一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大功率芯片高效冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著目前芯片技術(shù)集成化、小型化和高頻高速化的發(fā)展，芯片單位面積上的發(fā)熱功率越來越大，溫度越來越高，但是大功率芯片也因溫度的影響而使其故障率顯著提高，故芯片冷卻技術(shù)在芯片發(fā)展中扮演著相當(dāng)重要的角色。
[0003]芯片的冷卻模組設(shè)計主要應(yīng)考慮其占用空間、冷卻效率與制作成本，保證在使用過程中芯片的溫度能夠維持在其正常的工作溫度范圍內(nèi)。在現(xiàn)有的芯片冷卻技術(shù)中，最主要的散熱方式分為風(fēng)冷散熱技術(shù)、水冷散熱技術(shù)和傳統(tǒng)熱管散熱技術(shù)。其中，風(fēng)冷散熱技術(shù)由于其導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱率較小，故當(dāng)芯片發(fā)熱嚴(yán)重時，冷卻裝置的冷卻效率很容易達(dá)到其工作極限，不能有效地將芯片熱量導(dǎo)出，導(dǎo)致芯片溫度迅速上升，芯片工作環(huán)境惡化。水冷散熱技術(shù)由于其必須配備附屬動力裝置，導(dǎo)致其占用空間較大。另外，由于傳統(tǒng)熱管散熱技術(shù)的內(nèi)部吸液芯制作過程復(fù)雜，導(dǎo)致其制作成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置，能夠有效提高冷卻效率與冷卻速率，同時減小占用空間與制作成本。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案為:
[0006]—種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置，包括芯片模塊I及安裝在其上部的芯片冷卻基座2，芯片冷卻基座2與閉式螺旋型脈動熱管3配合壓緊，閉式螺旋型脈動熱管3的蒸發(fā)段8嵌入芯片冷卻基座2內(nèi)，使閉式螺旋型脈動熱管3的蒸發(fā)段8的底面7與芯片模塊I充分接觸，芯片冷卻基座2側(cè)面固定有冷卻風(fēng)扇支架4，冷卻風(fēng)扇支架4上固定有冷卻風(fēng)扇5，冷卻風(fēng)扇5位于閉式螺旋型脈動熱管3的冷凝段9的上部。
[0007]所述芯片模塊I與芯片冷卻基座2之間填充有導(dǎo)熱硅膠材料6。
[0008]所述芯片冷卻基座2底部加工有螺旋型槽道與閉式螺旋型脈動熱管3的蒸發(fā)段8緊密接觸，同時芯片冷卻基座2上部加工有散熱翹片。
[0009]所述閉式螺旋型脈動熱管3的底面7與芯片模塊I接觸部分加工為平面。
[0010]所述閉式螺旋型脈動熱管3采用內(nèi)徑2mm，外徑3mm的紫銅管彎折焊接而成，根據(jù)芯片模塊I的不同，設(shè)置不同數(shù)量的螺旋通道數(shù)，在紫銅管外側(cè)部分焊接注液口，閉式螺旋型脈動熱管3加工成以后，首先進(jìn)行抽真空，保證閉式螺旋型脈動熱管3內(nèi)部的真空度，然后在低溫環(huán)境下注入工作介質(zhì)，注液率為80 %?90 %，工作介質(zhì)為一氟三氯甲烷，利用共混法加入氧化銅納米顆粒。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果:
[0012]本發(fā)明利用閉式螺旋型脈動熱管3中工作介質(zhì)的相變過程，實現(xiàn)對大功率芯片運行所產(chǎn)生熱量的快速導(dǎo)出，并將熱量利用冷卻風(fēng)扇5快速地散放到周圍的環(huán)境中，從而保證大功率芯片在正常的溫度范圍內(nèi)高速穩(wěn)定地運行，具有結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，能耗小，散熱熱流密度大，散熱效率高等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為圖1的爆炸圖。
[0015]圖3為本發(fā)明閉式螺旋型脈動熱管3的右視圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0017]如圖1、圖2和圖3所示，一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置，包括芯片模塊I及安裝在其上部的芯片冷卻基座2，芯片冷卻基座2與閉式螺旋型脈動熱管3配合壓緊，閉式螺旋型脈動熱管3的蒸發(fā)段8嵌入芯片冷卻基座2內(nèi)，使閉式螺旋型脈動熱管3的蒸發(fā)段8的底面7與芯片模塊I充分接觸，芯片冷卻基座2側(cè)面固定有冷卻風(fēng)扇支架4，冷卻風(fēng)扇支架4上固定有冷卻風(fēng)扇5，冷卻風(fēng)扇5位于閉式螺旋型脈動熱管3的冷凝段9的上部。
[0018]所述芯片模塊I與芯片冷卻基座2之間填充有導(dǎo)熱硅膠材料6，消除接觸間隙，保證熱量的高效傳遞。
[0019]所述芯片冷卻基座2底部加工有螺旋型槽道與閉式螺旋型脈動熱管3的蒸發(fā)段8緊密接觸，同時芯片冷卻基座2上部加工有散熱翹片，增強(qiáng)其散熱能力。
[0020]所述閉式螺旋型脈動熱管3的底面7與芯片模塊I接觸部分加工為平面，保證閉式螺旋型脈動熱管3底面與芯片模塊I能夠充分接觸。
