[发明专利]一种高效微通道蒸发冷头

说明书

技术领域

本发明涉及芯片冷却降温技术领域，特别涉及一种高效微通道蒸发冷头。

背景技术

随着科技的发展，芯片的集成度越来越高，运算速度越来也快，功耗和发热量越来越大，而芯片面积却希望越来越小。小面积上的高发热量无法及时排除时，将导致芯片温度的升高，而芯片在高温下的工作效率、使用寿命和稳定性都将会大大折扣。因而芯片的散热问题将成为芯片发展道路上的瓶颈。

传统的芯片散热方法主要有：风冷式、热管式、水冷式及液氮式。风冷式是通过风扇促进局部空气的循环流动，从而带走热量，达到降温的目的，风冷散热方案的传导能力约为1W/cm2。热管式传导性能比风冷式较佳，可以达到10W/CM2，目前应用在一些性能较高的电脑CPU降温上，但热管式受环境温度的影响较大，启动时间长，在启动过程中温度会不断上升。

随着芯片发热量的进一步增加，热管式已不能满足需求，液冷式降温就应运而生，其通过液体在冷头内循环，液冷头直接与芯片接触，其散热性能最佳能达到100W/cm2，基本可以满足目前的需求。比如电脑CPU降温就有水冷降温法，主要由与发热芯片直接接触的冷头、水泵、水箱，水排等组成冷水循环系统。水泵将水箱中的冷水送至冷头内，在冷头内与直接接触的发热芯片进行热交换，从而带走芯片的热量，并通过水排进行散热。该方法在一定程度上能满足芯片降温的需求，但其存在两个较大的缺点：

1、芯片及其电路系统均忌水，一旦水管或冷头泄露，将造成电路系统的崩溃，因而该产品的使用存在一定的风险；

2、循环水的温度受环境的影响，不可能过低，而且水的热传导性较差，因而冷头端的热交换温差有限，这将限制液冷降温的热交换量。受这方面的限制，水冷系统无法在应用层面得到近一步的推广。

从计算机芯片的发展来看，大功率芯片的应用是一种趋势，散热量会在200W-500W之间。尽管目前传统的技术仍占据主流市场，但这些散热产品都属于被动式散热，无法实现热交换能力的提升，不可能满足大功率芯片散热的需求。所以只有主动式降温产品有可能满足大功率芯片的换热需求。

目前主动式降温的方法有几种，包括半导体冷片、冷冻水降温、压缩机制冷，液氮等。半导体冷片制冷虽然一度受到重视，但由于其过低的能效比、产品可靠性、冷凝水等致命弱点，最终以失败而告终。而冷冻水降温需要一个复杂的冷水机系统或冰储冷系统，水的传导系数不高，同时水对电子元器是非常危险，也导致市场无法展开实质的应用。液氮仅用于游戏玩家或超频爱好者作业余之用，无法展开产品市场化。

压缩机制冷是一种比较可靠且稳定的技术，且冷媒的蒸发传导性较佳。从理论上，是实现芯片冷却降温的最佳途径。但目前限制该技术发展主要由于市面上缺乏性能稳定可靠的微型制冷压缩机和小面积上的高效蒸发冷头。

发明内容

本发明的目的是提出一种微型化、散热降温性能较佳的高效微通道蒸发冷头。

为达到上述目的，本发明提出了一种高效微通道蒸发冷头，包括主体及安装座，所述主体部分容置于所述安装座中，所述主体包括蒸发冷头基体及与芯片直接接触的盖片，所述蒸发冷头基体上设有微通道流道进口及微通道流道出口，所述微通道流道进口连接有节流短管，所述微通道流道出口连接有紫铜管，所述蒸发冷头基体一个端面上设有微通道流道，所述蒸发冷头基体与盖片焊接在一起，所述盖片直接与发热芯片贴合并对其散热。

进一步，在上述一种高效微通道蒸发冷头中，所述蒸发冷头基体的另一端面的中部设有用于填充保温材料的容置槽。

进一步，在上述一种高效微通道蒸发冷头中，所述微通道流道进口及微通道流道出口与蒸发冷头内部的微通道流道直接相通。

进一步，在上述一种高效微通道蒸发冷头中，所述微通道流道进口与节流短管焊接在一起，所述微通道流道出口与紫铜管焊接在一起。

进一步，在上述一种高效微通道蒸发冷头中，所述高效微通道蒸发冷头还包括外部的软管，所述节流短管及紫铜管均可通过洛克环压接的方式与软管相连。

进一步，在上述一种高效微通道蒸发冷头中，所述蒸发冷头基体及盖片采用铜或铝或其他热传导性强的金属或合金材料制成。

进一步，在上述一种高效微通道蒸发冷头中，所述盖片的厚度为3mm以下。

进一步，在上述一种高效微通道蒸发冷头中，所述微通道流道结构可为单通道、双通道、直通流道或多流道；所述冷媒微通道结构形状可为直角、圆角或三角。

进一步，在上述一种高效微通道蒸发冷头中，所述蒸发冷头基体靠近冷媒出口孔一侧设有温度传感器安装孔。