專利名稱：壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芯片降溫技術(shù)領(lǐng)域，是一種壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，芯片的復(fù)雜度越來(lái)越高，運(yùn)算速度越來(lái)也快，功耗和發(fā)熱量越來(lái)越大，而芯片而積卻希望越來(lái)越小。小面積上的高發(fā)熱量無(wú)法及時(shí)排除時(shí)，比如導(dǎo)致芯片溫度的升高。芯片在高溫下的工作效率和使用壽命和穩(wěn)定性將會(huì)大大折扣。因而芯片的散熱問(wèn)題將成為芯片發(fā)展道路上的瓶頸。傳統(tǒng)的芯片散熱方法是通過(guò)風(fēng)扇的風(fēng)冷方式帶走熱量，通過(guò)風(fēng)扇促進(jìn)空氣的循環(huán)流動(dòng)，達(dá)到降溫的目的。但空氣的導(dǎo)熱性能有限，隨著芯片發(fā)熱量的不斷增大，已達(dá)200W，而風(fēng)冷散熱方法lW/cm2已經(jīng)無(wú)法滿足高性能芯片散熱的需求。繼而出現(xiàn)了熱管散熱器技術(shù)，熱管散熱器本身的散熱效率大過(guò)任何一種金屬材料的導(dǎo)熱性，因而熱管散熱器散熱的方法較風(fēng)扇散熱優(yōu)越很多，因而很多風(fēng)扇散熱滿足要求的地方已被熱管散熱所替代。比如在一些性能較高、發(fā)熱量較大的電腦CPU上，熱管散熱法就替代了原有的風(fēng)扇冷卻法。但是熱管散熱器散熱量只有IOW/cm2,同時(shí)受環(huán)境溫度的影響較大，啟動(dòng)時(shí)間需要5-10分鐘，并且在啟動(dòng)過(guò)程中溫度會(huì)不斷上升，隨著芯片發(fā)熱量的進(jìn)一步增大，熱管散熱也無(wú)法滿足要求。隨后出現(xiàn)了液冷散熱法，通過(guò)液體在冷頭內(nèi)循環(huán)，液冷頭直接與芯片接觸，其散熱性能100W/cm2可以滿足目前的需求。比如電腦CPU降溫就有水冷降溫法，主要由與發(fā)熱芯片直接接觸的冷頭、水泵、水箱，水排等組成冷水循環(huán)系統(tǒng)。水泵將水箱中的冷水送至冷頭內(nèi)，在冷頭內(nèi)與直接接觸的發(fā)熱芯片進(jìn)行熱交換，從而帶走芯片的熱量，并通過(guò)水排進(jìn)行散熱。該方法在一定程度上能滿足芯片降溫的需求，但其存在兩個(gè)較大的缺點(diǎn)1，芯片及其電路系統(tǒng)均忌水，一旦水管或冷頭泄露，將造成電路系統(tǒng)的奔潰，因而該產(chǎn)品的使用存在一定的風(fēng)險(xiǎn)；2，循環(huán)水的溫度受環(huán)境的影響，不可能過(guò)低，而且水的熱傳導(dǎo)性較差，因而冷頭端的熱交換溫差有限，這將限制液冷降溫的熱交換量。受這方面的限制，水冷系統(tǒng)無(wú)法在應(yīng)用層面得到近一步的推廣。從計(jì)算機(jī)芯片的發(fā)展來(lái)看，大功率芯片的應(yīng)用是一種趨勢(shì)，散熱量會(huì)在200W-500W之間。盡管目前傳統(tǒng)的技術(shù)仍占據(jù)主流市場(chǎng)，但這些散熱產(chǎn)品都屬于被動(dòng)式散熱，無(wú)法實(shí)現(xiàn)熱交換能力的提升，不可能滿足大功率芯片散熱的需求。所以只有主動(dòng)式降溫產(chǎn)品有可能滿足大功率芯片的換熱需求。目前主動(dòng)式降溫的方法有幾種，半導(dǎo)體冷片、冷凍水降溫、壓縮機(jī)制冷，液氮等。前期半導(dǎo)體冷片制冷受到追捧，但由于其過(guò)低的能效比、產(chǎn)品可靠性、冷凝水等致命弱點(diǎn)，最終以失敗而告終。冷凍水降溫需要一個(gè)復(fù)雜的冷水機(jī)系統(tǒng)或冰儲(chǔ)冷系統(tǒng)，水的傳導(dǎo)系數(shù)不高，同時(shí)水對(duì)電子元器是非常危險(xiǎn)，也導(dǎo)致市場(chǎng)無(wú)法展開實(shí)質(zhì)的應(yīng)用。液氮僅用于游戲玩家作超頻之用，無(wú)法展開產(chǎn)品市場(chǎng)化。壓縮機(jī)制冷是一種比較可靠且穩(wěn)定的技術(shù)，且冷媒的蒸發(fā)制冷傳導(dǎo)較佳，但傳統(tǒng)壓縮機(jī)由于其體積重量比較大，無(wú)法為芯片實(shí)行微環(huán)境降溫，同時(shí)銅管焊接無(wú)法實(shí)施點(diǎn)對(duì)點(diǎn)安裝，單位面積的大制冷量傳導(dǎo)需要獨(dú)特的微通道蒸發(fā)冷頭，更為重要的是，芯片的溫差反應(yīng)非?？?，傳統(tǒng)壓縮機(jī)制冷根本不可能實(shí)現(xiàn)與芯片同步工作。