一种芯片散热性能的集成检测平台及其检测方法与流程

本发明涉及集成检测系统，更具体地说，它涉及一种芯片散热性能的集成检测平台及其检测方法。

背景技术：

1、随着芯片算力与功耗的持续提升，液冷散热逐渐成为高功耗芯片的主流散热方案。在液冷结构研发过程中，需要对散热性能进行精准测试，以验证热阻、温升、耐压等芯片的核心指标。

2、目前行业内的芯片散热测试平台主要存在三类不足：其一，多数测试平台仅聚焦温度采集与热阻计算，未将进水压力、流量与散热性能做关联分析。而实际应用中，水压波动会直接影响液冷流道的换热效率，缺失水压维度的同步测试，无法完整反映液冷方案的真实性能，也难以定位散热异常的原因。其二，被测件多采用真实芯片或定制化工装，个体差异大、安装一致性差。导热硅脂厚度、贴合压力、芯片本身的参数偏差都会导致测试数据离散度高，不同方案、不同批次的测试结果横向可比性差，无法作为精准对标依据。其三，测试方法多为单一稳态热阻测试，工况覆盖不足。实际芯片运行中存在功率波动、水压波动等动态工况，仅靠单点稳态数据无法全面评估散热方案的适配性；同时多数平台集成度低，需要外接多台仪表分别测温、测压、控温，操作烦琐且数据不同步，误差较大。

3、因此需要提出一种方案来解决这个问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种芯片散热性能的集成检测平台，通过外循环恒温系统保障进水温度稳定，以标准化散热底板作为测试载体消除个体差异，同步采集温度与水压数据，配套多工况测试方法，实现高复现性、多维度的液冷散热性能集成检测。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种芯片散热性能的集成检测平台，包括恒温液冷单元、标准化测试载体单元、发热模拟单元、温压同步采集单元与上位机控制单元；

3、所述恒温液冷单元包括恒温水箱和外循环管路，所述恒温水箱内部设置有均流结构，所述外循环管路的出水端与进水端分别连通待测工件冷却流道两端连通，形成闭合外循环回路；

4、所述标准化测试载体单元包括可更换的散热底板工件，所述散热底板的一侧为液冷贴合面，所述散热底板的另一侧为热源安装面，所述发热模拟单元贴装在热源安装面，所述散热底板内部埋设有至少一组测温热电偶；

5、所述发热模拟单元包括可调直流稳压电源和发热陶瓷片，所述发热陶瓷片固定安装在热源安装面上，所述可调直流稳压电源与发热陶瓷片电连接，所述可调直流稳压电源用于输出不同功率来模拟不同功耗的芯片发热情况；

6、所述温压同步采集单元包括水压传感器、温度记录仪以及串口转换模块，所述水压传感器串接在外循环管路的进出水端，所述温度记录仪与测温热电偶信号连接，所述水压传感器通过串口转换模块与上位机控制单元信号连接，所述温度记录仪与上位机控制单元信号连接；

7、所述上位机控制单元用于对温度与水压数据进行采集，所述上位机控制单元对同一时间轴的温度数据与水压数据进行存储，并输出散热性能及散热模块内部压力测试结果。

8、本发明进一步设置为：所述恒温水箱内部设置有多层均流孔板，从待测工件冷却流道回流至所述恒温水箱的回水经均流孔板缓冲混匀并冷却降温后再进入恒温水箱的出水侧。

9、本发明进一步设置为：所述测温热电偶埋设于散热底板靠近液冷贴合面的位置，且测点位于发热陶瓷片的正下方投影中心处。

10、本发明进一步设置为：所述发热陶瓷片与散热底板的热源安装面之间设置有导热硅脂层，所述散热底板的液冷贴合面与待测冷却流道之间填充有导热界面材料。

11、本发明进一步设置为：所述外循环管路上还串接有流量调节阀，所述流量调节阀用于调节回路内的循环流量与进水压力。

12、本发明的上述技术目的还通过以下技术方案得以实现：集成检测平台的检测方法，包括以下步骤：s1系统预均温与测温零点标定：首先启动恒温液冷单元，使冷却水在外循环管路中持续循环，当进水温度波动小于设定阈值后，完成系统预均温；然后在空载无加热状态下采集散热底板初始温度，完成零点标定；

