一种芯片散热结构及散热方法技术

本发明专利技术公开一种芯片散热结构及散热方法，本发明专利技术涉及芯片热管理技术领域，用于解决现有技术中散热能力有限的问题。结构包括：结构层、第一柔性歧管层以及第二柔性歧管层；第一柔性歧管层和第二柔性歧管层上均设置有冷却工质进口以及冷却工质出口；并且第一柔性歧管层上的冷却工质进口以及冷却工质出口与第二柔性歧管层上的冷却工质进口以及冷却工质出口对应连通；第一柔性歧管层上还设置有分液通道；结构层设置在第一柔性歧管层的上方且设置有微流道结构，冷却工质通过分液通道均匀分散到所述微流道结构中。将柔性歧管与微流散热引入柔性电子系统中高功率芯片的热管理中，冷却液直接泵送到芯片热点处，快速将热量带走，可以有效提高散热效率。有效提高散热效率。有效提高散热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片散热结构及散热方法


[0001]本专利技术涉及芯片热管理
，尤其涉及一种芯片散热结构及散热方法。

技术介绍

[0002]柔性可穿戴设备，可折叠电子器件以及仿生软机器人等柔性电子的应用中，为了提高系统的综合性能，使设备能够面对更复杂的工作条件，促进了柔性电子芯片向小型化、集成化、智能化方向发展。比如仿生机器人的设计不再满足于简单的日常活动，而是向全面智能的方向发展，高度模拟人类行为，导致对系统运算能力的需求大幅提升，因此，越来越多的高功率芯片，如高性能计算芯片等被集成到柔性电子系统中，然而，高性能集成电路的使用虽然提高了信息处理能力，但也会造成局部热积累，导致严重的热管理问题。另外，柔性材料导热系数低，给柔性电子器件中高功率芯片的散热带来很大困难，其次，柔性电子器件需要反复的机械冲击，包装可靠性面临巨大挑战。
[0003]传统的高功率芯片散热方案，由于大多采用刚性结构，难以满足柔性电子，轻量化，可形变的要求。而针对柔性电子器件的柔性基底散热方案，如柔性热管，以及柔性散热膜等，通过柔性材料改性，增强柔性结构的热导率，使其在适应柔性工作环境的基础上，有更好的传热和匀温效应，但其散热能力有限，难以满足高功率芯片的散热需求。
[0004]因此，提供一种更为可靠的芯片散热方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种芯片散热结构及散热方法，用于解决现有技术中散热能力有限，难以满足高功率芯片的散热需求的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种芯片散热结构，包括：
[0008]结构层、第一柔性歧管层以及第二柔性歧管层；
[0009]所述第一柔性歧管层以及第二柔性歧管层上均设置有冷却工质进口以及冷却工质出口；所述第一柔性歧管层设置在所述第二柔性歧管层的上方，且所述第一柔性歧管层上的冷却工质进口、冷却工质出口与所述第二柔性歧管层上的冷却工质进口、冷却工质出口对应连通；
[0010]所述第一柔性歧管层上还设置有分液通道，所述分液通道与所述第一柔性歧管层上设置的冷却工质进口以及冷却工质出口相连通；
[0011]所述结构层设置在所述第一柔性歧管层的上方，所述结构层在靠近所述第一柔性歧管层的一侧设置有微流道结构，冷却工质通过所述分液通道均匀分散到所述微流道结构中。
[0012]可选的，芯片散热结构中包括多层具有梯度性硬度的柔性歧管；所述第一柔性歧管层以及第二柔性歧管层分别包括多层柔性歧管；所述多层柔性歧管呈梯状设置且靠近芯片设置的柔性歧管的硬度大于远离芯片设置的柔性歧管的硬度。
[0013]可选的，所述微流道结构包括多条微流道，并且各条所述微流道沿着所述结构层的长度方向平行并排设置。
[0014]可选的，所述第二柔性歧管层的任意一个周侧壁上设置有至少一个第一冷却工质进口以及至少一个第一冷却工质出口；
[0015]所述第二柔性歧管层的顶侧壁上设置有用于与所述第一冷却工质进口对应连通的第二冷却工质进口以及用于与所述第一冷却工质出口对应连通的第二冷却工质出口；
[0016]所述第一柔性歧管层上设置有用于与所述第二冷却工质进口对应连通的第三冷却工质进口以及用于与所述第二冷却工质出口对应连通的第三冷却工质出口。
[0017]可选的，所述分液通道包括第一分液通道以及第二分液通道；
[0018]所述第三冷却工质进口与所述第三冷却工质出口之间设置有多条第一分液通道以及多条第二分液通道，且各条所述第一分液通道均与所述第三冷却工质进口相连通，各条所述第二分液通道均与所述第三冷却工质出口相连通；
[0019]各条所述第一分液通道与各条所述多条第二分液通道交叉设置。
[0020]可选的，所述微流道结构采用内嵌式微流道结构或采用微流冷板结构；
[0021]所述微流道结构至少包括微流道和微柱。
[0022]可选的，所述柔性歧管采用柔性材质为基材，通过加入不同比例的固化剂，得到不同硬度的柔性歧管；
[0023]各层所述柔性歧管之间、所述柔性歧管与所述微流道结构之间，均采用键合方式进行连接。
[0024]可选的，所述芯片散热结构应用于柔性电子设备；所述柔性电子设备至少包括柔性可穿戴设备、可折叠电子器件或仿生软机器人。
