CN220274107U - 一种芯片散热组件及应用该组件的高效散热控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于控制器散热技术领域，具体涉及一种芯片散热组件，包括由近及远依次设置于控制器芯片上的金属导热件、半导体制冷片、金属散热鳍片单元以及液冷单元；且所述半导体制冷片的吸热端与所述金属导热件邻近设置、所述半导体制冷片的散热端与所述金属散热鳍片单元邻近设置。本实用新型提供了一种芯片散热组件，可对芯片运行时所产生的热量进行高效的传导，有效的提升芯片的散热效率。本实用新型还提供了一种应用该组件的高效散热控制器，具有良好的散热效果，可广泛的应用于汽车中，为智能驾驶提供辅助。

Description

一种芯片散热组件及应用该组件的高效散热控制器

技术领域

本实用新型属于控制器散热技术领域，具体涉及一种芯片散热组件及应用该组件的高效散热控制器。

背景技术

控制器是智能驾驶领域的主要控制设备，随着越来越智能的驾驶趋势，以及鉴于汽车与路况、汽车与驾驶者、汽车与汽车、汽车与城市交通系统之间复杂的交互，对控制器智能驾驶算力的要求越来越高，伴随而来的控制器的功耗也越来越高；在使用过程中，控制器的功耗容易从几十瓦快速增加至几百瓦甚至更高，因此对芯片的散热有着严峻的考验。

目前，汽车控制器行业内普遍采用风冷散热结构来实现对控制器芯片的散热，例如：专利名称为芯片散热装置，公告号为CN203491249U的芯片散热方案；或采用一体式压铸铝成型的液冷板结构，通过注入冷却液来实现对控制器芯片的散热，例如：专利名称为一种芯片高效散热结构及散热设备，公告号为CN115692345A的芯片散热方案。以上传统的风冷、液冷散热方式虽然可达到一定的散热效果，但在应对突然的算力加大、功耗上升时，会有一个散热极限，从而导致热量无法在突然功耗加大的情况下散发出去。

因此，设计一种可有效应对控制器中芯片算力瞬间加大、功耗突然上升时所产生热量的散热方案，对于控制器以及智能驾驶领域的发展而言，具有重大的意义。

实用新型内容

为了解决所述现有技术的不足，本实用新型提供了一种芯片散热组件，通过金属导热件、半导体制冷片、金属散热鳍片单元与液冷单元结合，形成多级散热结构；金属导热件、半导体制冷片、金属散热鳍片单元和液冷单元中的各部件均可对芯片运行时所产生的热量进行高效的传导，使热量快速的散发至下一散热部件或芯片的外部，从而提升芯片的散热效率。而且半导体制冷片的吸热端与金属导热件邻近设置、半导体制冷片的散热端与金属散热鳍片单元邻近设置，当芯片运行平稳时，半导体制冷片可不开启，仅实现热量从金属导热件至金属散热鳍片单元的传递即可；当芯片因算力突增而产生大量热量时，半导体制冷片可启动制冷功能，此时与芯片相邻的吸热端可通过金属导热件的传导，对芯片进行制冷降温，以应对芯片热量突增的情况，达到对芯片进行高效散热的目的。本实用新型还提供了一种应用该芯片散热组件的高效散热控制器，具有良好的散热效果，可广泛的应用于汽车中，为智能驾驶提供辅助。

本实用新型所要达到的技术效果通过以下技术方案来实现：

本实用新型中的芯片散热组件，包括由近及远依次设置于控制器芯片上的金属导热件、半导体制冷片、金属散热鳍片单元以及液冷单元；且所述半导体制冷片的吸热端与所述金属导热件邻近设置、所述半导体制冷片的散热端与所述金属散热鳍片单元邻近设置。

作为其中的一种优选方案，所述金属导热件为与控制器芯片相适配的铜导热块或铜导热板。

作为其中的一种优选方案，所述金属散热鳍片单元包括与所述半导体制冷片散热端对应设置的铜散热鳍片，以及设置于所述铜散热鳍片边缘、用于所述铜散热鳍片安装和固定的鳍片连接件。

