芯片用冷却装置和芯片总成的制作方法

本发明涉及芯片散热，特别是涉及一种芯片用冷却装置和芯片总成。

背景技术：

1、随着光通信领域的飞速发展，光通信技术已在各领域得到广泛应用。光模块作为光通信系统的核心器件，直接决定数据传输速率与质量。在npo（near-package optics，近封装光学）与asic（application-specific integrated circuit，专用集成电路）架构中，asic冷板可满足高功耗芯片的单点高效散热需求，npo冷板则适配asic与硅光引擎的集群耦合散热，实现多热源协同温控。二者相辅相成，为高性能高速互联系统的落地应用与技术升级提供关键支撑。由于光引擎对工作温度高度敏感，温度波动易引发波长漂移与性能衰减，因此需对其温度进行精准调控。

2、现有多芯片情况下，液冷系统与芯片之间的热传导界面大多采用导热垫接触形式，然而，在实际直接接触过程中，受加工工艺及制造公差等因素影响，各个芯片的接触表面均存在微观凹凸不平的现象，接触热阻较大，影响散热性能。具体而言，为了兼容不同芯片之间高度公差及装配应力，若采用厚度较厚的导热垫，则其自身材料热阻较大，散热效率低下；而采用厚度较薄的导热垫时，无法保证能够完美填充接触面上的微观空隙，无法吸收制造公差和热膨胀问题，导致接触不良发生热失效或压坏芯片。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种芯片用冷却装置和芯片总成，以解决上述现有技术存在的问题，可自适应不同高度芯片，降低芯片损坏几率，减小接触热阻，提升热性能，有利于简化芯片的组装流程，提高芯片的组装效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种芯片用冷却装置，包括冷却组件、第一弹性浮动连接结构和第二弹性浮动连接结构，所述冷却组件包括至少两个冷却结构；所述冷却组件用于连接在芯片本体远离基板的一侧；所有所述冷却结构相互连接，且相邻两个所述冷却结构之间通过一个所述第一弹性浮动连接结构相连接，各所述第一弹性浮动连接结构允许对应的两个所述冷却结构之间产生沿所述冷却组件的厚度方向的相对浮动；所述冷却组件远离所述芯片本体的所述冷却结构为外侧冷却结构，所述第二弹性浮动连接结构与所述外侧冷却结构以及所述基板均接触，所述第二弹性浮动连接结构允许所述外侧冷却结构相对于所述基板产生沿所述厚度方向的浮动。

4、优选的，所述冷却组件包括两个冷却结构，所述冷却组件靠近所述芯片本体的所述冷却结构为内侧冷却结构，所述外侧冷却结构包括连接框架和至少一个第一冷板结构，各所述第一冷板结构与所述连接框架固定连接，所述连接框架与所述第二弹性浮动连接结构连接；所述内侧冷却结构设置有沿所述厚度方向贯穿所述内侧冷却结构的通孔，各所述第一冷板结构穿设在一个所述通孔内，所述连接框架设置在所述内侧冷却结构远离所述芯片本体的一侧。

5、优选的，各所述第一冷板结构包括第一进液通道、第一集热腔和第一出液通道，所述第一进液通道的出液口和所述第一出液通道的进液口分别与所述第一集热腔的进液口和所述第一集热腔的出液口连通，所述第一冷板结构靠近所述芯片本体的底壁与所述芯片本体之间设置有第一导热层。

6、优选的，所述内侧冷却结构包括通道组件和第二冷板结构，所述通道组件包括第二进液通道、分流通道和第二出液通道，所述第二冷板结构设有至少两个第二集热腔，所述分流通道设置有至少两个分流出口；所述第二进液通道的出液口与所述分流通道的进液口连通，各所述第二集热腔的进液口与所述分流通道的至少一个所述分流出口连通，各所述第二集热腔的出液口与所述第二出液通道的进液口连通；各所述第二集热腔的底壁与所述芯片本体之间设置有第二导热层。

