[發明專利]密閉性溫度控制裝置

有效

• 申請號: 201410040927.8
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103796494A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 丹尼爾.古蒂多;王啟東
• 申請（專利權）人: 華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 任益

技術領域

本發明涉及用于電子器件溫度控制的技術，具體涉及通過流動液體可適用于電子器件散熱領域的密閉性溫度控制裝置。

背景技術

電子器件在工作過程中，驅動這些電子部件的電能的一部分轉換成熱能而被釋放出。由于電子部件的性能通常具有溫度依賴性，所以釋放出來的熱量如果不能及時排出，就會給電子元件甚至電子器件的性能帶來影響。

隨著電子器件的高頻、高速化以及集成電路不斷向著小型化高密度發展，電子元器件的功率密度大幅度增長，而物理尺寸卻不斷縮小，熱流密度隨之增加，電子元器件工作的可靠性對溫度十分敏感，所以高溫的環境勢必影響電子元器件的性能。為了保證電子元器件正常工作，必須給予電子元器件良好的散熱并使其溫度控制在一定范圍內。

現有的電子元器件溫度控制方法主要利用包括熱傳導、對流輻射、相位變化以及帕爾帖-塞貝克-湯姆孫效應或稱為熱點效應等原理。

目前大多數控制電子元件溫度的方法都是通過氣體對流來實現，即通過空氣強制對流的方式來散熱。或者利用不同材料的導熱性能的差異將熱量從一個小的熱源轉移到一個較大的區域從而實現散熱。空氣強制對流是最常用的散熱方法，但是，由于空氣密度很低，因此它的熱傳導系數很低，從而導致散熱效率很低。而流體因為密度較高，可以實現較高的流速，因此熱傳輸的效率也較高。在考慮強制對流熱傳輸方式時，一些流體的參數在特定的系統應用場合下就會比別的參數顯得尤為重要。比如工作在電子計算場合下的電子元器件最理想的工作溫度范圍是5-80攝氏度，對于流體來說重要的參數包括粘度、熱傳導性、表面張力、阻力，如果是相變液體，就必須考慮其沸點和工作氣壓。如果是一個密閉的空間，最理想的工作氣壓范圍通常在1-5個大氣壓(1-5?bars)。

在2010年132期的《熱傳輸》期刊中，W.Escher等人在一篇名為”應用超薄閥微通道熱沉進行芯片流體散熱的實驗研究”的文章中，就采用水對電子器件進行散熱，可以說屬于上述理論的一個典型運用。在該實驗中，水與電子器件和線路不直接接觸，中間加了一層介質，形成熱障(thermal?barrier)。水之外的其他流體也進行了類似的嘗試，如美國普渡大學的伊薩姆·穆達瓦在1992年曾公開過把高能芯片浸入油進行散熱的研究。西摩·克雷在超級計算機上也進行了使用相變液體散熱的實驗，并且申請了美國專利(專利號4590538)。

使用液體進行散熱時，隨著溫度的升高，就會有氣泡生成。特別是如果這種液體的沸點很低，氣泡問題就會更明顯。如果氣泡粘附在器件的表面，就會對流體將該區域的熱量及時帶走帶來阻礙，造成局部高溫。在高密度封裝領域，器件之間的間距很小，單位體積內產生的熱量非常高，為提高散熱效率，通常采用沸點很低的流體散熱，這種情況下，就需要對該流體的壓力、溫度、流速以及氣泡的防止進行精密控制，而目前還沒有發現針對上述問題的有效解決方案。

發明內容

本發明要解決的技術問題是在采用沸點很低的流體在密閉性區域內散熱時如何有效控制流體的壓力、溫度、流速，防止氣泡的發生，以提高散熱的效率。

為解決上述問題，本發明提供了一種密閉性溫度控制裝置，包括側壁，上端蓋和下端蓋，其與側壁之間通過設置O型圈形成一個密封的區域，一套快速裝卸部件，其與端蓋和側壁機械連接，通過傳動裝置擠壓和松開上述O型圈來實現上述密封的區域的緊閉和打開，還設有流體的進口和出口，在上述密封的區域內部設置了一組傳感器，上述端蓋一方面將空間閉合，另一方面其內測端面作為PCB來使用，上面集成有源器件或無源器件。

進一步，上述流體的進口包含一個流體進口閥，設置在端蓋上。

進一步，上述流體的進口閥包含至少一個旁通閥。

進一步，上述流體的出口設置在側壁上。

進一步，上端蓋有一個朝向下端蓋的延伸部，位于側壁的內部，通過O型圈與下端蓋連接，延伸部上可以形成導流結構，將密封的區域內部的流體引導至出口。

進一步，上述傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、流速傳感器、檢測氣泡有無的傳感器以及檢測氣泡狀態變化的聲音傳感器。

進一步，上述端蓋端面可通過突出狀的隔離柱對其上下的基板進行支撐，實現堆疊封裝。

進一步，上述快速裝卸部件包括輻條、連桿、有彈性的拉桿、托架和托架的下端部，輻條與連桿上開設孔，拉桿通過該孔將輻條與連桿跨連，通過輻條沿中心軸一定范圍的旋轉帶動托架和托架的下端部沿著連桿方向移動，下端部有一個突起，當托架朝著輻條方向移動時，該突起沿著側壁外翻折部分的斜面滑動。

進一步，拉桿上有一彎曲部，使得輻條可沿中心軸旋轉略大于90度。