專利名稱：壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芯片降溫技術(shù)領(lǐng)域，是一種壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的進步，芯片的復(fù)雜度越來越高，運算速度越來也快，功耗和發(fā)熱量越來越大，而芯片而積卻希望越來越小。小面積上的高發(fā)熱量無法及時排除時，比如導(dǎo)致芯片溫度的升高。芯片在高溫下的工作效率和使用壽命和穩(wěn)定性將會大大折扣。因而芯片的散熱問題將成為芯片發(fā)展道路上的瓶頸。傳統(tǒng)的芯片散熱方法是通過風(fēng)扇的風(fēng)冷方式帶走熱量，通過風(fēng)扇促進空氣的循環(huán)流動，達到降溫的目的。但空氣的導(dǎo)熱性能有限，隨著芯片發(fā)熱量的不斷增大，已達200W，而風(fēng)冷散熱方法lW/cm2已經(jīng)無法滿足高性能芯片散熱的需求。繼而出現(xiàn)了熱管散熱器技術(shù)，熱管散熱器本身的散熱效率大過任何一種金屬材料的導(dǎo)熱性，因而熱管散熱器散熱的方法較風(fēng)扇散熱優(yōu)越很多，因而很多風(fēng)扇散熱滿足要求的地方已被熱管散熱所替代。比如在一些性能較高、發(fā)熱量較大的電腦CPU上，熱管散熱法就替代了原有的風(fēng)扇冷卻法。但是熱管散熱器散熱量只有IOW/cm2,同時受環(huán)境溫度的影響較大，啟動時間需要5-10分鐘，并且在啟動過程中溫度會不斷上升，隨著芯片發(fā)熱量的進一步增大，熱管散熱也無法滿足要求。隨后出現(xiàn)了液冷散熱法，通過液體在冷頭內(nèi)循環(huán)，液冷頭直接與芯片接觸，其散熱性能100W/cm2可以滿足目前的需求。比如電腦CPU降溫就有水冷降溫法，主要由與發(fā)熱芯片直接接觸的冷頭、水泵、水箱，水排等組成冷水循環(huán)系統(tǒng)。水泵將水箱中的冷水送至冷頭內(nèi)，在冷頭內(nèi)與直接接觸的發(fā)熱芯片進行熱交換，從而帶走芯片的熱量，并通過水排進行散熱。該方法在一定程度上能滿足芯片降溫的需求，但其存在兩個較大的缺點1，芯片及其電路系統(tǒng)均忌水，一旦水管或冷頭泄露，將造成電路系統(tǒng)的奔潰，因而該產(chǎn)品的使用存在一定的風(fēng)險；2，循環(huán)水的溫度受環(huán)境的影響，不可能過低，而且水的熱傳導(dǎo)性較差，因而冷頭端的熱交換溫差有限，這將限制液冷降溫的熱交換量。受這方面的限制，水冷系統(tǒng)無法在應(yīng)用層面得到近一步的推廣。從計算機芯片的發(fā)展來看，大功率芯片的應(yīng)用是一種趨勢，散熱量會在200W-500W之間。盡管目前傳統(tǒng)的技術(shù)仍占據(jù)主流市場，但這些散熱產(chǎn)品都屬于被動式散熱，無法實現(xiàn)熱交換能力的提升，不可能滿足大功率芯片散熱的需求。所以只有主動式降溫產(chǎn)品有可能滿足大功率芯片的換熱需求。目前主動式降溫的方法有幾種，半導(dǎo)體冷片、冷凍水降溫、壓縮機制冷，液氮等。前期半導(dǎo)體冷片制冷受到追捧，但由于其過低的能效比、產(chǎn)品可靠性、冷凝水等致命弱點，最終以失敗而告終。冷凍水降溫需要一個復(fù)雜的冷水機系統(tǒng)或冰儲冷系統(tǒng)，水的傳導(dǎo)系數(shù)不高，同時水對電子元器是非常危險，也導(dǎo)致市場無法展開實質(zhì)的應(yīng)用。液氮僅用于游戲玩家作超頻之用，無法展開產(chǎn)品市場化。壓縮機制冷是一種比較可靠且穩(wěn)定的技術(shù)，且冷媒的蒸發(fā)制冷傳導(dǎo)較佳，但傳統(tǒng)壓縮機由于其體積重量比較大，無法為芯片實行微環(huán)境降溫，同時銅管焊接無法實施點對點安裝，單位面積的大制冷量傳導(dǎo)需要獨特的微通道蒸發(fā)冷頭，更為重要的是，芯片的溫差反應(yīng)非?？欤瑐鹘y(tǒng)壓縮機制冷根本不可能實現(xiàn)與芯片同步工作。