CN102130076B - 一种热电式计算机芯片散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热电式计算机芯片散热器，属于温差发电和计算机芯片散热技术领域。包括上温差器件、下温差器件、制冷板、吸热板、散热片和限流电阻。上温差器件和下温差器件分别粘接在制冷板的上、下表面上，上、下温差器件又分别与散热片和吸热板紧密粘接，吸热板采用导热硅胶粘接在待散热计算机芯片的表面上。本发明的散热器，没有旋转机械，因而无噪声、无震动、无磨损、零耗电、体积小、重量轻，运行可靠。

Description

一种热电式计算机芯片散热器
技术领域
本发明涉及一种热电式计算机芯片散热器，属于温差发电和计算机芯片散热技术领域。
背景技术
随着计算机技术和集成电路制造技术的快速发展，计算机芯片的集成度、性能和时钟频率不断提高。由于芯片中的晶体管的数量急剧增加，使芯片的工作电流也不断增大，导致芯片单位体积所散出的热量愈来愈高。如果计算机芯片持续在高温下工作，会造成计算机核心内部电路短路或断路，最后彻底损坏计算机。且温度越高，彻底破坏计算机的速度就越快，计算机的寿命就越短。实验数据表明，如果计算机正常工作时表面温度超过50℃，内部温度超过80℃，会因“电子迁移”现象使CPU造成永久的损坏。
为避免热量累积导致温度过高而损坏计算机，通常采用散热技术来有效降低计算机芯片的工作温度。风冷散热是目前计算机芯片散热的主要方式，风冷散热器由散热片和风扇构成，通过散热片将芯片产生的热量传导出来，再通过风扇转动产生气流，通过强制对流的方式将散热片蓄积的热量带走。
风冷散热方式依靠空气作为导热媒质，散热效率较低，为了增强热交换能力，只能不断增大散热器的散热面积，或提高风扇转速，导致风冷散热器的体积越来越大，风扇的高速运转会对工作环境产生噪音干扰和电磁干扰。
发明内容
本发明的目的是提出一种热电式计算机芯片散热器，以克服已有技术中风冷散热器体积大和噪声大的缺点，利用计算机芯片工作废热进行温差发电，然后采用热电制冷技术进一步吸热降温。
本发明提出的热电式计算机芯片散热器，包括上温差器件、下温差器件、制冷板、吸热板、散热片和限流电阻；所述的上温差器件的下表面和下温差器件的上表面分别粘接在制冷板的上表面和下表面上，上温差器件的上表面与所述的散热片紧密粘接，下温差器件的下表面与吸热板紧密粘接，吸热板采用导热硅胶粘接在待散热计算机芯片的表面上，上温差器件和下温差器件的两端分别相连；所述的限流电阻串联在上温差器件和下温差器件的之间；所述的上温差器件和下温差器件均由多对温差电偶构成，每对温差电偶包括一个N型半导体电极和一个P型半导体电极，P型半导体电极和N型半导体电极的一端分别焊接在一个金属电极上，P型半导体电极和N型半导体电极的另一端分别焊接在另外两个金属电极上，多对温差电偶通过金属电极相互连接后，在上、下两面用导热绝缘片夹紧粘接后成为温差器件。
本发明提出的热电式计算机芯片散热器，其优点是，在散热器中没有旋转机械，因而无噪声、无震动、无磨损、零耗电、体积小、重量轻，运行可靠。本发明提出的热电式计算机芯片散热器利用CPU芯片产生的热能进行发电和致冷，不需要其它辅助电源，节省能源消耗，是一种节能环保的计算机芯片散热器。
附图说明
图1是热电式计算机芯片散热器结构示意图。
图2是热电式计算机芯片散热器中的温差器件的结构示意图。
图1和图2中，1是P型半导体电极，2是金属电极，3是导热绝缘片，4是散热片，5是N型半导体电极，6是限流电阻，7是制冷板，8是吸热板，9是计算机芯片，10是导热硅胶，11是连接导线。
具体实施方式
本发明提出的热电式计算机芯片散热器，其结构如图1所示。包括上温差器件、下温差器件、制冷板7、吸热板8、散热片4和限流电阻6。上温差器件的下表面和下温差器件的上表面分别粘接在制冷板7的上表面和下表面上，上温差器件的上表面与所述的散热片4紧密粘接，下温差器件的下表面与吸热板8紧密粘接，吸热板8采用导热硅胶10粘接在待散热计算机芯片9的表面上，上温差器件和下温差器件的两端分别相连。限流电阻6串联在上温差器件和下温差器件的之间。上温差器件和下温差器件的结构如图2所示，均由多对温差电偶构成，每对温差电偶包括一个N型半导体电极5和一个P型半导体电极1，P型半导体电极和N型半导体电极的一端分别焊接在一个金属电极2上，P型半导体电极和N型半导体电极的另一端分别焊接在另外两个金属电极上，多对温差电偶通过金属电极2相互连接后，在上、下两面用导热绝缘片3夹紧粘接后成为温差器件。
