專利名稱：一種高效微通道蒸發(fā)冷頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芯片冷卻降溫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效微通道蒸發(fā)冷頭。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，芯片的集成度越來越高，運(yùn)算速度越來也快，功耗和發(fā)熱量越來越大，而芯片面積卻希望越來越小。小面積上的高發(fā)熱量無法及時排除時，將導(dǎo)致芯片溫度的升高，而芯片在高溫下的工作效率、使用壽命和穩(wěn)定性都將會大大折扣。因而芯片的散熱問題將成為芯片發(fā)展道路上的瓶頸。傳統(tǒng)的芯片散熱方法主要有風(fēng)冷式、熱管式、水冷式及液氮式。風(fēng)冷式是通過風(fēng)扇促進(jìn)局部空氣的循環(huán)流動，從而帶走熱量，達(dá)到降溫的目的，風(fēng)冷散熱方案的傳導(dǎo)能力約為lW/cm2。熱管式傳導(dǎo)性能比風(fēng)冷式較佳，可以達(dá)到10W/CM2，目前應(yīng)用在一些性能較高的電腦CPU降溫上，但熱管式受環(huán)境溫度的影響較大，啟動時間長，在啟動過程中溫度會不斷上升。隨著芯片發(fā)熱量的進(jìn)一步增加，熱管式已不能滿足需求，液冷式降溫就應(yīng)運(yùn)而生，其通過液體在冷頭內(nèi)循環(huán)，液冷頭直接與芯片接觸，其散熱性能最佳能達(dá)到100W/cm2，基本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，但其存在兩個較大的缺點I、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)的崩潰，因而該產(chǎn)品的使用存在一定的風(fēng)險；2、循環(huán)水的溫度受環(huán)境的影響，不可能過低，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)無法在應(yīng)用層面得到近一步的推廣。從計算機(jī)芯片的發(fā)展來看，大功率芯片的應(yīng)用是一種趨勢，散熱量會在200W-500W之間。盡管目前傳統(tǒng)的技術(shù)仍占據(jù)主流市場，但這些散熱產(chǎn)品都屬于被動式散熱，無法實現(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。目前主動式降溫的方法有幾種，包括半導(dǎo)體冷片、冷凍水降溫、壓縮機(jī)制冷，液氮等。半導(dǎo)體冷片制冷雖然一度受到重視，但由于其過低的能效比、產(chǎn)品可靠性、冷凝水等致命弱點，最終以失敗而告終。而冷凍水降溫需要一個復(fù)雜的冷水機(jī)系統(tǒng)或冰儲冷系統(tǒng)，水的傳導(dǎo)系數(shù)不高，同時水對電子元器是非常危險，也導(dǎo)致市場無法展開實質(zhì)的應(yīng)用。液氮僅用于游戲玩家或超頻愛好者作業(yè)余之用，無法展開產(chǎn)品市場化。 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)傳導(dǎo)性較佳。從理論上，是實現(xiàn)芯片冷卻降溫的最佳途徑。但目前限制該技術(shù)發(fā)展主要由于市面上缺乏性能穩(wěn)定可靠的微型制冷壓縮機(jī)和小面積上的高效蒸發(fā)冷頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種微型化、散熱降溫性能較佳的高效微通道蒸發(fā)冷頭。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，包括主體及安裝座，所述主體部分容置于所述安裝座中，所述主體包括蒸發(fā)冷頭基體及與芯片直接接觸的蓋片，所述蒸發(fā)冷頭基體上設(shè)有微通道流道進(jìn)口及微通道流道出口，所述微通道流道進(jìn)口連接有節(jié)流短管，所述微通道流道出口連接有紫銅管，所述蒸發(fā)冷頭基體一個端面上設(shè)有微通道流道，所述蒸發(fā)冷頭基體與蓋片焊接在一起，所述蓋片直接與發(fā)熱芯片貼合并對其散熱。進(jìn)一步，在上述一種高效微通道蒸發(fā)冷頭中，所述蒸發(fā)冷頭基體的另一端面的中部設(shè)有用于填充保溫材料的容置槽。