專利名稱：用于電子器件的微噴射流冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于電子器件的冷卻裝置，特別涉及一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置。
技術(shù)背景任何電子器件工作過程的實質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化過程，這個過程總會伴隨著發(fā)熱，發(fā)熱的根源是任何能量轉(zhuǎn)化過程都不可能是100％的效率，不足100％部分的能量全部或大多數(shù)變成了熱量。現(xiàn)有的電子器件向更小、更高速、更大功率密度方向發(fā)展，這些都意味著更大的熱流密度，超級計算機主要由微處理器和控制電路等高功率密度電子元器件構(gòu)成，其熱流密度非常大，量級在100W/cm2左右或者更高。由于容積限制，高性能服務(wù)器和筆記本熱流密度也非常高，為了保持正常工作，他們對冷卻的需求也顯得非常迫切。電子器件的工作溫度升高往往對它的性能有很大影響，熱噪聲或暗電流是最明顯的受溫度影響的性能，例如在傳感器件、紅外探測器及各種光子探測器、放大器件等中的情形就是這樣，降溫將對直接對電子器件起到熱噪聲抑制或隔斷的作用。某些情況下，例如超級計算機等，如果不采取外加降溫冷卻手段，電子器件工作溫度將非常高，高溫將直接導(dǎo)致裝置效率下降，無法工作甚至燒毀?？傊?，降低器件的溫度將有效地提高與溫度有關(guān)的電子器件性能和提高電子器件的工作壽命。
但目前，在高性能超級電子計算機、軍用航空電子設(shè)備中對于大熱流密度芯片的冷卻手段還不能達到理想的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對已有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置。該裝置的冷卻介質(zhì)采用液體或氣體，通過微泵加壓驅(qū)動，使微噴射流冷卻液體或氣體直接沖擊電子器件芯片的基座，高溫的液體或氣體經(jīng)儲液箱上的熱沉及風扇進行熱交換來實現(xiàn)對電子器件的基座的冷卻。整個結(jié)構(gòu)采用封閉內(nèi)循環(huán)冷卻裝置。本實用新型主要包括電子器件芯片、微噴射流器、帶有冷卻裝置的儲液箱、微泵，其特征在于冷卻裝置的冷卻介質(zhì)采用液體或氣體，通過冷卻介質(zhì)的循環(huán)形成封閉，具有微槽道的冷板安裝在儲液箱的內(nèi)部，或在儲液箱的內(nèi)部加設(shè)微槽道，微槽道的一端延伸到儲液箱頂部，儲液箱的上部設(shè)有風扇和散熱器，儲液箱的冷卻介質(zhì)出口通過硅橡膠管軟管道與微泵的輸入口連接，微泵的輸出口通過硅橡膠管軟管道與微噴射流器的冷卻介質(zhì)入口連接，微噴射流器內(nèi)設(shè)有兩個腔體，上腔體與下腔體之間為一帶有多個微噴嘴的隔板，下腔體的一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)入口，上腔體的另一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，或者將微噴射流器制成上、中、下三個腔體組成，各腔體之間設(shè)有帶有多個微噴嘴的隔板，中腔體的一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)入口，上腔體與下腔體的另一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，或者將微噴射流器制成為內(nèi)、外兩個同軸圓柱體桶，兩個腔體之間設(shè)有帶有多個微噴嘴的隔板，或者將微噴射流器制成為內(nèi)、外同軸多面體，兩個腔體之間設(shè)有帶有多個微噴嘴的隔板，電子器件的基座與外圓柱體桶或外多面體的外壁緊密安裝在一起，冷卻介質(zhì)出口與儲液箱的冷卻介質(zhì)入口通過管道連接，微噴射流器的外殼與電子器件芯片的基座緊密安裝在一起，兩個接觸面之間加入導(dǎo)熱膏。被冷卻電子器件為裸芯片或芯片組或封裝芯片通過連接焊柱與基座安裝在一起或芯片帶有熱擴散柱、球或由高導(dǎo)熱材料構(gòu)成的卡環(huán)與基座安裝在一起。
本實用新型的優(yōu)點是裝置采用冷卻介質(zhì)沖擊換熱，換熱系數(shù)高，特別對大熱流密度的電子器件能有效降溫，采用主動裝置，封閉的內(nèi)循環(huán)冷卻方式，控制比較靈活，可根據(jù)需要任意方向設(shè)置，適用在工況經(jīng)常變化的場合進行冷卻。


