一种电路板及芯片散热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电路板及芯片散热系统。为了克服现有模组工作时芯片长期运行无法有效散热引起性能下降的问题，本发明专利技术设置冷凝循环结构包括：液冷管，吸收芯片运行时产热；蒸发管，一端连通液冷管，产生水蒸气导入液冷管；超导散热体，环绕贴合蒸发管侧壁设置，超导散热体一端连接芯片接地焊盘，接收芯片热量。本发明专利技术将芯接地焊盘与液冷管和蒸发管结合，在模组温度较高时，蒸发管内液体蒸发吸收模组内热量后传输至液冷管内液化，实现对芯片热量的有效吸收和及时循环，配合原本的散热结构提升模组的散热效率，提高电子设备的稳定性和可靠性，进而延长电子设备的使用效率。进而延长电子设备的使用效率。进而延长电子设备的使用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种电路板及芯片散热系统


[0001]本专利技术涉及一种芯片散热系统领域，尤其涉及一种电路板及芯片散热系统。

技术介绍

[0002]5G时代电子产品功能增强的同时，功耗也逐步增加。其功率、功耗的提升导致电子产品内部电路板或芯片产热增加，然而其散热设备往往与产热无法匹配，致使热量集中在芯片或重要电路板中，严重影响其工作性能，并导致其使用寿命削减。现有的方案大多采取屏蔽罩内部芯片涂散热凝胶、屏蔽盖上外置散热片的方式给模组散热，但其散热效率十分有限，热量需途径芯片封装层、导热凝胶、屏蔽罩和散热片等多个散热材料方能完成消散，且屏蔽罩材质一般为洋白铜或不锈钢，散热实效性不佳。此外，现有水冷散热方案，或过于繁琐，使散热系统过于庞大，不适用于小型芯片系统，在实际使用时维护困难。
[0003]例如，一种在中国专利文献上公开的“一种基于蒸发冷却技术的液冷冷却系统”，其公告号CN109769376B，包括置于机房内部的液冷服务器单元、板式换热器和蒸发冷却冷水机组，液冷服务器单元的两侧分别连接二次水系统供水管和二次水系统回水管的一端，二次水系统供水管和二次水系统回水管的另一端均连接板式换热器，且二次水系统供水管上设置有二次水系统水泵。采用间接冷板式液冷服务器，间接冷板贴附在服务器芯片上方，通过间接冷板内的水流动将芯片发出的热量带走，冷却效率高且易被市场所接受；蒸发冷却冷水机组采用间接—直接蒸发冷却的方式，能制取低于环境湿球温度的冷水，广泛适用于带有液冷服务器的数据中心。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决现有模组工作时芯片长期运行无法有效散热引起性能下降的问题；提供一种电路板及芯片散热系统，本专利技术将芯接地焊盘与液冷管和蒸发管结合，在模组温度较高时，蒸发管内液体蒸发吸收模组内热量后传输至液冷管内液化，实现对芯片热量的有效吸收和及时循环，配合原本的散热结构提升模组的散热效率，提高电子设备的稳定性和可靠性，进而延长电子设备的使用效率。
[0005]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本专利技术包括冷凝循环结构，具体包括：液冷管，吸收芯片运行时产热；蒸发管，一端连通液冷管，产生水蒸气导入液冷管；超导散热体，环绕贴合蒸发管侧壁设置，超导散热体一端连接芯片接地焊盘，接收芯片热量。本专利技术能够释放芯片工作产生的大量热量，冷凝循环结构中蒸发管部分通过基板机械通孔连接芯片接地管脚，蒸发管外壁通过超导吸热材料与芯片接地焊盘接触、同时其外侧壁与PCB基板通孔内壁金属基材贴合，能够在原有散热的基础上加快系统的散热效果，维持内部结构正常运行。
[0006]作为优选，所述的冷凝循环结构中：沿系统长度方向均匀设置若干液冷管，液冷管侧壁与基板一面相贴合；基板另一面贴合芯片接地焊盘，基板内部设置蒸发管和超导散热体。可以根据实际应用场景设置一条或者多条液冷管，加快系统的散热效率；基板贴合芯片
接地焊盘，也能够在一定程度上起到热传递的作用，即将少部分热量传递至液冷管。
[0007]作为优选，所述的蒸发管在基板内部垂直液冷管方向设置，蒸发管一端管壁贴合芯片接地焊盘；蒸发管侧壁环绕贴合超导散热体，超导散热体外部均匀贴合基板。蒸发管的底部与液冷管连通，便于完成冷凝循环，而顶端与芯片管脚连接处是封口状态，能够在实现热传递的同时，封住内部液体，防止有液体进入芯片内部对结构造成损伤。
[0008]作为优选，所述的芯片接地焊盘上端面贴合导热凝胶；导热凝胶和芯片接地焊盘外部扣设屏蔽罩，屏蔽罩底部与基板密封连接。导热凝胶、屏蔽罩也能够在一定程度上起到导热、散热的作用；此外屏蔽罩也能够隔绝外部信号干扰，起到保护内部结构的作用。