作为其中的一种优选方案，所述铜散热鳍片包括与所述半导体制冷片散热端对应设置的散热基部，设置于所述散热基座上的散热翅片部，以及开设于所述散热基部边缘、与所述鳍片连接件相适配的鳍片安装孔。

作为其中的一种优选方案，所述散热翅片部延伸至所述液冷单元内，且伸入所述液冷单元内的高度至少为5mm。

作为其中的一种优选方案，所述鳍片连接件为螺栓连接件、螺钉连接件或卡扣连接件。

作为其中的一种优选方案，所述金属散热鳍片单元还包括设于所述铜散热鳍片与所述液冷单元之间、用于防止液冷单元中冷却液泄漏的密封圈。

作为其中的一种优选方案，还包括设置于各部件之间、用于提高导热效率的导热介质单元。

作为其中的一种优选方案，所述导热介质单元包括设于控制器芯片与所述金属导热件之间的第一导热介质层、设于所述金属导热件与所述半导体制冷片吸热端之间的第二导热介质层，以及设于所述半导体制冷片散热端与所述金属散热鳍片单元之间的第三导热介质层。

本实用新型中的高效散热控制器，包括控制器后盖，与所述控制器后盖连接、形成中空型腔的控制器前盖，装设于所述控制器后盖与所述控制器前盖之间的PCB控制板，设于所述PCB控制板上的控制器芯片，以及与所述控制器芯片对应设置、如上所述的芯片散热组件。

综上所述，本实用新型至少具有以下有益之处：

1、本实用新型中的芯片散热组件，与现有的风冷散热和液冷散热方案不同，通过金属导热件、半导体制冷片、金属散热鳍片单元与液冷单元结合，形成多级散热结构，不仅各部件均可对芯片运行时所产生的热量进行高效的传导，使热量快速的散发至下一散热部件或芯片的外部，从而提升芯片的散热效率，而且半导体制冷片的加入，可在芯片因算力突增而产生大量热量时，对芯片进行制冷降温，以应对芯片热量突增的情况，达到对芯片进行高效散热的目的。

2、本实用新型中的高效散热控制器，利用上述高效散热的芯片散热组件来对芯片进行散热，可在控制器芯片越来越高的算力需求趋势下，让芯片进行充分的散热，具有良好的散热效果，以达到保证运算芯片不降频的目的，从而提升智能驾驶控制器的整体性能，广泛的应用于汽车中，为智能驾驶提供辅助。

附图说明

图1是本实用新型实施例中高效散热控制器的整体结构剖视示意图；

图2是本实用新型实施例中高效散热控制器的结构爆炸示意图；

图3是图2中A处的局部放大视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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。

实施例1：

请参阅附图1和2，本实施例中的芯片散热组件10，包括由近及远依次设置于控制器芯片50上的金属导热件100、半导体制冷片200、金属散热鳍片单元300以及液冷单元400；且半导体制冷片200的吸热端与金属导热件100邻近设置、半导体制冷片200的散热端与金属散热鳍片单元300邻近设置。其中，金属导热件100与控制器芯片50直接接触，用于实现控制器芯片50所产生热量的传递和发散；半导体制冷片200不仅用于金属导热件100所传导热量的进一步传递和发散，而且可在热量达到预设的界定值时，及时的开启，对控制器芯片50进行及时的制冷降温，以防止控制器芯片50因算力突增而产生大量热量，导致控制器芯片50降频的情况；金属散热鳍片单元300和液冷单元400用于热量的进一步传导和发散。

本实施例中的芯片散热组件10，通过金属导热件100、半导体制冷片200、金属散热鳍片单元300与液冷单元400结合，形成多级散热结构；不仅金属导热件100、半导体制冷片200、金属散热鳍片单元300和液冷单元400中的各部件均可对芯片运行时所产生的热量进行高效的传导，使热量快速的散发至下一散热部件或芯片的外部，从而提升芯片的散热效率；而且半导体制冷片200的吸热端与金属导热件100邻近设置、半导体制冷片200的散热端与金属散热鳍片单元300邻近设置，当芯片运行平稳时，半导体制冷片200可不开启，仅实现热量从金属导热件100至金属散热鳍片单元300的传递即可；当芯片因算力突增而产生大量热量时，半导体制冷片200可启动制冷功能，此时与芯片相邻的吸热端可通过金属导热件100的传导，对芯片进行制冷降温，以应对芯片热量突增的情况，达到对芯片进行高效散热的目的。

