一种计算设备及其冷板的制作方法

本申请实施例涉及计算机硬件领域，尤其涉及一种计算设备及其相变增强型冷板。

背景技术：

1、冷板是液冷系统与热源进行换热的关键部件，例如但不限于可用于计算设备的中央处理器(central processing unit，cpu)散热。具体地，通过换热芯基板与cpu贴合，换热过程中热量自cpu导至换热芯基板，再通过换热芯基板上的换热芯翅片与水进行热交换，并经由液冷循环将热量带走。

2、由于铜基板横向传热能力比较差，基板尺寸过大或者说其板面尺寸超出相适配的热源尺寸较多的话，则会导致位于基板周边的翅片基本无法参与到上述换热过程中。也就是说，换热芯翅片不能达成其设计换热能力。因此，现有冷板的换热芯基板尺寸大多与芯片尺寸差不多，但直接影响换热芯翅片的可布置区域，进而无法获得良好的散热能力。

3、特别是，对于小尺寸大功率的发热部件来说，上述问题尤为显著。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种计算设备及其冷板，通过结构优化改善冷板散热能力及散热效率，以支持不同大功率发热部件应用场景的配置。

2、本申请实施例第一方面提供了一种冷板，包括围合形成冷却腔的盖板和换热芯，该冷却腔具有进液口和出液口的盖板，换热芯包括基板和多个散热翅片，该基板的底面用于与发热部件适配换热，发热部件工作产生的热量首先传递至换热芯基板，各散热翅片位于冷却腔中且间隔设置在基板上，通过液冷循环可将交换至散热翅片的热量带走；本方案中，在基板的本体上设置有用于容纳相变工质的相变腔，且该相变腔的下壁面具有毛细结构，毛细结构至少配置在该下壁面的外周区域部分。如此设置，相变腔内的相变工质受热并汽化，汽化吸收大量的汽化潜热，携带热量高温的气体充满整个相变腔，与低温的上壁接触快速冷凝，形成液态工质回落到相变腔的下壁；该相变过程中，相变腔顶部的基板本体全幅面参与热交换，基板周边的翅片由此可充分参与热交换。与此同时，随着发热部件对应区域液体不断受热挥发并减小，在相变腔下壁面毛细结构的作用下，能够将外周相变工质快速吸到相变腔下壁面液量挥发减小的区域，确保该区域的最大换热量。整体来看，基板本体外周的传热性能通过相变侧的配置得以改善，可充分利用液冷循环的热负载能力，能够有效提高冷板的整体换热能力。

3、在实际应用中，可在相变腔下壁面的全表面配置有毛细结构。这样，可以形成发热部件所在区域以及全表面的液态工质动态流动转移，能够进一步提升换热效率，

4、在实际应用中，该相变腔中充有相变工质后抽真空，以形成利于受热相变的真空状态。

5、基于第一方面，本申请实施例还提供了第一方面的第一种实施方式：毛细结构呈非规则排布状。基于基板底面与发热部件进行基础换热的特点，液态工质始终覆于相变腔的下壁面，也即相变受热工作面上，非规则排布的毛细结构能够在下壁面上形成较为丰富的流动路径，液态相变工质可在毛细结构的作用下流向其幅面内的任一位置，以充分发挥液态相变工质减少区域的换热能力，提高相变工质的汽化效率。

6、示例性的，相变腔的全部壁面具有毛细结构，在有效提高汽化效率的基础上，接近冷动腔一侧的毛细结构还能够提高冷凝效率。

7、在实际应用中，可采用烧结工艺在相变腔的下壁面上形成该毛细结构。示例性的，可利用不同形态的铜份，通过控制相应的烧结温度，以形成不同孔隙和渗透率的无序毛细结构。

8、基于第一方面，或第一方面的第一种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第二种实施方式：盖板与换热芯的适配面具有内凹容腔，内凹容腔的周边的盖板本体具有安装止口，该安装止口朝向所述换热芯延伸形成；相应地，基板与盖板的适配面具有安装凹部，且盖板通过安装止口与换热芯的安装凹部密封适配，以由内凹容腔和安装凹部内侧的基板本体围合形成所述冷却腔。两者间密封组装结构设计，能够确保冷却腔具有可靠的密封性。

9、在其他实际应用中，盖板和换热芯也可采用一体式结构，例如采用3d打印工艺，直接围合形成的冷却腔密封性较好，且批量生产时工艺成本较低。

10、基于第一方面，或第一方面的第一种实施方式，或第一方面的第二种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第三种实施方式：该相变腔内设置有多个导流柱，每个导流柱的上、下端分别与相变腔的上、下壁面连接。这样，气态工质接触低温上壁面后冷凝，形成的液态工质可沿相应的导流柱回落至下壁面上，可快速将液态工质快速引导至底部受热壁面，提高实际回落速度；另外，基于导流柱支撑在上壁面和下壁面之间，可同时提高基板的本体刚度，方便组装操作过程中进行合理施力，不易产生影响换热性能的变形，具有较好的装配工艺性。

