CN104407683A - Cpu外壳以及cpu外壳的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CPU外壳的加工方法，该加工方法包括：提供一CPU外壳，其中，CPU外壳的组成材料为金属；根据CPU外壳的预期疏水性要求，通过有机氟化物对CPU外壳进行化学氟化修饰，使CPU外壳表面形成疏水性有机薄膜。本发明通过在CPU外壳表面进行有机氟化物的化学氟化修饰，能够在CPU外壳表面形成疏水性有机薄膜，从而降低CPU外壳表面的自由能，使CPU处于浸没式液冷系统中时，强化CPU外壳表面的冷却剂的沸腾性能，达到对CPU快速降温的目的。

Description

CPU外壳以及CPU外壳的加工方法

技术领域

本发明涉及服务器领域，具体来说，涉及一种CPU外壳以及CPU外壳的加工方法。

背景技术

目前的计算机大多采用风冷的方式给机器中的设备(例如CPU)降温，但是众所周知，水冷或液冷的降温方式相比于风冷来说，其是有着两大优势的，一方面，它们是通过将冷却剂或制冷剂直接导向热源的方式来实现对机器的降温，而并非是像风冷所采用的间接制冷的方式；另一方面，水冷或液冷的降温方式中的冷却剂或制冷剂每单位体积所传输的热量(即，散热效率)是风冷的降温方式的约3500倍。因此，人们也极度渴望将这种降温效率高、效果好的降温方式(即水冷或液冷)应用于计算机中的设备(例如CPU)。

以液冷的降温方式为例，当采用直接式液冷系统来对计算机的设备(例如CPU)进行降温时，首先需要将CPU的翅片和风扇卸下，然后将设有外罩的CPU浸泡在制冷剂中来进行冷却降温，在降温过程中，随着制冷剂的相变就可以实现对CPU的换热，来达到对CPU冷却降温的目的，具体的，即利用制冷剂(液态)在CPU的高温表面沸腾时所发生的汽化潜热来带走热量，但是由于现有的CPU的金属外罩表面普遍不易产生气泡，也就是说，CPU的金属外罩的沸腾性能并不好，那么，当计算机开机启动后，由于CPU的温度上升速度快，那么当采用这种直接浸泡式并且利用相变来对CPU降温的液冷方式时，显然并不能够达到预期的降温效果，而且还会导致CPU的稳态温度较高，使其极容易达到极限温度，不利于CPU的降温。

由此可见，虽然液冷或水冷的降温方式较风冷降温方式存在着一定的优势，但是当采用直接浸泡和相变的方式来对CPU进行降温时，液冷或水冷的降温方式显然并不能够达到预期的降温效果，而究其原因，还是因为CPU的金属外罩的表面不易产生气泡，沸腾性能差。

针对相关技术中所存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种CPU外壳以及CPU外壳的加工方法，能够在CPU外壳表面形成疏水性有机薄膜，从而降低CPU外壳表面的自由能，使CPU处于浸没式液冷系统中时，强化CPU外壳表面的冷却剂的沸腾性能，达到对CPU快速降温的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种CPU外壳的加工方法。

