一种新型热管式液冷冷板
阅读说明：本技术 一种新型热管式液冷冷板 (Novel heat pipe formula liquid cooling cold plate ) 是由 王亚君 赵建国 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及芯片散热技术领域,且公开了一种新型热管式液冷冷板,包括底座蒸发腔,所述底座蒸发腔的上表面固定连接有多个翅片,所述底座蒸发腔的上方设有冷板盖子,所述冷板盖子的左侧和右侧分别连通有进水管和出水管；本发明具有热量的远距离搬移能力,相比普通铲齿铜(铝)冷板,热管冷板式散热器可以极大程度的增加翅片的高度,提高翅片的均热性,进而增加散热器的有效换热面积,并且可以减少翅片数量,稀疏的设计可以降低冷板的流阻,设计制作简易,只要在原有风冷热管散热器上方增加一个密封盖,就可以设计成新型热管式液冷冷板,利用铜钎焊或者铝钎焊焊接工艺一次成型。(The invention relates to the technical field of chip heat dissipation, and discloses a novel heat pipe type liquid cooling cold plate which comprises a base evaporation cavity, wherein the upper surface of the base evaporation cavity is fixedly connected with a plurality of fins, a cold plate cover is arranged above the base evaporation cavity, and the left side and the right side of the cold plate cover are respectively communicated with a water inlet pipe and a water outlet pipe; compared with the common shovel tooth copper (aluminum) cold plate, the heat pipe cold plate type radiator has the advantages that the height of the fins can be greatly increased, the heat uniformity of the fins is improved, the effective heat exchange area of the radiator is increased, the number of the fins can be reduced, the flow resistance of the cold plate can be reduced through sparse design, the design and the manufacture are simple, a novel heat pipe liquid cooling cold plate can be designed as long as a sealing cover is additionally arranged above the original air cooling heat pipe radiator, and the novel heat pipe liquid cooling cold plate is formed in one step by using a copper brazing or aluminum brazing welding process.)
技术领域
本发明涉及芯片散热技术领域，具体为一种新型热管式液冷冷板。
背景技术
目前主流的芯片设计迭代更新快，日趋多核心，高频率。对散热设计的要求越来越苛刻，高TDP(Thermal Design Power),高热流密度，更低的温度控制要求如同三座大山，压在散热设计者的头上，以Intel最新一代CPU，Eagle Stream为例，TDP为350W，但CPU表面温度要求控制在不高于55℃，使用传统风冷散热，显然已经无解。并且随着中国及世界发布碳排放及碳中和的相关政策，数据中心被要求节能，要求控制电能使用效率(PowerUsageEffectiveness)，需要更低的PUE，必须减少使用传统制冷效率低的设备，比如空调，制冷机组，风扇等机械转能设备。各个地方最新都出台新建机房PUE标准，比如上海地区PUE指标不能高于1.3，水是自然环境中能找到的最好的传热介质，正常自然界中能获得的水的温度一般不会超过40℃。根据能量守恒定律，我们以40℃进水温度来设计冷板，1LPM流量的水经过两颗串联的350W TDP CPU后温升为5℃，如果要满足第二颗CPUTC<55℃,冷板的热阻就需要小于0.028℃/W。这几乎是目前业界冷板设计的极限，如果要降低材料成本，双CPU串联，在不降低进水温度的条件下，设计势必会搁浅。
