CN219979556U - 一种半浮动式液冷装置及芯片模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半浮动式液冷装置及芯片模组，所述半浮动式液冷装置包括：应用于包括第一芯片模块和至少一个第二芯片模块的芯片模组中，所述半浮动式液冷装置包括：液冷板，装设于所述第一芯片模块上；至少一个均温板，装设于对应的所述第二芯片模块上；多个热管，分别连接于各所述均温板和所述液冷板之间，将所述均温板的热量传导至所述液冷板。本实用新型通过热管将对第一芯片模块散热的液冷板和对第二芯片模块散热的均温板连接起来，可以有效解决现有技术中多芯片集成时与散热装置接触不良的技术问题；通过支撑板将液冷板和均温板连接于芯片模组中，可以保证在连接空间受限的情况下液冷板和均温板与芯片模组的可靠固定。

Description

一种半浮动式液冷装置及芯片模组

技术领域

本实用新型涉及电子器件技术领域，特别是涉及散热技术领域。

背景技术

近年来交换机产品对交换带宽需求越来越高，对交换芯片的集成程度越来越高，为了缩短了交换芯片和OE(Optical engine，光引擎)芯片间的距离，降低整机的功耗，NPO(Near-Packaged Optics，近封装光学)、CPO(Co-Compact Optical，共封装光学))集成方案相继被提出，其主要思路为将光引擎尽可能近地布置在ASIC芯片周围或者将光引擎和ASIC芯片封装在一起，实现更高密度的高速端口，提升整机的带宽密度。

这样的解决方案虽然可以降低整机功耗、降低系统成本，但同时也给散热带来巨大的挑战。NPO/CPO芯片热耗以及热流密度相对传统架构大幅提升，如51.2T ASIC芯片功耗已经接近800W，这种情况下需要更有效的散热解决方案。此外由于多芯片集成，散热部件(如冷板或者风冷散热器)与需要散热芯片之间存在多个接触面，如果接触不好，将导致部分芯片超温，影响系统正常工作。因此在散热方案中需要着重解决多芯片与散热部件之间的良好接触问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种半浮动式液冷装置及芯片模组，用于解决现有技术中多芯片集成时与散热装置接触不良的技术问题。

本实用新型的实施例提供一种半浮动式液冷装置，应用于包括第一芯片模块和至少一个第二芯片模块的芯片模组中，所述半浮动式液冷装置包括：液冷板，装设于所述第一芯片模块上；至少一个均温板，装设于对应的所述第二芯片模块上；多个热管，分别连接于各所述均温板和所述液冷板之间，将所述均温板的热量传导至所述液冷板。

于本实用新型的一实施例中，所述热管包括：第一管部，贴合于所述均温板表面；第二管部，贴合于所述液冷板表面；弯曲连接部，连接于所述第一管部和所述第二管部之间。

于本实用新型的一实施例中，所述第一管部和所述第二管部平行或垂直。

于本实用新型的一实施例中，各所述热管的第一管部依次贴合于所述液冷板的各边沿。

于本实用新型的一实施例中，所述液冷板与所述第一芯片模块之间填充有第一导热界面材料层。

于本实用新型的一实施例中，所述均温板与所述第二芯片模块之间填充有第二导热界面材料层。

于本实用新型的一实施例中，还包括一支撑板，所述液冷板固定于所述支撑板上，所述支撑板与所述芯片模组相连。

于本实用新型的一实施例中，所述均温板固定于所述支撑板上。

本实用新型的实施例还提供一种芯片模组，所述芯片模组包括：芯片基板；装设于所述芯片基板上的第一芯片模块和至少一个第二芯片模块；至少一个第二芯片模块环绕所述第一芯片模块设置；如上所述的半浮动式液冷装置。

