[發(fā)明專利]內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)及其散熱方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010946193.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN112105226B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘嘉煜;何利華;謝玉增;王昱晨;羅冬妮;施錦磊;倪敬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H05K7/20
• 分類號(hào): H05K7/20
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)，包括底板、吸熱盒、圓孔散熱板和后置風(fēng)扇，其特征在于：還包括儲(chǔ)液箱、雙向蠕動(dòng)泵、雙渦狀線形冷凝管、單向蠕動(dòng)泵；雙向蠕動(dòng)泵、單向蠕動(dòng)泵、圓孔散熱板和儲(chǔ)液箱均固定在底板上；所述的吸熱盒固定在儲(chǔ)液箱開設(shè)的槽口處，所述的底板在儲(chǔ)液箱的槽口正下方開設(shè)通槽；吸熱盒底部漏出儲(chǔ)液箱外，并伸入底板的通槽內(nèi)；儲(chǔ)液箱的槽口處設(shè)有密封圈；吸熱盒上的流體入口與雙向蠕動(dòng)泵的一個(gè)通液口通過穿過儲(chǔ)液箱的一根軟管連接，雙向蠕動(dòng)泵的另一個(gè)通液口與雙渦狀線形冷凝管的一端通過一根軟管連接，雙渦狀線形冷凝管的另一端與單向蠕動(dòng)泵的輸出口通過一根軟管連接，單向蠕動(dòng)泵的輸入口與吸熱盒上的流體出口通過穿過儲(chǔ)液箱的一根軟管連接；所述的雙渦狀線形冷凝管與圓孔散熱板固定，并與圓孔散熱板的內(nèi)側(cè)貼合；所述的后置風(fēng)扇固定在圓孔散熱板外側(cè)；所述的圓孔散熱板開設(shè)有連通兩側(cè)面的若干圓孔；儲(chǔ)液箱的內(nèi)腔與雙渦狀線形冷凝管中兩根渦狀管的連通口通過傳輸通道連接；所述的傳輸通道上設(shè)有壓力閥；吸熱盒內(nèi)固定有螺旋式液體通道；螺旋式液體通道的一端通過入口直通道與流體入口連接，另一端通過出口直管與流體出口連接；所述的入口直通道內(nèi)壁設(shè)有螺旋槳葉片式結(jié)構(gòu)；螺旋式液體通道的每個(gè)螺旋管段連接有一根支管，支管穿過吸熱盒與儲(chǔ)液箱內(nèi)腔連通；吸熱盒上插有熱電偶，熱電偶的信號(hào)輸出端引出儲(chǔ)液箱外與控制板連接；雙向蠕動(dòng)泵、單向蠕動(dòng)泵和后置風(fēng)扇均由控制板控制；儲(chǔ)液箱內(nèi)設(shè)有冷卻液。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的螺旋式液體通道設(shè)有兩個(gè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的流體入口和流體出口均為儲(chǔ)液盒，儲(chǔ)液盒的長(zhǎng)、寬、高分別為32mm、22mm、16mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的冷卻液為綠色納米流體，配置方法為：將質(zhì)量份數(shù)為1份的植物油、質(zhì)量份數(shù)為0.5份的分散劑、質(zhì)量份數(shù)為0.25份的納米顆粒在有機(jī)玻璃容器內(nèi)進(jìn)行混合，再將質(zhì)量份數(shù)為8.75份的去離子水加入容器內(nèi)，開啟超聲攪拌器，設(shè)定攪拌周期為10~15分鐘，循環(huán)攪拌5~10次，得到最終的綠色納米流體；其中超聲脈沖電源的脈沖頻率設(shè)置為20kHz，功率設(shè)置為400W。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述吸熱盒的長(zhǎng)、寬、高分別為120mm、110mm、60mm，材料為紫銅；所述螺旋式液體通道的內(nèi)徑為5mm，橫截面中心位置所在螺旋線的半徑為20mm，螺距為10mm，圈數(shù)為6，總長(zhǎng)為756.6mm；所述入口直通道的內(nèi)徑為5mm，長(zhǎng)度為42.5mm；所述支管的內(nèi)徑為4mm；所述軟管的內(nèi)徑為5mm，外徑為6mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的螺旋槳葉片式結(jié)構(gòu)由沿螺旋線排布的多片葉片組成，相鄰葉片沿入口直通道長(zhǎng)度方向的間距為5mm，且各葉片在入口直通道的橫截面上的投影沿圓周均布；所述葉片的寬度為2.38mm，長(zhǎng)度為3.34mm，扭轉(zhuǎn)角為44.8°。

7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5或6所述內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的雙渦狀線形冷凝管總長(zhǎng)為1757.5mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5或6所述內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述雙向蠕動(dòng)泵和單向蠕動(dòng)泵的流量范圍均為0-10L/min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5或6所述內(nèi)置螺旋式液體通道的大功率芯片散熱系統(tǒng)的散熱方法，其特征在于：該方法具體如下：

將吸熱盒底部與芯片貼合；在控制板連接的交互屏上設(shè)定危險(xiǎn)溫度，控制板接收熱電偶傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù)，判斷當(dāng)前溫度低于危險(xiǎn)溫度時(shí)，進(jìn)入低溫工作模式，否則進(jìn)入高溫工作模式；

低溫工作模式：雙向蠕動(dòng)泵電機(jī)正轉(zhuǎn)，雙渦狀線形冷凝管內(nèi)的冷卻液經(jīng)雙向蠕動(dòng)泵、流體入口、入口直通道、螺旋式液體通道和支管輸送至儲(chǔ)液箱內(nèi)；同時(shí)，單向蠕動(dòng)泵抽取冷卻液，儲(chǔ)液箱內(nèi)的冷卻液經(jīng)支管、螺旋式液體通道、出口直管、流體出口和單向蠕動(dòng)泵輸送至雙渦狀線形冷凝管，實(shí)現(xiàn)冷卻液循環(huán)；入口直通道內(nèi)的螺旋槳葉片式結(jié)構(gòu)對(duì)冷卻液進(jìn)行預(yù)滾動(dòng)處理；后置風(fēng)扇對(duì)處于雙渦狀線形冷凝管內(nèi)的冷卻液進(jìn)行風(fēng)冷；

高溫工作模式：雙向蠕動(dòng)泵電機(jī)反轉(zhuǎn)，與單向蠕動(dòng)泵同時(shí)抽取冷卻液，儲(chǔ)液箱內(nèi)的冷卻液經(jīng)支管進(jìn)入螺旋式液體通道；螺旋式液體通道內(nèi)的冷卻液一部分經(jīng)入口直通道、流體入口和雙向蠕動(dòng)泵輸送至雙渦狀線形冷凝管，另一部分經(jīng)出口直管、流體出口和單向蠕動(dòng)泵輸送至雙渦狀線形冷凝管；雙渦狀線形冷凝管兩端進(jìn)入的冷卻液匯流對(duì)壓力閥施加壓力，壓力閥的壓力達(dá)到閾值時(shí)被頂開，冷卻液通過傳輸通道回流到儲(chǔ)液箱，實(shí)現(xiàn)冷卻液循環(huán)。