基于這些傳統(tǒng)壓縮機固有的特點，市而上尚無成功使用壓縮機為芯片降溫的冷卻系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能解決現(xiàn)有大功率芯片小面積高發(fā)熱量無法有效降溫的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣來實現(xiàn)的一種微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，包括微型制冷壓縮機、冷凝器和微通道蒸發(fā)冷頭；在冷凝器上固定安裝有冷凝器風(fēng)扇，在微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)有密封的用于填充保溫材料的安裝腔，在安裝腔內(nèi)按實際需要填充保溫材料，在安裝腔旁邊有微通道蒸發(fā)冷頭進口和微通道蒸發(fā)冷頭出口，在安裝腔的背而有分別與微通道蒸發(fā)冷頭進口和微通道蒸發(fā)冷頭出口相通的微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道，在微型制冷壓 縮機上固定安裝有冷媒充注管，在微型制冷壓縮機的出口端與冷凝器的進口端之間通洛克環(huán)固定安裝有軟管，在微通道蒸發(fā)冷頭進口與冷凝器的出口端之間依序固定安裝有節(jié)流短管、洛克環(huán)和軟管，在微通道蒸發(fā)冷頭出口與微型制冷壓縮機的進口端之間固定安裝有銅管、洛克環(huán)和軟管。以上節(jié)流短管和微通道蒸發(fā)冷頭進口通過焊接固定在一起，銅管與微通道蒸發(fā)冷頭出口通過焊接固定在一起。以上還包括溫控裝置，溫控裝置包括溫度傳感器和主控板；在微通道蒸發(fā)冷頭靠近微通道蒸發(fā)冷頭出口的一側(cè)有溫度傳感器安裝孔，在溫度傳感器安裝孔內(nèi)固定安裝有溫度傳感器，溫度傳感器的信號輸出端與主控板的信號輸入端電連接在一起，主控板的信號輸出端與微型制冷壓縮機的信號輸入端電連接在一起。以上微通道蒸發(fā)冷頭出口與微型制冷壓縮機的進口端之間的銅管和軟管上固定安裝有保溫發(fā)泡棉。以上微通道蒸發(fā)冷頭外側(cè)固定安裝有微通道蒸發(fā)冷頭安裝座，在微通道蒸發(fā)冷頭安裝座的四周分布有微通道蒸發(fā)冷頭安裝孔。以上微通道蒸發(fā)冷頭安裝座與微通道蒸發(fā)冷頭之間固定安裝有保溫層。以上微型制冷壓縮機為微型直流變頻壓縮機。以上微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道為單流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道或雙流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道。以上軟管采用尼龍軟管。本發(fā)明通過微型制冷壓縮機、冷凝器、冷凝器風(fēng)扇、節(jié)流短管、微通道蒸發(fā)冷頭、溫度傳感器、主控板和軟管的配合使用，主控板感應(yīng)微通道蒸發(fā)冷頭的溫度，調(diào)整壓縮機轉(zhuǎn)速，輸出與芯片發(fā)熱量相當?shù)睦淞?，能很好的帶走芯片的熱量，因此極大地提高了制冷效率。


圖I為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明中微通道蒸發(fā)冷頭、節(jié)流短管、銅管和軟管的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中微通道蒸發(fā)冷頭、節(jié)流短管和銅管的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3的后視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道為雙流道時的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道為單流道時的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的編碼分別為I為微型制冷壓縮機，2為冷凝器，3為微通道蒸發(fā)冷頭，4為冷凝器風(fēng)扇，5為微通道蒸發(fā)冷頭進口，6為微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道，7為微通道蒸發(fā)冷頭出口，8為軟管，9為洛克環(huán)，10為節(jié)流短管，11為溫度傳感器安裝孔，12為微通道蒸發(fā)冷頭安裝座，13為微通道 蒸發(fā)冷頭安裝孔，14為銅管，15為冷媒充注口，16為溫度傳感器，17為主控板，18為安裝腔。