圖1本實用新型的裝置原理圖；圖2本實用新型的微噴射流器腔體設(shè)置為上下兩個單體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本實用新型的電腦芯片CPU與基座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本實用新型的微噴射流器腔體設(shè)為上、中、下三個單體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本實用新型的水箱、熱沉、風扇結(jié)構(gòu)示意圖；圖6本實用新型的裝有微通道冷板的水箱結(jié)構(gòu)示意圖。
1電子器件的基座、2帶有多個微噴嘴的隔板、3微噴射流器冷卻介質(zhì)入口、4微噴射流器、5微噴射流器冷卻介質(zhì)出口、6儲液箱、7散熱器、8風扇、9微泵、10微噴射流器腔體的上腔體、11微噴射流器腔體的中腔體、12微噴射流器腔體的下腔體、14儲液箱入口、15儲液箱出口、16儲液箱上表面、17微槽道、18刻蝕有微通道的冷板、21微噴嘴、1a電腦芯片CPU、1b連接焊柱，1c額外的熱擴散柱
具體實施方式
實施例1
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例參見圖1、圖2、圖3，本實施例的電子元器件的基座1為電腦芯片CPU1a，電腦芯片CPU 1a通過連接焊柱1b與電子器件的基座1安裝在一起，電腦芯片CPU 1a帶有熱擴散柱1c。電子元器件的基座1的下表面緊密地被安裝在微噴射流器4的外殼上，微噴射流器4采用碳納米管，高導(dǎo)熱金屬，金剛石等高導(dǎo)熱材料制成。微噴射流器的外表面與CPU的基座的下表面之間加入導(dǎo)熱膏，以增加導(dǎo)熱效果，減小熱阻。微噴射流器4內(nèi)設(shè)有設(shè)有兩個腔體，上腔體10與下腔體腔體12，上腔體10與下腔體12之間為一帶有多個微噴嘴21的隔板2，下腔體腔體12的一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)入口3，上腔體10的一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)出口5，冷卻介質(zhì)入口3通過可伸縮軟管與微泵9的輸出口連接，冷卻介質(zhì)出口5通過可伸縮軟管與儲液箱6的儲液箱入口14連接，儲液箱6上部設(shè)有散熱器7和風扇8，儲液箱6內(nèi)部刻蝕有微槽道17，微槽道17的上端延伸到儲液箱上表面16，儲液箱出口15通過可伸縮軟管與微泵9的輸入口連接，形成封閉的內(nèi)循環(huán)冷卻裝置。裝置中的可伸縮軟管采用硅橡膠管制成。
裝置采用液體或氣體作為冷卻介質(zhì)，裝置封裝和運行前，通過連接口注入液體或氣體進入裝置，然后密封好各連接口防止液體或氣體泄露。當微泵9通電運行后，儲液箱6中的液體或氣體通過微噴射流器冷卻介質(zhì)入口3流入到微噴射流器腔體的下單體12，在一定的壓力下，將液體或氣體通過噴嘴21形成強烈的射流，射流將直接沖擊與CPU芯片的基座的下表面緊密相連的微噴射流器4的頂部，產(chǎn)生強烈的換熱效果，CPU芯片產(chǎn)生的高熱流將被射流的液體或氣體吸收，其溫度急劇下降，液體或氣體的射流由于吸收了CPU芯片的熱量，溫度將升高，在泵壓的作用下，升溫了的液體或氣體將通過微噴射流器冷卻介質(zhì)出口5流出，進入到儲液箱6。參見圖5。在散熱器7和風扇8的作用下，升了溫的液體或氣體將和環(huán)境發(fā)生熱交換，使液體或氣體的溫度下降。參見圖6。低溫的液體或氣體將重新流入到微泵9中開始新一輪循環(huán)。
冷卻介質(zhì)也可采用液態(tài)金屬，由于液態(tài)金屬高導(dǎo)熱系數(shù)，低粘性系數(shù)，它將極大地提高換熱能力和減少泵功，液體金屬的選取要根據(jù)應(yīng)用情況，例如采用鈉鉀合金液態(tài)金屬，該金屬成分搭配比例不一樣，它的凝固點不一樣，常見的凝固點為-11℃作用，這也就是說在零下11℃的情況下，它就變成固體，不能使用。
