[发明专利]一种智能调控的相变冷却器及其冷却方法

说明书

本发明涉及一种智能调控的相变冷却器及其冷却方法，该相变冷却器包括自上而下依次布置的储液腔室、回流腔室和冷却腔室，储液腔室和回流腔室分别设置有用于流入/流出冷却工质的总入口/总出口，储液腔室通过多个流量可控的连通管与冷却腔室内多个冷却单元对应连接，多个冷却单元对应于微电子芯片的不同位置，冷却腔室与回流腔室之间设置有盖板，盖板上开设有用于流出汽液混合工质的多个分出口，盖板上还开设有与连通管连接的分入口，总入口与给液泵连接，总出口与冷凝器连接，冷凝器通过液池连接至给液泵。与现有技术相比，本发明能够有效解决芯片发热不均匀情况下的散热问题，且能在保证散热效果的前提下降低给液泵功耗。

技术领域

本发明涉及微电子芯片散热技术领域，尤其是涉及一种智能调控的相变冷却器及其冷却方法。

背景技术

随着微电子芯片集成度及功率密度的提升，其发热问题也越发严峻，芯片的工作温度对于其性能具有重要的影响，与此同时各种微电子芯片冷却器也应运而生。目前常见的微电子芯片冷却器有风冷式、相变冷却式等，尤其是相变冷却器，因其具有较强的冷却能力而受到了广泛的关注与使用。

芯片在实际工作时的发热往往是不均匀的，一些发热量较大的局部区域被称作为芯片的热点，热点的存在使芯片容易产生局部失效，如果处理不及时则会严重影响芯片的正常运行。目前的相变冷却器均是从考虑芯片均匀发热角度而设计的，虽然采用了高导热率的散热底板来均衡不同位置的温差，但是当芯片的散热面积较大或者发热不均匀性较强时，现有相变冷却器的散热效果欠佳。此外，目前微电子芯片相变冷却器的泵功耗也存在普遍偏高的情况。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能调控的相变冷却器及其冷却方法，以解决微电子芯片发热不均匀情况下的散热问题，减少相变冷却器的泵功率消耗。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种智能调控的相变冷却器，包括自上而下依次布置的储液腔室、回流腔室和冷却腔室，所述储液腔室上设置有用于流入冷却工质的总入口，所述回流腔室上设置有用于流出汽液混合工质的总出口，所述储液腔室通过多个流量可控的连通管与冷却腔室内多个冷却单元对应连接，所述多个冷却单元呈矩阵排列结构布置在冷却腔室内，所述多个冷却单元对应于微电子芯片的不同位置，所述冷却腔室与回流腔室之间设置有盖板，所述盖板上开设有用于流出汽液混合工质的多个分出口，所述盖板上还开设有与连通管连接的分入口，所述总入口与给液泵连接，所述总出口与冷凝器连接，所述冷凝器通过液池连接至给液泵。

进一步地，所述冷却腔室包括散热底板和包围在散热底板四周的冷却腔室挡板，所述散热底板被划分为多个冷却单元，所述冷却单元之间以及冷却单元与冷却腔室挡板之间形成回流通道，所述回流通道与分出口对应连通。

进一步地，所述冷却单元的表面设置有微尺度结构，所述微尺度结构包括分叉排布肋柱结构和平行微通道结构。

进一步地，所述分入口对应于冷却单元的中心位置。

进一步地，所述回流腔室包括包围在盖板四周的回流腔室挡板，所述总出口开设在回流腔室挡板的侧壁。

进一步地，所述总入口开设在储液腔室的顶部。

进一步地，所述连通管上设置有电磁阀，所述冷却单元配置有温度传感器，所述电磁阀和温度传感器均连接至散热控制系统，所述温度传感器用于采集冷却单元的温度数据，并将温度数据传输给散热控制系统，所述散热控制系统用于控制电磁阀的开度，以调节连通管内冷却工质的流量。

进一步地，所述散热控制系统包括控制芯片，所述控制芯片分别与电磁阀、给液泵以及温度传感器连接，所述控制芯片还连接有触控显示屏、存储器、压力传感器、流量计、蜂鸣器以及通信模块，所述触控显示屏用于显示相变冷却器的运行参数，以及接收用户输入的操作控制信息；

所述存储器内存储有相变冷却器在不同控制目标温度及热流密度情况下对应的基准流量；