專利名稱：大功率芯片液體冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種液體冷卻裝置，用于對大功率芯片或組件的散熱。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片的封裝尺寸越來越小，運(yùn)算速度越來越快，同時(shí) 芯片內(nèi)的熱流密度也在迅速增長，如奔騰IV熱流密度最高達(dá)到lOOW/cm2，這就對芯片的散 熱提出更高的要求，以保證芯片能在所能承受的溫度內(nèi)正常工作。目前，芯片常用的散熱方 式是采用風(fēng)冷散熱器，通過導(dǎo)熱材料將散熱器安裝于芯片上面，從而將芯片產(chǎn)生的熱量迅 速排除。這種風(fēng)冷散熱方式只適用于對功率不大的芯片的散熱，隨著電子元器件發(fā)熱功率 的迅速增長，風(fēng)冷散熱已不能滿足芯片日益增長的散熱要求。液體因單位熱容相對氣體大， 采用液體循環(huán)冷卻方式能達(dá)到比風(fēng)冷更高的冷卻效果。因此液體冷卻是目前比較理想且可 行的芯片散熱方式。水循環(huán)冷卻系統(tǒng)已應(yīng)用于散熱領(lǐng)域中，水循環(huán)冷卻系統(tǒng)主要由CPU水冷模塊、散 熱器、風(fēng)扇、水箱和微泵連接組成，風(fēng)扇安裝在散熱器附近，微泵連接在CPU水冷模塊和水 箱之間，微泵使液體產(chǎn)生流動(dòng)，循環(huán)冷卻水介質(zhì)，CPU水冷模塊內(nèi)具有由純銅制成的吸熱盒， 吸熱盒可將CPU的熱量通過金屬傳導(dǎo)到水中去，散熱器將水的熱量通過輻射、對流等方式 散發(fā)出去。該水循環(huán)冷卻系統(tǒng)的缺陷是容易發(fā)生漏水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種防止漏水的大功率芯片液體冷卻
直O(jiān)本發(fā)明采用的技術(shù)方案是熱交換器設(shè)置于大功率芯片側(cè)面，熱交換器由薄壁銅 盒和填充的硅脂膏組成，薄壁銅盒內(nèi)部鋪設(shè)有微管并填充有硅脂膏，薄壁銅盒的兩端各固 定連接一個(gè)支撐柱的一端，支撐柱另一端固定連接散熱箱，散熱箱內(nèi)部布滿散熱薄片、盛裝 有丙酮，且固定一微泵，微管的進(jìn)口端連接微泵，微管穿過兩個(gè)支撐柱和薄壁銅盒，其出口 端連通散熱箱。本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明能避免漏水及其帶來的嚴(yán)重后果，采用冷熱交互的 微管排列，避免了微管在芯片進(jìn)口處和出口處部分的液體溫差，使芯片表面受熱均勻。散熱 箱采用導(dǎo)熱性好，質(zhì)量輕，容易加工且成本較低的金屬鋁材制作，散熱箱底部是平行排列的 散熱薄片，這樣從熱交換器流進(jìn)的循環(huán)液通過散熱箱后即可冷卻，達(dá)到優(yōu)良的散熱效果。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中支撐柱9的A-A剖視圖。圖3是圖1中薄壁銅盒7內(nèi)部微管6的鋪設(shè)方式圖。圖4是圖1中散熱箱1的B-B方向剖視圖。
圖5是圖4中散熱箱1的C-C方向剖視圖。圖中1.散熱箱；2.微泵；3.熱交換器；4.丙酮；5.大功率芯片；6.微管；7.薄壁 銅盒；8.硅脂膏；9.支撐柱；10. PCB板；11.散熱薄片。
具體實(shí)施例方式如圖1，大功率芯片5的一個(gè)側(cè)面固定連接在PCB板10上，熱交換器3設(shè)置于大功 率芯片5的另一側(cè)面，熱交換器3是由薄壁銅盒7和填充的硅脂膏8組成的一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。 在薄壁銅盒7的內(nèi)部鋪設(shè)微管6，并填充了硅脂膏8。薄壁銅盒7的兩端各固定連接一個(gè)支 撐柱9的一端，支撐柱9的另一端固定連接散熱箱1。散熱箱1內(nèi)部設(shè)置散熱薄片11、丙酮 4和微泵2，具體是在散熱箱1的內(nèi)部布滿散熱薄片11，并盛裝有冷卻液丙酮4，在散熱箱1 內(nèi)固定微泵2。微管6的進(jìn)口端連接微泵2，并且微管6以進(jìn)口端分別穿過兩個(gè)支撐柱9以 及一個(gè)薄壁銅盒7后，其出口端連通到散熱箱1。微泵2提供本發(fā)明的動(dòng)力，使得丙酮4冷卻液在微管6循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)，帶 走大功率芯片5或組件所產(chǎn)生的熱量，達(dá)到散熱的目的。薄壁銅盒7為長方形盒體，分為上 下兩半，中間具有鏤空、管槽等結(jié)構(gòu)，便于微管6的布局。如圖2所示，支撐柱9的截面是一個(gè)開有管槽的圓形，支撐柱9支撐于散熱箱1與 薄壁銅盒7之間，且微管6穿過該管槽，支撐柱9可以很好地保護(hù)微管6，通過一字平頭螺釘 將散熱箱1、支撐柱9及銅盒7連接為一個(gè)整體。