基于這些傳統(tǒng)壓縮機(jī)固有的特點(diǎn)，市而上尚無(wú)成功使用壓縮機(jī)為芯片降溫的冷卻系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能解決現(xiàn)有大功率芯片小面積高發(fā)熱量無(wú)法有效降溫的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，包括微型制冷壓縮機(jī)、冷凝器和微通道蒸發(fā)冷頭；在冷凝器上固定安裝有冷凝器風(fēng)扇，在微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)有密封的用于填充保溫材料的安裝腔，在安裝腔內(nèi)按實(shí)際需要填充保溫材料，在安裝腔旁邊有微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口和微通道蒸發(fā)冷頭出口，在安裝腔的背而有分別與微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口和微通道蒸發(fā)冷頭出口相通的微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道，在微型制冷壓 縮機(jī)上固定安裝有冷媒充注管，在微型制冷壓縮機(jī)的出口端與冷凝器的進(jìn)口端之間通洛克環(huán)固定安裝有軟管，在微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口與冷凝器的出口端之間依序固定安裝有節(jié)流短管、洛克環(huán)和軟管，在微通道蒸發(fā)冷頭出口與微型制冷壓縮機(jī)的進(jìn)口端之間固定安裝有銅管、洛克環(huán)和軟管。以上節(jié)流短管和微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口通過(guò)焊接固定在一起，銅管與微通道蒸發(fā)冷頭出口通過(guò)焊接固定在一起。以上還包括溫控裝置，溫控裝置包括溫度傳感器和主控板；在微通道蒸發(fā)冷頭靠近微通道蒸發(fā)冷頭出口的一側(cè)有溫度傳感器安裝孔，在溫度傳感器安裝孔內(nèi)固定安裝有溫度傳感器，溫度傳感器的信號(hào)輸出端與主控板的信號(hào)輸入端電連接在一起，主控板的信號(hào)輸出端與微型制冷壓縮機(jī)的信號(hào)輸入端電連接在一起。以上微通道蒸發(fā)冷頭出口與微型制冷壓縮機(jī)的進(jìn)口端之間的銅管和軟管上固定安裝有保溫發(fā)泡棉。以上微通道蒸發(fā)冷頭外側(cè)固定安裝有微通道蒸發(fā)冷頭安裝座，在微通道蒸發(fā)冷頭安裝座的四周分布有微通道蒸發(fā)冷頭安裝孔。以上微通道蒸發(fā)冷頭安裝座與微通道蒸發(fā)冷頭之間固定安裝有保溫層。以上微型制冷壓縮機(jī)為微型直流變頻壓縮機(jī)。以上微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道為單流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道或雙流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道。以上軟管采用尼龍軟管。本發(fā)明通過(guò)微型制冷壓縮機(jī)、冷凝器、冷凝器風(fēng)扇、節(jié)流短管、微通道蒸發(fā)冷頭、溫度傳感器、主控板和軟管的配合使用，主控板感應(yīng)微通道蒸發(fā)冷頭的溫度，調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，輸出與芯片發(fā)熱量相當(dāng)?shù)睦淞?，能很好的帶走芯片的熱量，因此極大地提高了制冷效率。


圖I為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明中微通道蒸發(fā)冷頭、節(jié)流短管、銅管和軟管的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中微通道蒸發(fā)冷頭、節(jié)流短管和銅管的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3的后視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道為雙流道時(shí)的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道為單流道時(shí)的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的編碼分別為I為微型制冷壓縮機(jī)，2為冷凝器，3為微通道蒸發(fā)冷頭，4為冷凝器風(fēng)扇，5為微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口，6為微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道，7為微通道蒸發(fā)冷頭出口，8為軟管，9為洛克環(huán)，10為節(jié)流短管，11為溫度傳感器安裝孔，12為微通道蒸發(fā)冷頭安裝座，13為微通道 蒸發(fā)冷頭安裝孔，14為銅管，15為冷媒充注口，16為溫度傳感器，17為主控板，18為安裝腔。
