CN106774740A - 板式水冷显卡散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种板式水冷显卡散热器，包括水冷板、循环水泵、冷水胶管、热水胶管以及换热器，所述水冷板通过固定安装螺柱贴合安装在显卡上，所述水冷板对应显卡主芯片设置有主芯片散热腔，所述主芯片散热腔通过所述水冷板内的循环水通道与设置在所述水冷板一侧的进水口接头和出水口接头分别连通，所述进水口接头和所述出水口接头之间通过一循环水泵分别连接冷水胶管和热水胶管，所述冷水胶管和所述热水胶管另一端分别与所述换热器连接，所述换热器以及外置散热风扇安装在机箱上。该板式水冷显卡散热器的重量轻，与显卡结构紧密结合从而占据空间小，同时能够高效地散热。
Description
技术领域
本发明涉及显卡散热设备技术领域，特别涉及一种板式水冷显卡散热器。
背景技术
随着芯片技术的发展，芯片集成度越来越高，纳米级也越来越提高，功率越来越大，大功率的芯片层出不穷，相应地芯片的热功率越来越高，人们在享受芯片进步带来生活便利的同时，也面临必须解决大功率芯片散热的困扰，所以如何解决大功率芯片散热的问题也是芯片界十分关注的。
作为台式机中的显卡散热问题尤为突出，台式计算机需要面临大数据仿真、高效计算、多任务工作以及作为超频率大型3D游戏平台，显卡芯片处理速度越来越快，能否快速高效的解决显卡散热是急需解决的问题，而现有的显卡散热器由铝散热片和DC风扇的组合无法解决大功率的显卡散热问题，或由于散热器重量过大而造成压迫显卡变形，导致接触不良或长时间工作后显卡开裂；或DC风扇数量过多，造成噪音过大，形成显卡周边高温区，长时间运行后，高转速的风扇积尘导致风扇寿命减少，无法满足显卡性能的需求；或散热器的传导路径过长，这些都是影响人们对大功率显卡性能的感受。因而人们需要一种重量轻，传导快，能高效散热的显卡散热器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种板式水冷显卡散热器，重量轻，与显卡结构紧密结合从而占据空间小，同时能够高效地散热。
为了解决上述技术问题，具体地，本发明提供了如下技术方案：
一种板式水冷显卡散热器，包括水冷板、循环水泵、冷水胶管、热水胶管以及换热器，所述水冷板通过固定安装螺柱贴合安装在显卡上，所述水冷板对应显卡主芯片设置有主芯片散热腔，所述主芯片散热腔通过所述水冷板内的循环水通道与设置在所述水冷板一侧的进水口接头和出水口接头分别连通，所述进水口接头和所述出水口接头之间通过一循环水泵分别连接冷水胶管和热水胶管，所述冷水胶管和所述热水胶管另一端分别与所述换热器连接，所述换热器以及外置散热风扇安装在机箱上。使用时，水冷媒介经循环水泵的驱动将经换热器降温之后的冷水从水冷板进水口流入，流经水冷板的循环水通道，其中循环水通道中会流径显卡主芯对应的主芯片散热腔，吸收主芯片的热量，从而降低显卡主控芯片的温度，流回换热器形成闭路水冷循环。
进一步的，所述水冷板包括水冷板上盖和水冷板下盖，所述水冷板上盖和所述水冷板下盖通过钎焊贴合固定在一起；所述水冷板上盖和所述水冷板下盖分别设置有冲压凹槽和接触凸台，所述水冷板上盖和所述水冷板下盖的冲压凹槽对应贴合，形成循环水通道；所述接触凸台对应显卡主芯片位置形成主芯片散热腔，所述主芯片散热腔的外壁有显卡主芯片贴合。
进一步的，所述水冷板对应显卡的多个显存芯片设置有多个副芯片散热腔，多个所述副芯片散热腔的外壁与显存芯片贴合，所述循环水通道连通多个所述副芯片散热腔。
进一步的，所述主芯片散热腔内设置有微通道铲片以及分流片，所述微通道铲片的接触面与显卡主芯片贴合，所述微通道铲片的鳍片阵列设置在所述主芯片散热腔内，所述分流片设置在所述鳍片阵列与所述主芯片散热腔的内壁之间。微通道铲片与分流片有效保证让水冷媒介充分流经微通道铲片的鳍片，最大效的带走热量。
