三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器及制造方法技术

本发明专利技术公开了三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器及制造方法，属于散热设备技术领域，包括进液接头、出液接头、液冷腔、三周期极小曲面单胞阵列；所述三周期极小曲面单胞阵列设置在所述液冷腔内部，与所述液冷腔通过一体成型，所述出液接头、所述进液接头设置在所述液冷腔两端。本发明专利技术利用三周期极小曲面的大比表面积增加液冷散热器和冷却液之间的对流换热，且一体化成型，消除了不同部件之间的接触热阻，使传热更加均匀快速，更适用于发热密度高的芯片的散热，可以减小甚至完全消除芯片局部热点的现象。片局部热点的现象。片局部热点的现象。

【技术实现步骤摘要】
三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器及制造方法


[0001]本专利技术涉及散热设备
，具体涉及三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器及制造方法。

技术介绍

[0002]随着电子技术的发展，电子装备中的单元和核心模块正朝着极小化方向发展，封装密度却越来越大，电子设备的集成度越来越高，核心器件单位面积内的热流密度急剧增加，对液冷板散热能力提出了更高的要求。局部热流密度大会使热量在局部发生聚集，在芯片或模块表面产生局部高温，影响芯片的使用性能和工作可靠性，缩短芯片的工作寿命。
[0003]电子设备的散热装置主要包括风冷散热装置和液冷散热装置，由于液体具有较高的热容和较高的传导率，液冷散热装置的散热性能比风冷散热装置更强。液冷散热装置一般采用与热源的直接接触的方式，将热源的热量通过流动的液体带走。在热流密度很大的情况下，采用单一流道式的液冷散热装置难以满足散热装置和液体之间的高效热量传递，需要提高液冷散热装置和冷却介质的接触面积，实现更高的传热效率。
[0004]面向金属增材制造的三周期极小曲面填充的一体式液冷散热器具备高比强度和高比表面积的特点，可进行强制对流换热，大幅提高了散热能力，能够满足新型高集成度电子装备对散热性能的要求。散热器采用三周期极小曲面填充，可增加曲面和冷却液之间的表面接触面积和冷却液的局部混合速度，从而确保更好的散热。然而，由于传统金属加工方法的限制，复杂的三周期极小曲面填充的一体式液冷散热器难以制备。为此，提出三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器及制造方法。
专利
技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决单一流道式的液冷散热装置难以满足散热装置和液体之间的高效热量传递，提供了三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器，该散热器充分利用三周期极小曲面的高比表面积的特点，增加液冷散热器和冷却液之间的表面接触面积和冷却液的局部混合速度，提高液冷散热器的散热性能。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括进液接头、出液接头、液冷腔、三周期极小曲面单胞阵列；所述三周期极小曲面单胞阵列设置在所述液冷腔内部，与所述液冷腔通过一体成型，所述出液接头、所述进液接头设置在所述液冷腔两端。
[0007]更进一步地，所述三周期极小曲面单胞阵列包括多个相互连接的三周期极小曲面单胞，所述三周期极小曲面单胞包括相互连通的三种曲面。
[0008]更进一步地，三种曲面分别为P曲面、I
‑
WP曲面、F
‑
RD曲面，各曲面公式如下：
[0009]P曲面公式：
[0010][0011]I
‑
WP曲面公式：
[0012][0013]F
‑
RD曲面公式：
[0014][0015]其中，x、y、z为各曲面点的空间坐标，l为三周期极小曲面单胞的边长。
[0016]更进一步地，所述液冷芯片散热器的材质为铝合金。
[0017]更进一步地，所述液冷芯片散热器还包括盖板，所述盖板设置在所述液冷腔上，形成封闭腔体。
[0018]更进一步地，电子芯片通过界面材料与液冷散热器表面贴合，电子芯片热量通过热传导传递给液冷散热器，液冷散热器与冷却介质间通过对流换热带走热量。
[0019]本专利技术人还提供了三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器的制造方法，用于加工上述的液冷芯片散热器，通过采用增材制造方式将液冷芯片散热器一体成型。
