[發(fā)明專利]用于直接液冷模塊的彈簧加載的順應(yīng)性冷卻劑分配歧管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010986103.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN112071815A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬德胡蘇丹·K·延加爾;康納·伯吉斯;伊馬德·薩馬迪亞尼;帕丹姆·賈殷;約爾格·帕迪拉;張菲妮;李元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 谷歌有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L23/367
• 分類號(hào): H01L23/367;H01L23/40;H01L23/473
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 周亞榮;鄧聰惠

本公開涉及用于直接液冷模塊的彈簧加載的順應(yīng)性冷卻劑分配歧管。本文公開了以下系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法用于使用基于彈簧力的順應(yīng)性，來最小化芯片微散熱片的頂部和歧管端口的底側(cè)之間的旁通流體流動(dòng)間隙。一種流體輸送和排出歧管結(jié)構(gòu)提供了對(duì)模塊的直接液體冷卻。所述歧管坐落在具有流動(dòng)通道的芯片的頂部上。所述歧管的與所述芯片的流動(dòng)通道相接觸的進(jìn)口通道和出口通道產(chǎn)生用于冷卻劑的復(fù)雜交叉流路徑，使得芯片和工作流體之間的熱傳遞得到改善。所述模塊還設(shè)計(jì)有使用內(nèi)部滲漏流動(dòng)開口的減壓特征，以應(yīng)對(duì)在進(jìn)入所述模塊的流體和從所述模塊排出的流體之間的壓差。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于直接液體冷卻模塊的彈簧加載的順應(yīng)性冷卻劑分配歧管。

背景技術(shù)

在若干種類型的電子元件(包括微處理器、電池和數(shù)碼相機(jī)圖像傳感器)中都可以找到互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)電路。CMOS技術(shù)的主要特征是靜態(tài)功耗低并且抗噪能力強(qiáng)。

除了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的芯片封裝外，對(duì)專用硅的探索還可能在服務(wù)器中產(chǎn)生高功率熱源。這種技術(shù)還可以應(yīng)用于圖形處理單元(“GPU”)和定制的應(yīng)用程序?qū)Ｓ眉呻娐?“ASIC”)。此外，諸如成像和人工智能(“AI”)之類的服務(wù)可能需要高密度的大型計(jì)算資源，并且許多服務(wù)器彼此緊鄰。全球各地的數(shù)據(jù)中心被要求同時(shí)提高能量效率、整合運(yùn)行并降低成本。為了適應(yīng)這些高性能和高密度服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商不僅必須應(yīng)對(duì)更高的功率密度，還必須應(yīng)對(duì)其帶來的散熱挑戰(zhàn)。

由于液體在儲(chǔ)存和傳遞熱方面比空氣好很多倍，因此液體冷卻解決方案可以為計(jì)算效率、密度和性能提供直接且可衡量的益處。使用直接液體冷卻模塊可以提高計(jì)算性能和密度，并減少能耗。

電子元件封裝易受寬范圍溫差的影響。由于各種封裝元件的熱膨脹系數(shù)(“CTE”)的差異，因此電子元件封裝可能會(huì)隨著電子元件封裝的溫度變化而翹曲。

發(fā)明內(nèi)容

為了控制翹曲，可以將包括歧管和加強(qiáng)件的直接液體冷卻模塊結(jié)合到電子元件封裝中。流體輸送和排出歧管提供對(duì)模塊的直接液體冷卻。所述歧管使用基于彈簧力的順應(yīng)性，以最小化旁通液體流動(dòng)間隙，其中所述旁通液體流動(dòng)間隙在所述歧管中的進(jìn)口通道和出口通道形式的流動(dòng)通道與芯片中的流動(dòng)通道之間。在一個(gè)示例中，芯片的流動(dòng)通道相對(duì)于所述歧管的較大進(jìn)口通道和出口通道而言可以是微散熱片(microfins)或小通道的形式。彈簧力用于維持所述歧管的各個(gè)流動(dòng)通道與硅芯片上的微散熱片之間的直接接觸。也可以將壓差降低特征納入所述直接液體冷卻模塊的設(shè)計(jì)中。

一方面，一種冷卻劑輸送裝置，包括歧管，所述歧管具有至少一個(gè)進(jìn)口、至少一個(gè)出口以及底表面。所述底表面具有多個(gè)交替的進(jìn)口通道和出口通道，所述進(jìn)口通道直接通向所述至少一個(gè)進(jìn)口，所述出口通道直接通向所述至少一個(gè)出口。所述歧管的所述交替的進(jìn)口通道和出口通道適于直接接觸芯片的流動(dòng)通道。所述歧管的所述至少一個(gè)進(jìn)口被構(gòu)造成接納流經(jīng)其中的流體，所述流體被引導(dǎo)到所述進(jìn)口通道，然后被引導(dǎo)到所述芯片的流動(dòng)通道，之后所述流體被接納在所述出口通道中并通過所述歧管的所述至少一個(gè)出口排出。

在一個(gè)示例中，所述至少一個(gè)進(jìn)口是中心進(jìn)口，并且所述至少一個(gè)出口是第一側(cè)向出口和第二側(cè)向出口，使得液體通過所述中心進(jìn)口被接納在所述歧管中，并通過所述第一側(cè)向出口和所述第二側(cè)向出口被導(dǎo)出所述歧管。

在一個(gè)示例中，當(dāng)所述歧管直接接觸所述芯片時(shí)，所述歧管的所述交替的進(jìn)口通道和出口通道垂直于所述芯片的流動(dòng)通道。

所述冷卻劑輸送裝置還可以包括至少一個(gè)外殼，所述至少一個(gè)外殼適于在其中接納彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件被構(gòu)造成維持所述歧管與所述芯片之間的接觸。

在一個(gè)示例中，所述彈性構(gòu)件是彈簧。

所述冷卻劑輸送裝置還可以包括頂板，所述頂板適于與所述歧管的頂表面相鄰地放置，所述彈性構(gòu)件具有第一端和第二端，所述第一端接觸所述歧管，所述第二端接觸所述頂板的內(nèi)表面。