具體實施例方式如圖I、圖2、圖3、圖4、圖5及圖6所示，本發(fā)明所述的微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，包括微型制冷壓縮機I、冷凝器2和微通道蒸發(fā)冷頭3 ;在冷凝器2上固定安裝有冷凝器風(fēng)扇4，在微通道蒸發(fā)冷頭3內(nèi)有密封的用于填充保溫材料的安裝腔18，在安裝腔18內(nèi)按實際需要填充保溫材料，在安裝腔18旁邊有微通道蒸發(fā)冷頭進口 5和微通道蒸發(fā)冷頭出口 7，在安裝腔18的背面有分別與微通道蒸發(fā)冷頭進口 5和微通道蒸發(fā)冷頭出口 7相通的微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道6，在微型制冷壓縮機I上固定安裝有冷媒充注管15，在微型制冷壓縮機I的出口端與冷凝器2的進口端之間通過洛克環(huán)9固定安裝有軟管8，在微通道蒸發(fā)冷頭進口 5與冷凝器2的出口端之間依序固定安裝有節(jié)流短管10、洛克環(huán)9和軟管8，在微通道蒸發(fā)冷頭出口 7與微型制冷壓縮機I的進口端之間固定安裝有銅管14、洛克環(huán)9和軟管8。如圖I至圖6所示，節(jié)流短管10和微通道蒸發(fā)冷頭進口 5通過焊接固定在一起，銅管14與微通道蒸發(fā)冷頭出口 7通過焊接固定在一起；通過節(jié)流短管10與微通道蒸發(fā)冷頭3焊接一體化，有效的解決了冷媒在微通道蒸發(fā)冷頭3中的蒸發(fā)效果，通過洛克環(huán)9連接銅管14和軟管8，使得微通道蒸發(fā)冷頭3可隨意安裝，不受場所的限制；根據(jù)需要，在微型制冷壓縮機I的出口端與冷凝器2的進口端之間也可通過軟管8與洛克環(huán)9組裝的方式進行連接；還包括溫控裝置，溫控裝置包括溫度傳感器16和主控板17 ;在微通道蒸發(fā)冷頭3靠近微通道蒸發(fā)冷頭出口 7的一側(cè)有溫度傳感器安裝孔11，在溫度傳感器安裝孔11內(nèi)固定安裝有溫度傳感器16,溫度傳感器16的信號輸出端與主控板17的信號輸入端電連接在一起，主控板17的信號輸出端與微型制冷壓縮機I的信號輸入端電連接在一起。安裝時，將微通道蒸發(fā)冷頭3與發(fā)熱芯片貼合安裝，使用時，將制冷系統(tǒng)將由冷媒充注口 15充入一定量的R134a環(huán)保型冷媒，通過微型制冷壓縮機I將冷媒壓縮，形成高溫高壓液體，在冷凝器2端將熱量排出；然后流向節(jié)流短管10，通過節(jié)流短管10的卸壓作用，冷媒進入微通道蒸發(fā)冷頭3后迅速蒸發(fā)，從而吸收并帶走來自發(fā)熱芯片的熱量。溫度傳感器16安裝在溫度傳感器安裝孔11內(nèi)感應(yīng)微通道蒸發(fā)冷頭3的溫度，并傳送給主控板17，主控板17按接收的信號控制微型制冷壓縮機I的轉(zhuǎn)速(2000RPM-6000RPM)，使得壓縮機制冷系統(tǒng)提供相匹配的冷量，將芯片的工作溫度恒定在合適的范圍。根據(jù)需要，在微通道蒸發(fā)冷頭出口 7與微型制冷壓縮機I的進口端之間的銅管14和軟管8上固定安裝有保溫發(fā)泡棉。這樣可防止冷凝水的產(chǎn)生；為了便于安裝和拆卸，在微通道蒸發(fā)冷頭3外側(cè)固定安裝有微通道蒸發(fā)冷頭安裝座12，在微通道蒸發(fā)冷頭安裝座12的四周分布有微通道蒸發(fā)冷頭安裝孔13，根據(jù)需要，微通道蒸發(fā)冷頭安裝座12與微通道蒸發(fā)冷頭3之間固定安裝有保溫層，根據(jù)需要，微型制冷壓縮機I為微型直流變頻壓縮機，這樣，可分為直流12V/24V/48V三種不同供電方式，同時可通過控制微型制冷壓縮機I的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)不同制冷量的需求。根據(jù)需要，微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道6為單流道 式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道或雙流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道。根據(jù)需要，軟管8可采用尼龍軟管。
權(quán)利要求
1.一種微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于包括微型制冷壓縮機(I)、冷凝器(2)和微通道蒸發(fā)冷頭(3);在冷凝器(2)上固定安裝有冷凝器風(fēng)扇(4)，在微通道蒸發(fā)冷頭(3)內(nèi)有密封的用于填充保溫材料的安裝腔(18)，在安裝腔(18)內(nèi)按實際需要填充保溫材料，在安裝腔(18)旁邊有微通道蒸發(fā)冷頭進口(5)和微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)，在安裝腔(18)的背面有分別與微通道蒸發(fā)冷頭進口(5)和微