具體實(shí)施例方式如圖I、圖2、圖3、圖4、圖5及圖6所示，本發(fā)明所述的微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，包括微型制冷壓縮機(jī)I、冷凝器2和微通道蒸發(fā)冷頭3 ;在冷凝器2上固定安裝有冷凝器風(fēng)扇4，在微通道蒸發(fā)冷頭3內(nèi)有密封的用于填充保溫材料的安裝腔18，在安裝腔18內(nèi)按實(shí)際需要填充保溫材料，在安裝腔18旁邊有微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口 5和微通道蒸發(fā)冷頭出口 7，在安裝腔18的背面有分別與微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口 5和微通道蒸發(fā)冷頭出口 7相通的微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道6，在微型制冷壓縮機(jī)I上固定安裝有冷媒充注管15，在微型制冷壓縮機(jī)I的出口端與冷凝器2的進(jìn)口端之間通過(guò)洛克環(huán)9固定安裝有軟管8，在微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口 5與冷凝器2的出口端之間依序固定安裝有節(jié)流短管10、洛克環(huán)9和軟管8，在微通道蒸發(fā)冷頭出口 7與微型制冷壓縮機(jī)I的進(jìn)口端之間固定安裝有銅管14、洛克環(huán)9和軟管8。如圖I至圖6所示，節(jié)流短管10和微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口 5通過(guò)焊接固定在一起，銅管14與微通道蒸發(fā)冷頭出口 7通過(guò)焊接固定在一起；通過(guò)節(jié)流短管10與微通道蒸發(fā)冷頭3焊接一體化，有效的解決了冷媒在微通道蒸發(fā)冷頭3中的蒸發(fā)效果，通過(guò)洛克環(huán)9連接銅管14和軟管8，使得微通道蒸發(fā)冷頭3可隨意安裝，不受場(chǎng)所的限制；根據(jù)需要，在微型制冷壓縮機(jī)I的出口端與冷凝器2的進(jìn)口端之間也可通過(guò)軟管8與洛克環(huán)9組裝的方式進(jìn)行連接；還包括溫控裝置，溫控裝置包括溫度傳感器16和主控板17 ;在微通道蒸發(fā)冷頭3靠近微通道蒸發(fā)冷頭出口 7的一側(cè)有溫度傳感器安裝孔11，在溫度傳感器安裝孔11內(nèi)固定安裝有溫度傳感器16,溫度傳感器16的信號(hào)輸出端與主控板17的信號(hào)輸入端電連接在一起，主控板17的信號(hào)輸出端與微型制冷壓縮機(jī)I的信號(hào)輸入端電連接在一起。安裝時(shí)，將微通道蒸發(fā)冷頭3與發(fā)熱芯片貼合安裝，使用時(shí)，將制冷系統(tǒng)將由冷媒充注口 15充入一定量的R134a環(huán)保型冷媒，通過(guò)微型制冷壓縮機(jī)I將冷媒壓縮，形成高溫高壓液體，在冷凝器2端將熱量排出；然后流向節(jié)流短管10，通過(guò)節(jié)流短管10的卸壓作用，冷媒進(jìn)入微通道蒸發(fā)冷頭3后迅速蒸發(fā)，從而吸收并帶走來(lái)自發(fā)熱芯片的熱量。溫度傳感器16安裝在溫度傳感器安裝孔11內(nèi)感應(yīng)微通道蒸發(fā)冷頭3的溫度，并傳送給主控板17，主控板17按接收的信號(hào)控制微型制冷壓縮機(jī)I的轉(zhuǎn)速(2000RPM-6000RPM)，使得壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)提供相匹配的冷量，將芯片的工作溫度恒定在合適的范圍。根據(jù)需要，在微通道蒸發(fā)冷頭出口 7與微型制冷壓縮機(jī)I的進(jìn)口端之間的銅管14和軟管8上固定安裝有保溫發(fā)泡棉。這樣可防止冷凝水的產(chǎn)生；為了便于安裝和拆卸，在微通道蒸發(fā)冷頭3外側(cè)固定安裝有微通道蒸發(fā)冷頭安裝座12，在微通道蒸發(fā)冷頭安裝座12的四周分布有微通道蒸發(fā)冷頭安裝孔13，根據(jù)需要，微通道蒸發(fā)冷頭安裝座12與微通道蒸發(fā)冷頭3之間固定安裝有保溫層，根據(jù)需要，微型制冷壓縮機(jī)I為微型直流變頻壓縮機(jī)，這樣，可分為直流12V/24V/48V三種不同供電方式，同時(shí)可通過(guò)控制微型制冷壓縮機(jī)I的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)不同制冷量的需求。根據(jù)需要，微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道6為單流道 式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道或雙流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道。根據(jù)需要，軟管8可采用尼龍軟管。
權(quán)利要求