進(jìn)一步，在上述一種高效微通道蒸發(fā)冷頭中，所述微通道流道進(jìn)口及微通道流道出口與蒸發(fā)冷頭內(nèi)部的微通道流道直接相通。進(jìn)一步，在上述一種高效微通道蒸發(fā)冷頭中，所述微通道流道進(jìn)口與節(jié)流短管焊接在一起，所述微通道流道出口與紫銅管焊接在一起。進(jìn)一步，在上述一種高效微通道蒸發(fā)冷頭中，所述高效微通道蒸發(fā)冷頭還包括外部的軟管，所述節(jié)流短管及紫銅管均可通過洛克環(huán)壓接的方式與軟管相連。進(jìn)一步，在上述一種高效微通道蒸發(fā)冷頭中，所述蒸發(fā)冷頭基體及蓋片采用銅或鋁或其他熱傳導(dǎo)性強(qiáng)的金屬或合金材料制成。進(jìn)一步，在上述一種高效微通道蒸發(fā)冷頭中，所述蓋片的厚度為3mm以下。進(jìn)一步，在上述一種高效微通道蒸發(fā)冷頭中，所述微通道流道結(jié)構(gòu)可為單通道、雙通道、直通流道或多流道；所述冷媒微通道結(jié)構(gòu)形狀可為直角、圓角或三角。進(jìn)一步，在上述一種高效微通道蒸發(fā)冷頭中，所述蒸發(fā)冷頭基體靠近冷媒出口孔一側(cè)設(shè)有溫度傳感器安裝孔。進(jìn)一步，在上述一種高效微通道蒸發(fā)冷頭中，所述溫度傳感器安裝孔共有兩個，對稱分布在所述微通道流道出口的兩側(cè)，用于安裝溫度傳感器感知冷頭溫度，一個主用，一個備用。 本發(fā)明一種高效微通道蒸發(fā)冷頭通過高效微通道蒸發(fā)冷頭與芯片直接接觸，微通道內(nèi)部冷媒蒸發(fā)產(chǎn)生冷量，吸收并帶走芯片所產(chǎn)生的熱量，所述高效微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部冷媒蒸發(fā)效果好，冷卻能力強(qiáng)，溫度感應(yīng)靈敏，結(jié)構(gòu)緊湊，方便安裝，適應(yīng)于各種類型的大功率芯片冷卻降溫。


圖I為本發(fā)明一種高效微通道蒸發(fā)冷頭一實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中高效微通道蒸發(fā)冷頭的另一角度整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I中的主體與安裝座分解示意圖；圖4為圖3中安裝座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖3中主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5中蒸發(fā)冷頭基體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6中微通道流道為單流道的結(jié)構(gòu)示意圖8為圖6中微通道流道為雙流道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖6中微通道流道為直通流道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為圖6中微通道流道為四流道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為圖5中節(jié)流短管和紫銅管與軟管通過洛克環(huán)壓接的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。請參閱圖I至圖6，本發(fā)明一種高效微通道蒸發(fā)冷頭是以冷媒作為導(dǎo)熱媒介，配合壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)工作的微通道蒸發(fā)冷頭，該蒸發(fā)冷頭作為壓縮機(jī)式芯片冷卻系統(tǒng)的主要部件，給大功率芯片，電腦CPU和GPU芯片降溫冷卻之用。 所述高效微通道蒸發(fā)冷頭包括主體I及安裝座2，所述主體I部分容置于所述安裝座2中，所述主體I包括蒸發(fā)冷頭基體11及與芯片直接接觸的蓋片12，所述蒸發(fā)冷頭基體11設(shè)有微通道流道進(jìn)口 113及微通道流道出口 114，所述微通道流道進(jìn)口 113連接有節(jié)流短管13，所述微通道流道出口 114連接有紫銅管14。所述蒸發(fā)冷頭基體11 一個端面上設(shè)有微通道流道115，所述蒸發(fā)冷頭基體11與蓋片12焊接在一起，蓋片12直接與發(fā)熱芯片貼合并對其散熱。