[發明專利]一種平板熱管簇與半導體制冷耦合的芯片散熱冷卻裝置

有效

• 申請號: 201710608660.1
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107507811B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 方曦;方利國
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/38;H01L23/427;H01L23/467;F25B21/02;F28D15/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種平板熱管簇與半導體制冷耦合的芯片散熱冷卻裝置。該裝置包括芯片、半導體制冷片、平板式熱管簇、散熱翅片和散熱風扇；所述半導體制冷片包括半導體制冷片冷端和半導體制冷片熱端；所述平板式熱管簇包括平板式熱管簇下部、臥C形槽、平板式熱管簇中部、縱向槽、平板式熱管簇上部、管子和內縱槽；所述平板式熱管簇下部包括垂直內邊和倒凹型中段。本發明裝置在平板式熱管簇散熱及半導體制冷片制冷降溫的復合作用，最大限度地減少芯片工作時升溫幅度，提高芯片工作效率。本發明和其他芯片散熱降溫裝置相比具有結構簡單，安裝方便，使用壽命長等優點。

技術領域

本發明涉及冷卻散熱技術，具體來說是一種半導體制冷與平板熱管簇散熱耦合的芯片散熱冷卻裝置。

背景技術

芯片是各種電子設備的核心部件，其性能的好壞直接影響電子設備的性能。目前高速運算的芯片，其功能越來越強大，但其工作時會放出的熱量也隨之增加，如果不將這些熱量帶走，芯片的溫度就會急劇上升，不僅影響芯片的工作性能，最終將導致芯片停止工作甚至燒毀，進而導致電子設備的損壞。

目前芯片的散熱通常采用散熱塊和風扇的結合或熱管和風扇的結合裝置，這些技術盡管可以將芯片工作時產生的大部分熱量帶走，但芯片的溫度還是會有所上升，對芯片的工作性能有所影響，尤其是當芯片的運算速度越來越快，功能越來越強大時，如何保證既把芯片工作時產生的熱量帶走，同時又盡量減少芯片的溫度上升，甚至保持不變或低于室溫，從而提高芯片的工作效率是急需解決的一個問題。

發明內容

本發明的目的在于克服以上現有技術存在的不足，提供了一種結構簡單、安裝方便，可有效減少芯片升溫幅度甚至降低至室溫以下的半導體制冷與平板熱管簇散熱耦合的芯片散熱冷卻裝置。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種平板熱管簇與半導體制冷耦合的芯片散熱冷卻裝置，包括芯片、半導體制冷片、平板式熱管簇、散熱翅片和散熱風扇；所述半導體制冷片包括半導體制冷片冷端和半導體制冷片熱端；所述平板式熱管簇包括平板式熱管簇下部、臥C形槽、平板式熱管簇中部、縱向槽、平板式熱管簇上部、管子和內縱槽；所述平板式熱管簇下部包括垂直內邊和倒凹型中段；

所述芯片的上端設有第一導熱膠層，半導體制冷片冷端通過第一導熱膠層與芯片上端連接；半導體制冷片熱端端面與平板式熱管簇下部的倒凹型的中段端面覆蓋有第二導熱膠層，通過第二導熱膠層將半導體制冷片熱端和平板式熱管簇固定；所述平板式熱管簇平板式熱管簇下部、平板式熱管簇中部和平板式熱管簇上部三部分組成；平板式熱管簇下部為倒凹型的金屬塊結構，倒凹型的垂直內邊與芯片及半導體制冷片緊密接觸，可直接將芯片及半導體制冷片垂直方向側面上的熱量傳遞出去，倒凹型中段的水平部分和半導體制冷片熱端通過第二導熱膠層相連接，將半導體制冷片熱端的熱量傳遞到平板式熱管簇；所述平板式熱管簇中部是一個梯形狀的容器，容器內充裝和普通熱管一致的液體；容器底部開有臥C形槽，由于C型槽的作用，可降低中部容器中液體的蒸發溫度，有利于降低平板式熱管簇的啟動溫度，提早將半導體制冷片熱端的熱量散發出去；所述容器的內側開有縱向槽，有利于液體的回流；上部有若干開有內縱槽的管子，管子的外部連接有散熱翅片，所述平板式熱管簇上部側面安裝有散熱風扇，通過散熱風扇將平板式熱管簇冷凝端的熱量散發出去；所述管子內側開設有內縱槽，有利于液體的回流。

進一步地，半導體制冷片冷端端面積等于芯片的橫截面積，且兩者在水平方向上形狀完全一致。

進一步地，平板式熱管簇中部容器的四側面與垂直軸的偏移角為0~15°；

進一步地，所述的半導體制冷片熱端的端面積應等于平板熱管簇下部倒凹型中部水平方向的面積。

進一步地，所述平板式熱管簇下部倒凹型的垂直兩側的高度等于芯片的高度、第一導熱膠層高度、半導體制冷片的高度以及第二導熱膠層的高度之和，所述平板式熱管簇下部倒凹型其垂直兩側的垂直兩側的長度分別等于對應芯片兩側的長度。

進一步地，所述散熱翅片一體成形。