[发明专利]一种基于脉动热管组的芯片冷却结构及装置

说明书

本发明提供一种基于脉动热管组的芯片冷却结构及装置，多根脉动热管的端部分别交汇连接于冷凝器的降温侧，减少了占用冷凝器降温侧的面积，提高了芯片单位面积的降温效率；相邻的脉动热管尾部不对称互连，从而能够使得脉动热管组中多根脉动热管发生主动脉动运动，解决了合并加热段导致部分脉动热管管道内部压差较小导致的部分脉动热管主动振荡较弱和现有技术中脉动热管的这些通道中的液体塞不会积极脉动的问题；多根脉动热管尾部连接能够延缓管内液体工质烧干的速度，延长使用寿命；多个脉动热管组的降温端部均设置于冷凝器的降温侧上，提高本申请的降温能力，保证大功率芯片在正常温度范围内高效稳定运行，降低冷却能耗，保障芯片稳定可靠运行。

技术领域

本发明属于芯片冷却技术领域，具体涉及一种基于脉动热管组的芯片冷却结构及装置。

背景技术

随着电子器件的高度集成化，单位面积发热量越来越高。一些设备芯片已达到每平方厘米上百瓦的发热功率。热管散热技术效率高，结构紧凑，成本低廉。脉动热管作为一种新型传热装置，具有体积小、灵活性高、成本低、传热性能高以及无外部机械要求等优异特性，在微电子器件冷却散热、余热回收、太阳能集热以及航空航天热控技术等领域中都具有巨大的应用潜力。当其在稳定运行时，由吸热和冷凝引起的工质的膨胀和收缩是振荡运动的驱动力，而驱动流入管内的工质是液塞和气塞的振荡运动，并非由芯结构产生的毛细管力。由于表面张力的作用，液塞和气塞随机地形成并随机地分布在管道内。

风冷存在能耗巨大、空气换热系数低、冷源距离热源远、散热不均等多方面问题。传统脉动热管蒸发部分和冷凝部分尺寸相同，对于微小面积热源来说，加热段的周长较小，很难使所有通道重叠在加热段上，这就导致了部分通道存在热隔离，其应用会受到一定的限制。

目前的脉动热管多采用单通道或双通道的蛇形管路布局，带有沸腾室的脉动热管通道内液塞和气塞的振荡运动在微小面积热源下振荡运动不足以将热量转移到冷凝段，导致换热效果较差。在径向脉动热管中，所有通道的均匀分布，使得相邻的管路间压差较小，从而通道内液塞和气塞的振荡运动没有足够的驱动力，换热效果依旧不能令人满意。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于脉动热管组的芯片冷却结构及装置，结构简单，成本低廉，能够提高芯片冷却效率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于脉动热管组的芯片冷却结构，其特征在于，包括脉动热管组和冷凝器；

所述脉动热管组包括多根脉动热管；

所述多根脉动热管的端部分别交汇连接于冷凝器的降温侧，并形成多个降温端部，且相邻的脉动热管尾部不对称互连；

所述脉动热管组的端部和尾部具有落位差。

进一步，所述多个降温端部包括弯折段；

所述弯折段的两端分别连接多根相邻且并联的脉动热管。

进一步，所述弯折段位于冷凝器的降温侧，所述相邻且并联的脉动热管位于冷凝器降温侧的外围区域。

进一步，所述相邻的脉动热管尾部不对称互连的方式为，处于同一降温端部的多根脉动热管尾部一部分并联，另一部分接入相邻降温端部的多根脉动热管部分尾部。

进一步，所述脉动热管组的端部和尾部之间的管体倾斜设置，形成绝热段。

进一步，所述脉动热管内部的工质液体采用单一溶液或纳米颗粒流体混合液。

进一步，所述脉动热管的充液量为30％～70％。

进一步，所述降温端部封装于冷凝器内部，且冷凝器内部填充有导热材料；

所述导热材料为导热硅脂或液态金属。