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)相通的微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道￠)，在微型制冷壓縮機(I)上固定安裝有冷媒充注管(15)，在微型制冷壓縮機(I)的出口端與冷凝器(2)的進口端之間通過洛克環(huán)(9)固定安裝有軟管(8)，在微通道蒸發(fā)冷頭進口(5)與冷凝器(2)的出口端之間依序固定安裝有節(jié)流短管(10)、洛克環(huán)(9)和軟管(8)，在微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)與微型制冷壓縮機(I)的進口端之間固定安裝有銅管(14)、洛克環(huán)(9)和軟管(S)0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于節(jié)流短管(10)和微通道蒸發(fā)冷頭進口(5)通過焊接固定在一起，銅管(14)與微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)通過焊接固定在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述還包括溫控裝置，溫控裝置包括溫度傳感器(16)和主控板(17);在微通道蒸發(fā)冷頭(3)靠近微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)的一側(cè)有溫度傳感器安裝孔(11)，在溫度傳感器安裝孔(11)內(nèi)固定安裝有溫度傳感器(16),溫度傳感器(16)的信號輸出端與主控板(17)的信號輸入端電連接在一起，主控板(17)的信號輸出端與微型制冷壓縮機(I)的信號輸入端電連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微通道蒸發(fā)冷頭出口(7)與微型制冷壓縮機(I)的進口端之間的銅管(14)和軟管(8)上固定安裝有保溫發(fā)泡棉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微通道蒸發(fā)冷頭(3)外側(cè)固定安裝有微通道蒸發(fā)冷頭安裝座(12)，在微通道蒸發(fā)冷頭安裝座(12)的四周分布有微通道蒸發(fā)冷頭安裝孔(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微通道蒸發(fā)冷頭安裝座(12)與微通道蒸發(fā)冷頭(3)之間固定安裝有保溫層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微型制冷壓縮機(I)為微型直流變頻壓縮機。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道(6)為單流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道或雙流道式微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型制冷壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其特征在于所述軟管(8)采用尼龍軟管。
全文摘要
本發(fā)明涉及芯片降溫技術(shù)領(lǐng)域，是一種壓縮機式芯片降溫系統(tǒng)，其包括微型制冷壓縮機、冷凝器和微通道蒸發(fā)冷頭；在冷凝器上固定安裝有冷凝風(fēng)扇，在微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)有密封的用于填充保溫材料的安裝腔，在安裝腔內(nèi)按實際需要填充保溫材料，在安裝腔旁邊有微通道蒸發(fā)冷頭進口和微通道蒸發(fā)冷頭出口，在安裝腔的背面有分別與微通道蒸發(fā)冷頭進口和微通道蒸發(fā)冷頭出口相通的微通道蒸發(fā)冷頭內(nèi)部流道。本發(fā)明通過微型制冷壓縮機、冷凝器、冷凝器風(fēng)扇、節(jié)流短管、微通道蒸發(fā)冷頭、溫度傳感器、主控板和軟管的配合使用，主控板感應(yīng)微通道蒸發(fā)冷頭的溫度，調(diào)整壓縮機轉(zhuǎn)速，輸出與芯片發(fā)熱量相當?shù)睦淞浚芎芎玫膸ё咝酒臒崃?，因此極大地提高了制冷效率。
文檔編號H01L23/473GK102655130SQ20121013856
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者孫正軍 申請人:孫正軍