[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及散热设备技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括进液接头、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。

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。

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：

P曲面公式：

I-WP曲面公式：

F-RD曲面公式：

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。

更进一步地，所述液冷芯片散热器的材质为铝合金。

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。

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。