一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大功率芯片高效冷却技术领域，具体涉及一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置。
【背景技术】
[0002]随着目前芯片技术集成化、小型化和高频高速化的发展，芯片单位面积上的发热功率越来越大，温度越来越高，但是大功率芯片也因温度的影响而使其故障率显著提高，故芯片冷却技术在芯片发展中扮演着相当重要的角色。
[0003]芯片的冷却模组设计主要应考虑其占用空间、冷却效率与制作成本，保证在使用过程中芯片的温度能够维持在其正常的工作温度范围内。在现有的芯片冷却技术中，最主要的散热方式分为风冷散热技术、水冷散热技术和传统热管散热技术。其中，风冷散热技术由于其导热介质的导热率较小，故当芯片发热严重时，冷却装置的冷却效率很容易达到其工作极限，不能有效地将芯片热量导出，导致芯片温度迅速上升，芯片工作环境恶化。水冷散热技术由于其必须配备附属动力装置，导致其占用空间较大。另外，由于传统热管散热技术的内部吸液芯制作过程复杂，导致其制作成本较高。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置，能够有效提高冷却效率与冷却速率，同时减小占用空间与制作成本。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的具体技术方案为:
[0006]—种用于芯片冷却的脉动热管散热装置，包括芯片模块I及安装在其上部的芯片冷却基座2，芯片冷却基座2与闭式螺旋型脉动热管3配合压紧，闭式螺旋型脉动热管3的蒸发段8嵌入芯片冷却基座2内，使闭式螺旋型脉动热管3的蒸发段8的底面7与芯片模块I充分接触，芯片冷却基座2侧面固定有冷却风扇支架4，冷却风扇支架4上固定有冷却风扇5，冷却风扇5位于闭式螺旋型脉动热管3的冷凝段9的上部。
[0007]所述芯片模块I与芯片冷却基座2之间填充有导热硅胶材料6。
[0008]所述芯片冷却基座2底部加工有螺旋型槽道与闭式螺旋型脉动热管3的蒸发段8紧密接触，同时芯片冷却基座2上部加工有散热翘片。
[0009]所述闭式螺旋型脉动热管3的底面7与芯片模块I接触部分加工为平面。
[0010]所述闭式螺旋型脉动热管3采用内径2mm，外径3mm的紫铜管弯折焊接而成，根据芯片模块I的不同，设置不同数量的螺旋通道数，在紫铜管外侧部分焊接注液口，闭式螺旋型脉动热管3加工成以后，首先进行抽真空，保证闭式螺旋型脉动热管3内部的真空度，然后在低温环境下注入工作介质，注液率为80 %?90 %，工作介质为一氟三氯甲烷，利用共混法加入氧化铜纳米颗粒。
[0011]本发明与现有技术相比的有益效果:
[0012]本发明利用闭式螺旋型脉动热管3中工作介质的相变过程，实现对大功率芯片运行所产生热量的快速导出，并将热量利用冷却风扇5快速地散放到周围的环境中，从而保证大功率芯片在正常的温度范围内高速稳定地运行，具有结构简单，运行稳定，能耗小，散热热流密度大，散热效率高等优点。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的结构示意图。
[0014]图2为图1的爆炸图。
[0015]图3为本发明闭式螺旋型脉动热管3的右视图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。
[0017]如图1、图2和图3所示，一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置，包括芯片模块I及安装在其上部的芯片冷却基座2，芯片冷却基座2与闭式螺旋型脉动热管3配合压紧，闭式螺旋型脉动热管3的蒸发段8嵌入芯片冷却基座2内，使闭式螺旋型脉动热管3的蒸发段8的底面7与芯片模块I充分接触，芯片冷却基座2侧面固定有冷却风扇支架4，冷却风扇支架4上固定有冷却风扇5，冷却风扇5位于闭式螺旋型脉动热管3的冷凝段9的上部。
[0018]所述芯片模块I与芯片冷却基座2之间填充有导热硅胶材料6，消除接触间隙，保证热量的高效传递。
[0019]所述芯片冷却基座2底部加工有螺旋型槽道与闭式螺旋型脉动热管3的蒸发段8紧密接触，同时芯片冷却基座2上部加工有散热翘片，增强其散热能力。
[0020]所述闭式螺旋型脉动热管3的底面7与芯片模块I接触部分加工为平面，保证闭式螺旋型脉动热管3底面与芯片模块I能够充分接触。
