[发明专利]一种芯片冷却装置及其装配方法

说明书

本发明涉及芯片热管理技术领域，提出一种芯片冷却装置及其装配方法。所述冷却装置包括多个金属热界面材料层；进液管；出液管；以及多个热沉粒。本发明通过采用热沉粒与金属化整为零的布置方式，并且通过热沉粒与输送冷却液的管道之间的柔性连接，可以在热沉粒、金属热界面材料层以及大尺寸芯片之间形成较小的应力，有效解决了大尺寸高功耗芯片的散热问题。

技术领域

本发明总的来说涉及芯片热管理技术领域。具体而言，本发明涉及一种芯片冷却装置及其装配方法。

背景技术

随着高性能计算需求的日益提高，芯片的尺寸与功耗也迅速增加。因此，用于芯片的冷却技术成为芯片制造中的关键技术之一。目前芯片的冷却方案中通常将热沉通过TIM(Thermal lnterface Material、热界面材料)(例如TIM1或者TIM2)与芯片连接。

然而由于热界面材料层的热导率比较低，其热阻会比较大。如果采用金属焊料作为热界面材料层，其热阻会得到极大改善。但在采用金属焊料热界面材料层的情况下，由于芯片尺寸的增加，会导致PCB板、基板、芯片、Lid、金属焊料以及热沉组成的系统产生热失配，从而造成应力过大，无法得到实际的应用。

发明内容

为至少部分解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种芯片冷却装置，包括：

多个金属热界面材料层，所述多个金属热界面材料层布置于单个芯片背面，并且所述金属热界面材料层的尺寸与热沉粒相配合；

进液管，所述进液管被配置为运送冷却液至多个热沉粒；

出液管，所述出液管被配置为从多个热沉粒运送出冷却液；以及

多个热沉粒，所述热沉粒包括：

热沉粒主体，所述热沉粒主体与所述金属热界面材料层相连接，并且被配置为通过冷却液；

热沉粒连接装置，所述热沉粒连接装置具有第一热沉粒接口以及第二热沉粒接口，其中第一热沉粒接口通过柔性管与进液管连接并且第二热沉粒接口通过柔性管与出液管连接。

在本发明一个实施例中规定：所述热沉粒主体具有微流道结构或者微射流结构。

在本发明一个实施例中规定：所述热沉粒主体与热沉粒连接装置通过焊接粘连。

在本发明一个实施例中规定：所述热沉粒主体的材料与硅芯片的热膨胀系数相适配，包括硅、碳化硅、陶瓷、玻璃以及金属；以及所述热沉粒连接装置的材料包括与热沉粒主体的热膨胀系数适配的金属。

在本发明一个实施例中规定：所述柔性管布置于柔性板上，所述柔性板的形状与热沉粒连接装置相配合以使所述柔性板与所述热沉粒连接装置的表面相贴合，并且所述柔性管嵌套于所述第一\第二热沉粒接口上。

在本发明一个实施例中规定：所述柔性管包括硅胶管、PVC管以及橡胶管。

在本发明一个实施例中规定：所述第一热沉粒接口和\或第二热沉粒接口具有外牙。

在本发明一个实施例中规定，所述芯片冷却装置还包括进出液模组，其中在所述进出液模组内布置进液管以及出液管。

在本发明一个实施例中规定：所述进液管上布置有进液口，所述进液口通过柔性管与所述第一热沉粒接口连接；以及所述出液管上布置有出液口，所述出液口通过柔性管与所述第二热沉粒接口连接。

本发明还提出一种装配所述芯片冷却装置的方法，包括下列步骤：

将多个所述金属热界面材料层布置于单个芯片背面；

通过吸嘴工装将多个热沉粒分别焊接于多个所述金属热界面材料层上，其中所述吸嘴工装的形状与所述热沉粒的形状相配合；