[0025]与现有技术相比，本专利技术提供一种芯片散热结构，包括：结构层、第一柔性歧管层以及第二柔性歧管层；第二柔性歧管层上设置有冷却工质进口以及冷却工质出口；第一柔性歧管层设置在第二柔性歧管层的上方，并且第一柔性歧管层上也设置有冷却工质进口以及冷却工质出口，用于与第二柔性歧管层上的冷却工质进口以及冷却工质出口对应连通；第一柔性歧管层上还设置有分液通道，分液通道与第一柔性歧管层上设置的冷却工质进口以及冷却工质出口相连通；结构层设置在第一柔性歧管层的上方，结构层在靠近第一柔性歧管层的一侧设置有微流道结构，冷却工质通过分液通道均匀分散到所述微流道结构中。将柔性歧管与微流散热引入柔性电子系统中高功率芯片的热管理中，通过微流散热的方式，针对柔性电子系统中的高功率芯片，冷却液直接泵送到芯片热点处，快速将热量带走，可以有效提高散热效率；柔性歧管结构，不仅可以有效减小微流道结构散热模块的高系统压降，缩短了流体在微流道内部的流动路径，提高了散热效率，有效抑制柔性电子系统中高功率芯片造成的热累积，且可以适应柔性电子系统的柔性工作环境。
[0026]第二方面，本专利技术提供一种芯片散热方法，采用上述芯片散热结构进行散热，所述方法包括：
[0027]向第二柔性歧管层周侧壁上的第一冷却工质进口注入冷却工质；
[0028]所述冷却工质通过第二柔性歧管层的柔性歧管，从第二柔性歧管层的顶侧壁上的第二冷却工质进口进入所述第一柔性歧管层的第三冷却工质进口，然后通过第一柔性歧管层的柔性歧管进入所述第一柔性歧管层上的分液通道；
[0029]通过所述分液通道将所述冷却工质分散到芯片基板下方结构层的微流道结构中，所述冷却工质将芯片热量通过第一柔性歧管层以及第二柔性歧管层的冷却工质出口排出。
[0030]可选的，通过所述分液通道将所述冷却工质分散到芯片基板下方结构层的微流道结构中之后，还包括：
[0031]经过所述微流道结构的冷却工质由所述分液通道回收；
[0032]所述分液通道将经过所述微流道结构的冷却工质通过第一柔性歧管层的第三冷却工质出口；
[0033]通过第一柔性歧管层的柔性歧管，从第二柔性歧管层的顶侧壁上的第二冷却工质出口进入所述第二柔性歧管层的柔性歧管中，并经所述第二柔性歧管层周侧壁上的第一冷却工质出口将分液通道回收的冷却工质排出。
[0034]采用第一方面中提供的散热结构，结合第二方面提供的液冷散热方式，冷却液直接泵送到芯片热点处，快速将热量带走，可以有效提高散热效率。
附图说明
[0035]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片散热结构，其特征在于，包括：结构层、第一柔性歧管层以及第二柔性歧管层；所述第一柔性歧管层以及第二柔性歧管层上均设置有冷却工质进口以及冷却工质出口；所述第一柔性歧管层设置在所述第二柔性歧管层的上方，且所述第一柔性歧管层上的冷却工质进口、冷却工质出口与所述第二柔性歧管层上的冷却工质进口、冷却工质出口对应连通；所述第一柔性歧管层上还设置有分液通道，所述分液通道与所述第一柔性歧管层上设置的冷却工质进口以及冷却工质出口相连通；所述结构层设置在所述第一柔性歧管层的上方，所述结构层在靠近所述第一柔性歧管层的一侧设置有微流道结构，冷却工质通过所述分液通道均匀分散到所述微流道结构中。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，芯片散热结构中包括多层具有梯度性硬度的柔性歧管；所述第一柔性歧管层以及第二柔性歧管层分别包括多层柔性歧管；所述多层柔性歧管呈梯状设置且靠近芯片设置的柔性歧管的硬度大于远离芯片设置的柔性歧管的硬度。3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述微流道结构包括多条微流道，并且各条所述微流道沿着所述结构层的长度方向平行并排设置。4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第二柔性歧管层的任意一个周侧壁上设置有至少一个第一冷却工质进口以及至少一个第一冷却工质出口；所述第二柔性歧管层的顶侧壁上设置有用于与所述第一冷却工质进口对应连通的第二冷却工质进口以及用于与所述第一冷却工质出口对应连通的第二冷却工质出口；所述第一柔性歧管层上设置有用于与所述第二冷却工质进口对应连通的第三冷却工质进口以及用于与所述第二冷却工质出口对应连通的第三冷却工质出口。5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述分液通道包括第一分液通道以及第二分液通道；所述第三冷却工质进口与所述第三冷却工质出口之间设置有多条第一分液通道以及多条第二分液通道，且各条所述第一分液通道均与所述第三冷却工质进口相...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦斌斌，杜向斌，孔延梅，叶雨欣，刘瑞文，云世昌，余立航，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：