目前业界冷板普遍采用的是铲齿Fin片工艺，以铜材为例，厚度0.1mm,间距0.1mm，高度3mm，这也已经基本接近加工工艺的极限，在3mm高的翅片，热量从基座表面传到翅片的有效率传热面积大概是总面积的一半，综合分析，如何提高翅片的传热效率是关键。我们提出新型热管式液冷冷板的解决方案，通过使用常用铜(铝)热管，铜(铝)立体3D热管等，利用液冷的沸腾汽化的潜热来提高散热面积。以上铜(铝)热管，铜(铝)立体3D热管这两种方式在本文中统称为新型热管式液冷冷板。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型热管式液冷冷板，解决了上述背景中提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型热管式液冷冷板，包括底座蒸发腔，所述底座蒸发腔的上表面固定连接有多个翅片，最前方的所述翅片的前表面固定连接有多个热管，所述热管的后端贯穿多个所述翅片，且与所述底座蒸发腔相连通，所述底座蒸发腔的上方设有冷板盖子，所述冷板盖子的左侧和右侧分别连通有进水管和出水管。
优选的，所述底座蒸发腔的上表面固定连接有多个蒸发腔竖管，所述蒸发腔竖管的底部与所述底座蒸发腔的内部相连通，相邻的两个所述蒸发腔竖管之间固定连接有多个所述翅片。
(三)有益效果
本发明提供了一种新型热管式液冷冷板，具备以下有益效果：
(1)、本发明具有热量的远距离搬移能力，相比普通铲齿铜(铝)冷板，热管冷板式散热器可以极大程度的增加翅片的高度，提高翅片的均热性，进而增加散热器的有效换热面积，并且可以减少翅片数量，稀疏的设计可以降低冷板的流阻，设计制作简易，只要在原有风冷热管散热器上方增加一个密封盖，就可以设计成新型热管式液冷冷板，利用铜钎焊或者铝钎焊焊接工艺一次成型。
(2)、本发明热设计余量大，可以让计算芯片超频，从而节省计算成本，进水管和出水管可以独立采用tank设计，可以把装置整体看成一个独立的储液腔体，使内部的水溶液流速低，保持均匀，带热能力强，可以提高散热器抗热冲击的变化，提高计算芯片热可靠性，可以降低服务器的能耗，达到国家双碳的目标，热管理能力可以接近浸没式液冷，相比浸没式液冷方案，成本低，可靠性高，系统维护方便，并且考虑到水溶液与不同金属之间的电化学腐蚀性，可以设计使用同一种材质，例如使用纯铝，可以有效减轻散热器的重量，同时可以降低冷板散热器成本，还可以降低冷板流量，降低液体的流速，提高冷板散热器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明中实施例一的结构示意图；
图2为本发明中实施例二的结构示意图。
图中：1、底座蒸发腔；2、蒸发腔竖管；3、翅片；4、冷板盖子；5、进水管；6、出水管；7、热管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种新型热管式液冷冷板，包括底座蒸发腔1，底座蒸发腔1的上表面固定连接有多个翅片3，最前方的翅片3的前表面固定连接有多个热管7，热管7的后端贯穿多个翅片3，且与底座蒸发腔1相连通，底座蒸发腔1的上方设有冷板盖子4，冷板盖子4的左侧和右侧分别连通有进水管5和出水管6，底座蒸发腔1既可以使用铜镀镍热管，也可以使用铝热管，翅片3使用铝材，外面焊接一个铝质的冷板盖子4，进水管5和出水管6可保有tank设计，使液体均匀的充满腔体或者不采用tank而是液体直进直出保持设计的简单化和减少热阻(如果使用不同金属需要对水溶液做限定处理，否则容易引起电化学腐蚀)。
实施例二
如图2所示，本发明提供一种技术方案：一种新型热管式液冷冷板，包括底座蒸发腔1，底座蒸发腔1的上表面固定连接有多个蒸发腔竖管2，蒸发腔竖管2的底部与底座蒸发腔1的内部相连通，相邻的两个蒸发腔竖管2之间固定连接有多个翅片3，底座蒸发腔1的上方设有冷板盖子4，冷板盖子4的左侧和右侧分别连通有进水管5和出水管6，底座蒸发腔1热源利用工质沸腾汽化潜热把热量迅速的带到立体的蒸发腔竖管2上，热量再从立体的蒸发腔竖管2上传递到翅片3上，使散热器翅片3上的温度均匀，冷板盖子4可以做到和风冷散热器高度一致，范围可以覆盖1U到10U，如果是进水管5和出水管6有tank的设计，可以把装置看成一个独立的储液腔体，使内部的水溶液流速低，保持均匀，带热能力强，可以提高散热器抗热冲击的变化，提高计算芯片热可靠性。
其中底座蒸发腔1和蒸发腔竖管2是联通的腔体，里面是特制混合的制冷剂工质，可视为均温体，均温体的作用是把热源的热量通过底座蒸发腔1“搬运”到水平位置，同时通过蒸发腔竖管2把热量“搬运”到立体空间位置；进水管5和出水管6通过的是水溶液，其水溶液与前者描述之腔体内混合制冷剂充分的进行热交换，以有效达到热量转移的目的。
综上可得，本发明的工作流程：冷板盖子4通过焊接的形式固定在底座蒸发腔1上表面处于翅片3的外侧，实施例一中，底座蒸发腔1既可以使用铜镀镍热管，也可以使用铝热管，翅片3使用铝材，外面焊接一个铝质的冷板盖子4，进水管5和出水管6可保有tank设计，使液体均匀的充满腔体或者不采用tank而是液体直进直出保持设计的简单化和减少热阻(如果使用不同金属需要对水溶液做限定处理，否则容易引起电化学腐蚀)，实施例二中，底座蒸发腔1热源利用工质沸腾汽化潜热把热量迅速的带到立体的蒸发腔竖管2上，热量再从立体的蒸发腔竖管2上传递到翅片3上，使散热器翅片3上的温度均匀，冷板盖子4可以做到和风冷散热器高度一致，范围可以覆盖1U到10U，如果是进水管5和出水管6有tank的设计，可以把装置看成一个独立的储液腔体，使内部的水溶液流速低，保持均匀，带热能力强，可以提高散热器抗热冲击的变化，提高计算芯片热可靠性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种油气田站场热能循环利用系统