CN108733185A - 一种用于刀片服务器中央处理器的热电散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于刀片服务器的中央处理器芯片热电制冷散热装置，属于集成电路芯片散热技术领域。本发明装置包括蒸发器、热管、冷却块、热电制冷器件和散热器。通过蒸发器吸收CPU芯片产生的热量，蒸发器腔体内部的液体工质受热后迅速汽化为蒸汽，蒸气在微小压力差的作用下进入热管另一端，并带走大量热量，冷却块使热管内的工质蒸汽迅速冷凝液化放热。由于利用工质的汽、液相变传递热量，因此具有很高的导热能力。采用热电制冷器件对冷却块进行制冷，可使冷却块迅速吸收热管内的热量，快速充分排放CPU芯片产生的热量，提高了散热效率。由于本散热装置中没有旋转机械，解决了已有散热装置存级联加热效应和噪声大等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于刀片服务器的中央处理器芯片的热电散热装置，属于集成电路芯片散热技术领域。
背景技术
刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，是一种实现高可用、高密度的低成本服务器平台，目前广泛用于大型云计算数据中心和高性能计算集群的建设。刀片服务器由于采用高性能和高集成度设计方案，其优点是最大限度地减小了对物理空间的占用，但缺点是大幅度提高了功率密度，运行中要产生大量的热量，因此刀片服务器的散热性能就成为决定系统运行稳定性的关键因素。
刀片服务器受物理空间的限制，CPU芯片的散热片体积不能太大，散热片上也不能安装强制空气流动的风扇，散热问题异常突出。已有的散热装置其结构如图1所示，只能采用前面板进风、后背板出风的设计，以空气对流方式进行CPU芯片散热。由于刀片服务器内电子元器众多，造成内部风道结构复杂，流体阻力很大，存在级联加热效应，导致散热效果较差。为了能够及时带走内部电子元器件产生的热量，进出刀片服务器机箱的空气流量必须很大，不得不使用大功率、高转速强力轴流风扇，由于轴流风扇中的电机占用了风道中心的很大面积，产生了一块很大的紊流区，使高速轴流风扇的气动噪声和旋转噪声成为刀片服务器噪声的主要来源。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于刀片服务器中央处理器芯片的热电散热装置，利用蒸发器、热管、冷却块、热电制冷器件对已有的用于刀片服务器的散热装置的结构进行改进，利用蒸发器和热管将CPU芯片产生的热量传输到刀片服务器机箱外，采用无风扇的热电制冷器件对冷却块进行散热，以解决现有刀片服务器散热装置散热效率低、存在级联加热效应和噪声大等问题。
本发明提出的用于刀片服务器的中央处理器芯片热电制冷散热装置，包括散热器、蒸发器、热管、冷却块和热电制冷器件；所述的蒸发器的底部通过导热硅胶粘接在中央处理器芯片上，所述的热管的一端密封，另一端与蒸发器焊接连通，蒸发器和热管组成的热系统内部抽成真空状态，并充入液体工质，所述热管的密封端插入冷却块的孔内，并通过导热硅胶使密封端粘接在冷却块的孔内；所述的冷却块通过螺钉固定在刀片服务器机箱外，所述的热电制冷器件的冷面通过导热硅胶与冷却块背面连接，所述的散热器底面通过导热硅胶与热电制冷器件的热面连接。
本发明提出的用于刀片服务器的中央处理器芯片热电制冷散热装置，其优点是：
本发明的用于刀片服务器的中央处理器芯片热电制冷散热装置，利用封闭真空系统内的液体蒸发与凝结来传递热量，可将CPU芯片产生的热量迅速传递到刀片服务器机箱外的冷却块。蒸发器腔内的液体工质受热后迅速汽化为蒸汽，工质蒸气在微小压力差的作用被传送到热管的密封端，冷却块吸收热管热量，对工质蒸汽进行冷凝液化放热。由于利用工质的汽、液相变传递热量，因此热阻很小，具有很高的导热能力。热电制冷器件可使冷却块迅速吸收热管密封端的热量，快速充分排放出CPU芯片产生的热量，具有很高的散热效率。由于散热装置利用热电制冷器件进行散热，没有旋转机械，解决了已有散热装置存级联加热效应和噪声大等问题。
附图说明
图1是已有的刀片服务器散热装置的结构示意图。
图2是本发明提出的刀片服务器中央处理器热电制冷散热装置结构示意图。
