CN102566722A - 一种cpu水冷散热器及其应用方法 - Google Patents

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孙明迪
李鹏飞
何进仁
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Abstract

本发明公开了一种CPU水冷散热器，包括散热器本体、密封垫和上盖，所述散热器本体为内部设有水流道的金属腔体，所述水流道上均匀排列有多个扰流柱，该扰流柱是与所述散热器本体为一体的柱状体；所述散热器本体的内腔边沿设有用于安放所述密封垫的凹槽，所述上盖压在该密封垫上并与所述散热器本体密封连接，同时所述水流道两端设有进水管和出水管。本发明具有很高的吸热效率和小的噪音，且结构紧凑，有效解决机柜的高热密度，有利于打造绿色机房。

Description

一种CPU水冷散热器及其应用方法
 
技术领域
本发明属于电子元器件的散热器领域，尤其涉及CPU芯片水冷散热器及其应用方法。
背景技术
计算机技术的发展可用突飞猛进来形容，自Intel公司1971年推出世界上第一台微处理器 （CPU）时起，CPU的集成度就一再得到提高，目前单CPU已集成接近10亿支晶体管。另外越来越先进的封装技术也促使CPU发热量倍增，目前芯片功耗已高达177W。为了大面积推广应用这种高频的CPU及开发更高主频率的CPU，必须要解决CPU的散热问题。
散热是影响CPU可靠性的诸多因素中至关重要的一个。一般CPU的工作温度都有一定的限制范围，超过这个范围，元器件的性能将显著下降，并且不能稳定工作，因而影响系统运行的可靠性。大功率元器件工作时所产生的热量，将导致芯片温度升高，如果没有适当的散热措施，就可能使芯片的温度超过所允许的最高结温，从而导致器件性能的恶化以致损坏。所以在产品设计中，选择适当的散热方式，并进行合理的设计，是使器件的潜力得到充分发挥，提高设备可靠性不可缺少的重要环节。
当前的技术现状是，各类计算机芯片普遍采用受迫对流空气来冷却发热器件，即通过扩展肋片，改进气流分布，增大风压，将冷却空气压送至散热器件表面以将该处热量带走，此种方式的冷却效率与风扇速度成正比，因而会产生明显噪音;而且一旦微器件发热密度过高时，冷气冷却将很难胜任。目前气冷方式的散热己趋近极限，难以适应功耗继续增加的需要，并且风扇的转速已经超过4000r/min,产生较大的噪音。
发明内容
发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种CPU水冷散热器及其应用方法，从而解决CPU工作时发热量大，且风冷散热器噪音大的问题。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种CPU水冷散热器，包括散热器本体、密封垫和上盖，所述散热器本体为内部设有水流道的金属腔体，所述水流道上均匀排列有多个扰流柱，该扰流柱是与所述散热器本体为一体的柱状体；所述散热器本体的内腔边沿设有用于安放所述密封垫的凹槽，所述上盖压在该密封垫上并与所述散热器本体密封连接，同时所述水流道两端设有进水管和出水管。
工作时，冷却水从散热器本体内的水流道流过，从而带走CPU产生的热量，同时冷却水流通时受到水流道上扰流柱的影响，使得冷却水流通时形成扰流从而使水流道中各处的温度基本一致，从而有效的带走CPU的热量。
作为优选，所述水流道形状为“Z”字型，从而可以延长冷却水流通的时间，使得有充足时间交换带走更多的热量。
作为优选，所述进水管和出水管与散热器本体采用钎焊装配，从而防止普通接头连接方式的漏渗水隐患，避免损坏电路板。
作为优选，所述散热器本体底部与CPU的接触面经过研磨和抛光，从而可以增大与CPU的接触面积，并减小与CPU之间的空隙，更加有利于提高传热效率。。
作为优选，所述散热器本体和上盖均采用铜质，由于铜具有很高的导热率，从而提高导热效果。
本发明另一个目的是将上述CPU散热器应用到印刷电路板上芯片降温的方法：包括以下步骤:
a、将所述CPU水冷散热器底部与CPU芯片的接触面涂上导热材料后，贴紧固定在印刷电路板上的CPU芯片上；
b、然后通过集分水器将冷却水经水管分配到各个CPU水冷散热器中，冷却水吸收热量后再回到集分水器，从而形成循环。所述集分水器的分水部分和积水部分是互相隔离的。
当应用于服务器机柜有多快印刷电路板时，通过进水总管和出水总管对各集分水器提供水运输通道，各集分水器通过软管与所述进水总管和出水总管连通。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：由于水的导热系数和比热均比空气大很多，因而可以大大减小各有关换热环节的热阻，提高冷却效率；温度梯度小，结构紧凑，泵主动循环，可以利用较小的功率消耗达到液体的循环流动，无风机工作噪声很小；有效解决机柜的高热密度，可以使机柜放置更多的服务器。提高了机柜的使用空间和机房的空间利用率；大大较少普通机房空调的使用量，降低机房空调总负荷，有利于打造绿色机房。
附图说明
图1为本发明所述CPU水冷散热器的结构示意图；
图2为本发明所述CPU水冷散热器在印刷电路板上的布置结构示意图；
图3为本发明所述CPU水冷散热器在服务器机柜中的布置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，一种CPU水冷散热器，包括散热器本体1，密封垫2及上盖3，所述散热器本体1为一铜质的腔体，该散热器的矩形内腔交错的设有两块半封闭挡板从而使得该内腔形成”Z”字形的水流道4，同时该水流道4内均匀的呈正三角形排列有多个扰流柱5，该扰流柱5是与散热器本体1为一体的柱状体，最终使得通过该“Z”字形水流道4的冷却水有足够时间吸热，且在扰流柱5的影响下，冷却水的温度梯变较小；在该水流道4两端对应的散热器本体1上开设通孔，并通过钎焊的方式在该通孔上装配上出水管8和进水管7，避免漏渗水隐患；同时在散热器的内腔边沿处设一凹槽6，将所属密封垫2安装在该凹槽6处，然后将铜质的上盖3压紧在该密封垫2上，同时通过上盖3四角处和散热器本体1对应设置的螺钉孔13，利用沉头螺钉将上盖3密封锁紧在所述散热器本体1上。
如图2~3所示，一种应用上述CPU水冷散热器在印刷电路板芯片降温的方法中，所述水冷CPU换热器底部与CPU相接触，为了减小芯片与散热器之间的空隙，增大接触面积，铜板散热器本体1底部与CPU相接触的面经过研磨和抛光，并涂有导热性能良好的导热材料，如导热粘合剂，导热硅脂，相转变材料等。然后利用扣具和紧固件将所述水冷CPU散热器与电路板固定。
使用时，将上述水冷CPU散热器分别固定在电路板上的CPU芯片上，各水冷CPU散热器之间以及水冷CPU散热器与集分水器9之间均采用钎焊工艺，防止其他连接方式漏渗水隐患，损坏电路板。由集分水器9将水分配给各个装在高频CPU上表面的铜质散热器。水吸收高频CPU散发的热量后，再回到集分水器9，提供给上一级的散热系统，所述集分水器9的分水部分与集水部分是相互隔离的，互不串通。冷却后的水再次回到集分水器9，以形成循环。服务器机柜内部，集分水器9由进水总管11和出水总管12提供水运输通道，连接各个集分水器9。集分水器9与进出水总管12之间采用软件连接，该软管两端与集分水器9上设置的快速接头10进行快速链接，一端连接进出水管8，一端连接集分水器9，方便对服务器中的电路板进行管理与维修。