13、s2工件标准化安装：将发热陶瓷片与导热硅脂层贴合在散热底板的热源安装面中心，将散热底板的液冷贴合面与待测冷却流道密封对接；

14、s3稳态热阻测试：设置固定的加热功率与固定的进水压力，持续加热直至散热底板温度波动小于设定阈值，记录稳态下的加热功率、散热底板温度、进水温度与进水压力，计算得到当前工况下的稳态热阻；

15、s4水压关联测试：保持加热功率不变，逐级调节进水压力，每一级压力稳定后分别记录对应工况下的散热底板温度与热阻，生成不同水压下的散热性能变化曲线；

16、s5功率温升测试：保持进水压力不变，逐级提升加热功率，记录每一级功率下的稳态温度与温度升高速率，生成不同功耗下的散热性能图谱；

17、s6数据输出：上位机控制单元对所有工况的温压同步数据进行整理，输出包含稳态热阻、水压-热阻关联曲线、功率-温升曲线的完整检测报告。

18、本发明进一步设置为：所述步骤s1中，预均温循环时长不小于15min，进水温度连续5min波动幅度≤0.2℃时判定为均温完成。

19、综上所述，本发明具有以下有益效果：

20、本发明通过大容积恒温水箱搭配内部均流结构，保障了进水温度的稳定，大幅降低了温控波动对测试结果的干扰；通过标准化的可更换散热底板作为统一测试载体，替代了个体差异较大的真实芯片或定制工装，消除了安装偏差、被测件参数波动带来的测试误差，不同液冷散热方案的测试数据具备良好的复现性与横向可比性；

21、同时本平台集成了温压同步采集功能，配合多工况测试方法，既可以完成常规的稳态热阻测试，也可以实现水压变化、功率变化下的多维度性能分析，能够全面覆盖芯片液冷散热的实际运行工况，为液冷方案的研发对标与性能验证提供完整、精准的测试数据支撑。

1.一种芯片散热性能的集成检测平台，其特征在于：包括恒温液冷单元、标准化测试载体单元、发热模拟单元、温压同步采集单元与上位机控制单元；

2.根据权利要求1所述的一种芯片散热性能的集成检测平台，其特征在于：所述恒温水箱内部设置有多层均流孔板，从待测工件冷却流道回流至所述恒温水箱的回水经均流孔板缓冲混匀并冷却降温后再进入恒温水箱的出水侧。

3.根据权利要求1所述的一种芯片散热性能的集成检测平台，其特征在于：所述测温热电偶埋设于散热底板靠近液冷贴合面的位置，且测点位于发热陶瓷片的正下方投影中心处。

4.根据权利要求1所述的一种芯片散热性能的集成检测平台，其特征在于：所述发热陶瓷片与散热底板的热源安装面之间设置有导热硅脂层，所述散热底板的液冷贴合面与待测冷却流道之间填充有导热界面材料。

5.根据权利要求1所述的一种芯片散热性能的集成检测平台，其特征在于：所述外循环管路上还串接有流量调节阀，所述流量调节阀用于调节回路内的循环流量与进水压力。

6.根据权利要求1-5任一所述的集成检测平台的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1系统预均温与测温零点标定：首先启动恒温液冷单元，使冷却水在外循环管路中持续循环，当进水温度波动小于设定阈值后，完成系统预均温；然后在空载无加热状态下采集散热底板初始温度，完成零点标定；

7.根据权利要求6所述的集成检测平台的检测方法，其特征在于：所述步骤s1中，预均温循环时长不小于15min，进水温度连续5min波动幅度≤0.2℃时判定为均温完成。