图1和图2中，1是中央处理器芯片，2是散热器，3是轴流风扇，4是刀片服务器机箱，5是蒸发器、6是热管，7是冷却块，8是热电制冷器件。
具体实施方式
本发明提出的用于刀片服务器的中央处理器芯片热电制冷散热装置，其结构如图2所示。包括散热器2、蒸发器5、热管6、冷却块7和热电制冷器件8。蒸发器5的底部通过导热硅胶粘接在中央处理器芯片1上，热管6的的一端密封，另一端与蒸发器5焊接连通，蒸发器5和热管6组成的热系统内部抽成真空状态，并充入液体工质。热管6的密封端插入冷却块7的孔内，并通过导热硅胶使热管6的密封端粘接在冷却块的孔内。冷却块7通过螺钉固定在刀片服务器的机箱4外，热电制冷器件8的冷面通过导热硅胶与冷却块7的背面连接，散热器2的底面通过导热硅胶与热电制冷器件8的热面连接。
本发明提出的用于刀片服务器的中央处理器芯片热电制冷散热装置中，蒸发器5用来吸收CPU芯片1产生的热量，蒸发器5腔体内部的液体工质受热后迅速汽化为蒸汽，工质蒸汽在微小压力差的作用下进入热管6的另一端(密封端)，并带走大量热量。冷却块7直接吸收热管工质蒸汽热量，热电制冷器件8在电压作用下迅速将冷面吸收的热量向热面转移，热电制冷器件8热面上的热量传导到散热器2的翅片后被散发到周围空气中。失去热量的工质被冷凝液化后，在热管6内壁吸液芯毛细管的作用下，通过热管6回流到蒸发器5腔内，完成工质的循环。
上述刀片服务器散热装置中的蒸发器5用来吸收CPU芯片1产生的热量。蒸发器5腔体内部的液体工质受热后迅速汽化为蒸汽，工质蒸汽在微小压力差的作用下进入热管6的另一端，并带走大量热量。
上述刀片服务器散热装置中的热管6用于将蒸发器5腔体内部的工质蒸汽传输到热管6的另一端，同时将冷凝液化后的液体工质回流到蒸发器5。
上述刀片服务器散热装置中的冷却块7用于对热管内的工质蒸汽冷凝液化放热。插入冷却块7孔内的热管将蒸汽热量传导给冷却块7，热电制冷器件8的冷面直接吸收冷却块7的热量，失去热量的工质冷凝液化后，在热管6内壁吸液芯毛细管的作用下，通过热管6回流到蒸发器5，完成工质的循环。
上述刀片服务器散热装置中的热电制冷器件8用于对冷却块7进行制冷。
上述刀片服务器散热装置中的散热器2用于将热电制冷器件8产生的热量散发到周围空气中。
本发明提出的用于刀片服务器的热电散热装置的一个实施例中，蒸发器5、热管6和冷却块7均采用导热性好的铜材料制成，热管6内壁吸液芯采用镍纤维毡制作，蒸发器和热管构成的热系统内部被抽成真空状态，工质采用水。热电制冷器件8采用型号为TEC1-07115T125的半导体制冷片(外形尺寸30mm×30mm×3mm)，散热器2采用铜铝合金。
本发明的用于刀片服务器的热电散热装置的工作原理是：
当刀片服务器内的CPU芯片1开始工作时，CPU芯片1的温度逐渐升高，CPU芯片1将热量传递给蒸发器5；蒸发器5和热管6构成的热系统内部已被抽成真空状态，因此蒸发器5腔体内部的液体工质沸点很低，液体工质受热后迅速汽化为饱和蒸汽，工质蒸气在微小压力差的作用下进入热管6的另一端，并带走大量热量。插入冷却块7孔内的热管将蒸汽热量传导给冷却块7，热电制冷器件8的冷面直接吸收冷却块7的热量。热电制冷器件8在电压作用下迅速将冷面吸收的热量向热面转移，形成冷面吸热和热面放热的现象，并将热量传导给散热器2，通过散热器2的翅片将热量散发到周围空气中，使插入冷却块7孔内的热管段迅速制冷。失去热量的工质冷凝液化后，在热管6内壁吸液芯毛细管的作用下，通过热管6回流到蒸发器5，完成工质的循环。
Claims (1)
1.一种用于刀片服务器的中央处理器芯片热电制冷散热装置，包括散热器，其特征在于包括蒸发器、热管、冷却块和热电制冷器件；所述的蒸发器的底部通过导热硅胶粘接在中央处理器芯片上，所述的热管的一端密封，另一端与蒸发器焊接连通，蒸发器和热管组成的热系统内部抽成真空状态，并充入液体工质，所述热管的密封端插入冷却块的孔内，并通过导热硅胶使密封端粘接在冷却块的孔内；所述的冷却块通过螺钉固定在刀片服务器机箱外，所述的热电制冷器件的冷面通过导热硅胶与冷却块背面连接，所述的散热器底面通过导热硅胶与热电制冷器件的热面连接。
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