于本实用新型的一实施例中，所述第一芯片模块包括ASIC芯片；各所述第二芯片模块包括水平排列的多个光引擎芯片。

如上所述，本实用新型的一种半浮动式液冷装置及芯片模组具有以下有益效果：

1、本实用新型通过热管将对第一芯片模块散热的液冷板和对第二芯片模块散热的均温板连接起来，可以有效解决现有技术中多芯片集成时与散热装置接触不良的技术问题。

2、本实用新型通过支撑板将液冷板和均温板连接于芯片模组中，可以保证在连接空间受限的情况下液冷板和均温板与芯片模组的可靠固定。

附图说明

图1显示为本实用新型的半浮动式液冷装置的整体结构图；

图2显示为本实用新型的半浮动式液冷装置的爆炸图；

图3显示为本实用新型的半浮动式液冷装置的俯视图；

图4显示为本实用新型的半浮动式液冷装置中散热模组的结构示意图。

元件标号说明

100 半浮动式液冷装置

110 液冷板

111 进液口

112 出液口

113 螺钉

120 均温板

121 螺钉

130 热管

131 第一管部

132 第二管部

133 弯曲连接部

140 支撑板

141 螺丝

200 芯片基板

210 芯片模组

211 第一芯片模块

212 第二芯片模块

212a～212q 光引擎芯片

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实施例提供一种半浮动式液冷装置100及芯片模组210，用于解决现有技术中多芯片集成时与散热装置接触不良的技术问题。

以下将详细阐述本实施例的一种半浮动式液冷装置100及芯片模组210的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的一种半浮动式液冷装置100及芯片模组210。

如图1所示，本实施例提供一种半浮动式液冷装置100，应用于包括第一芯片模块211和至少一个第二芯片模块212的芯片模组210中。所述半浮动式液冷装置100包括：液冷板110，均温板120以及热管130。

本实施例中，所述第一芯片模块211为大功率的芯片，例如为CPU，GPU，ASIC芯片等，所述第二芯片模块212配置于所述第一芯片模块211周围，例如所述第二芯片模块212为光引擎(OE，Optical engine)芯片。多个所述第二芯片模块212围绕所述第一芯片模块211四周均匀排列。

其中，本实施例中，优选地，所述第一芯片模块211包括ASIC芯片，各所述第二芯片模块212中包括多个光引擎芯片，所述ASIC芯片和各光引擎芯片形成NPO(Near-packagedoptics，近封装光学)芯片或CPO(co-compact Optical，共封装光学)芯片。

以下对本实施例中的半浮动式液冷装置100进行详细说明。

本实施例中，所述液冷板110装设于所述第一芯片模块211上，用于对所述第一芯片模块211进行散热。其中，所述液冷板110内部有液体流动通道，内部装有冷却液，所述液冷板110上面设置有进液口111和出液口112，所述液冷板110与外部的散热设备相连，通过液压泵等动力装置将所述液冷板110中的冷却液输送到所述散热设备，所述散热设备对液冷板110进行冷却后，由动力装置控制再回流到所述液冷板110，带走所述第一芯片模块211产生的热量，实现对所述第一芯片模块211的冷却。

本实施例中，所述液冷板110与所述第一芯片模块211之间填充有第一导热界面材料层。其中，所述第一导热界面材料层包括但不限于由以下导热界面材料的任一种或几种混合组成：导热硅脂，导热硅胶片，导热相变化材料，导热双面贴，导热石墨片。

本实施例中，所述均温板120用于对所述第二芯片模块212进行散热。其中，所述均温板120贴合于所述第二芯片模块212表面。所述第二芯片模块212在有多个时，所述均温板120对应也有多个，各所述均温板120装设于对应的所述第二芯片模块212上，分别对各自对应的所述第二芯片模块212进行散热。

其中，于本实施例中，所述均温板120与所述第二芯片模块212之间填充有第二导热界面材料层。其中，所述第一导热界面材料层包括但不限于由以下导热界面材料的任一种或几种混合组成：导热硅脂，导热硅胶片，导热相变化材料，导热双面贴，导热石墨片。

本实施例中，所述热管130连接于各所述均温板120和所述液冷板110之间，用于将所述均温板120的热量传导至所述液冷板110。其中，在所述第二芯片模块212有多个时，所述均温板120也有多个，对应地，所述热管130也有多个，每一个所述均温板120和液冷板110之间均通过热管130连接。这样所述第二芯片模块212(例如OE芯片)产生的热耗先经过均温板120进行扩散，再通过热管130传递至液冷板110，由液冷板110通过内部的液体流动，将热耗带走。

由于ASIC芯片功耗较大，在实际应用时一般会优先保证ASIC芯片的散热。这种情况下，ASIC芯片周围的OE芯片无法保证与液冷板110板之间有良好的接触，若用较厚的TIM材料来保证OE芯片与液冷板110之间的接触，还会导致OE芯片散热恶化，产生超温或者烧毁的风险。