7、优选的，所述通道组件还包括多个进液连接通道和多个出液连接通道，每个所述第二集热腔与所述分流通道之间均设置有一个所述进液连接通道和一个所述出液连接通道，各所述进液连接通道的进液口和出液口分别与所述分流出口和所述第二集热腔的进液口连接并连通，各所述出液连接通道的进液口和出液口分别与所述第二集热腔的出液口和所述第二出液通道的进液口连通。

8、优选的，还包括第三弹性浮动连接结构，各所述进液连接通道和各所述出液连接通道均为柔性软管，各所述进液连接通道的进液口与所述分流通道固定连接，各所述出液连接通道的出液口与所述第二出液通道固定连接，所述分流通道与所述第二出液通道固定连接，各所述进液连接通道和各所述出液连接通道均与对应的所述第二冷板结构固定连接；所述通道组件用于与所述基板固定连接；各所述第二冷板结构与所述通道组件通过所述第三弹性浮动连接结构连接，所述第三弹性浮动连接结构允许各所述第二冷板结构相对于所述通道组件产生沿所述厚度方向的浮动。

9、优选的，各所述第一弹性浮动连接结构包括至少三个弹性卡扣，所述第二弹性浮动连接结构包括至少三个弹簧螺钉。

10、优选的，所述分流通道呈环形，且所述环形为封闭环或具有一开口的开放环；所述第二出液通道为非直线型通道，所述第二出液通道设置在所述分流通道的外周侧。

11、优选的，所述芯片本体包括主芯片和设置在所述主芯片外围的外围芯片；各所述第一冷板结构用于冷却所述主芯片，所述第一冷板结构靠近所述芯片本体的底壁与所述主芯片之间设置有所述第一导热层；所述内侧冷却结构用于所述冷却外围芯片，所述第二集热腔与所述外围芯片一一对应，各所述第二集热腔的底壁与所述外围芯片之间设置有所述第二导热层。

12、本发明还提供一种芯片总成，包括芯片本体、基板和所述的芯片用冷却装置，所述芯片本体设置在所述基板上，所述冷却组件连接在芯片本体远离基板的一侧。

13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、本发明提供一种芯片用冷却装置和芯片总成，包括冷却组件、第一弹性浮动连接结构和第二弹性浮动连接结构，冷却组件包括至少两个冷却结构；冷却组件用于连接在芯片本体远离基板的一侧；所有冷却结构相互连接，且相邻两个冷却结构之间通过一个第一弹性浮动连接结构相连接，各第一弹性浮动连接结构允许对应的两个冷却结构之间产生沿冷却组件的厚度方向的相对浮动；冷却组件远离芯片本体的冷却结构为外侧冷却结构，第二弹性浮动连接结构与外侧冷却结构以及基板均接触，第二弹性浮动连接结构允许外侧冷却结构相对于基板产生沿厚度方向的浮动。

15、芯片与冷却结构之间由于工艺等相关因素影响，其厚度方向需吸收公差，本发明的第一弹性浮动连接结构和第二弹性浮动连接结构使得冷却结构与基板之间、相邻两个冷却结构之间能够在厚度方向浮动，变“刚性锁紧”为“柔性锁紧”，冷却组件在安装后能自动适应不同高度的芯片，保证紧密贴合的同时，防止压坏脆弱的芯片。本发明的芯片用冷却装置作为一个安装总成与芯片连接，安装时只需要将安装总成安装于芯片上即可，有利于简化芯片的组装流程，提高芯片的组装效率。

1.一种芯片用冷却装置，其特征在于，包括冷却组件、第一弹性浮动连接结构和第二弹性浮动连接结构，所述冷却组件包括至少两个冷却结构；所述冷却组件用于连接在芯片本体远离基板的一侧；所有所述冷却结构相互连接，且相邻两个所述冷却结构之间通过一个所述第一弹性浮动连接结构相连接，各所述第一弹性浮动连接结构允许对应的两个所述冷却结构之间产生沿所述冷却组件的厚度方向的相对浮动；所述冷却组件远离所述芯片本体的所述冷却结构为外侧冷却结构，所述第二弹性浮动连接结构与所述外侧冷却结构以及所述基板均接触，所述第二弹性浮动连接结构允许所述外侧冷却结构相对于所述基板产生沿所述厚度方向的浮动。