进一步的，每一个所述副芯片散热腔分别设置有折叠翅片；折叠翅片起增加水冷媒介流体的雷诺数，起湍流作用。
进一步的，所述水冷板的固定支撑螺柱与显卡主芯片的安装固定螺柱共同铆接成一体。
进一步的，所述水冷板的进水口接头和出水口接头设置在显卡与机箱的安装固定端一侧。
进一步的，所述循环水泵是双通道90度冷热水分离水泵，所述循环水泵安装在显卡与机箱的安装固定端一侧，可减轻显卡金手指区域的载重；90度通道可降低显卡散热器安装后高度，适用于更多的机箱选择；双通道90度冷热水分离水泵，转子经冷水媒介流过，保证转子，定子处理低温端，而高温通道远离转子，定子区域。
采用上述技术方案，通过水冷板、换热器构成循环散热管道，其水冷板能兼顾显卡主要芯片散热，能快速有效的带走经显卡主控芯片传导的热量；其水冷板与显卡安装后，显卡整体重量轻，其中换热器安装于机箱上，不会造成显卡负重；水冷媒介经显卡主控芯片传导出热量后，经循环水泵驱动，流经换热器经风扇将热量与空气交换，保证了显卡的工作温度，提高了显卡散热性能，延长了显卡的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的板式水冷显卡散热器安装结构图；
图2为本发明的水冷板安装示意图；
图3为本发明的水冷板三维结构图；
图4为本发明的水冷板另一视角三维结构图；
图5为本发明的水冷板三维分解结构图；
图6为本发明的水冷板剖视结构图；
图7为本发明的水泵进出水流向示意图；
图8为本发明的微通道铲片三维结构图；
图9为本发明的微通道铲片另一视角三维结构图；
图10为本发明的折叠翅片三维结构图。
图中，20-显卡，11-水冷板，12-循环水泵，13-冷水胶管，14-热水胶管，15-换热器，111-水冷板上盖，112-水冷板下盖，113-出水口接头，114-进水口接头，115-安装固定螺柱，116-微通道铲片，117-主芯片散热腔，118-副芯片散热腔，119-折叠翅片，1110-分流片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1-6所示，一种板式水冷显卡散热器，包括水冷板11、循环水泵12、冷水胶管13、热水胶管14以及换热器15，所述水冷板11通过固定安装螺柱115贴合安装在显卡20上，所述水冷板11对应显卡主芯片设置有主芯片散热腔117，所述主芯片散热腔117通过所述水冷板11内的循环水通道与设置在所述水冷板11一侧的进水口接头114和出水口接头113分别连通，所述进水口接头114和所述出水口接头113之间通过一循环水泵12分别连接冷水胶管13和热水胶管14，所述冷水胶管13和所述热水胶管14另一端分别与所述换热器15连接，所述换热器15以及外置散热风扇安装在机箱上。使用时，水冷媒介经循环水泵12的驱动将经换热器15降温之后的冷水从水冷板11进水口流入，流经水冷板11的循环水通道，其中循环水通道中会流径显卡主芯对应的主芯片散热腔117，吸收主芯片的热量，从而降低显卡主控芯片的温度，流回换热器15形成闭路水冷循环。
其中，所述水冷板11包括水冷板上盖111和水冷板下盖112，所述水冷板上盖111和所述水冷板下盖112通过钎焊贴合固定在一起；所述水冷板上盖111和所述水冷板下盖112分别设置有冲压凹槽和接触凸台，所述水冷板上盖111和所述水冷板下盖112的冲压凹槽对应贴合，形成循环水通道；所述接触凸台对应显卡主芯片位置形成主芯片散热腔117，所述主芯片散热腔117的外壁有显卡主芯片贴合。