优选地，金属导热件100为与控制器芯片50相适配的铜导热块或铜导热板，利用具有较高导热系数的铜材质来进行导热，不仅可对控制器芯片50所散发的热量进行及时的传递和发散，提高组件整体的散热效率，而且当需要对控制器芯片50进行制冷降温时，高导热的铜导热件也可将半导体制冷片200所产生的冷源快速的传递至控制器芯片50上，达到快速制冷降温的目的。为进一步提高组件的散热效率，金属导热件100、半导体制冷片200、金属散热鳍片单元300与液冷单元400的各部件之间设有用于提高导热效率的导热介质单元500；进一步地，导热介质单元500包括设于控制器芯片50与金属导热件100之间的第一导热介质层510、设于金属导热件100与半导体制冷片200吸热端之间的第二导热介质层520，以及设于半导体制冷片200散热端与金属散热鳍片单元300之间的第三导热介质层530；优选地，第一导热介质层510为涂覆于控制器芯片50上所形成的导热硅脂层，第二导热介质层520和第三导热介质层530为导热硅胶片。

实施例2：

请参阅附图1和2，本实施例中的芯片散热组件10与实施例1相同，均包括由近及远依次设置于控制器芯片50上的金属导热件100、半导体制冷片200、金属散热鳍片单元300以及液冷单元400；且半导体制冷片200的吸热端与金属导热件100邻近设置、半导体制冷片200的散热端与金属散热鳍片单元300邻近设置。其主要区别在于：

本实施例中的芯片散热组件10在实施例1的基础上，对金属散热鳍片单元300进行了进一步的优化和设计，具体地，

请进一步参阅附图3，金属散热鳍片单元300包括与半导体制冷片200散热端对应设置的铜散热鳍片310，以及设置于铜散热鳍片310边缘、用于铜散热鳍片310安装和固定的鳍片连接件320；进一步地，铜散热鳍片310包括与半导体制冷片200散热端对应设置、通过接触实现热传导的散热基部311，设置于散热基座311上、用于增大散热面积的散热翅片部312，以及开设于散热基部311边缘、与鳍片连接件320相适配的鳍片安装孔313。优选地，散热翅片部312延伸至液冷单元400内，可将铜散热鳍片310所接收到的热量，快速的传导至液冷单元400内，通过液冷单元400内的冷却液快速的将热量带走，以达到高效散热的目的；且为了有效的增大铜散热鳍片310与冷却液接触的面积，优选地，散热翅片部312伸入液冷单元400内的高度至少为5mm。鳍片连接件320为螺栓连接件、螺钉连接件或卡扣连接件，均为可实现快速安装和拆卸的可拆卸式连接结构，可有效的提高组件整体的生产和安装效率。

更进一步地，金属散热鳍片单元300还包括设于铜散热鳍片310与液冷单元400之间、用于防止液冷单元400中冷却液泄漏的密封圈330，优选地，密封圈330为硅胶密封圈或橡胶密封圈。

实施例1和2中芯片散热组件10的具体工作过程如下：

1、当芯片运行平稳时，芯片所产生的热量依次传导至第一导热介质层510、金属导热件100、第二导热介质层520、半导体制冷片200吸热端、半导体制冷片200散热端、第三导热介质层530、金属散热鳍片单元300和液冷单元400，各部件均可对热量进行高效的传导，使热量快速的散发至下一散热部件或芯片的外部，从而提升芯片的散热效率。

2、当芯片算力突增产生大量热量时，芯片所产生的热量不仅可依次传导至第一导热介质层510、金属导热件100、第二导热介质层520、半导体制冷片200吸热端、半导体制冷片200散热端、第三导热介质层530、金属散热鳍片单元300和液冷单元400，实现传导散热；而且半导体制冷片200启动制冷功能，与芯片相邻的吸热端可通过金属导热件100和第一导热介质层510的传导，对芯片进行制冷降温，以应对芯片热量突增的情况，达到对芯片进行高效散热的目的。实施例3：