该加工方法包括：

提供一CPU外壳，其中，CPU外壳的组成材料为金属；

根据CPU外壳的预期疏水性要求，通过有机氟化物对CPU外壳进行化学氟化修饰，使CPU外壳表面形成疏水性有机薄膜。

其中，在通过有机氟化物对CPU外壳进行化学氟化修饰时，可通过有机氟化物与CPU外壳表面发生反应，来实现对CPU外壳的化学氟化修饰。

其中，该有机氟化物可包括1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基甲硅烷。

此外，在对CPU外壳进行化学氟化修饰之前，该加工方法进一步包括：

根据CPU外壳的预期疏水性要求，在预定的温度下，通过无机化合物溶液对CPU外壳进行预定时间的化学刻蚀，使CPU外壳表面形成氧化膜。

其中，对于该无机化合物溶液的组成成分来说，其可包括以下至少之一：氢氧化钠溶液；过硫酸钾溶液。

此外，该CPU外壳的组成材料可包括：铜、镍。

另外，在对CPU外壳进行化学刻蚀之前，该加工方法进一步包括：

通过预定的化合物溶液与CPU外壳的组成材料中的镍发生化学反应，从而去除CPU外壳的组成材料中的镍。

根据本发明的另一方面，提供了一种CPU外壳。

该CPU外壳包括：

一壳体，壳体的组成材料为金属，其中，壳体内设置有CPU；

疏水性有机薄膜，位于壳体的表面，其中，疏水性有机薄膜用于改变壳体的表面的润湿性。

其中，该壳体的组成材料可包括：铜、镍。

此外，该疏水性有机薄膜为超疏水性有机薄膜。

本发明通过在CPU外壳表面进行有机氟化物的化学氟化修饰，能够在CPU外壳表面形成疏水性有机薄膜，从而降低CPU外壳表面的自由能，使CPU处于浸没式液冷系统中时，强化CPU外壳表面的冷却剂的沸腾性能，达到对CPU快速降温的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的CPU外壳的加工方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的CPU外壳的表面与水的接触角的测量示意图；

图3是根据本发明实施例的CPU外壳的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种CPU外壳的加工方法。

如图1所示，根据本发明实施例的加工方法包括：

步骤S101，提供一CPU外壳，其中，CPU外壳的组成材料为金属；

步骤S103，根据CPU外壳的预期疏水性要求，通过有机氟化物对CPU外壳进行化学氟化修饰，使CPU外壳表面形成疏水性有机薄膜。

通过本发明的上述方案，能够在CPU外壳表面形成疏水性有机薄膜，从而使CPU外壳具有疏水性表面，进而降低CPU外壳表面的自由能，使CPU处于浸没式液冷系统中时，能够强化CPU外壳表面的冷却剂的沸腾性能，从而达到对CPU快速降温的目的。

为了方便对本发明的技术效果的理解，下面引入润湿性来对本发明的疏水性有机薄膜进行说明，其中，固体表面的润湿性可以用接触角来衡量，其中，与水的接触角大于90度的表面为疏水表面，而接触角小于90度的表面则为亲水表面，而接触角小于10度的表面则为超亲水表面，而超疏水表面则是指与水的接触角大于150度、滚动角小于10度的表面，例如荷叶就是一种超疏水表面，也就是说，与水的接触角越大的表面其疏水性也越强。

而疏水性表面是具有较大的接触角和较低的自由能的，因此，具有疏水性表面的CPU外壳在采用直接浸泡且基于相变的液冷或水冷降温方式来对CPU进行降温时，就可以使液态的制冷剂或冷却剂在CPU外壳的表面沸腾形成气泡时所克服的能障更小，从而促进液态的制冷剂或冷却剂在CPU外壳的表面沸腾换热，从而降低CPU的温度。

那么为了更好的理解本发明的CPU外壳的加工方法，下面结合一具体实施例对本发明的上述技术方案进行详细阐述。

在本实施例中，在对CPU外壳进行加工时主要分为三步，第一步为去除CPU外壳的组成材料中的部分金属；第二步为对CPU外壳进行化学刻蚀；第三步为对CPU外壳进行化学氟化修饰，经过以上三个步骤就可在CPU外壳的表面形成疏水性有机薄膜。

就第一步来说，可将CPU的外壳用砂纸打磨，然后通过将其用预定的化合物溶液浸泡，由于在本例中CPU的外壳的组成材料为铜、镍，那么为了去除镍，此处采用盐酸溶液进行浸泡，从而使盐酸溶液与CPU的外壳中的镍发生化学反应，使CPU外壳中的镍去除。

