[發(fā)明專利]一種浸沒式射流微噴直接液冷散熱裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811360556.6
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109637987B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅小兵;吳睿康;范義文;鄒浩;洪濤;藍威
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/473;G06F1/20
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

本發(fā)明屬于電子器件散熱領(lǐng)域，并公開了一種浸沒式射流微噴直接液冷散熱裝置。散熱裝置的底部設(shè)置有第一凹槽，與待冷卻對象的電路板配合形成密封的空間，第一凹槽中設(shè)置有第二凹槽，用于放置待冷卻對象，冷卻液從進口管進入經(jīng)分液腔后進入噴嘴中，然后從噴嘴噴射在待冷卻對象的表面；冷卻液從抽液孔進入經(jīng)收集腔進入出口管中，然后從出口管中流出，以此實現(xiàn)冷卻液的收集；其中，第二凹槽的各個面上均設(shè)置有多個噴嘴和抽液孔，抽液孔設(shè)置中相鄰的兩個噴嘴連線的中線延長線上，且抽液孔高出噴嘴，避免相鄰噴嘴噴出的冷卻液發(fā)生干涉。通過本發(fā)明，有效提高對芯片的散熱面積，降低芯片溫度并提升芯片溫度的均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子器件散熱領(lǐng)域，更具體地，涉及一種浸沒式射流微噴直接液冷散熱裝置。

背景技術(shù)

高溫會對電子器件的性能和可靠性產(chǎn)生極大危害，電子器件的失效率會隨著溫度的升高呈指數(shù)式增加。電子器件在工作時產(chǎn)生的大量熱量，必須被及時疏散，以確保器件能夠正常、高效、安全地工作。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子器件的集成度成倍攀升，隨之而來的是與日俱增的發(fā)熱量。例如一枚尺寸毫米級的芯片中集成了幾十億個產(chǎn)生熱量的晶體管及連接導(dǎo)線。由于散熱技術(shù)的迭代發(fā)展速度遠遠不及電子器件的井噴式發(fā)展，因此目前熱管理技術(shù)嚴(yán)重制約了電子器件的設(shè)計和應(yīng)用。液冷散熱方式是應(yīng)對高熱流密度的有效方式，也是未來電子器件散熱的一大主流技術(shù)。在所有液冷散熱技術(shù)中，射流微噴技術(shù)具有相對較高的對流換熱能力，得益于高速流體沖擊冷卻面而形成極薄的邊界層。傳統(tǒng)散熱裝置將液冷散熱技術(shù)做成一個熱沉器件，并將其粘貼或焊接在芯片等電子元器件的發(fā)熱面上進行散熱。采用這種方式的傳統(tǒng)射流微噴散熱裝置，其微噴射流只能冷卻散熱裝置的壁面，而射流并不能沖擊到芯片等電子元器件的表面直接進行冷卻。散熱裝置與發(fā)熱電子元器件間具有較大的接觸熱阻，在高熱流密度的應(yīng)用場合，其接觸熱阻是阻礙散熱最主要的部分，是良好的熱管理需要重點解決的問題。另一方面，現(xiàn)有的冷卻方式都只是對芯片等發(fā)熱電子元器件的一個熱源面進行冷卻，而浪費了電子元器件其他熱源面的空間。如果能對電子元器件的所有熱源面都進行冷卻，那么散熱的面積將大大提高，散熱器件對電子元器件的散熱能力將大大增強。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供一種浸沒式射流微噴直接液冷散熱裝置，其通過對其關(guān)鍵組件噴嘴和抽液孔的結(jié)構(gòu)的設(shè)計和陣列式分布的設(shè)計，使得冷卻液在噴嘴中加速形成高速射流并直接沖擊到發(fā)熱電子器件表面，在表面形成極薄的邊界層，以形成極高的對流換熱能力，有效提高對芯片的散熱面積，降低芯片溫度并提升芯片溫度的均勻性，極大地提高了散熱性能，有效應(yīng)對高熱流密度芯片及CPU、高功率發(fā)熱電子器件的散熱問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種浸沒式射流微噴直接液冷散熱裝置，該散熱裝置包括第一凹槽、第二凹槽、進口管、出口管、分液腔、收集腔、噴嘴和抽液孔，其特征在于，

所述散熱裝置的底部設(shè)置有第一凹槽，該第一凹槽與待冷卻對象的電路板配合使得所述第一凹槽形成密封的空間，所述第二凹槽用于放置待冷卻對象，所述進口管和出口管設(shè)置在所述散熱裝置上方，所述進口管通過所述分液腔與所述噴嘴連接，冷卻液從所述進口管進入經(jīng)所述分液腔后進入所述噴嘴中，然后從所述噴嘴噴射在待冷卻對象的表面；所述出口管通過收集腔與所述抽液孔連接，冷卻液從所述抽液孔進入經(jīng)所述收集腔進入所述出口管中，然后從所述出口管中流出，以此實現(xiàn)冷卻液的收集；

其中，所述第二凹槽的各個面上均設(shè)置有多個噴嘴和抽液孔，所述抽液孔設(shè)置在相鄰的兩個所述噴嘴連線的中線延長線上，且所述抽液孔高出所述噴嘴，避免相鄰所述噴嘴噴出的冷卻液發(fā)生干涉影響噴射在待冷卻對象上冷卻液的均勻性。

進一步優(yōu)選地，所述第二凹槽的側(cè)面上均設(shè)置有一列噴嘴和一列抽液孔，頂面設(shè)置有兩列噴嘴和設(shè)置中該兩列噴嘴中心線上的一列抽液孔。

進一步優(yōu)選地，所述冷卻液包括單相冷卻液和遇到熱源后發(fā)生汽化相變的冷卻液。