一种一体式相变液冷散热装置以及一种液冷散热系统

本发明涉及一种散热装置，具体涉及一种一体式相变液冷散热装置以及一种液冷散热系统。

背景技术：

1、随着信息技术的不断发展，计算机及其他电子设备的性能需求越来越高，而这也对设备的散热要求提出了更高的挑战。通常情况下，cpu、gpu等高性能电子器件在工作时会产生大量的热量，如果不能有效散热，会导致设备性能下降、寿命缩短甚至设备损坏。传统的空气散热方式已经难以满足高性能电子设备的散热需求，因此，相变式液冷散热技术应运而生。相变式液冷散热技术利用液体的相变特性(如液体变气体时吸收大量热量)来有效降低电子器件的温度，提高散热效率。

2、在相变式液冷散热装置中，通常会采用具有高热导率的液体作为冷却介质，当液体受热变成气体时，吸收大量热量带走设备产生的热量。随后，气体重新凝结为液体，释放热量，完成散热循环过程。这种相变的特性使得相变式液冷散热装置能够在短时间内快速降低设备温度，提高散热效率。

3、相变式液冷散热装置的发展不仅可以满足高性能电子设备的散热需求，还具备散热效果明显、体积小、噪音低等优点，逐渐成为研究和应用的热点。通过持续创新和技术改进，相变式液冷散热技术将为电子设备的发展提供更加高效可靠的散热解决方案。

4、现有技术cn220341213u公开了一种相变液冷耦合散热结构及电子芯片散热装置，其中相变液冷耦合散热结构包括：叠层设置的相变板、中间板以及液冷板，所述相变板上朝向所述中间板的侧面设置有沟槽，所述液冷板上朝向所述中间板的侧面设置有冷媒流道，电子芯片与所述相变板贴合设置。现有技术cn220341216u公开了一种相变液冷耦合散热结构及电子芯片散热装置，其中相变液冷耦合散热结构包括：烧结毛细相变板、中间传热板以及液冷导热板，所述烧结毛细相变板、所述中间传热板与所述液冷导热板依次叠层设置，所述烧结毛细相变板上朝向所述中间传热板的侧面设置有烧结毛细结构，所述液冷导热板上朝向所述中间传热板的侧面设置有冷媒流道，电子芯片与所述烧结毛细相变板贴合设置。

5、但是现有技术方案中冷媒与相变材料之间需要通过中间板进行换热，再通过相变材料与芯片进行换热，导致二次换热过程中在中间板上存在较大的换热损失，进而换热效率收到极大的影响。

6、因此，需要提出一种结构更为合理的一体式相变液冷散热装置以充分发挥相变液冷的高换热效率。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种一体式相变液冷散热装置以及一种液冷散热系统，以解决现有技术中换热损失较大、换热效率较低的不足，本方案实现了对cpu/gpu等待散热芯片的高效散热。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、本发明第一方面公开了一种一体式相变液冷散热装置，包括依次叠合的散热底座、散热底板和上盖板；

4、所述的散热底座开设有开孔；

5、所述的散热底板内设有液冷槽，液冷槽的底板外壁穿过开孔设置并与散热底座的底面齐平，液冷槽的底板内壁设有若干微小结构；

6、所述的上盖板上设有一对连通液冷槽的工质出入口，分别用于向液冷槽输入或输出相变式换热工质。

7、优选的，所述的散热底座开设有台阶槽，所述的开孔位于台阶槽内；所述的散热底板的外底面上形成有凸台，所述的底板外壁位于凸台上；所述的台阶槽与所述的凸台配合设置。

8、优选的，所述的上盖板朝向液冷槽的一侧表面上开设有一对连通槽，连通槽分别与工质出入口相连通。

9、优选的，所述的散热底座、散热底板和上盖板之间通过钎焊的方式连接。

10、优选的，所述散热底座、散热底板和上盖板的材质为铜、铝、铝合金、不锈钢、氮化铝、碳化硅、氮化镓、硅等等。

11、优选的，所述的微小结构采用顺排或叉排的方式设置于液冷槽内。

12、优选的，所述的微小结构的形状包括棱台、三棱锥、正方体、长方体、蘑菇形、半球、圆锥、圆柱、s形和雨滴形。

13、优选的，所述的微小结构为长方体时，其平行于底板内壁的长介于5微米至10毫米，宽介于5微米至10毫米，垂直于底板内壁的高介于5微米至10毫米；所述的微小结构为棱台时：其平行于底板内壁的长介于5微米至10毫米，宽介于5微米至10毫米，垂直于底板内壁的高介于5微米至10毫米；所述的微小结构为圆柱或圆锥时：平行于底板内壁的直径介于5微米至10毫米，垂直于底板内壁的高介于5微米至10毫米；所述的微小结构为半球时：半球的半径介于2微米至5毫米；所述的微小结构为蘑菇形、雨滴形或s形时：平行于底板内壁的任意长、最大直径或宽介于2微米至10毫米，垂直于底板内壁的高介于2微米至10毫米，微小结构之间的间距介于2微米至10微米。

14、优选的，所述的微小结构顶部至底板内壁的垂直距离与微小结构顶部至上盖板的垂直距离的比介于1-10之间。

15、优选的，所述的微小结构与底板内壁表面设置有亲水改性层或疏水改性层。

16、优选的，所述的工质出入口的自由端设置有螺纹结构、快速接头结构或宝塔结构。

17、本发明第二方面公开了一种液冷散热系统，包括主板、待散热芯片和工质散热装置，还包括如上任一所述的一体式相变液冷散热装置；

18、所述的待散热芯片焊接于主板上；

19、所述的一体式相变液冷散热装置装配于主板上，和/或，所述的一体式相变液冷散热装置通过扣具装配于主板上；

20、所述的一体式相变液冷散热装置压合于待散热芯片上，且底板外壁与待散热芯片的散热面之间填充有导热介质；

21、所述散热系统中流通的工质为相变材料，包括水、醇类、烃类、制冷剂、矿物油、变压器油、氟化液等等；

22、所述的工质出入口通过工质流通管道与工质散热装置的热工质进口或冷工质出口相连，形成换热循环。

23、本发明的工作原理为：

24、工质出入口、连通槽、液冷槽、散热底板共同构成了该相变液冷散热器的工质流道，具体来说：冷工质由工质流入口输入散热器，穿过同侧的连通槽后，在上盖板与散热底板共同构成的封闭空间中，通过微小结构与底板与cpu/gpu进行换热；热量通过底板和微小结构传至液体工质，使得液体工质由液态相变成气态，换热后的气液混合态的工质再由另一侧的通孔穿过连通槽，并由工质流出口排出该散热装置。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、通过对上盖板、散热底板和散热底座的结构设计以及散热底板内侧的微小结构设计与组装，提高了本散热装置与cpu/gpu的接触面积以及工质与底板的接触面积，提高了散热装置的热交换率和散热效率以及cpu/gpu的工作效率和寿命。

27、1、引入微小结构，大大增加工质与表面接触的面积，使得散热效果增加；

28、2、在微小结构表面增加亲水性处理或疏水性处理可以大大改善散热装置的换热性能；

29、3、本散热装置采取用液体相变散热材料，液体相变材料相变为气体时吸收大量热量，大大提高散热效果；

30、4、本散热装置的零部件、易加工、易组装，便于推广应用；

31、5、本散热装置还有散热效率高、体积小、噪音低、维护便捷等优点。