如圖3所示，微管6在薄壁銅盒7的內(nèi)部呈連續(xù)的U形鋪設(shè)，鋪設(shè)之前，在薄壁銅 盒7底部涂一層散熱良好的硅脂膏8，將微管6按連續(xù)的U形鋪設(shè)在硅脂膏8上，再在微管 6上邊涂一層硅脂膏8，便于熱量的進(jìn)一步傳遞，達(dá)到冷熱交互排列的效果，避免了微管6在 大功率芯片5進(jìn)口處和出口處部分的液體溫差，保證微管6和大功率芯片5受熱均勻，以使 微管6將熱量迅速帶走。如圖4-5所示，散熱箱1外形整體呈長方體，材料選用導(dǎo)熱性好，質(zhì)量輕，容易加工 且成本較低的金屬鋁，制作方法采用線切割技術(shù)。在散熱箱1的內(nèi)部平行間隔排列滿散熱 薄片11。在散熱箱1內(nèi)盛裝有丙酮4冷卻液。本發(fā)明由微泵2提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)散熱箱1中的丙酮4冷卻液循環(huán)進(jìn)行散熱。冷卻 的丙酮4通過微管6，并經(jīng)過熱交換器3將大功率芯片5或組件產(chǎn)生的熱量帶走，然后再通 過散熱箱1內(nèi)部的散熱薄片11將熱量散發(fā)出去，完成整個(gè)裝置的散熱過程。本發(fā)明的安裝及使用過程如下先在薄壁銅盒7底部涂覆一層導(dǎo)熱良好的硅脂膏 8，將微管6按照圖3所示的排列方式，將微管6安裝在薄壁銅盒7之上。兩端分別從薄壁 銅盒7兩端的孔內(nèi)穿出，并連接到散熱箱1之上。然后，將微泵2接入循環(huán)系統(tǒng)，并將微泵2 固定在散熱箱1的上方。將支撐柱9安裝到散熱箱1與薄壁銅盒7之間，在安裝過程中將 微管6從支撐柱9側(cè)面穿進(jìn)支撐柱9之間的管槽，支撐柱9兩端須安裝橡膠墊片，以達(dá)到減 震等目的。再將散熱器1與銅盒7通過一字平頭螺釘進(jìn)行固定連接，將其形成一個(gè)整體的 組件。在安裝時(shí)，應(yīng)該保證組件的長、寬、高，并將組成的組件，作為一個(gè)整體進(jìn)行下一步的 安裝。然后，再在大功率芯片5上涂覆一層導(dǎo)熱良好的硅脂膏8，將上步組件整體安裝到大 功率芯片5上，之間通過硅脂膏8保證其兩者之間良好的熱傳導(dǎo)。最后，采用目前流行的風(fēng) 冷系統(tǒng)的安裝定位裝置，將此整體作為一個(gè)完整的部件，把它固定在PCB板10上。
本發(fā)明可以改變安裝定位裝置的高度及液體冷卻散熱裝置的整體高度，在此基礎(chǔ) 上進(jìn)行改進(jìn)，如將風(fēng)扇增加到安裝定位裝置與液體冷卻裝置的之間，形成冷卻效率更高的 液體、風(fēng)冷雙冷卻裝置。
權(quán)利要求
一種大功率芯片液體冷卻裝置，熱交換器(3)設(shè)置于大功率芯片(5)側(cè)面，其特征是熱交換器(3)由薄壁銅盒(7)和填充的硅脂膏(8)組成，薄壁銅盒(7)內(nèi)部鋪設(shè)有微管(6)并填充有硅脂膏(8)，薄壁銅盒(7)的兩端各固定連接一個(gè)支撐柱(9)的一端，支撐柱(9)另一端固定連接散熱箱(1)，散熱箱(1)內(nèi)部布滿散熱薄片(11)、盛裝有丙酮(4)，且固定一微泵(2)，微管(6)的進(jìn)口端連接微泵(2)，微管(6)穿過兩個(gè)支撐柱(9)和薄壁銅盒(7)，其出口端連通散熱箱(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率芯片液體冷卻裝置，其特征是所述微管(6)在薄壁 銅盒(7)的內(nèi)部呈連續(xù)的U形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率芯片液體冷卻裝置，其特征是所述支撐柱(9)的截 面為一個(gè)開有管槽的圓形，微管(6)穿過該管槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率芯片液體冷卻裝置，其特征是所述散熱箱(1)的內(nèi) 部平行間隔排列滿散熱薄片(U)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于對大功率芯片或組件散熱的大功率芯片液體冷卻裝置，熱交換器設(shè)置于大功率芯片側(cè)面，熱交換器由薄壁銅盒和填充的硅脂膏組成，薄壁銅盒內(nèi)部鋪設(shè)有微管并填充有硅脂膏，薄壁銅盒的兩端各固定連接一個(gè)支撐柱的一端，支撐柱另一端固定連接散熱箱，散熱箱內(nèi)部布滿散熱薄片、盛裝有丙酮，且固定一微泵，微管的進(jìn)口端連接微泵，微管穿過兩個(gè)支撐柱和薄壁銅盒，其出口端連通散熱箱。本發(fā)明能避免漏水及其帶來的嚴(yán)重后果，避免微管在芯片進(jìn)口處和出口處部分的液體溫差，使芯片表面受熱均勻。散熱箱底部是平行排列的散熱薄片，從熱交換器流進(jìn)的循環(huán)液通過散熱箱后即可冷卻，達(dá)到優(yōu)良的散熱效果。
文檔編號H01L23/473GK101976661SQ20101026232
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者吳勇勝, 張立強(qiáng), 楊平, 許海峰, 許鮮欣 申請人:江蘇大學(xué)