1.一種微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于包括微型制冷壓縮機(jī)(I)、冷凝器(2)和微通道蒸發(fā)冷頭(3);在冷凝器(2)上固定安裝有冷凝器風(fēng)扇(4)，在微通道蒸發(fā)冷頭(3)內(nèi)有密封的用于填充保溫材料的安裝腔(18)，在安裝腔(18)內(nèi)按實(shí)際需要填充保溫材料，在安裝腔(18)旁邊有微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口(5)和微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)，在安裝腔(18)的背面有分別與微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口(5)和微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)相通的微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道￠)，在微型制冷壓縮機(jī)(I)上固定安裝有冷媒充注管(15)，在微型制冷壓縮機(jī)(I)的出口端與冷凝器(2)的進(jìn)口端之間通過(guò)洛克環(huán)(9)固定安裝有軟管(8)，在微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口(5)與冷凝器(2)的出口端之間依序固定安裝有節(jié)流短管(10)、洛克環(huán)(9)和軟管(8)，在微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)與微型制冷壓縮機(jī)(I)的進(jìn)口端之間固定安裝有銅管(14)、洛克環(huán)(9)和軟管(S)0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于節(jié)流短管(10)和微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口(5)通過(guò)焊接固定在一起，銅管(14)與微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)通過(guò)焊接固定在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述還包括溫控裝置，溫控裝置包括溫度傳感器(16)和主控板(17);在微通道蒸發(fā)冷頭(3)靠近微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)的一側(cè)有溫度傳感器安裝孔(11)，在溫度傳感器安裝孔(11)內(nèi)固定安裝有溫度傳感器(16),溫度傳感器(16)的信號(hào)輸出端與主控板(17)的信號(hào)輸入端電連接在一起，主控板(17)的信號(hào)輸出端與微型制冷壓縮機(jī)(I)的信號(hào)輸入端電連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)與微型制冷壓縮機(jī)(I)的進(jìn)口端之間的銅管(14)和軟管(8)上固定安裝有保溫發(fā)泡棉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微通道蒸發(fā)冷頭(3)外側(cè)固定安裝有微通道蒸發(fā)冷頭安裝座(12)，在微通道蒸發(fā)冷頭安裝座(12)的四周分布有微通道蒸發(fā)冷頭安裝孔(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微通道蒸發(fā)冷頭安裝座(12)與微通道蒸發(fā)冷頭(3)之間固定安裝有保溫層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微型制冷壓縮機(jī)(I)為微型直流變頻壓縮機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道(6)為單流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道或雙流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型制冷壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述軟管(8)采用尼龍軟管。
全文摘要
本發(fā)明涉及芯片降溫技術(shù)領(lǐng)域，是一種壓縮機(jī)式芯片降溫系統(tǒng)，其包括微型制冷壓縮機(jī)、冷凝器和微通道蒸發(fā)冷頭；在冷凝器上固定安裝有冷凝風(fēng)扇，在微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)有密封的用于填充保溫材料的安裝腔，在安裝腔內(nèi)按實(shí)際需要填充保溫材料，在安裝腔旁邊有微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口和微通道蒸發(fā)冷頭出口，在安裝腔的背面有分別與微通道蒸發(fā)冷頭進(jìn)口和微通道蒸發(fā)冷頭出口相通的微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道。本發(fā)明通過(guò)微型制冷壓縮機(jī)、冷凝器、冷凝器風(fēng)扇、節(jié)流短管、微通道蒸發(fā)冷頭、溫度傳感器、主控板和軟管的配合使用，主控板感應(yīng)微通道蒸發(fā)冷頭的溫度，調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，輸出與芯片發(fā)熱量相當(dāng)?shù)睦淞?，能很好的帶走芯片的熱量，因此極大地提高了制冷效率。
文檔編號(hào)H01L23/473GK102655130SQ20121013856
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者孫正軍 申請(qǐng)人:孫正軍