复合液冷散热器的制作方法

allin2025-10-06  18


本技术系关于一种液冷散热器,尤其是指一种整合了喷射流散热技术及蒸气腔两相流循环均热技术以及铲齿微流道散热技术的一种复合液冷散热器,特别是利用了蒸气腔元件冷凝区的上盖上表面制作形成微流道大幅增加散热面积的一种喷射流式复合液冷散热器。


背景技术:

1、当伺服器及通讯交换机的高算力晶片及通讯晶片热设计功率(tdp)及功率密度逐渐飙升的同时,晶片的温度也跟着逐渐飙升,3d堆迭的ic封装也使得最下层晶片产生的热量较难散热。传统的风冷散热技术已面临瓶颈,液冷散热技术随之兴起。其中,冷板式的液冷散热技术逐渐成为主流。

2、然而习知的冷板式散热技术中又可大致分为铲齿微流道式冷板、喷射流式冷板以及两相流式冷板。但是随着晶片功率超过1,000w,功率密度又超过100w/cm2,而且又是3d堆迭的封装结构时,目前习知的冷板式散热技术也面临解热及散热的瓶颈。一般纯射流式的冷板虽然能有效降低冷却液冲击区域的晶片温度,但也会造成整个晶片温差过大的问题;一般靠散热鳍片散热的铲齿微流道冷板也面临热阻降低困难及均温性问题;而两相流式冷板亦面临两相冷却液循环系统复杂昂贵以及散热面积不足的问题。

3、因此,为了解决习知各种冷板式液冷散热器随着晶片功率及功率密度逐渐飙升所带来的解热及散热挑战,有必要发明并提供一种更有效率的晶片散热及均热解决方案。

4、本实用新型的复合液冷散热器技术汲取了喷射流及两相流循环以及大面积铲齿微流道的优势,将各项技术整合进一个液冷散热器中,使得用该实用新型技术来解热及散热的超高功率及超高功率密度的晶片能达到较低的温度及温度均匀性。


技术实现思路

1、有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种复合液冷散热器,其能克服现有技术的缺陷,可应在超高功率及超高功率密度的晶片的解热及散热,能同时达到三重的晶片散热及均温效果,更好的提供散热效果。

2、为实现上述目的,本实用新型公开了一种复合液冷散热器,其特征在于包含有:

3、一三维蒸气腔元件,包含有:

4、一上盖,具有一开孔及一上表面;以及

5、一下板,相对于该上盖设置,具有一下板上表面,该下板上表面具有一相对于该开孔的凹陷开口以及一环型空腔,该凹陷开口具有一开口表面从而当该上盖耦合于该下板时该环型空腔形成一密闭气腔,以及该开孔与该凹陷开口相互贯通;以及

6、一半开放壳体,耦合于该三维蒸气腔元件的该下板而形成一热交换腔体,该半开放壳体包含有一喷淋头并具有一输入口以及一输出口,该输入口输入一冷却液,该喷淋头连接于该输入口以将该冷却液先经由该开孔以及该凹陷开口而喷溅于该开口表面,而后流经该上盖的该上表面及该热交换腔体并经由该输出口以输出该冷却液。

7、其中,该三维蒸气腔元件另包含有多个微流道,该些微流道设置于该上盖上表面,以及该些微流道分别与该凹陷开口相互贯通并位于该热交换腔体之中。

8、其中,该些微流道的流道宽度小于等于1mm。

9、其中,该喷淋头将该冷却液先经由该开孔以及该凹陷开口而喷溅于该开口表面,而后流经该上盖的该上表面的该些微流道及该热交换腔体,并经由该输出口以输出该冷却液。

10、其中,该下板另具有一下板下表面以接触一热源,以及该开口表面上设有多个散热结构,该开口表面则位于该热源的一热点处。

11、其中,该半开放壳体另具有一顶板以及一侧板,该输入口设置于该顶板,以及该输出口设置于该顶板或该侧板。

12、其中,该喷淋头设置于该顶板并位于该热交换腔体之中。

13、其中,该喷淋头具有一喷淋口,该喷淋口位于该凹陷开口之中,用以将该冷却液就近喷溅位于该凹陷开口中的该开口表面。

14、其中,该半开放壳体另具有一顶板以及一侧板,该顶板中设有一顶板流道并具有一顶板侧端,该输入口设于该顶板侧端,该顶板流道用以连接该输入口以及该喷淋头,以及该输出口设置于该侧板。

