[发明专利]一种用于高热流密度芯片的散热装置

说明书

本发明公开了高热流密度电子元器件散热冷却领域的一种用于高热流密度芯片的散热装置，包括散热风扇、微型泵、散热热沉、温度传感器以及芯片，散热热沉上设置有液体注入口和液体流出口，微型泵上设置有液体回流入口和液体回流出口，液体注入口与液体回流出口通过软管连接，液体流出口与液体回流入口通过软管连接，散热热沉固定于芯片上方且与芯片接触以吸收芯片工作产生的热量，散热风扇固定于散热热沉上方，温度传感器的上接触片和下接触片分别设置于散热热沉上表面和下表面以获取散热热沉上下表面的温度差，芯片与温度传感器、散热风扇以及微型泵连接以用于在获取到不同温度差对应的热流密度时发送不同的控制信号。

技术领域

本发明涉及高热流密度电子元器件散热冷却领域，尤其涉及一种用于高热流密度芯片的散热装置。

背景技术

近年来，电子信息器件不断向高精度高可靠性小型化方向发展，特别是用于航空、国防、新能源列车等使用芯片的功率达到近350W，而其封装体积却不断减小，使得部分芯片热流密度已经超过了200W/cm²。面临如此高的热流密度，电子器件的散热技术逐渐成为信息产业向前发展的技术瓶颈。微流体用于芯片散热技术最早于1981年Tuckerman等人提出，由于尺寸进入微米甚至纳米级别，存在不确定的尺寸效应，微通道内的对流传热机理还处于研究探索阶段。在过去近30年里，国内外广大传热学者对微流体散热进行了不断深入研究，下列成果得到了学界的一致认同：第一，微通道散热性能比传统的通道液冷散热性好；第二，微通道的深宽比，以及通道内部的粗糙元结构对微通道的整体散热性能影响巨大；第三，基于传热强化的熵产原理与场协同原理对微通道分析得到学界普遍认同。

当热流密度超过100 W/cm²时，微通道散热技术被认为是最有前途的高热流密度散热技术，随着尺寸的不断减小，如何在有限空间内实现最优的散热结构与方式成为未来信息器件发展的重要瓶颈。目前在部分信息器件（如高功率IGBT，高集成IC封装等），已经开始采用圆形或矩形直微通道进行直接水冷散热。但散热效果越好，器件所占空间大小就越大，如何实现最小空间内的高效散热是现阶段亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于高热流密度芯片的散热装置，以解决现有技术无法克服的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于高热流密度芯片散热装置，包括散热风扇、微型泵、散热热沉、温度传感器以及芯片，散热热沉上设置有液体注入口和液体流出口，微型泵上设置有液体回流入口和液体回流出口，液体注入口与液体回流出口通过软管连接，液体流出口与液体回流入口通过软管连接，散热热沉固定于芯片上方且与芯片接触以吸收芯片工作产生的热量，散热风扇固定于散热热沉上方，温度传感器的上接触片和下接触片分别设置于散热热沉上表面和下表面以获取散热热沉上下表面的温度差，芯片与温度传感器、散热风扇以及微型泵连接以用于在获取到不同温度差对应的热流密度时发送不同的控制信号。

优选地，微型泵为可控泵入流量的微型泵。

优选地，散热热沉包括基板层，基板层直接设置于芯片上，且基板层内部刻蚀有微通道。

优选地，微通道包括空洞结构和突起结构，靠近液体注入口的突起结构的排列密度小于靠近液体流出口的突起结构的排列密度。

优选地，突起结构包括等腰三角形突出结构、圆弧形突出结构、等腰梯形突出结构以及锯齿形突出结构、等腰三角形洞穴结构、圆弧形洞穴结构、等腰梯形洞穴结构以及锯齿形洞穴结构。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用水冷和风冷相结合的散热方式，对不同工作功率下的芯片采用不同方式进行散热，保证得到最佳的散热效果，在有限空间内实现最优的散热效果。

2、本发明的水冷采用微通道散热，微通道呈前疏后密排布，且微通道为扰流结构，散热性能好。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。