所述蒸發(fā)冷頭基體11另一端面中部設(shè)有保溫層，具體為內(nèi)填充保溫材料的容置槽111。所述微通道流道進(jìn)口 113與節(jié)流短管13焊接在一起，所述微通道流道出口 114與紫銅管14焊接在一起，且所述微通道流道進(jìn)口 113及微通道流道出口 114與微通道流道115直接相通。所述蒸發(fā)冷頭基體11的另一端面靠近微通道流道出口 114處還設(shè)有傳感器安裝孔112，用于放置溫度傳感器，以感應(yīng)熱交換后的溫度。本實施例中，所述傳感器安裝孔112為兩個，對稱分布在所述微通道流道出口 114的兩側(cè)，一個主用，另一個備用。所述蒸發(fā)冷頭基體11和蓋片12采用為銅或鋁或其他熱傳導(dǎo)性強(qiáng)的金屬或合金材料制成，其厚度為3mm以下。本實施例中，所述蓋片12與蒸發(fā)冷頭基體11焊接在一起形成一體，所述蓋片12需至少突出0. 2mm,以方便與芯片的接觸與安裝。所述安裝座2上對稱設(shè)有固定主體I的安裝孔位21、安置并通過溫度傳感器的孔位22、安置并通過節(jié)流短管13的孔位23、安置并通過紫銅管14的孔位24。請參閱圖7至圖10，所述微通道流道115前后端分別與微通道流道進(jìn)口 113、微通道流道出口 114相通，所述冷媒微通道流道115可以為單流道、雙流道、直通流道、或多流道；該通道截面形狀可為直角，圓角或三角?？砂床煌瑧?yīng)用需求，比如溫度、流速、壓力、冷量等條件進(jìn)行設(shè)定。請參閱圖11，所述高效微通道蒸發(fā)冷頭還包括外部的軟管8，所述節(jié)流短管13與軟管8通過洛克環(huán)9壓接在一起，形成冷媒流入蒸發(fā)冷頭的通道，所述紫銅管14與軟管8通過洛克換9壓接在一起，形成冷媒流出蒸發(fā)冷頭的通道。本發(fā)明一種高效微通道蒸發(fā)冷頭是以冷媒作為導(dǎo)熱媒介，配合壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)工作的微通道蒸發(fā)冷頭，該蒸發(fā)冷頭作為壓縮機(jī)式芯片冷卻系統(tǒng)的主要部件，給大功率芯片，電腦CPU和GPU芯片降溫冷卻之用。其制冷原理如下由安裝座2將主體I中的蓋片12 —面固定貼合于芯片上，冷媒由壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷凝器散熱，在經(jīng)由軟管8通過節(jié)流短管13泄壓后由微通道流道進(jìn)口 113進(jìn)入冷頭內(nèi)部的微通道流道115，冷媒在微通道流道115內(nèi)迅速蒸發(fā)并急劇降溫，并通過蓋片12與芯片的直接貼合進(jìn)行熱交換，從而實現(xiàn)對芯片的降溫和冷卻，之后冷媒由微通道流道出口 114排除，經(jīng)由紫銅管14和軟管8回到壓縮機(jī)中，完成一次制冷循環(huán)?？梢岳斫猓隼涿娇蔀橹评鋭?R134a等)。可以理解，所述安裝座可為塑料或其他具有保溫性質(zhì)的材料，可減少冷量的損失及冷凝水的產(chǎn)生?？梢岳斫猓景l(fā)明一種高效微通道蒸發(fā)冷頭可為單芯片降溫，也可組合為多芯片降溫。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明一種高效微通道蒸發(fā)冷頭以冷媒為循環(huán)媒介，通過將冷媒從微通道流道進(jìn)口注入到冷媒微通道結(jié)構(gòu)進(jìn)行蒸發(fā)，并與芯片發(fā)生熱交換，從而對芯片進(jìn)行降溫和冷卻，具有如下優(yōu)點I、所述節(jié)流短管直接與冷頭焊接成為整體，增加制冷效果，同時方便使用；2、節(jié)流短管及紫銅管中使用軟管與銅管的洛克環(huán)連接技術(shù)，方便多種應(yīng)用安裝；3、蓋體部為薄銅板，且通過焊接與基體部形成一體，最大可能的增加與芯片的熱交換率。4、冷媒微通道結(jié)構(gòu)采用多種冷媒式微通道結(jié)構(gòu)，方便多種應(yīng)用領(lǐng)域及多芯片冷卻方案的實施。5、微通道流道出口處還設(shè)有溫度傳感器，可有效直接的傳送溫度信號；6、安裝座和保溫層具有保溫功能，可有效防止冷凝水的產(chǎn)生。