[發明專利]一種計算機芯片液態冷卻散熱系統

有效

• 申請號: 201410459389.6
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104216490B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 張亞非;姜國華;楊志;趙波;蘇言杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F1/20
• 分類號: G06F1/20
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種計算機芯片液態冷卻散熱系統，使用高導熱和低粘粘滯系數的導熱油作為冷卻液，還包括冷卻液泵、界面集熱器(冷頭)、液冷散熱器、冷卻液箱和液管等。本發明將高導熱和低粘粘滯系數導熱油作為冷卻液并設計采用新型冷卻系統，芯片散熱性能高于水冷效果，滿足目前已知高功率高集成度計算機芯片散熱技術要求，具有比已有的水基冷卻液技術和液態金屬散熱技術樣機更加實用和可靠的應用性能。

技術領域

本發明涉及計算機芯片散熱技術領域，尤其涉及一種使液態冷卻散熱系統。

背景技術

近年來，高度集成的計算機芯片熱障關鍵問題，已成為制約其持續發展的技術瓶頸之一。目前，解決計算機芯片大功耗高密度散熱的主流技術發展方向是研發液態冷卻方法，利用冷卻液強化芯片散熱的效果。水基冷卻液技術和液態金屬散熱技術已經有大量研究報導，在芯片冷卻實驗研究和嘗試應用方面取得了一定的進展，但是距離滿足產品應用需求還存在嚴重的瓶頸，例如：水基冷卻液主要是沸點較低，在熱交換界面會產生氣泡、蒸發從而造成散失和阻熱，繼而導致腐蝕和器件過熱燒毀，另外，其不利于微型化，當氣溫處于零度以下時會結冰膨脹；而液態金屬冷卻液可選擇的材料十分缺乏，價格昂貴和資源稀缺的鎵是其主要冷卻液成分，當溫度低于鎵的熔點(29.77℃)時即相變為固體而發生膨脹，從而對流動管道的要求極高,其可靠性尚有待提高。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種實用可靠、運行穩定、冷卻效率高、成本要求相對較低的液態冷卻散熱系統。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種優越的液冷散熱系統，其可滿足本領域相關應用產品需求，為發展大功率芯片散熱技術開辟一條全新的途徑，構建出大功率高集成度計算機芯片的基冷卻液散熱技術系統，具有比已有的水基冷卻液技術和液態金屬散熱技術樣機更加實用和可靠的應用性能。

本發明的計算機芯片液態冷卻散熱系統，使用導熱油作為冷卻液。

進一步地，導熱油的主要成分包括烷烴、環烷族飽和烴、芳香族不飽和烴或鏈狀結構的聚有機硅氧烷中的一種。

進一步地，聚有機硅氧烷的類型包括甲基、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基或硅氧烷。

進一步地，導熱油的制備包括以下步驟：

步驟1、初縮聚環體，即環體經裂解、精餾制得低環體；

步驟2、將環體、封頭劑、催化劑一起加料，調整反應配比，得到各種不同聚合度的混合物；

步驟3、減壓精餾除去低沸物。

進一步地，導熱油的相對密度為0.8-2.0g/cm³，熱導率為0.5-5w/mk，凝固點小于-45℃。

進一步地，本發明的計算機芯片液態冷卻散熱系統還包括冷卻液泵、界面集熱器(冷頭)、液冷散熱器(散熱排)、冷卻液箱、液管；冷卻液泵、界面集熱器、液冷散熱器和冷卻液箱通過液管依次連通，從而實現了作為冷卻液的導熱油在以上各部件間的循環流通。

進一步地，界面集熱器的形狀或/和固定方式按需要冷卻的對象進行設置。

進一步地，需要冷卻的對象包括CPU、主板、內存、顯卡等，即根據以上對象設置相應的CPU冷頭、主板冷頭、內存冷頭、顯卡冷頭等。

進一步地，冷卻液泵是雙腔并聯壓電泵或靜電驅動靜音泵。

進一步地，當導熱油具有絕緣性能時，界面集熱器還可以設置開口，需要冷卻的對象可通過開口進入界面集熱器，從而與界面集熱器中的導熱油直接接觸，即需要冷卻的對象直接被浸入導熱油冷卻液中。

與現有計算機芯片散熱技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、芯片散熱器體積可作得更小，而散熱能力則顯著優于現有水冷方法。