本发明提出的热电式计算机芯片散热器中，吸热板从高温热源(计算机芯片)吸收热量，在温差发电器件两端形成温差，温差发电器件直接将一部分热能转换成电能，另一部分热能则传递给低温冷源(制冷板)；将温差发电器件产生的电压直接施加到温差致冷器件上，温差致冷器件通电后在冷端(制冷板)产生吸热、在热端(散热片)产生放热现象，把制冷板从温差发电器件吸收的热量传到散热片上，使冷端保持较低温度，利用制冷方式不断吸收计算机芯片产生的热量，并将热量不断散走。
本发明提出的热电式计算机芯片散热器中有两个温差器件，其中一个温差器件作为温差发电器件，利用塞贝克效应把CPU热能转化为电能；另一个温差器件作为温差致冷器件，利用珀耳帖效应用电能来传递热量。
本发明提出的热电式计算机芯片散热器中，温差发电器件和温差致冷器件分别粘接在制冷板的两个表面，温差发电器件的另一面与吸热板顶面紧密粘接，吸热板底面用导热硅胶粘接在计算机CPU芯片表面上；温差致冷器件的另一面与散热片紧密粘接。
P型半导体电极1和N型半导体电极5均使用碲化铋(Bi2Te3)基的固溶体合金材料，尺寸为2×2×4mm，吸热板8和制冷板6均使用尺寸为40×40×5mm的铜材料，导热绝缘片3采用氧化铝陶瓷片，金属电极使用铜材料、散热片4使用铝合金型材。
本发明的一个实施例中，用金属电极2将P型半导体电极1和N型半导体电极5的两端焊接在一起，形成一对温差电偶；将127对温差电偶首尾串联，摆放在40×40mm的面积内，然后在上下两端用导热绝缘片夹紧粘接后就构成温差发电器件和温差致冷器件。
将温差发电器件和温差致冷器件按图1方向分别粘接在制冷板7的两个表面上，温差发电器件的另一面与吸热板8顶面紧密粘接，吸热板8底面用导热硅胶粘接在计算机芯片9的表面上；温差致冷器件的另一面与散热片4紧密粘接。
本发明的热电式计算机芯片散热器的工作原理是：
吸热板8从高温热源(计算机芯片9)吸收热量，在温差发电器件两端(导热绝缘片)形成温差，温差发电器件直接将一部分热能转换成电能，另一部分热能则传递给低温冷源(制冷板7)；将温差发电器件产生的电压通过限流电阻6和连接导线11直接施加到温差致冷器件上；温差致冷器件通电后在冷端(制冷板7)产生吸热、在热端(散热片4)产生放热现象，把制冷板6从温差发电器件吸收的热量传到散热片4上，使冷端(制冷板7)保持较低温度，利用制冷方式不断吸收CPU芯片9产生的热量，并将热量不断从散热片4传导出来。
综上所述，本发明在设计上对计算机芯片散热技术进行了改进，首先通过温差发电器件吸收计算机芯片热量，并将一部分热能转换成电能；然后用温差发电器件输出的电能驱动温差致冷器件，利用制冷方式不断吸收计算机芯片产生的热量，并将热量不断从散热片散走。本发明提出的热电式计算机芯片散热器没有电动旋转机械，因而零耗电、无噪声、无震动、无磨损、体积小、重量轻，运行可靠；本发明提出的热电式计算机芯片散热器利用计算机芯片产生的热能进行发电和致冷，不需要其它辅助电源，节省能源消耗，是一种节能环保的计算机芯片散热器。

Claims (1)

1.一种热电式计算机芯片散热器，其特征在于该散热器包括上温差器件、下温差器件、制冷板、吸热板、散热片和限流电阻；所述的上温差器件的下表面和下温差器件的上表面分别粘接在制冷板的上表面和下表面上，上温差器件为温差致冷器件，利用珀耳帖效应用电能来传递热量，上温差器件的上表面与所述的散热片紧密粘接，下温差器件为温差发电器件，利用塞贝克效应把计算机热能转化为电能，下温差器件的下表面与吸热板紧密粘接，吸热板采用导热硅胶粘接在待散热计算机芯片的表面上，上温差器件和下温差器件的两端分别相连；所述的限流电阻串联在上温差器件和下温差器件的之间；所述的上温差器件和下温差器件均由多对温差电偶构成，每对温差电偶包括一个N型半导体电极和一个P型半导体电极，P型半导体电极和N型半导体电极的一端分别焊接在一个金属电极上，P型半导体电极和N型半导体电极的另一端分别焊接在另外两个金属电极上，多对温差电偶通过金属电极首尾串联后，在上、下两面用导热绝缘片夹紧粘接后成为温差器件。
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