綜上，本發(fā)明一種高效微通道蒸發(fā)冷頭通過高效微通道蒸發(fā)冷頭與芯片直接接觸，微通道內(nèi)部冷媒蒸發(fā)產(chǎn)生冷量，吸收并帶走芯片所產(chǎn)生的熱量，所述高效微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部冷媒蒸發(fā)效果好，冷卻能力強(qiáng)，溫度感應(yīng)靈敏，結(jié)構(gòu)緊湊，方便安裝，適應(yīng)于各種類型的大功率芯片冷卻降溫。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(jìn)行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，包括主體及安裝座，所述主體部分容置于所述安裝座中，所述主體包括蒸發(fā)冷頭基體及與芯片直接接觸的蓋片，所述蒸發(fā)冷頭基體上設(shè)有微通道流道進(jìn)口及微通道流道出口，所述微通道流道進(jìn)口連接有節(jié)流短管，所述微通道流道出口連接有紫銅管，所述蒸發(fā)冷頭基體一個端面上設(shè)有微通道流道，所述蒸發(fā)冷頭基體與蓋片焊接在一起，所述蓋片直接與發(fā)熱芯片貼合并對其散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，所述蒸發(fā)冷頭基體的另一端面的中部設(shè)有用于填充保溫材料的容置槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，所述微通道流道進(jìn)口及微通道流道出口與蒸發(fā)冷頭內(nèi)部的微通道流道直接相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，所述微通道流道進(jìn)口與節(jié)流短管焊接在一起，所述微通道流道出口與紫銅管焊接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，所述高效微通道蒸發(fā)冷頭還包括外部的軟管，所述節(jié)流短管及紫銅管均可通過洛克環(huán)壓接的方式與軟管相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，所述蒸發(fā)冷頭基體及蓋片采用銅或鋁或其他熱傳導(dǎo)性強(qiáng)的金屬或合金材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，所述蓋片的厚度為3mm以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，所述微通道流道結(jié)構(gòu)可為單通道、雙通道、直通流道或多流道；所述冷媒微通道結(jié)構(gòu)形狀可為直角、圓角或三角。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，所述蒸發(fā)冷頭基體靠近冷媒出口孔一側(cè)設(shè)有溫度傳感器安裝孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，其特征在于，所述溫度傳感器安裝孔共有兩個，對稱分布在所述微通道流道出口的兩側(cè)，用于安裝溫度傳感器感知冷頭溫度，一個主用，一個備用。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種高效微通道蒸發(fā)冷頭，包括主體及安裝座，所述主體部分容置于所述安裝座中，所述主體包括蒸發(fā)冷頭基體及與芯片直接接觸的蓋片，所述蒸發(fā)冷頭基體上設(shè)有微通道流道進(jìn)口及微通道流道出口，所述微通道流道進(jìn)口連接有節(jié)流短管，所述微通道流道出口連接有紫銅管，所述蒸發(fā)冷頭基體一個端面上設(shè)有微通道流道，所述蒸發(fā)冷頭基體與蓋片焊接在一起，所述蓋片直接與發(fā)熱芯片貼合并對其散熱。本發(fā)明通過高效微通道蒸發(fā)冷頭與芯片直接接觸，微通道內(nèi)部冷媒蒸發(fā)產(chǎn)生冷量，吸收并帶走芯片所產(chǎn)生的熱量，所述高效微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部冷媒蒸發(fā)效果好，冷卻能力強(qiáng)，溫度感應(yīng)靈敏，結(jié)構(gòu)緊湊，方便安裝，適應(yīng)于各種類型的大功率芯片冷卻降溫。
文檔編號F25B1/00GK102683306SQ20121015844
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者孫正軍 申請人:孫正軍