[0020]本专利技术相比现有技术具有以下优点：该三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器，能够解决高集成度芯片的局部大热流密度的问题，三周期极小曲面的填充能够增加液冷散热器和冷却液之间的表面接触面积和冷却液的局部混合速度，强化对流传热效果，且一体化成型，消除了不同部件之间的接触热阻，使传热更加均匀迅速，适用于发热密度高的芯片散热，可以减小甚至完全消除芯片局部热点的现象，液冷板内部腔体3D打印整体一体化成型，解决了传统液冷板分开制造腔体和盖板，再进行装配或焊接导致可靠性差的问题，值得被推广使用。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例一中液冷芯片散热器的结构示意图(不含盖板)；
[0022]图2是本专利技术实施例一中P曲面填充一体式液冷芯片散热器液体流向示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例一中I
‑
WP曲面填充一体式液冷芯片散热器液体流向示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例一中F
‑
RD曲面填充一体式液冷芯片散热器液体流向示意图；
[0025]图5是本专利技术实施例一中液冷芯片散热器的结构示意图(含盖板)；
[0026]图6是本专利技术实施例二中液冷芯片散热器的生产工艺流程示意图；
[0027]图7是本专利技术实施例二中三周期极小曲面填充一体式液冷芯片散热器模型的建立过程示意图；
[0028]图8是本专利技术实施例二中两端管口轴线与基材水平面倾斜45
°
放置示意图。
具体实施方式
[0029]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0030]实施例一
[0031]如图1、5所示，本实施例提供一种技术方案：三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器，包括：进液接头1、出液接头4、液冷腔2、三周期极小曲面单胞阵列3；所述三周期
极小曲面单胞阵列3设置在所述液冷腔2内部，与所述液冷腔2通过采用增材制造方法一体成型，所述出液接头4、所述进液接头1设置在所述液冷腔2两端。
[0032]更进一步地，所述三周期极小曲面单胞阵列包括多个相互连接的三周期极小曲面单胞，所述三周期极小曲面单胞包括相互连通的三种曲面，分别为P曲面(如图2所示)、I
‑
WP曲面(如图3所示)、F
‑
RD曲面(如图4所示)；
[0033]其中：
[0034]P曲面公式：
[0035][0036]I
‑
WP曲面公式：
[0037][0038]F
‑
RD曲面公式：
[0039][0040]其中，x、y、z为各曲面点的空间坐标，l为三周期极小曲面单胞的边长。
[0041]在本实施例中，所述液冷芯片散热器的材质为铝合金。
[0042]在本实施例中，所述液冷芯片散热器还包括盖板，所述盖板设置在所述液冷腔2上，形成封闭腔体。
[0043]在本实施例中，所述液冷芯片散热器采用增材制造方法一体成型。
[0044]在本实施例中，电子芯片通过界面材料与液冷散热器表面贴合，电子芯片热量通过热传导传递给液冷散热器，液冷散热器与冷却介质间通过对流换热带走热量。
[0045]实施例二
[0046]在本实施例中，采用激光选区熔化成形技术进行制备，适合于本专利技术的工艺流程如图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器，其特征在于，包括进液接头、出液接头、液冷腔、三周期极小曲面单胞阵列；所述三周期极小曲面单胞阵列设置在所述液冷腔内部，与所述液冷腔通过一体成型，所述出液接头、所述进液接头设置在所述液冷腔两端。2.根据权利要求1所述的三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器，其特征在于：所述三周期极小曲面单胞阵列包括多个相互连接的三周期极小曲面单胞，所述三周期极小曲面单胞包括相互连通的三种曲面。3.根据权利要求2所述的三周期极小曲面填充的一体式液冷芯片散热器，其特征在于：三种曲面分别为P曲面、I
‑
WP曲面、F
‑
RD曲面，各曲面公式如下：P曲面公式：I
‑
WP曲面公式：F
‑
R...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴玉，吴书豪，周金文，盛文军，张燕龙，查珊珊，田富君，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：