但是，应当注意的是，此处采用的预定的化合物溶液浸泡的目的在于使CPU外壳中除铜以外的金属去除，因此，该预定的化合物溶液一定是不能和铜发生化学反应的。

而为了不影响后续疏水性有机薄膜的形成，在完成了盐酸溶液的浸泡后，还需要用丙酮对CPU的外壳进行清洗，以便去除CPU的外壳表面附着的盐酸；最后在用去离子水对CPU的外壳进行清洗，以去除外壳表面经过上述处理后在表面所附着的离子，此时，CPU的外壳就仅包括铜。

然后进行第二步，对清洗过的CPU外壳进行化学刻蚀，其中，可根据CPU外壳的预期疏水性要求，在预定的温度下将清洗过的CPU外壳浸泡在无机化合物溶液中预定的时间，从而使CPU外壳表面形成氧化膜。

其中，在本例中，由于CPU外壳表面的疏水性越好，对CPU的温度降低越有利，因此，此处的疏水性要求为超疏水性；而且，由于清洗过的CPU外壳的组成材料为铜，因此，此处的无机化合物溶液为氢氧化钠溶液和过硫酸钾溶液；并且，由于此处的疏水性要求为超疏水性，因此，由氢氧化钠溶液和过硫酸钾溶液对CPU外壳进行化学刻蚀的时间为20分钟，从而使CPU外壳表面形成一层疏水性最好的黑色的氧化膜。

但是应当注意的是，本发明对于进行化学刻蚀的无机化合物溶液并不限定为氢氧化钠溶液和过硫酸钾溶液，其只要可以与经过第一步清洗过的CPU外壳所包含的金属(例如铜)发生反应，从而使CPU外壳表面形成氧化膜即可。

而对于化学刻蚀的时间来说，其也可以根据疏水性要求进行相应的调整，其中，在本例中，该优选时间20分钟是使CPU外壳的表面形成最终形成的疏水性薄膜为超疏水性薄膜，因此，此处在对CPU外壳进行化学刻蚀时，也采用使形成的氧化膜具有最优的疏水性的时间值(20分钟)。

然后，在经过20分钟的化学刻蚀后，就可将在表面形成有一层黑色氧化膜的CPU外壳取出，并清洗吹干，最后在烘箱中烘干1小时。

最后进行第三步，即对经过第二步化学刻蚀的CPU外壳进行化学氟化修饰，具体的，可根据CPU外壳的预期疏水性要求(在本例中，对形成的疏水性有机薄膜的疏水性要求为超疏水)，通过有机氟化物对经过第二步处理后的CPU外壳进行化学氟化修饰，从而使CPU外壳表面形成超疏水性有机薄膜。

其中，在通过有机氟化物对CPU外壳进行化学氟化修饰时，可通过有机氟化物与CPU外壳表面发生反应，来实现对CPU外壳的化学氟化修饰，在本例中，则是将在烘箱中烘干后的CPU外壳在室温下浸入至1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基甲硅烷和乙醇的混合溶液中1小时，从而使CPU外壳表面形成有超疏水性有机薄膜。

但是应当注意的是，本发明对于形成超疏水性有机薄膜的有机氟化物并不限定为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基甲硅烷，同样的，在本例中，乙醇是作为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基甲硅烷的溶剂存在的，那么在有机氟化物不同的情况下，其溶剂也同样可以适应调整，本发明对此并不作限定。

那么在浸泡1小时后，就可将在表面形成有超疏水性有机薄膜的CPU外壳从混合溶液中取出，并在烘箱中烘干1小时，使附着在CPU外壳表面未形成有机薄膜的溶液得到烘干。

通过上述步骤就完成了CPU外壳的加工，并使得加工完成的CPU外壳表面形成有具备超疏水性的有机薄膜。

那么为了验证该超疏水性有机薄膜是否改变了CPU外壳的表面的浸润性，可通过接触角测量仪测量CPU外壳表面与水滴之间的接触角，例如，如图2所示，将一滴水21落在形成有该超疏水性有机薄膜的CPU外壳表面22，测试结果为：接触角为157°，而由于超疏水性表面指的是与水的接触角大于150°，因此通过本发明的上述步骤可以在CPU外壳表面形成超疏水性有机薄膜。