15、其中,该三维蒸气腔元件另包含有连续性的多孔隙毛细结构以及多个具多孔隙毛细结构的支撑柱分别设置于该密闭气腔内的该上盖与该下板之间。

16、综上所述,本实用新型提供一种复合液冷散热器,首先透过优先紧贴于热源的蒸气腔元件的下板下表面吸收热能,直接于下板透过内部的工作流体在多孔隙毛细结构与密闭气腔内进行相变及两相流循环将热能透过相变化及吸热区与冷凝区之间两相流循环的方式将热带走并在热交换腔体内与冷却液进行热交换,进一步还可以达到相对于环型蒸气腔的热源均热的效果,进而降低热源上的温差。接着,透过将喷淋头设于半开放壳体之中,让冷却液可以沿着喷淋头直接喷溅并冲击于紧贴热源热点的凹陷开口的开口表面进行强迫热交换。进一步地,本实用新型提供的复合液冷散热器在三维蒸气腔冷凝区的上盖上表面形成了具有微流道结构的大面积散热结构,此微流道结构除了能针对在蒸气腔元件的两相流循环中增加散热表面积之外,当冷却液冲击凹陷开口表面处之后,冷却液还可以被引流并沿着微流道设置的方向流过大面积鳍片并且进一步地进行强迫热交换,让冷却液将热能带离散热器。相较习知技术,本实用新型所提供的复合液冷散热器有以下几项优点:首先,本实用新型的复合液冷散热器主要可应在超高功率及超高功率密度的晶片解热及散热。先利用位于晶片热点上方向喷淋头将冷却液冲击位于接触晶片热点的下板上表面的开口表面,对于晶片热点所产生的高密度热能进行强迫热交换以降低晶片热点的温度,同时由于三维蒸气腔元件内部的两相流循环可以让整个晶片达到均温的目的,并且同时三维蒸气腔冷凝区所释放的热能则透过上盖上表面微流道的大面积鳍片与引流的冷却液进行强迫热交换,并透过热交换腔及输出口将热能带离液冷散热器,以此同时达到三重的晶片散热及均温效果。



技术特征:

1.一种复合液冷散热器,其特征在于包含有:

2.如权利要求1所述的复合液冷散热器,其特征在于,该三维蒸气腔元件另包含有多个微流道,该些微流道设置于该上盖上表面,以及该些微流道分别与该凹陷开口相互贯通并位于该热交换腔体之中。

3.如权利要求2所述的复合液冷散热器,其特征在于,该些微流道的流道宽度小于等于1mm。

4.如权利要求2所述的复合液冷散热器,其特征在于,该喷淋头将该冷却液先经由该开孔以及该凹陷开口而喷溅于该开口表面,而后流经该上盖的该上表面的该些微流道及该热交换腔体,并经由该输出口以输出该冷却液。

5.如权利要求1所述的复合液冷散热器,其特征在于,该下板另具有一下板下表面以接触一热源,以及该开口表面上设有多个散热结构,该开口表面则位于该热源的一热点处。

6.如权利要求1所述的复合液冷散热器,其特征在于,该半开放壳体另具有一顶板以及一侧板,该输入口设置于该顶板,以及该输出口设置于该顶板或该侧板。

7.如权利要求6所述的复合液冷散热器,其特征在于,该喷淋头设置于该顶板并位于该热交换腔体之中。

8.如权利要求7所述的复合液冷散热器,其特征在于,该喷淋头具有一喷淋口,该喷淋口位于该凹陷开口之中,用以将该冷却液就近喷溅位于该凹陷开口中的该开口表面。

9.如权利要求1所述的复合液冷散热器,其特征在于,该半开放壳体另具有一顶板以及一侧板,该顶板中设有一顶板流道并具有一顶板侧端,该输入口设于该顶板侧端,该顶板流道用以连接该输入口以及该喷淋头,以及该输出口设置于该侧板。

10.如权利要求1所述的复合液冷散热器,其特征在于,该三维蒸气腔元件另包含有连续性的多孔隙毛细结构以及多个具多孔隙毛细结构的支撑柱分别设置于该密闭气腔内的该上盖与该下板之间。


技术总结
一种复合液冷散热器,包含一蒸气腔元件以及一半开放壳体,蒸气腔元件包含有具一开孔的上盖以及一下板,上盖具有一上盖上表面,下板具有下板上表面,下板上表面具有一相对于开孔的凹陷开口以及环型空腔,当上盖耦合于下板时,环型空腔形成密闭气腔,其中,上盖的开孔与下板的凹陷开口相互贯通,半开放壳体耦合于蒸气腔元件的下板而形成一热交换腔体,半开放壳体包含有喷淋头并具有输入口以及输出口,输入口用以输入冷却液,喷淋头连接于输入口,用以将冷却液先经由开孔以及凹陷开口而喷溅于开口表面,而后流经上盖上表面及热交换腔体并经由输出口以输出冷却液;由此,本技术可应用在超高功率及超高功率密度的晶片的解热及散热,能同时达到三重的晶片散热及均温效果,更好的提供散热效果。

技术研发人员:陈振贤,罗志远
受保护的技术使用者:广州力及热管理科技有限公司
技术研发日:20240116
技术公布日:2024/10/31
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