[0021]所述閉式螺旋型脈動熱管3采用內(nèi)徑2mm，外徑3mm的紫銅管彎折焊接而成，根據(jù)芯片模塊I的不同，設(shè)置不同數(shù)量的螺旋通道數(shù)，在紫銅管外側(cè)部分焊接注液口，閉式螺旋型脈動熱管3加工成以后，首先進(jìn)行抽真空，保證閉式螺旋型脈動熱管3內(nèi)部的真空度，然后在低溫環(huán)境下注入工作介質(zhì)，注液率為80 %?90 %，工作介質(zhì)為一氟三氯甲烷，利用共混法加入氧化銅納米顆粒。
[0022]本發(fā)明的工作原理為:
[0023]芯片模塊I產(chǎn)生的熱量傳遞到芯片冷卻基座2與閉式螺旋型脈動熱管3中，使閉式螺旋型脈動熱管3內(nèi)部工作介質(zhì)的汽化，將芯片冷卻基座2上的熱量快速的帶出，然后到達(dá)閉式螺旋型脈動熱管3的冷凝段9，由于空氣與冷卻風(fēng)扇5的冷卻作用，工作介質(zhì)冷凝液化放出熱量，起到熱量的快速導(dǎo)出作用。
[0024]工作介質(zhì)在閉式螺旋型脈動熱管3的蒸發(fā)段8、冷凝段9內(nèi)形成隨機(jī)分布的氣、液塞。在蒸發(fā)段8，工作介質(zhì)蒸發(fā)形成氣泡，隨之迅速膨脹和升壓，推動工作介質(zhì)流向低溫冷凝段9;在冷凝段9，氣泡冷凝并收縮破裂，壓力下降，由于兩端存在壓差，從而提供工作介質(zhì)流動的驅(qū)動力;蒸發(fā)段8相鄰?fù)ǖ赖墓ぷ鹘橘|(zhì)蒸發(fā)過程具有非同步性，會在相鄰?fù)ǖ乐g形成壓力差，該壓力差會推動工作介質(zhì)從一個流道流向另一個流道，從而形成脈動熱管的回復(fù)力，在驅(qū)動力和回復(fù)力的相互作用下，形成了工作介質(zhì)在蒸發(fā)段8和冷凝段9之間的局部震蕩流動和脈動熱管整體的循環(huán)流動，從而實現(xiàn)熱量的傳遞。
【主權(quán)項】
1.一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置，包括芯片模塊(I)及安裝在其上部的芯片冷卻基座(2)，其特征在于:芯片冷卻基座(2)與閉式螺旋型脈動熱管(3)配合壓緊，閉式螺旋型脈動熱管(3)的蒸發(fā)段(8)嵌入芯片冷卻基座(2)內(nèi)，使閉式螺旋型脈動熱管(3)的蒸發(fā)段(8)的底面(7)與芯片模塊(I)充分接觸，芯片冷卻基座(2)側(cè)面固定有冷卻風(fēng)扇支架(4)，冷卻風(fēng)扇支架(4)上固定有冷卻風(fēng)扇(5)，冷卻風(fēng)扇(5)位于閉式螺旋型脈動熱管(3)的冷凝段(9)的上部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置，其特征在于:所述芯片模塊(I)與芯片冷卻基座(2)之間填充有導(dǎo)熱硅膠材料(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置，其特征在于:所述芯片冷卻基座(2)底部加工有螺旋型槽道與閉式螺旋型脈動熱管(3)的蒸發(fā)段(8)緊密接觸，同時芯片冷卻基座(2)上部加工有散熱翹片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置，其特征在于:所述閉式螺旋型脈動熱管(3)的底面(7)與芯片模塊(I)接觸部分加工為平面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置，其特征在于:所述閉式螺旋型脈動熱管(3)采用內(nèi)徑2mm，外徑3mm的紫銅管彎折焊接而成，根據(jù)芯片模塊(I)的不同，設(shè)置不同數(shù)量的螺旋通道數(shù)，在紫銅管外側(cè)部分焊接注液口，閉式螺旋型脈動熱管(3)加工成以后，首先進(jìn)行抽真空，保證閉式螺旋型脈動熱管(3)內(nèi)部的真空度，然后在低溫環(huán)境下注入工作介質(zhì)，注液率為80%?90%，工作介質(zhì)為一氟三氯甲烷，利用共混法加入氧化銅納米顆粒。
【專利摘要】一種用于芯片冷卻的脈動熱管散熱裝置，包括芯片模塊及安裝在其上部的芯片冷卻基座，芯片冷卻基座與閉式螺旋型脈動熱管配合壓緊，使閉式螺旋型脈動熱管的蒸發(fā)段與芯片模塊充分接觸，閉式螺旋型脈動熱管的蒸發(fā)段嵌入芯片冷卻基座內(nèi)，芯片冷卻基座側(cè)面固定有冷卻風(fēng)扇支架，冷卻風(fēng)扇支架上固定有冷卻風(fēng)扇，冷卻風(fēng)扇位于閉式螺旋型脈動熱管的冷凝段上部，本發(fā)明利用閉式螺旋型脈動熱管中工作介質(zhì)的相變過程，實現(xiàn)對大功率芯片運行所產(chǎn)生熱量的快速導(dǎo)出，并將熱量利用冷卻風(fēng)扇快速地散放到周圍的環(huán)境中，從而保證大功率芯片在正常的溫度范圍內(nèi)高速穩(wěn)定地運行，具有結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，能耗小，散熱熱流密度大，散熱效率高等優(yōu)點。
【IPC分類】H01L23/427, H01L23/467
【公開號】CN105633037
【申請?zhí)枴緾N201610013077
【發(fā)明人】高建民, 唐瑞, 史曉軍, 李法敬, 徐亮, 李云龍
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月8日