2.根据权利要求1所述的芯片用冷却装置，其特征在于，所述冷却组件包括两个冷却结构，所述冷却组件靠近所述芯片本体的所述冷却结构为内侧冷却结构，所述外侧冷却结构包括连接框架和至少一个第一冷板结构，各所述第一冷板结构与所述连接框架固定连接，所述连接框架与所述第二弹性浮动连接结构连接；所述内侧冷却结构设置有沿所述厚度方向贯穿所述内侧冷却结构的通孔，各所述第一冷板结构穿设在一个所述通孔内，所述连接框架设置在所述内侧冷却结构远离所述芯片本体的一侧。

3.根据权利要求2所述的芯片用冷却装置，其特征在于，各所述第一冷板结构包括第一进液通道、第一集热腔和第一出液通道，所述第一进液通道的出液口和所述第一出液通道的进液口分别与所述第一集热腔的进液口和所述第一集热腔的出液口连通，所述第一冷板结构靠近所述芯片本体的底壁与所述芯片本体之间设置有第一导热层。

4.根据权利要求3所述的芯片用冷却装置，其特征在于，所述内侧冷却结构包括通道组件和第二冷板结构，所述通道组件包括第二进液通道、分流通道和第二出液通道，所述第二冷板结构设有至少两个第二集热腔，所述分流通道设置有至少两个分流出口；所述第二进液通道的出液口与所述分流通道的进液口连通，各所述第二集热腔的进液口与所述分流通道的至少一个所述分流出口连通，各所述第二集热腔的出液口与所述第二出液通道的进液口连通；各所述第二集热腔的底壁与所述芯片本体之间设置有第二导热层。

5.根据权利要求4所述的芯片用冷却装置，其特征在于，所述通道组件还包括多个进液连接通道和多个出液连接通道，每个所述第二集热腔与所述分流通道之间均设置有一个所述进液连接通道和一个所述出液连接通道，各所述进液连接通道的进液口和出液口分别与所述分流出口和所述第二集热腔的进液口连接并连通，各所述出液连接通道的进液口和出液口分别与所述第二集热腔的出液口和所述第二出液通道的进液口连通。

6.根据权利要求5所述的芯片用冷却装置，其特征在于，还包括第三弹性浮动连接结构，各所述进液连接通道和各所述出液连接通道均为柔性软管，各所述进液连接通道的进液口与所述分流通道固定连接，各所述出液连接通道的出液口与所述第二出液通道固定连接，所述分流通道与所述第二出液通道固定连接，各所述进液连接通道和各所述出液连接通道均与对应的所述第二冷板结构固定连接；所述通道组件用于与所述基板固定连接；各所述第二冷板结构与所述通道组件通过所述第三弹性浮动连接结构连接，所述第三弹性浮动连接结构允许各所述第二冷板结构相对于所述通道组件产生沿所述厚度方向的浮动。

7.根据权利要求6所述的芯片用冷却装置，其特征在于，各所述第一弹性浮动连接结构包括至少三个弹性卡扣，所述第二弹性浮动连接结构包括至少三个弹簧螺钉。

8.根据权利要求4所述的芯片用冷却装置，其特征在于，所述分流通道呈环形，且所述环形为封闭环或具有一开口的开放环；所述第二出液通道为非直线型通道，所述第二出液通道设置在所述分流通道的外周侧。

9.根据权利要求4所述的芯片用冷却装置，其特征在于，所述芯片本体包括主芯片和设置在所述主芯片外围的外围芯片；各所述第一冷板结构用于冷却所述主芯片，所述第一冷板结构靠近所述芯片本体的底壁与所述主芯片之间设置有所述第一导热层；所述内侧冷却结构用于所述冷却外围芯片，所述第二集热腔与所述外围芯片一一对应，各所述第二集热腔的底壁与所述外围芯片之间设置有所述第二导热层。

10.一种芯片总成，其特征在于，包括芯片本体、基板和权利要求1~9中任意一项所述的芯片用冷却装置，所述芯片本体设置在所述基板上，所述冷却组件连接在芯片本体远离基板的一侧。