本实施例充分考虑芯片模组210与液冷板110之间的多芯片接触问题，保证ASIC芯片散热的前提下，通过热管130配合均温板120单独固定，达到浮动固定效果，保证OE芯片与均温板120的接触，将OE芯片产生的热耗通过热管130传导至液冷板110，再统一由液冷板110将ASIC芯片和OE芯片产生的热耗带出，可有效解决芯片模组210散热挑战及多芯片接触问题。

具体地，于本实施例中，如图1所示，所述热管130包括：第一管部131，第二管部132和弯曲连接部133。

其中，所述第一管部131贴合于所述均温板120表面，所述第二管部132贴合于所述液冷板110表面，所述弯曲连接部133，连接于所述第一管部131和所述第二管部132之间。所述第一管部131的长度与所述均温板120的长度匹配，这样可以更好的吸收所述均温板120的热量，所述第二管部132与所述液冷板110的边长匹配，这样可以更好地将热量传导至所述液冷板110。

由于所述均温板120表面和所述液冷板110表面通常具有高度差，所述热管130具有弯曲连接部133，形成弯曲的热管130，弯曲的热管130可以起到吸收一定的高度方向公差的效果，从而在保证第二芯片模块212与均热板良好接触的同时，又能将第二芯片模块212的热量传导至液冷板110，可以有效解决多芯片与液冷板110之间的接触问题。

于本实施例中，根据所述第一管部131于所述均温板120的位置，所述第二管部132于所述液冷板110的位置，调整所述弯曲连接部133的弯曲角度。优选地，所述第一管部131和所述第二管部132可以通过所述弯曲连接部133平行或者垂直。于其他实施例中，所述第一管部131和所述第二管部132也可以相对设置呈其它角度。

优选地，于本实施例中，如图1和图3所示，各所述热管130的第一管部131依次贴合于所述液冷板110的各边沿。所述液冷板110的进液口111和出液口112优选置于所述液冷板110的上表面。于其他实施例中，所述液冷板110的进液口111和出液口112也可以置于所述液冷板110的侧表面。

于本实施例中，为了尽可能降低ASIC芯片和OE芯片之间的信号传递损耗，通常芯片模组210芯片架构较紧凑，ASIC芯片与OE芯片之间距离小，导致可供安装的螺钉孔位置不足，仅有四个孔位供液冷装置固定。本申请的半浮动式液冷装置100为解决芯片模组210安装空间不足的问题，增设了一支撑板140。

具体地，于本实施例中，所述半浮动式液冷装置100还包括一支撑板140，所述支撑板140固定于所述芯片模组210上，所述液冷板110固定于所述支撑板140上，所述支撑板140与所述芯片模组210相连。通过支撑板140将液冷板110和均温板120连接于芯片模组210中，可以保证在连接空间受限的情况下液冷板110和均温板120与芯片模组210的可靠固定。

其中，所述液冷板110通过螺丝141固定于所述支撑板140上，所述支撑板140对应设有与固定所述液冷板110的螺丝141的螺丝孔。

于本实施例中，所述均温板120也固定于所述支撑板140上。其中，所述均温板120也通过螺丝121固定于所述支撑板140上，所述支撑板140对应设有与固定所述均温板120的螺丝121的螺丝孔。

本实施例中，如图2所示，所述支撑板140对应所述液冷板110的位置设置有中心通孔，该中心通孔的形状优选与所述液冷板110的底面形状相同。所述中心通孔用于供所述液冷板110的底面穿过，与第一芯片模块211的上表面接触，例如使得所述液冷板110与ASIC芯片直接贴合接触，以对ASIC芯片进行散热。

如图2所示，所述液冷板110对应待散热的各所述第二芯片模组210的位置也设置有通孔，该通孔形状优选与所述均温板120的形状匹配，所述均温板120的形状优选与其散热的所述第二芯片模组210的表面形状匹配。

例如，所述第一芯片模组210的四周设置有四个第二芯片模组210，每个所述第二芯片模组210的散热表面为长方形，对应地所述均热板为长方形，所述支撑板140上的通孔也为长方形。