11、在实际应用中，导流柱的布置数量以及在相变腔中的间隔排布密度，可根据不同待散热发热部件的实际散热需求设定。

12、示例性的，该导流柱与上壁面的连接点位应当优选选择趋近于温度低点，导流柱与下壁面的连接点位应当优选选择趋近于温度高点，由此，在液态工质回落阶段，可将相对多的液态工质引导至工作温度较高的区域，提高液态工质的汽化效率。

13、示例性的，该导流柱可以竖直设置，也可相对于竖直方向倾斜一定角度设置。

14、基于第一方面，或第一方面的第一种实施方式，或第一方面的第二种实施方式，或第一方面的第三种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第四种实施方式：基体的顶面上还设有增强相变体，增强相变体位于相变腔的上方，并具有与相变腔连通的增强相变腔，增强相变腔的至少部分位于冷却腔中。由此可增大冷凝工作面，加大换热面积。

15、示例性的，该增强相变体配置为间隔设置的多个，多个散热翅片设置在基板的顶面和/或增强相变体的外表面上。

16、基于第一方面的第四种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第五种实施方式：位于相邻的两个增强相变体之间的散热翅片，均配置为：固定在相邻的两个增强相变体上。基于此，相邻增强相变体与两者间的多个散热翅片形成互联，能够合理平衡冷却腔内各增强相变体的换热能力，使得相变腔和增强相变腔的冷凝工作面温度趋于一致，整体平衡液冷侧和相变侧的换热能力。

17、示例性的，增强相变体的顶面与内凹容腔的底壁相抵，在充分利用内凹容腔的深度空间外，两者相抵还可形成稳定支撑，提高冷板的整体强度。散热翅片设置在增强相变体的侧面上，且散热翅片的本体沿基板的本体延伸方向布置，方便加工成型。

18、本申请实施例第二方面提供了一种计算设备，包括发热器件和用于提供散热能力的冷板，该冷板采用如前所述冷板。

19、示例性的，该计算设备可以为计算机或服务器，该发热器件可以为cpu，以可以为显卡的gpu。

技术特征：

1.一种冷板，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的冷板，其特征在于，所述相变腔的下壁面的全表面上配置有所述毛细结构。

3.根据权利要求1或2所述的冷板，其特征在于，所述相变腔的全部壁面具有毛细结构。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷板，其特征在于，所述毛细结构呈非规则排布状。

5.根据权利要求4所述的冷板，其特征在于，所述毛细结构采用烧结工艺制成。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的冷板，其特征在于，所述相变腔内设置有多个导流柱，每个导流柱的上、下端分别与所述相变腔的上、下壁面连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷板，其特征在于，所述盖板与所述换热芯的适配面具有内凹容腔，所述内凹容腔的周边的盖板本体具有安装止口，所述安装止口朝向所述换热芯延伸；所述基板与所述盖板的适配面具有安装凹部，且所述盖板通过所述安装止口与所述换热芯的所述安装凹部密封适配，以由所述内凹容腔和所述安装凹部内侧的基板本体围合形成所述冷却腔，所述进液口和所述出液口设置在所述盖板上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷板，其特征在于，所述基体的顶面上还设有增强相变体，所述增强相变体位于所述相变腔的上方，并具有与所述相变腔连通的增强相变腔，所述增强相变腔的至少部分位于所述冷却腔中。

9.根据权利要求8所述的冷板，其特征在于，所述增强相变体配置为间隔设置的多个，所述多个散热翅片设置在所述基板的顶面和/或所述增强相变体的外表面上。

10.根据权利要求9所述的冷板，其特征在于，位于相邻的两个所述增强相变体之间的所述散热翅片，均配置为：固定在相邻的两个所述增强相变体上。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的冷板，其特征在于，所述增强相变体的顶面与所述内凹容腔的底壁相抵，所述散热翅片设置在所述增强相变体的侧面上，且所述散热翅片的本体沿所述基板本体的延伸方向布置。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的冷板，其特征在于，所述盖板和所述换热芯为一体式结构。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的冷板，其特征在于，所述相变腔中充有相变工质，且为真空状态。

14.一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括发热器件和用于提供散热能力的冷板，所述冷板采用权利要求1至13中任意一项所述冷板。

技术总结
本申请实施例公开了计算设备及其冷板。该冷板的盖板与换热芯围合形成液冷侧的冷却腔，其换热芯通过基板的底面与发热部件适配换热，基板本体上设置有用于容纳相变工质的相变腔，辅以构建相变增强冷板，且该相变腔的下壁面具有毛细结构，该毛细结构至少配置在该下壁面的外周区域部分。如此设置，发热部件工作产生的热量首先传递至换热芯基板，相变腔内的相变工质受热并汽化，携带热量高温的气体充满整个相变腔，与低温的上壁接触快速冷凝并回落至相变腔的底部；在相变腔毛细结构的作用下，将外周相变工质快速吸到相变腔下壁面液量挥发减小的区域，确保该区域的最大换热量，并基于冷却腔与液冷系统建立的液冷循环将热量带走，换热效率较高。

技术研发人员：姚希栋,胡建全
受保护的技术使用者：华为云计算技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13