CN113985989A - 一种散热设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于集成电路芯片散热技术领域，具体而言涉及一种散热设备。本发明的散热设备，包括散热器、冷却风扇、热电制冷器件和均温装置，均温装置的底部通过导热硅胶粘接在计算机芯片上，所述热电制器件的冷面通过导热硅胶与均温装置的顶部粘接，散热器的底部通过导热硅胶与热电制冷器件的热面粘接，冷却风扇通过螺钉固定在散热器顶部。本发明散热设备利用均温板真空腔内液体工质的物理相变(蒸发、冷凝)过程来进行换热传热，因而能够迅速吸收计算机芯片产生的热量，并将热量传递到热电制器件的冷面，实现较高换热系数和热流密度的换热过程，使得计算机芯片的热量不会堆积在发热源处，大幅提升计算机CPU芯片的散热效率，有效避免热点现象的发生。
Description
技术领域
本发明属于集成电路芯片散热技术领域，具体而言涉及一种散热设备。
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，计算机中央处理器CPU的集成度、性能和时钟频率不断提高。由于CPU中的晶体管数量急剧增加，使CPU的工作电流也不断增大，导致CPU单位体积所散出的热量愈来愈高。如果CPU持续在高温下工作，会导致“电子迁移”现象缩短其寿命，甚至造成CPU核心内部电路短路或断路，最后彻底损坏CPU。且温度越高，彻底破坏CPU的速度就越快，CPU的寿命就越短。实验数据表明，如果CPU正常工作时表面温度超过50℃，内部温度超过80℃，会导致CPU内部电路直接烧毁而造成永久性损坏。
为避免热量堆积导致温度过高而损坏CPU，通常采用铝合金散热器来降低CPU的工作温度，如图1所示，CPU产生的热量首先通过热传导传至铝合金散热器的翅片，然后利用冷却风扇的强制对流将铝合金散热器翅片表面的热量带至计算机外部环境中，以实现对CPU芯片的散热处理，确保CPU芯片的运行性能。但是由于受计算机内部空间的限制，铝合金散热器的尺寸不能过大，因此其散热能力有限。
发明内容
本发明旨在至少解决已有技术中的部分问题，由于受计算机内部空间的限制，铝合金散热器的尺寸不能过大，因此其散热能力有限，当接触面的热流密度过高时，无法及时将热量从CPU芯片转移至铝合金散热器的翅片表面，热量会在CPU局部聚集，产生热点(HotSpot)现象。热点现象会导致较高的热应力和热应变，降低计算机芯片的稳定性和使用寿命，在长时间的积累下，热应力和热应变会造成CPU芯片永久性损坏。
有鉴于此，本发明提出了一种散热设备，包括散热器、冷却风扇、热电制冷器件和均温装置；所述均温装置的底部通过导热硅胶粘接在计算机芯片上，所述热电制器件的冷面通过导热硅胶与均温装置的顶部粘接；所述散热器的底部通过导热硅胶与热电制冷器件的热面粘接，所述冷却风扇通过螺钉固定在散热器顶部。
可选地，所述均温装置为一个由均温板组成的真空腔体，均温板的真空腔体内壁上附有毛细芯，均温板真空腔体内填充有液态工质。
可选地，所述液态工质为去离子水。
本发明提出的散热设备，其优点是，利用均温板真空腔内液体工质的物理相变(蒸发、冷凝)过程来进行换热传热，因而能够迅速吸收CPU芯片产生的热量，并将热量传递到热电制器件的冷面，实现极高换热系数和热流密度的换热过程，使得CPU芯片的热量不会堆积在发热源处，大幅提升计算机CPU芯片的散热效率，有效避免热点现象的发生。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显然，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说，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是已有计算机CPU芯片风冷散热装置结构示意图。
图2是本发明提出的散热设备结构示意图。
图1和图2中，1是计算机CPU芯片，2是散热器，3是冷却风扇，4是热电制冷器件，5是真空腔均温板，6是附在均温板内壁的毛细芯。