请参阅附图1，本实施例中的高效散热控制器，包括控制器后盖20，与控制器后盖20连接、形成中空型腔的控制器前盖30，装设于控制器后盖20与控制器前盖30之间的PCB控制板40，设于PCB控制板40上的控制器芯片50，以及与控制器芯片50对应设置、如上实施例1或2所述的芯片散热组件10。

本实施例中的高效散热控制器，利用实施例1或2高效散热的芯片散热组件10来对控制器芯片50进行散热，可在控制器芯片50越来越高的算力需求趋势下，让控制器芯片50进行充分的散热，具有良好的散热效果，以达到保证控制器芯片50不降频的目的，从而提升智能驾驶控制器的整体性能，广泛的应用于汽车中，为智能驾驶提供辅助。

从上述实施例的技术方案可以看出，本实用新型提供了一种芯片散热组件，与现有的风冷散热和液冷散热方案相比，不仅可对芯片运行时所产生的热量进行高效的传导，使热量快速的散发至下一散热部件或芯片的外部，从而提升芯片的散热效率，而且半导体制冷片的加入，可在芯片因算力突增而产生大量热量时，对芯片进行制冷降温，以应对芯片热量突增的情况，达到对芯片进行高效散热的目的。本实用新型还提供了一种应用该芯片散热组件的高效散热控制器，可在控制器芯片越来越高的算力需求趋势下，让芯片进行充分的散热，具有良好的散热效果，以达到保证运算芯片不降频的目的，从而提升智能驾驶控制器的整体性能，广泛的应用于汽车中，为智能驾驶提供辅助。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种芯片散热组件，其特征在于，包括由近及远依次设置于控制器芯片上的金属导热件、半导体制冷片、金属散热鳍片单元以及液冷单元；且所述半导体制冷片的吸热端与所述金属导热件邻近设置、所述半导体制冷片的散热端与所述金属散热鳍片单元邻近设置。

2.根据权利要求1所述的芯片散热组件，其特征在于，所述金属导热件为与控制器芯片相适配的铜导热块或铜导热板。

3.根据权利要求1所述的芯片散热组件，其特征在于，所述金属散热鳍片单元包括与所述半导体制冷片散热端对应设置的铜散热鳍片，以及设置于所述铜散热鳍片边缘、用于所述铜散热鳍片安装和固定的鳍片连接件。

4.根据权利要求3所述的芯片散热组件，其特征在于，所述铜散热鳍片包括与所述半导体制冷片散热端对应设置的散热基部，设置于所述散热基部上的散热翅片部，以及开设于所述散热基部边缘、与所述鳍片连接件相适配的鳍片安装孔。

5.根据权利要求4所述的芯片散热组件，其特征在于，所述散热翅片部延伸至所述液冷单元内，且伸入所述液冷单元内的高度至少为5mm。

6.根据权利要求3所述的芯片散热组件，其特征在于，所述鳍片连接件为螺栓连接件、螺钉连接件或卡扣连接件。

7.根据权利要求3所述的芯片散热组件，其特征在于，所述金属散热鳍片单元还包括设于所述铜散热鳍片与所述液冷单元之间、用于防止液冷单元中冷却液泄漏的密封圈。

8.根据权利要求1所述的芯片散热组件，其特征在于，还包括设置于各部件之间、用于提高导热效率的导热介质单元。

9.根据权利要求8所述的芯片散热组件，其特征在于，所述导热介质单元包括设于控制器芯片与所述金属导热件之间的第一导热介质层、设于所述金属导热件与所述半导体制冷片吸热端之间的第二导热介质层，以及设于所述半导体制冷片散热端与所述金属散热鳍片单元之间的第三导热介质层。

10.一种高效散热控制器，其特征在于，包括控制器后盖，与所述控制器后盖连接、形成中空型腔的控制器前盖，装设于所述控制器后盖与所述控制器前盖之间的PCB控制板，设于所述PCB控制板上的控制器芯片，以及与所述控制器芯片对应设置、如权利要求1-9任一所述的芯片散热组件。