[0021]所述闭式螺旋型脉动热管3采用内径2mm，外径3mm的紫铜管弯折焊接而成，根据芯片模块I的不同，设置不同数量的螺旋通道数，在紫铜管外侧部分焊接注液口，闭式螺旋型脉动热管3加工成以后，首先进行抽真空，保证闭式螺旋型脉动热管3内部的真空度，然后在低温环境下注入工作介质，注液率为80 %?90 %，工作介质为一氟三氯甲烷，利用共混法加入氧化铜纳米颗粒。
[0022]本发明的工作原理为:
[0023]芯片模块I产生的热量传递到芯片冷却基座2与闭式螺旋型脉动热管3中，使闭式螺旋型脉动热管3内部工作介质的汽化，将芯片冷却基座2上的热量快速的带出，然后到达闭式螺旋型脉动热管3的冷凝段9，由于空气与冷却风扇5的冷却作用，工作介质冷凝液化放出热量，起到热量的快速导出作用。
[0024]工作介质在闭式螺旋型脉动热管3的蒸发段8、冷凝段9内形成随机分布的气、液塞。在蒸发段8，工作介质蒸发形成气泡，随之迅速膨胀和升压，推动工作介质流向低温冷凝段9;在冷凝段9，气泡冷凝并收缩破裂，压力下降，由于两端存在压差，从而提供工作介质流动的驱动力;蒸发段8相邻通道的工作介质蒸发过程具有非同步性，会在相邻通道之间形成压力差，该压力差会推动工作介质从一个流道流向另一个流道，从而形成脉动热管的回复力，在驱动力和回复力的相互作用下，形成了工作介质在蒸发段8和冷凝段9之间的局部震荡流动和脉动热管整体的循环流动，从而实现热量的传递。
【主权项】
1.一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置，包括芯片模块(I)及安装在其上部的芯片冷却基座(2)，其特征在于:芯片冷却基座(2)与闭式螺旋型脉动热管(3)配合压紧，闭式螺旋型脉动热管(3)的蒸发段(8)嵌入芯片冷却基座(2)内，使闭式螺旋型脉动热管(3)的蒸发段(8)的底面(7)与芯片模块(I)充分接触，芯片冷却基座(2)侧面固定有冷却风扇支架(4)，冷却风扇支架(4)上固定有冷却风扇(5)，冷却风扇(5)位于闭式螺旋型脉动热管(3)的冷凝段(9)的上部。2.根据权利要求1所述的一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置，其特征在于:所述芯片模块(I)与芯片冷却基座(2)之间填充有导热硅胶材料(6)。3.根据权利要求1所述的一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置，其特征在于:所述芯片冷却基座(2)底部加工有螺旋型槽道与闭式螺旋型脉动热管(3)的蒸发段(8)紧密接触，同时芯片冷却基座(2)上部加工有散热翘片。4.根据权利要求1所述的一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置，其特征在于:所述闭式螺旋型脉动热管(3)的底面(7)与芯片模块(I)接触部分加工为平面。5.根据权利要求1所述的一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置，其特征在于:所述闭式螺旋型脉动热管(3)采用内径2mm，外径3mm的紫铜管弯折焊接而成，根据芯片模块(I)的不同，设置不同数量的螺旋通道数，在紫铜管外侧部分焊接注液口，闭式螺旋型脉动热管(3)加工成以后，首先进行抽真空，保证闭式螺旋型脉动热管(3)内部的真空度，然后在低温环境下注入工作介质，注液率为80%?90%，工作介质为一氟三氯甲烷，利用共混法加入氧化铜纳米颗粒。
【专利摘要】一种用于芯片冷却的脉动热管散热装置，包括芯片模块及安装在其上部的芯片冷却基座，芯片冷却基座与闭式螺旋型脉动热管配合压紧，使闭式螺旋型脉动热管的蒸发段与芯片模块充分接触，闭式螺旋型脉动热管的蒸发段嵌入芯片冷却基座内，芯片冷却基座侧面固定有冷却风扇支架，冷却风扇支架上固定有冷却风扇，冷却风扇位于闭式螺旋型脉动热管的冷凝段上部，本发明利用闭式螺旋型脉动热管中工作介质的相变过程，实现对大功率芯片运行所产生热量的快速导出，并将热量利用冷却风扇快速地散放到周围的环境中，从而保证大功率芯片在正常的温度范围内高速稳定地运行，具有结构简单，运行稳定，能耗小，散热热流密度大，散热效率高等优点。
【IPC分类】H01L23/427, H01L23/467
【公开号】CN105633037
【申请号】CN201610013077
【发明人】高建民, 唐瑞, 史晓军, 李法敬, 徐亮, 李云龙
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月8日