶形通道、第三叶形通道和第四叶形通道相互连通；

所述第一叶形通道与所述第三叶形通道呈轴对称设置，所述第二叶形通道与所述第四叶形通道呈轴对称设置，所述第一叶形通道与所述冷却液入口连通，所述第三叶形通道与所述冷却液出口连通。

4.根据权利要求3所述的用于高功率芯片的液冷散热装置，其特征在于，所述液冷基板呈矩形设置，所述第一叶形通道与所述第三叶形通道沿所述液冷基板的一对角线设置，所述第二叶形通道与所述第四叶形通道沿所述液冷基板的另一对角线设置。

5.根据权利要求1所述的用于高功率芯片的液冷散热装置，其特征在于，所述液冷通道包括直通通道和多个分支通道，所述多个分支通道分别与所述直通通道连通，所述直通通道设置在所述冷却液入口和所述冷却液出口之间。

6.根据权利要求1所述的用于高功率芯片的液冷散热装置，其特征在于，所述冷却液为去离子水、酒精或乙二醇。

7.根据权利要求1所述的用于高功率芯片的液冷散热装置，其特征在于，所述液冷基板的尺寸为30mm×30mm×0.5mm。

8.一种用于高功率芯片的液冷散热系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的用于高功率芯片的液冷散热装置。

9.根据权利要求8所述的用于高功率芯片的液冷散热系统，其特征在于，还包括芯片、微型泵、进液管道、出液管道和冷却箱，所述芯片设置在所述液冷基板上，所述微型泵与所述进液管道的一端连通，所述进液管道的另一端与所述冷却液入口连通，所述出液管道的一端与所述冷却液出口连通，所述出液管道的另一端与所述冷却箱连通。

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