其中，所述水冷板11对应显卡20的多个显存芯片设置有多个副芯片散热腔118，多个所述副芯片散热腔118的外壁与显存芯片贴合，所述循环水通道连通多个所述副芯片散热腔118。
其中，水冷板11经显卡主芯片固定弹簧螺丝、水冷板固定螺丝锁紧之后，保证水冷板下盖112每一个凸台与显卡各个芯片相接触，保证热量的传导路径。
优选地，冷水胶管13和热水胶管14具有一定的硬度、柔性可弯曲、低水蒸发率、内壁光滑的特征；可冷插入循环水泵12和换热器15的倒刺结构，插入后具有难脱落，低泄露率的特征。
优选地，换热器15上具有倒刺的进出水口，其与冷水胶管13、热水胶管14冷插入连接；两侧安装板上具有风扇安螺纹孔，可经机箱安装一至两个风扇，换热器的功率可由显卡散热功率改变，可增加或减小扁管数和波浪带的数量来适应不同的显卡散热功率，安装在换热器15上的风扇可调速来适应显卡热功率的瞬时变化。
如图8、9所示，所述主芯片散热腔117内设置有微通道铲片116以及分流片1110，所述微通道铲片116的接触面与显卡主芯片贴合，所述微通道铲片116的鳍片阵列设置在所述主芯片散热腔117内，所述分流片1110设置在所述鳍片阵列与所述主芯片散热腔117的内壁之间。微通道铲片116与分流片1119有效保证让水冷媒介充分流经微通道铲片的鳍片，最大效的带走热量。
其中，微通道铲片116具有铲片密度大的特征，易于水冷媒介充分流经铲片表面，完成换热过程；其背面有一棱形凸台，棱形凸台与水冷板下盖间隙配合，为了保证微通道铲片116的定位精度，此间隙可控制在小于0.1mm；棱形凸台直接与显卡主控芯片接触，接触面之间可涂导热脂，以减少接触热阻，棱形凸台高度大于水冷板下盖厚度，其可防止水冷板与显卡安装后微通道铲片与显卡主控芯片悬空，造成空气热阻；棱形凸台下面上一大平面，其平面与水冷板下盖内腔接触，经分流片、水冷板上盖层压之后，适合平面钎焊；铲片两侧有倒角，经分流片盖压之后，倒角处形成分流区域，可有效让水冷媒介流经各铲片表面。
如图10所示，每一个所述副芯片散热腔118分别设置有折叠翅片119；折叠翅片119起增加水冷媒介流体的雷诺数，起湍流作用。
优选地，水冷板上盖111和水冷板下盖112由合金薄片冲压制而成，具有进水口接头槽口、出水口槽口、方形循环水通道、显存接触凸台、显卡主控芯片接触凸台以及铆接螺柱通孔；其铆接螺柱通孔与螺柱为冲压制而成，形成过盈配合；水冷板上盖111与水冷板下盖112接触平面为钎焊面，钎焊后方形循环水通道、显存接触凸台、显卡主控芯片接触凸台起水冷板加强筋作用；水冷板上盖111、水冷板下盖112、进水口接头114、出水口接头113钎焊后相邻通道之间不可串液，相邻接头之不可串液及泄露；显卡主控芯片接触凸台与分流片相接触，层压后分流片与水冷板上盖111平面焊接，防止水冷媒介直接越过微通道铲片而减少散热能效。
优选地，进水口接头114和出水口接头113由机加工设备加工而成，可保证焊接尺寸，经水冷板上盖111、水冷板下盖112压制钎焊后密封，接头内壁上具有与水泵接头的密封面，外壁上具有横穿接头的弹簧销孔，此孔可防止水泵接头脱落；在组装进水口接头在水冷板上下盖时用点压式组装，防止在进炉钎焊前保证水冷板上下盖不松动。
其中，所述水冷板11的固定支撑螺柱与显卡主芯片的安装固定螺柱共同铆接成一体。
优选地，水冷板11的安装固定螺柱具有易于铆压的齿状，与水冷板上盖111、水冷板下盖112过盈配合，在进炉钎焊前保证水冷板上下盖不松动，钎焊后可后加工保证螺柱高度及端面与显卡PCB板之间的平行度；具有加强水冷板强度，支撑加强水冷板的作用。
优选地，显卡主控芯片的安装固定螺柱具有易于铆压的齿状，与卡水冷板上盖111、水冷板下盖112过盈配合，在进炉钎焊前保证水冷板上下盖不松动，钎焊后可后加工保证螺柱高度及端面与显卡PCB板之间的平行度；具有加强水冷板强度，支撑加强水冷板的作用。
