一种高效电子元器件集成微流体冷却装置

文档序号:26041431发布日期:2021-07-27 13:52阅读:160来源:国知局
一种高效电子元器件集成微流体冷却装置

本实用新型属于精密设备技术,具体涉及高效电子元器件集成微流体冷却装置。



背景技术:

高温会对芯片的工作状态产生很大的影响,导致芯片的出错率增高,降低芯片工作的稳定性。而高温下的芯片会与外部环境形成的比较大的温差,从而产生热应力,这也会导致芯片的机械强度降低,从而是芯片的使用寿命缩短。由于晶体管等电子元件尺寸越来越小,单位面积内所散发的热量变的越来越多。为了提高散热程度,散热器尺寸越做越大,从早期比处理器还小到远远大于处理器。散热器从整体形态上也发生了很大的改变,从自然对流变成了压式吹风。换热方式也发生了一系列的变化,从自然对流空冷变成强制风冷,一体化水冷等,但这种换热方式不仅耗能高,散热效率还低。由于普遍存在的空气冷却方法的固有限制,电子设备和热管理系统是分开设计的和制造的,导致热量必须在多个材料中传播相对较长的距离才能去除,这给提高冷却效率带来了一个很大的障碍。而微流体冷却系统采用的水冷方式不仅耗能低,散热效率还高,最主要的是它可以实现电子设备和热管理系统的一体化设计。

为此提供了一种高效电子元器件集成微流体冷却装置的结构设计,将电子设备和热管理系统相结合,进行一体化设计,并采用水冷的方式针对性的对电子设备进行散热。



技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本实用新型设计了一种高效电子元器件集成微流体冷却装置的结构设计,并通过以下技术方案实现:一种高效电子元器件集成微流体冷却装置,其特征在于,包括:通道入口、电子元件a、电子元件b、通道出口、芯片、电子元件c;微通道i、微通道ii、微通道iii;

所述芯片表面靠近两短边侧分别开有通道入口和通道出口;芯片表面固定连接有电子元件a、电子元件b、电子元件c,在三个电子元件下分布有微通道i、微通道ii、微通道iii;

进一步的,所述通道入口和通道出口直径尺寸为1.2mm;

进一步的,所述芯片尺寸长47mm、宽30mm、厚1mm;

进一步的,所述微通道i、微通道ii、微通道iii的长度均为10mm;通道直径尺寸为0.5mm;

进一步的,所述电子元件a、电子元件b、电子元件c尺寸为长11mm、宽6mm、厚2mm。

本实用新型的有益效果是:

1、实现电子设备和热管理系统的统一设计。这种设计不仅耗能低,成本低,而且能够实现电子设备的全面散热。

2、能够有效的解决电子设备发热不均匀的现象,大大提高的电子设备的工作性能和使用寿命。

3、液体比气体能更好的去除热量,散热效率更高,减少能源的消耗。

当然,实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1是本发明专利高效电子元器件集成微流体冷却系统的结构设计俯视图。

图2是高效电子元器件集成微流体冷却系统的结构设计左视图。

图3是高效电子元器件集成微流体冷却系统的结构设计主视图。

图4是高效电子元器件集成微流体冷却系统的结构设计微通道示意图。

图5是高效电子元器件集成微流体冷却系统的结构设计三维示意图。

图中各标号:(1)通道入口、(2)电子元件a、(3)电子元件b、(4)通道出口、(5)芯片、(6)电子元件c、(7)微通道i、(8)微通道ii、(9)微通道iii。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参阅图1至图5所示,一种高效电子元器件集成微流体冷却装置,其特征在于,包括:通道入口1、电子元件a2、电子元件b3、通道出口4、芯片5、电子元件c6、微通道i7、微通道ii8、微通道iii9;

所述芯片5表面靠近两短边侧分别开有通道入口1和通道出口4;芯片5表面固定连接有电子元件a2、电子元件b3、电子元件c6,在三个电子元件下分布有微通道i7、微通道ii8、微通道iii9;