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在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明提出了一种散热设备，包括散热器2、冷却风扇3、热电制冷器件4和均温装置。均温装置的底部通过导热硅胶粘接在计算机芯片1上，所述热电制器件4的冷面通过导热硅胶与均温装置的顶部粘接。散热器2的底部通过导热硅胶与热电制冷器件4的热面粘接，所述冷却风扇2通过螺钉固定在散热器2顶部。
根据本发明的一个实施例，所述均温装置为一个由均温板5组成的真空腔体，均温板的真空腔体内壁上附有毛细芯6，均温板真空腔体内填充有液态工质。
根据本发明的一个实施例，所述液态工质为去离子水。
本发明实施例的散热设备，利用均温板真空腔内工质的气液相变过程迅速吸收CPU芯片产生的热量，并把集中的“热点”热量均匀地散发到均温板的顶部，使得CPU芯片的热量不会堆积在发热源处，大幅提升计算机CPU芯片的散热效率，有效避免热点现象的发生。
根据本发明的一个实施例，上述均温装置中的均温板5的底部用来吸收计算机芯片1产生的热量，并通过真空腔内工质的蒸发和冷凝相变过程，将计算机芯片1产生的热量传递到均温板5顶部和热电制冷器件4的冷面。
根据本发明的一个实施例，上述均温装置中的毛细芯6用来将均温板5顶部冷凝液化后的液体工质通过毛细力的作用回流至均温板5的底部。
根据本发明的一个实施例，散热设备中的热电制冷器件4用于对均温板5的顶部进行制冷。热电制冷器件4在电流驱动下工作，其冷面和均温板5顶部的热量就会向其热面转移，在冷面产生吸热、在热面产生放热现象。
根据本发明的一个实施例，散热设备中的散热器2，用于吸收热电制冷器件4热面的热量。
根据本发明的一个实施例，散热设备中的冷却风扇3，用于将环境空气吹向散热器2，通过强制对流换热使散热器2翅片上的热量迅速散发到环境空气中。
根据本发明散热设备的一个实施例，其中的均温板5采用导热性好的铜材料制成，毛细芯6使用铜粉颗粒直接堆叠烧结在均温板5腔体的内壁上，均温板5和毛细芯6构成的热系统内部被抽成真空状态，工质采用去离子水。热电制冷器件4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采用铝型材散热器。
本发明的散热设备的工作原理是：
当计算机芯片1开始工作时，计算机芯片1的温度逐渐升高，计算机芯片1产生的热量经热传导由均温板5的底部进入真空腔体，腔体内部的液体工质在真空环境下沸点很低，便会开始产生液相气化现象，液体工质吸收热能后迅速汽化成为饱和蒸汽，并且体积迅速膨胀，很快充满整个腔体。热电制冷器件4在电流驱动下对均温板5的顶部进行制冷，当气相工质接触到均温板5的顶部时，便会冷凝成液态，并释放出蒸发时吸收的热量。用铜粉堆叠烧制的毛细芯6是一种孔隙率很高的多孔毛细结构，冷凝后的液态工质在毛细力的作用下从均温板5的顶部回流至均温板5的底部，再重新进入下一个循环过程。均温板5顶部的热量通过热电制冷器件4、散热器2和冷却风扇3构成的散热系统释放至外界环境。
本发明的用于计算机芯片的真空腔均温板散热装置，利用均温板真空腔内液体工质的物理相变(蒸发、冷凝)过程来进行换热传热，因而能够迅速吸收计算机芯片产生的热量，并将热量传递到热电制器件的冷面，实现极高换热系数和热流密度的换热过程，使得计算机芯片的热量不会堆积在发热源处，大幅提升计算机芯片的散热效率，有效避免热点现象的发生。
Claims (3)
1.一种散热设备，包括散热器和冷却风扇，其特征在于还包括热电制冷器件和均温装置；所述均温装置的底部通过导热硅胶粘接在计算机芯片上，所述热电制器件的冷面通过导热硅胶与均温装置的顶部粘接；所述散热器的底部通过导热硅胶与热电制冷器件的热面粘接，所述冷却风扇通过螺钉固定在散热器顶部。
2.根据权利要求1的散热设备，其特征在于，所述均温装置为一个由均温板组成的真空腔体，均温板的真空腔体内壁上附有毛细芯，均温板真空腔体内填充有液态工质。
3.根据权利要求2的散热设备，其特征在于，所述液态工质为去离子水。
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