而为了验证在表面形成由超疏水性有机薄膜的CPU外壳能否达到强化液冷系统中制冷剂沸腾，使其更容易产生更多的气泡，从而降低CPU温度的效果，可将CPU安装在具有超疏水性有机薄膜的CPU外壳内，从而构成具有降温效果的CPU，然后将组装完成的CPU安装在服务器主板上，并使用液冷实验系统进行液冷降温效果测试。

其中，在本例中，液冷实验系统所使用的制冷剂是一种沸点在30～60℃的氟化物，无毒，无污染，不腐蚀金属，且该制冷剂具有很高的绝缘性，克服了介质导电的危险，并解决了用户对水进机房的担忧。

在实验中，整个主板被浸泡在制冷剂中，在CPU启动并开始发热后，液态制冷剂在CPU表面被加热，沸腾并生成气泡，气泡上升，形成气液混合流通过腔体顶端的出口管流出，在外界冷却装置的辅助下，冷却为液态，返回蒸发腔完成循环。

实验结果证明，通过本发明在CPU外壳表面形成具有超疏水性的有机薄膜，可使CPU在稳定状态下的温度较未经过处理的CPU在稳定状态下的温度低8℃，由此可见超疏水表面能降低CPU罩(即CPU外壳)表面的自由能，从而促进气泡的生成，进而强化冷媒的沸腾换热，有效降低CPU的温度。

根据本发明的实施例，还提供了一种CPU外壳。

如图3所示CPU外壳的俯视图，根据本发明实施例的CPU外壳包括：

一壳体31，壳体的组成材料为金属，其中，壳体内设置有CPU；

疏水性有机薄膜32，位于壳体的表面，其中，疏水性有机薄膜用于改变壳体的表面的润湿性。

其中，在一个实施例中，该壳体31的组成材料可包括：铜、镍。

此外，在另一个实施例中，该疏水性有机薄膜32为超疏水性有机薄膜。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过对CPU的外壳表面进行超疏水处理，能够使冷却剂在CPU外壳表面更容易产生气泡，即使CPU外壳表面的沸腾性能提高，从而可以达到对CPU快速降温的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CPU外壳的加工方法，其特征在于，包括：

提供一CPU外壳，其中，所述CPU外壳的组成材料为金属；

根据所述CPU外壳的预期疏水性要求，通过有机氟化物对所述CPU外壳进行化学氟化修饰，使所述CPU外壳表面形成疏水性有机薄膜。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，通过有机氟化物对所述CPU外壳进行化学氟化修饰包括：

通过所述有机氟化物与所述CPU外壳表面发生反应，实现对所述CPU外壳的化学氟化修饰。

3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述有机氟化物包括1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基甲硅烷。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在对所述CPU外壳进行化学氟化修饰之前，所述加工方法进一步包括：

根据所述CPU外壳的预期疏水性要求，在预定的温度下，通过无机化合物溶液对所述CPU外壳进行预定时间的化学刻蚀，使所述CPU外壳表面形成氧化膜。

5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述无机化合物溶液包括以下至少之一：

氢氧化钠溶液；

过硫酸钾溶液。

6.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述CPU外壳的组成材料包括：铜、镍。

7.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，在对所述CPU外壳进行化学刻蚀之前，所述加工方法进一步包括：

通过预定的化合物溶液与所述CPU外壳的组成材料中的镍发生化学反应，去除所述CPU外壳的组成材料中的镍。

8.一种CPU外壳，其特征在于，包括：

一壳体，所述壳体的组成材料为金属，其中，所述壳体内设置有CPU；

疏水性有机薄膜，位于所述壳体的表面，其中，所述疏水性有机薄膜用于改变所述壳体的表面的润湿性。

9.根据权利要求8所述的CPU外壳，其特征在于，所述壳体的组成材料包括：铜、镍。

10.根据权利要求8所述的CPU外壳，其特征在于，所述疏水性有机薄膜为超疏水性有机薄膜。