Claims (8)

1.一种CPU水冷散热器，其特征在于：包括散热器本体（1）、密封垫（2）和上盖（3），所述散热器本体（1）为内部设有水流道（4）的金属腔体，所述水流道（4）上均匀排列有多个扰流柱（5），该扰流柱（5）是与所述散热器本体（1）为一体的柱状体；所述散热器本体（1）的内腔边沿设有用于安放所述密封垫（2）的凹槽（6），所述上盖（3）压在该密封垫（2）上并与所述散热器本体（1）密封连接，同时所述水流道（4）两端设有进水管（7）和出水管（8）。
2.根据权利要求1所述CPU水冷散热器，其特征在于：所述水流道（4）形状为“Z”字型。
3.根据权利要求1所述CPU水冷散热器，其特征在于：所述进水管（7）和出水管（8）与散热器本体（1）采用钎焊装配。
4.根据权利要求1所述CPU水冷散热器，其特征在于：所述散热器本体（1）底部与CPU的接触面经过研磨和抛光。
5.根据权利要求1所述CPU水冷散热器，其特征在于：所述散热器本体（1）和上盖（3）均采用铜质。
6.一种权利要求1～5任一所述CPU水冷散热器应用于印刷电路板芯片降温的方法，其特征在于包括以下步骤:
a、将所述CPU水冷散热器底部与CPU芯片的接触面涂上导热材料后，贴紧固定在印刷电路板上的CPU芯片上；
b、然后通过集分水器（9）将冷却水经水管分配到各个CPU水冷散热器中，冷却水吸收热量后再回到集分水器（9），从而形成循环。
7.根据权利要求6所述CPU水冷散热器应用于印刷电路板芯片降温的方法，其特征在于：所述集分水器（9）的分水部分和积水部分是互相隔离的。
8.根据权利要求6所述CPU水冷散热器应用于印刷电路板芯片降温的方法，其特征在于：当应用于服务器机柜有多快印刷电路板时，通过进水总管（11）和出水总管（12）对各集分水器（9）提供水运输通道，各集分水器（9）通过软管与所述进水总管（11）和出水总管（12）连通。
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