一种大热流密度芯片的散热组合装置的制作方法

本实用新型涉及芯片散热的冷却装置，具体涉及一种大热流密度芯片的散热组合装置。

背景技术：

随着电路集成化程度越来越高，电子器件的高频、高速以及集成电路的密度和体积趋于微小化使得单位容积的电子元件发热量和单个芯片的能耗加大，芯片的热流密度高达200W/cm²设备紧凑化结构的设计使得散热更加困难，因而迫切需要解决高效散热技术难题。

现今应用较为广泛的散热方式：采用热管换热器与风扇协同工作，对芯片进行散热，该装置仅能解决热流密度100W/cm²以下的散热问题。

技术实现要素：

为解决芯片小尺寸、大发热量的难题，本实用新型提供一种大热流密度芯片的散热组合装置，采用均热板将芯片这个点热源产生的热量迅速地扩展到一个较大的平面，然后通过液冷冷板将均热板进行散热降温。

一种大热流密度芯片的散热组合装置，其特征在于：包括液冷冷板和均热板，所述均热板与所述液冷冷板贴合。

进一步为：所述均热板包括蒸发板和冷凝板，所述蒸发板和冷凝板密封连接并在两者之间形成真空腔，在所述真空腔内从所述蒸发板至冷凝板依次设置有相互贴合的金属丝网层和金属泡沫层，并在所述真空腔内填充有液体工质。

进一步为：在所述真空腔内设有若干个加强柱，所述加强柱贯穿所述金属丝网层和金属泡沫层，所述加强柱的两端端面分别与所述蒸发板的内壁及冷凝板的内壁固定连接。

进一步为：所述加强柱一端端部为小柱端，另一端端部为大柱端，所述小柱端的直径小于所述大柱端的直径；所述小柱端与所述冷凝板一体化连接，所述大柱端与所述蒸发板一体化连接。

进一步为：在所述均热板上设有充液管，所述充液管与所述真空腔相通。

进一步为：所述液冷冷板包括上板、下板和翅片，所述翅片位于所述上板和下板之间形成的热交换腔内，所述翅片的两侧面分别与所述上板和下板贴合，在所述液冷冷板上设有均与所述热交换腔相通的冷板进液口和冷板出液口。

进一步为：所述蒸发板与冷凝板均采用铝合金制成，所述金属泡沫层采用铜泡沫制成，所述金属丝网层采用不锈钢丝网制成。

本实用新型的有益效果：将均热板与液冷冷板组合使用，适用于大热流密度的芯片散热，能够将点热源迅速地扩展为面热源，有效地降低芯片工作时的表面温度，提高其可靠性，从而解决芯片小尺寸、大发热量的散热难问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中均热板的结构分解图；

图3为本实用新型在使用时的剖视图。

图中，1、均热板；11、蒸发板；12、冷凝板；13、充液管；14、金属丝网层；15、金属泡沫层；16、加强柱；2、液冷冷板；21、冷板进液口；22、冷板出液口；23、上板；24、翅片；25、下板；3、芯片；4、芯片支撑台。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细说明。

如图1所示，一种大热流密度芯片的散热组合装置，包括液冷冷板2和均热板1，所述均热板1与所述液冷冷板2贴合；

其中，如图2所示，所述均热板1包括蒸发板11和冷凝板12，所述蒸发板11和冷凝板12密封连接并在两者之间形成真空腔，在所述真空腔内从所述蒸发板11至冷凝板12依次设置有相互贴合的金属丝网层14和金属泡沫层15，并在所述真空腔内填充有液体工质；在所述真空腔内设有若干个加强柱16，所述加强柱16贯穿所述金属丝网层14和金属泡沫层15，所述加强柱16的两端端面分别与所述蒸发板11的内壁及冷凝板12的内壁固定连接；所述加强柱16一端端部为小柱端，另一端端部为大柱端，所述小柱端的直径小于所述大柱端的直径；所述小柱端与所述冷凝板12一体化连接，所述大柱端与所述蒸发板11一体化连接；在所述均热板1上设有充液管13，所述充液管13与所述真空腔相通。

如图3所示，所述液冷冷板2包括上板23、下板25和翅片24，所述翅片24位于所述上板23和下板25之间形成的热交换腔内，所述翅片24的两侧面分别与所述上板23和下板25贴合，在所述液冷冷板2上设有均与所述热交换腔相通的冷板进液口21和冷板出液口22。

另外，所述蒸发板11与冷凝板12均采用铝合金制成，所述金属泡沫层15采用铜泡沫制成，所述金属丝网层14采用不锈钢丝网制成。

具体的，均热板1中蒸发板11与冷凝板12通过高频压力扩散焊或真空钎焊焊接在一起，真空腔内部有起加强蒸发板11和冷凝板12连接作用的圆柱柱体即加强柱16，能够有效提高产品的结合强度，提高产品可靠性，产品焊接完成后，焊接充液管13，先对真空腔进行抽真空，然后将液体工质注入真空腔内部，最后对充液管13进行密封。真空腔内的金属泡沫层15和金属丝网层14作为毛细结构，为液体工质的流动提供动力。

液冷冷板2由上板23、下板25、翅片24等组成，液冷冷板2可采用高频压力扩散焊、真空钎焊、氮气保护焊及搅拌摩擦焊中的任意一种方式进行焊接，上板23与翅片24、下板25与翅片24之间需要铺设焊料箔，通过夹具对产品进行装夹、压紧，然后进炉焊接。

均热板1中蒸发板11、冷凝板12、充液管13的材料均采用铝合金，金属泡沫层15的材料为铜泡沫，铜泡沫由烧结炉通过粉末烧结而成，金属泡沫层15为200~800目，具体为无氧铜，厚度为0.5~3mm。金属丝网层14通过多层不锈钢丝网复合编制而成，金属丝网层为20~80目，厚度1~5mm。液体工质可以使丙酮、纯水、氨等，具体为丙酮，充注量为腔体容积的50%，真空度要求在10^-3Pa以下。

液冷冷板2中上板23、下板25、翅片24材料均为铝合金，其换热工质采用乙二醇水溶液，换热工质通过冷板进液口21和冷板出液口22在热交换腔内进行流动。

本实用新型的工作原理：芯片3产生的热量通过蒸发板11导入均热板1内部，金属泡沫层15中的液体工质受热蒸发气化向上、四周流动，进入金属丝网层14内，蒸汽传导至冷凝板12，而后热量通过液冷冷板2的上板23进入液冷冷板内部翅片24，翅片24温度升高，使翅片24周围换热工质温度升高，由动力系统将换热工质运走，达到散热的目的。这样使均热板1的金属丝网层14内蒸汽温度降低液化，而后由金属泡沫层15和金属丝网层14内部的毛细力运输至蒸发板11，由此形成一个散热循环。其中，金属泡沫层15的目数较多，金属颗粒直径小，材料毛细半径小，毛细力较大；金属丝网层14目数比金属泡沫少，丝径较大，毛细力略小。

本实用新型的使用方式，如图3所示，芯片支撑台4与芯片3、芯片3与均热板1、均热板1与液冷冷板2间均通过导热硅脂紧密贴合，芯片3产生的热量扩展到均热板1后，由均热板1将热量导入液冷冷板2中，而后，换热工质通过动力系统进行流动，将热量带走。所述装置在工作过程中可倾斜安装、垂直安装等，对重力及加速度的影响有一定的适应性。

本实用新型适用于电子芯片散热，包括CPU、GPU、LED、高能高频电子芯片等，可用于航空航天、医疗器械等多个领域。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。