其中，如图2所示，所述支撑板140上用于固定所述液冷板110的螺丝113的螺丝孔为四个，设置于所述中心通孔的四个边角。由于每一个均温板120均需要两个螺丝121固定，所述支撑板140上用于固定所述均温板120的螺丝121的螺丝孔为八个，设置于所述支撑板140上各所述通孔的两端。所述支撑板140本身安装的螺丝141位于所述支撑板140的四个边角，对应与所述芯片模组210上的螺丝孔相连。

如图2和图3所示，于本实施例中，所述支撑板140通过螺丝141固定于所述芯片模组210上，所述液冷板110和所述均温板120均固定于所述支撑板140上，通过这种方式保证在所述芯片模组210可供螺钉空间受限的情况下，所述半浮动式液冷装置100可以可靠地与所述芯片模组210安装固定，从而解决芯片模组210可用于安装固定螺钉位置不足的问题，让整个所述半浮动式液冷装置100占用空间更少，结构更紧凑。

如图1至图4所示，本实用新型的实施例还提供一种芯片模组210，所述芯片模组210包括：芯片基板200，装设于所述芯片基板200上的第一芯片模块211和至少一个第二芯片模块212，以及如上所述的半浮动式液冷装置100。上述已经对所述半浮动式液冷装置100进行了详细说明，在此不再赘述。

其中，本实施例中，至少一个第二芯片模块212环绕所述第一芯片模块211设置，即所述第一芯片模块211置于中间，多个所述第二芯片模块212设置于所述第一芯片模块211的四周。

于本实施例中，所述第一芯片模块211包括ASIC芯片；各所述第二芯片模块212包括水平排列的多个光引擎芯片。ASIC芯片和多个光引擎芯片的布设如图4所示。所述ASIC芯片的四周分别配置有一个第二芯片模块212，每一个第二芯片模块212中包含有四个并排设置的光引擎芯片(图4中的光引擎芯片212a～光引擎芯片212q)。其中，所述ASIC芯片和各光引擎芯片形成NPO(Near-packaged optics，近封装光学)芯片或CPO(co-compact Optical，共封装光学)芯片。

综上所述，本实用新型通过热管将对第一芯片模块散热的液冷板和对第二芯片模块散热的均温板连接起来，可以有效解决现有技术中多芯片集成时与散热装置接触不良的技术问题；本实用新型通过支撑板将液冷板和均温板连接于芯片模组中，可以保证在连接空间受限的情况下液冷板和均温板与芯片模组的可靠固定。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的缺点而具有高度的产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种半浮动式液冷装置，其特征在于，应用于包括第一芯片模块和至少一个第二芯片模块的芯片模组中，所述半浮动式液冷装置包括：

液冷板，装设于所述第一芯片模块上；

至少一个均温板，装设于对应的所述第二芯片模块上；

多个热管，分别连接于各所述均温板和所述液冷板之间，将所述均温板的热量传导至所述液冷板。

2.根据权利要求1所述的半浮动式液冷装置，其特征在于：所述热管包括：

第一管部，贴合于所述均温板表面；

第二管部，贴合于所述液冷板表面；

弯曲连接部，连接于所述第一管部和所述第二管部之间。

3.根据权利要求2所述的半浮动式液冷装置，其特征在于：所述第一管部和所述第二管部平行或垂直。

4.根据权利要求2或3所述的半浮动式液冷装置，其特征在于：各所述热管的第一管部依次贴合于所述液冷板的各边沿。

5.根据权利要求1所述的半浮动式液冷装置，其特征在于：所述液冷板与所述第一芯片模块之间填充有第一导热界面材料层。

6.根据权利要求1所述的半浮动式液冷装置，其特征在于：所述均温板与所述第二芯片模块之间填充有第二导热界面材料层。

7.根据权利要求1所述的半浮动式液冷装置，其特征在于：还包括一支撑板，所述液冷板固定于所述支撑板上，所述支撑板与所述芯片模组相连。

8.根据权利要求7所述的半浮动式液冷装置，其特征在于：所述均温板固定于所述支撑板上。

9.一种芯片模组，其特征在于：所述芯片模组包括：

芯片基板；

装设于所述芯片基板上的第一芯片模块和至少一个第二芯片模块；至少一个第二芯片模块环绕所述第一芯片模块设置；

如权利要求1至权利要求8任一权利要求所述的半浮动式液冷装置。

10.根据权利要求9所述的芯片模组，其特征在于：所述第一芯片模块包括ASIC芯片；各所述第二芯片模块包括水平排列的多个光引擎芯片。