其中，所述水冷板11的进水口接头114和出水口接头113设置在显卡与机箱的安装固定端一侧。
如图7所示，所述循环水泵12是双通道90度冷热水分离水泵，所述循环水泵12安装在显卡与机箱的安装固定端一侧，可减轻显卡金手指区域的载重；90度通道可降低显卡散热器安装后高度，适用于更多的机箱选择；双通道90度冷热水分离水泵，转子经冷水媒介流过，保证转子，定子处理低温端，而高温通道远离转子，定子区域。
其中，双通道90度冷热水分离水泵具有两进水口两出水口的特征；其一组水路流经叶轮转子，为冷水水路，另一组水路独立于热水水路，不与冷水水路交叉，且与冷水水路之间相隔有定子组装后的空气间隙，防有效有防止热水水路的热量传递到转子及定子的电磁区域，延长水泵寿命；冷水水路一端具有放置密封圈的密封槽，与水冷板进水口接头相连；冷水水路放置密封圈的密封槽的上方具有放置弹簧销的安装槽，与水冷板进水口接头相连；冷水水路的另一端具有倒刺特征，其与冷水胶管过盈配合，冷插入组装方式，具有泄露率低的特征；热水水路一端具有放置密封圈的密封槽，与水冷板的出水口接头相连；热水水路放置密封圈的密封槽的上方具有放置弹簧销的安装槽，与水冷板的出水口接头相连；热水水路的另一端具有倒刺特征，其与冷水胶管过盈配合，冷插入组装方式，具有泄露率低的特征。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种板式水冷显卡散热器，其特征在于：包括水冷板、循环水泵、冷水胶管、热水胶管以及换热器，所述水冷板通过固定安装螺柱贴合安装在显卡上，所述水冷板对应显卡主芯片设置有主芯片散热腔，所述主芯片散热腔通过所述水冷板内的循环水通道与设置在所述水冷板一侧的进水口接头和出水口接头分别连通，所述进水口接头和所述出水口接头之间通过一循环水泵分别连接冷水胶管和热水胶管，所述冷水胶管和所述热水胶管另一端分别与所述换热器连接，所述换热器以及外置散热风扇安装在机箱上。
2.根据权利要求1所述的一种板式水冷显卡散热器，其特征在于：所述水冷板包括水冷板上盖和水冷板下盖，所述水冷板上盖和所述水冷板下盖通过钎焊贴合固定在一起；所述水冷板上盖和所述水冷板下盖分别设置有冲压凹槽和接触凸台，所述水冷板上盖和所述水冷板下盖的冲压凹槽对应贴合，形成循环水通道；所述接触凸台对应显卡主芯片位置形成主芯片散热腔，所述主芯片散热腔的外壁有显卡主芯片贴合。
3.根据权利要求2所述的一种板式水冷显卡散热器，其特征在于：所述水冷板对应显卡的多个显存芯片设置有多个副芯片散热腔，多个所述副芯片散热腔的外壁与显存芯片贴合，所述循环水通道连通多个所述副芯片散热腔。
4.根据权利要求2所述的一种板式水冷显卡散热器，其特征在于：所述主芯片散热腔内设置有微通道铲片以及分流片，所述微通道铲片的接触面与显卡主芯片贴合，所述微通道铲片的鳍片阵列设置在所述主芯片散热腔内，所述分流片设置在所述鳍片阵列与所述主芯片散热腔的内壁之间。
5.根据权利要求2所述的一种板式水冷显卡散热器，其特征在于：每一个所述副芯片散热腔分别设置有折叠翅片。
6.根据权利要求1所述的一种板式水冷显卡散热器，其特征在于：所述水冷板的固定支撑螺柱与显卡主芯片的安装固定螺柱共同铆接成一体。
7.根据权利要求2所述的一种板式水冷显卡散热器，其特征在于：所述水冷板的进水口接头和出水口接头设置在显卡与机箱的安装固定端一侧。
8.根据权利要求7所述的一种板式水冷显卡散热器，其特征在于：所述循环水泵是双通道90度冷热水分离水泵，所述循环水泵安装在显卡与机箱的安装固定端一侧。
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