所述通道入口1和通道出口4直径尺寸为1.2mm;

所述芯片5尺寸长47mm、宽30mm、厚1mm;

所述微通道i7、微通道ii8、微通道iii9的长度均为10mm;通道直径尺寸为0.5mm;

所述电子元件a2、电子元件b3、电子元件c6尺寸为长11mm、宽6mm、厚2mm。

一种高效电子元器件集成微流体冷却装置的设计方法为:

(1)采用嵌入式冷却,将微流体冷却通道的3d网络直接放入半导体芯片中,实现电子设备和热管理系统的统一设计。这种设计不仅耗能低,成本低,而且能够实现电子元器件的全面散热;

(2)可以根据热源针对性的设计微通道,将微通道设置在发热电子元件有源区下方,在发热率高的电子元件下增加微通道的数量或改变微通道的结构,提高它的散热率。这种针对性散热不仅具有较强的目的性,还具有较高的灵活性;

(3)为了提高微通道的传热效果,使用液体冷却液进行冷却,让液体进入微通道带走发热元件所散发的热量,从而实现降低发热元件表面温度的目的。液体冷却比传统风冷的散热效果更好效率更高。

一种高效电子元器件集成微流体冷却装置的工作原理为:

用注射泵将冷却液从通道入口注入,冷却液会分别流向微通道i、微通道ii、微通道iii。由于电子元件所散发的热量不同,电子元件a最多、电子元件c次之、电子元件b最低,且为了保证散热的整体均匀性,因此设计了微通道i、微通道iii、微通道ii,分别位于电子元件a、电子元件c,电子元件b下,散热量的不同所设计的通道结构数量也不同。让冷却液流经微通道来带走电子元件所发出的热量,最后从通道出口流出,带走热量。



技术特征:

1.一种高效电子元器件集成微流体冷却装置,其特征在于,包括:通道入口、电子元件a、电子元件b、通道出口、芯片、电子元件c;微通道i、微通道ii、微通道iii;

所述芯片表面靠近两短边侧分别开有通道入口和通道出口;芯片表面固定连接有电子元件a、电子元件b、电子元件c,在三个电子元件下分布有微通道i、微通道ii、微通道iii。

2.根据权利要求1所述一种高效电子元器件集成微流体冷却装置,其特征在于,所述通道入口和通道出口直径尺寸为1.2mm。

3.根据权利要求1所述一种高效电子元器件集成微流体冷却装置,其特征在于,所述芯片尺寸长47mm、宽30mm、厚1mm。

4.根据权利要求1所述一种高效电子元器件集成微流体冷却装置,其特征在于,所述微通道i、微通道ii、微通道iii的长度均为10mm;通道直径尺寸为0.5mm。

5.根据权利要求1所述一种高效电子元器件集成微流体冷却装置,其特征在于,所述电子元件a、电子元件b、电子元件c尺寸为长11mm、宽6mm、厚2mm。


技术总结
本实用新型公开了一种高效电子元器件集成微流体冷却装置,其特征在于,包括:通道入口、电子元件A、电子元件B、通道出口、芯片、电子元件C;微通道I、微通道II、微通道III该装置较以前的微流体冷却系统的区别在于将微流体冷却通道的3D网络直接放入半导体芯片中,通过这种嵌入式冷却装置将电子设备和热管理系统相结合,实现一体化设计。由于电子元器件工作时会出现散热不均的现象,本发明设计的微流体冷却系统可以有效的解决这个问题,根据电子元器件散热率的不同,灵活的设计冷却系统微通道的结构,从而提高电子元器件散热的均匀性。本发明采用液体冷却,在微流体冷却通道加入液体冷却液,比传统风冷能更好去除热量,降低能源的消耗。

技术研发人员:龙威;李萌;冯朗;赵章行;辛晓承;高浩;任璞;任焘;刘云;魏先杰
受保护的技术使用者:昆明理工大学
技术研发日:2020.12.29
技术公布日:2021.07.27
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