[0009]作为优选，所述的散热系统的运行过程是同时进行的蒸发过程和冷凝过程组成的循环；蒸发过程中，蒸发管内液体蒸发形成水蒸气进入液冷管内；冷凝过程中，水蒸气在液冷管中凝聚成液体。通过循环往复的蒸发和冷凝过程，系统完成对芯片的降温散热工作。
[0010]作为优选，所述的蒸发过程中，超导散热体一端吸收芯片接地焊盘热量，向蒸发管导热；超导散热体透过与液冷管接触部分向管内液体传递热量；蒸发管内液体吸热蒸发产生水蒸气，在压强差作用下进入液冷管中。超导散热体能够将从芯片引脚吸收的热量传递给蒸发管内的液体，也能够将热量传递给液冷管，实现循环外散热。
[0011]作为优选，所述的冷凝过程中，进入液冷管中的水蒸气释放热量凝结成液体；液冷管中的液体借助蒸发管的毛细内部作用力流入蒸发管吸收热量。进入液冷管内的水蒸气在一定压力和温度的作用下吸收热量重新凝结为液体，伴随液体流出液冷管。
[0012]作为优选，所述的液冷管中液体流速大于蒸发管，液冷管内压强小于蒸发管，所述压强差为蒸发管相对于液冷管的压强。通过精细的设计，依靠内部的细小压力差完成整个循环过程，能够实现对芯片的循环液冷和循环外液冷散热，有效达到降温芯片的效果。
[0013]本专利技术的有益效果是：1. 本专利技术的一种电路板及芯片散热系统，能在基板机械瞳孔处连接芯片接地管脚，通过蒸发管的外壁和超导散热体吸收芯片接地焊盘接触处的热量，通过设置相互配合的液冷管和蒸发管，对接收到的热量循环消散，从而实现降温效果；2. 本专利技术的一种电路板及芯片散热系统，其芯片内部集成电路工作产生的热量通过接地焊盘
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冷凝管接触，将快速散出，将芯片工作产生的热量吸收，做到快速散热，此外芯片的接地管脚占总管脚总数较多，通过此方式，可实现高效、快速、大面积散热的效果。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的一种电路板及芯片散热系统结构图；图2是本专利技术实施例二的散热系统结构图；图3是本专利技术实施例三的散热系统结构图；图中1.液冷管，2.蒸发管，3.超导散热体，4.芯片接地焊盘，5.导热凝胶，6.屏蔽罩，7.基板。
具体实施方式
[0015]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0016]实施例一：
本实施例的一种电路板及芯片散热系统，如图1所示，包括冷凝循环结构，具体包括：液冷管1，吸收芯片运行时产热；蒸发管2，一端连通液冷管，产生水蒸气导入液冷管；超导散热体3，环绕贴合蒸发管侧壁设置，超导散热体一端连接芯片接地焊盘4，接收芯片热量。本实施例中的系统能够释放芯片工作产生的大量热量，冷凝循环结构中蒸发管部分通过基板机械通孔连接芯片接地管脚，蒸发管外壁通过超导吸热材料与芯片接地焊盘接触、同时其外侧壁与PCB基板通孔内壁金属基材贴合，能够在原有散热的基础上加快系统的散热效果，维持内部结构正常运行。
[0017]冷凝循环结构中：沿系统长度方向均匀设置若干液冷管1，液冷管侧壁与基板7一面相贴合；基板另一面贴合芯片接地焊盘5，基板内部设置蒸发管2和超导散热体3。可以根据实际应用场景设置一条或者多条液冷管，加快系统的散热效率；基板贴合芯片接地焊盘，也能够在一定程度上起到热传递的作用，即将少部分热量传递至液冷管。
[0018]蒸发管2在基板内部垂直液冷管1方向设置，蒸发管一端管壁贴合芯片接地焊盘4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路板及芯片散热系统，包括冷凝循环结构，其特征在于，具体包括：液冷管（1），吸收芯片运行时产热；蒸发管（2），一端连通液冷管，产生水蒸气导入液冷管；超导散热体（3），环绕贴合蒸发管侧壁设置，超导散热体一端连接芯片接地焊盘，接收芯片热量。2.根据权利要求1所述的一种电路板及芯片散热系统，其特征在于，所述冷凝循环结构中：沿系统长度方向均匀设置若干液冷管（1），液冷管侧壁与基板（7）一面相贴合；基板另一面贴合芯片接地焊盘（4），基板内部设置蒸发管（2）和超导散热体（3）。3.根据权利要求2所述的一种电路板及芯片散热系统，其特征在于，所述蒸发管（2）在基板（7）内部垂直液冷管方向设置，蒸发管一端管壁贴合芯片接地焊盘（4）；蒸发管侧壁环绕贴合超导散热体（3），超导散热体外部均匀贴合基板。4.根据权利要求1所述的一种电路板及芯片散热系统，其特征在于，所述芯片接地焊盘（4）上端面贴合导热凝胶（5）；所述导热凝胶和芯片接地焊盘外部扣设屏蔽罩（6），屏蔽罩底部与基板（7）密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹恒博，杨源，吴朋亮，夏雷，潘璐，
申请(专利权)人：浙江利尔达物联网技术有限公司，
类型：发明
国别省市：