一种可分区调控流量的散热结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可分区调控流量的散热结构，其通过调整入液管路与入液口的连接关系以及出液管路与出液口的连接关系，以及通过调整散热结构内不同区域的嵌入式微流道及歧管通道的结构特征和并行度来调整流阻，可以极大程度的减少调控流量所需要的压力调控结构数目。本发明专利技术的散热结构通过调节压力调控结构的压强数值，可以动态调控散热结构内不同区域的散热性能，相较于传统的单阀门流道结构，可以提升泵功的利用率，提升散热系统的能耗比。本发明专利技术针对散热结构内散热性能要求高的区域设计了小尺寸、高并行度、小流阻的歧管通道结构，在强化冷却性能的同时，较小流阻使得压降调控更为有效，增加了调制比例。另外，本发明专利技术还涉及所述散热结构的制备方法。述散热结构的制备方法。述散热结构的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种可分区调控流量的散热结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及芯片散热领域，具体涉及一种可分区调控流量的散热结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]液体冷却是通过液体的性质来对电子器件中的高发热功率模块进行冷却的一种技术，用于具有较大热设计功耗的芯片模块，主要运用于高功率芯片的冷却。由于液体与气体相比具有更大的比热容，且液体与固体表面发生相对运动时一般具有更大的对流换热系数，因此液体冷却可以实现更小的晶体管结温与环境温度之间的热阻。
[0003]在液冷散热器的设计和测试过程中，热源往往是发热均匀的模拟热源，或是包含少量热点的发热模型。然而，在实际的电子芯片中，不同的功能分区、不同的工作区域和不同的时钟/功耗分布导致功率密度呈现极强的非均匀性，由此产生严重的局部过热现象和热点，尤其是随着三维集成和芯粒集成(Chiplet集成)模式的发展，热点现象愈专利技术显。
[0004]在传统的液冷散热器中，一般只采用一个阀门控制冷却工质的流量，因此冷却模式较为单一，当散热面积内某个区域的发热功率增大时，为了保证芯片表面最高温度不超过限制，需要提升此区域的散热能力。又由于整个散热器的流量仅由一个阀门控制，因此为了提升此区域的散热性能，需要增加整个区域内的流量，这导致泵功严重浪费。
[0005]或者，在传统的液冷散热器中，也会设置多组流体通路来分别控制各个区域的流量，即每组流体通路分别采用单独的阀门和驱动泵来控制每个区域的冷却工质流量，以达到分区域调控散热性能的目的。该方法虽然不会引起泵功的浪费，但会增加系统的复杂度。尤其是在大规模Chiplet集成的情况下，若有n*n个调控区域，则需要设置n2个入液口和n2个出液口，并配备n2个控制阀门，这大大增加了系统的复杂度，从而导致该方法难以运用在嵌入式微流体散热结构中。
[0006]因此，需要开发一种系统复杂度低的可分区调控流量的散热结构。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提供一种可分区调控流量的散热结构，该散热结构可以动态调控散热结构内不同区域的散热性能，系统复杂度低。
[0008]本专利技术的另一目的是提供上述散热结构的制备方法。
[0009]为了实现以上目的，本专利技术提供如下技术方案。
[0010]一种可分区调控流量的散热结构，包括：
[0011]盖板结构，包括第一散热单元阵列，每个所述第一散热单元的背部均设置有嵌入式微流道；
[0012]底板结构，包括第二散热单元阵列，每个所述第二散热单元的顶部均设置有歧管通道、入液口和出液口，所述第一散热单元阵列中的第一散热单元与所述第二散热单元阵列中的第二散热单元一一对应地通过所述歧管通道和所述嵌入式微流道流体连通；
[0013]多条入液管路，每条所述入液管路上并联连通有多个所述入液口，并且每个所述入液口只能连接一条所述入液管路；
[0014]多条出液管路，每条所述出液管路上并联连通有多个所述出液口，并且每个所述出液口只能连接一条所述出液管路；以及
[0015]每条所述入液管路的入口处和/或每条所述出液管路的出口处均设有压力调控结构。
[0016]上述散热结构的制备方法，包括：
[0017]制备包括第一散热单元阵列的盖板结构，使每个所述第一散热单元上均设置有嵌入式微流道；
[0018]制备包括第二散热单元阵列的底板结构，使每个所述第二散热单元上均设置有歧管通道、入液口和出液口；
[0019]将所述盖板结构和所述底板结构键合密封，使所述第一散热单元阵列中的第一散热单元与所述第二散热单元阵列中的第二散热单元一一对应地通过所述歧管通道和所述嵌入式微流道流体连通；
[0020]设置多条入液管路，使每条所述入液管路上并联连通有多个所述入液口，并且每个所述入液口只能连接一条所述入液管路；