實施例2實施例2與實施例1相同，所不同的是實施例1采用微噴射流器腔體中間被一由帶有多個微噴嘴21的隔板2分割成為上、下兩個腔體10、12。而實施例2通過兩片帶有多個微噴口的隔板2分割成為為上、中、下三個腔體10、11、12。參見圖4。液體或氣體從微噴射流器冷卻介質(zhì)入口3流入，液體或氣體進入微噴射流器腔體的中腔體11，在壓力的作用下，液體或氣體分別在兩側(cè)的微噴嘴21處形成射流，沖擊電子器件的基座1的下表面緊密相連的微噴射流器的接觸面的內(nèi)側(cè)，換熱后的液體或氣體分別從下腔體12和上腔體10流出并匯合在微噴射流器冷卻介質(zhì)出口5處，重新進入裝置主管路。雙面噴射的微噴結(jié)構(gòu)將得到更好的換熱效果，可以冷卻更多的電子器件。
權(quán)利要求1.一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置，主要包括電子器件芯片、微噴射流器、帶有冷卻裝置的儲液箱、微泵，其特征在于冷卻裝置通過冷卻介質(zhì)的循環(huán)形成封閉，具有微槽道的冷板安裝在儲液箱的內(nèi)部，儲液箱的上部設(shè)有風扇和散熱器，儲液箱的冷卻介質(zhì)出口通過管道與微泵的輸入口連接，微泵的輸出口通過管道與微噴射流器的冷卻介質(zhì)入口連接，微噴射流器內(nèi)設(shè)有兩個腔體，上腔體與下腔體之間為一帶有多個微噴嘴的隔板，下腔體的一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)入口，上腔體的另一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，冷卻介質(zhì)出口與儲液箱的冷卻介質(zhì)入口通過管道連接，微噴射流器的外殼與電子器件芯片的基座緊密安裝在一起，兩個接觸面之間加入導(dǎo)熱膏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置，其特征在于所述冷卻介質(zhì)采用液體或氣體或液態(tài)金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置，其特征在于所述微噴射流器由上、中、下三個腔體組成，各腔體之間設(shè)有帶有多個微噴嘴的隔板，中腔體的一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)入口，上腔體與下腔體的另一側(cè)設(shè)有冷卻介質(zhì)出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置，其特征在于所述微噴射流器的腔體設(shè)置為內(nèi)、外兩個同軸圓柱體桶，兩個腔體之間設(shè)有帶有多個微噴嘴的隔板，電子器件的基座與外圓柱體桶的外壁緊密安裝在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置，其特征在于所述微噴射流器的腔體設(shè)置為內(nèi)、外同軸多面體，兩個腔體之間設(shè)有帶有多個微噴口的隔板，電子器件的基座與外多面體的外壁緊密安裝在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置，其特征在于所述被冷卻電子器件為裸芯片或芯片組或封裝芯片通過連接焊柱與基座安裝在一起或芯片帶有熱擴散柱、球或由高導(dǎo)熱材料構(gòu)成的卡環(huán)與基座安裝在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置，其特征在于所述儲液箱內(nèi)部安裝冷板或在內(nèi)部加設(shè)微槽道，微槽道的一端延伸到儲液箱頂部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置，其特征在于所述管道采用硅橡膠管軟管制作。
專利摘要一種用于電子器件的微噴射流冷卻裝置，主要包括電子器件芯片、微噴射流器、帶有冷卻裝置的儲液箱、微泵，冷卻裝置通過冷卻介質(zhì)的循環(huán)形成封閉，冷卻介質(zhì)采用液體或氣體，儲液箱的上部設(shè)有風扇和散熱器，經(jīng)管道與微泵、微噴射流器連接，微噴射流器內(nèi)設(shè)有數(shù)個腔體，腔體之間設(shè)有帶有微噴嘴的隔板，電子器件芯片安裝在微噴射流器之上。本實用新型的優(yōu)點是裝置采用冷卻介質(zhì)沖擊換熱，換熱系數(shù)高，采用封閉的內(nèi)循環(huán)冷卻方式，不受方向位置條件的限制。
文檔編號G06F1/20GK2919801SQ20062003908
公開日2007年7月4日 申請日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者劉勝, 羅小兵 申請人:劉勝