[0021]设置多条出液管路，使每条所述出液管路上并联连通有多个所述出液口，并且每个所述出液口只能连接一条所述出液管路；以及
[0022]在每条所述入液管路的入口处和/或在每条所述出液管路的出口处均安装压力调控结构。
[0023]与现有技术相比，本专利技术达到了以下技术效果：
[0024]1、本专利技术通过调整入液管路与入液口的连接关系以及出液管路与出液口的连接关系，以及通过调整散热结构内不同区域的嵌入式微流道及歧管通道的结构特征和并行度来调整流阻，可以极大程度的减少调控流量所需要的压力调控结构数目。例如，对于具有m*n第一散热单元阵列的散热结构，其压力调控结构的数目可从传统方法分别控制各个区域的流量所需要的m*n个，减少至m+n个或更少，在保证调控有效性的前提下降低了系统的复杂度，提升了系统的可靠性，减小了调控成本。
[0025]2、本专利技术的散热结构通过调节压力调控结构的压强数值，可以动态调控散热结构内不同区域的散热性能，相较于传统的单阀门流道结构，可以提升泵功的利用率，提升散热系统的能耗比。
[0026]3、本专利技术针对散热结构内散热性能要求高的区域设计了小尺寸、高并行度、小流阻的歧管通道结构，在强化冷却性能的同时，较小流阻使得压降调控更为有效，增加了调制比例。
附图说明
[0027]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0028]图1为本专利技术实施例1提供的盖板结构的示意图。
[0029]图2为本专利技术实施例1提供的底板结构的示意图。
[0030]图3为本专利技术实施例1提供的散热结构的示意图。
[0031]图4为本专利技术实施例2提供的盖板结构的示意图。
[0032]图5为本专利技术实施例2提供的底板结构的示意图。
[0033]图6为本专利技术实施例2提供的散热结构的示意图。
[0034]图7为本专利技术的冷却液体通路的示意图。
[0035]附图标记说明
[0036]100为盖板结构，101为第一散热单元，102为嵌入式微流道，200为底板结构，201为第二散热单元，202为歧管通道，203为入液口，204为出液口，205为歧管通道中的流入通道，206为歧管通道中的流出通道，300为入液管路，400为出液管路，500为阀门，散热结构600。
具体实施方式
[0037]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0038]在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可分区调控流量的散热结构，其特征在于，包括：盖板结构，包括第一散热单元阵列，每个所述第一散热单元的背部均设置有嵌入式微流道；底板结构，包括第二散热单元阵列，每个所述第二散热单元的顶部均设置有歧管通道、入液口和出液口，所述第一散热单元阵列中的第一散热单元与所述第二散热单元阵列中的第二散热单元一一对应地通过所述歧管通道和所述嵌入式微流道流体连通；多条入液管路，每条所述入液管路上并联连通有多个所述入液口，并且每个所述入液口只能连接一条所述入液管路；多条出液管路，每条所述出液管路上并联连通有多个所述出液口，并且每个所述出液口只能连接一条所述出液管路；以及每条所述入液管路的入口处和/或每条所述出液管路的出口处均设有压力调控结构。2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述第一散热单元阵列和所述第二散热单元阵列均为m*n阵列，其中m和n各自独立地为2以上的正整数。3.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述第二散热单元阵列中一行或多行中的所有入液口并联连通在同一条入液管路上；所述第二散热单元阵列中一列或多列中的所有出液口并联连通在同一条出液管路上。4.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，热源的散热区域内的功率分布图未知，各个所述第一散热单元的嵌入式微流道和各个所述第二散热单元的歧管通道分别为相同的结构。5.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，热源的发热功率密度从中心至边缘逐步降低，位于第一散热单元阵列中心的第一散热单元的嵌入式微流道宽度最小；位于第二散热单元阵列中心的第二散热单元的歧管通道结构宽度最小；位于第二散热单元阵列四个角落的第二散热单元的歧管通道宽度最大。6.根据权利要求1或2所述的散热结构，其特征在于，所述盖板结构可以是一体成型，或者是多个所述第一散热单元的拼装组合；所述底板结构可以是一体成型，或者是多个所述第二散热单元的拼装组合。7.权利要求1
‑
6中任一项所述的散热结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，杨宇驰，杜建宇，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：