CN114003111A - 一种用于计算机芯片的散热设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于集成电路芯片散热技术领域，涉及一种用于计算机芯片的散热设备。本装置中，第一散热器底部通过导热硅胶与计算机芯片粘接，第一冷却风扇通过螺钉固定在第一散热器的顶部；第二冷却风扇通过螺钉固定在第二散热器的顶部；热管的两端分别通过导热硅胶与第一散热器的底部和第二散热器的底部镶嵌链接，所述热管为一个内壁附有吸液芯的真空腔体，热管内填充有液态工质。本装置利用热传导和气液相变传热机理吸收芯片产生的热量，可实现极高换热系数和热流密度的换热过程，使得CPU芯片产生的热量不会堆积在发热源处，大幅提升强迫风冷散热装置的散热效率，有效避免热点现象的发生。

Description

一种用于计算机芯片的散热设备

技术领域

本发明属于集成电路芯片散热技术领域，具体而言涉及一种用于计算机芯片的散热设备。

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和风扇组成的强迫风冷散热装置来降低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(Hot Spot)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。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于计算机芯片的散热设备，以解决已有技术中的相关问题。

本发明的一个实施例提出的一种用于计算机芯片的散热设备，包括第一风冷装置，第二风冷装置和热管；所述第一风冷装置底部通过导热硅胶与计算机芯片粘接；所述热管的两端分别通过导热硅胶与第一风冷装置的底部和第二风冷装置的底部镶嵌链接；所述热管为一个内壁附有吸液芯的真空腔体，热管内填充有液态工质。

可选地，所述第一风冷装置和第二风冷装置结构相同，由散热器和冷却风扇组成，冷却风扇通过螺钉固定在散热器的顶部。

可选地，所述液态工质为去离子水。

本发明实施例提出的用于计算机芯片的散热设备，同时利用热传导和气液相变传热机理吸收CPU芯片产生的热量，由于热管通过封闭真空系统内的液体蒸发与凝结来传递热量，因此热阻很小，其热传导效率比相同重量的金属高几个数量级，可实现极高换热系数和热流密度的换热过程，使得CPU芯片产生的热量不会堆积在发热源处，大幅提升强迫风冷散热装置的散热效率，有效避免了热点现象的发生。

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芯片强迫风冷散热装置结构示意图。

图2是根据本发明一个实施例示出的用于计算机芯片的散热设备结构示意图。

图1和图2中，1是计算机芯片，2是第一散热器，3是第一冷却风扇，4是热管，5是第二冷却风扇，6是第二散热器。

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。

根据本发明的一个实施例示出的用于计算机芯片的散热设备，如图1所示，包括第一风冷装置、第二风冷装置和热管4；所述第一风冷装置底部通过导热硅胶与计算机芯片1粘接；热管4的两端分别通过导热硅胶与第一风冷装置的底部和第二风冷装置的底部镶嵌链接。热管4为一个内壁附有吸液芯的真空腔体，热管内填充有液态工质。

本发明的一个实施例中，所述第一风冷装置和第二风冷装置结构相同，分别由散热器2、6和冷却风扇3、5组成，冷却风扇通过螺钉固定在散热器的顶部。

本发明一个实施例示出的用于计算机芯片的散热设备中，在与CPU芯片链接的铝合金散热器底部镶嵌热管，热管以极低的热阻将CPU芯片产生的一部分热量迅速从蒸发端传递到冷凝端，热管的冷凝端与另一个铝合金散热器镶嵌链接，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散失到空气中。由于同时利用热传导和气液相变过程吸收CPU芯片产生的热量，因此可实现极高换热系数和热流密度的换热过程，使得CPU芯片产生的热量不会堆积在发热源处，大幅提升强迫风冷散热装置的散热效率，有效避免热点现象的发生。

如图2所示，第一风冷装置由第一散热器2和第一冷却风扇3组成，第二风冷装置由第二散热器6和第二冷却风扇5组成，热管4的两端分别通过导热硅胶与第一散热器2和第二散热器镶嵌链接，第一散热器2的底部通过导热硅胶与计算机CPU芯片1粘接，所述第一冷却风扇3通过螺钉固定在第一散热器2的顶部。

上述与计算机CPU芯片1粘接的第一散热器2用来吸收CPU芯片1产生的热量，一部分热量通过热传导传递到第一散热器2的翅片，另一部分热量传递到热管4及其内部的液体工质。

上述镶嵌在第一散热器2(与计算机CPU芯片1粘接)中的热管4蒸发端用来吸收第一散热器2的热量，蒸发端内的液体工质受热蒸发，蒸气在压差作用下迅速流向热管4的另一端(冷凝端)，将大量的热量从热管4的蒸发端传递到热管4的冷凝端。热管4冷凝端的温度较低，气体工质放出热量后冷凝成液体。冷凝后的液体在热管4吸液芯毛细力的作用下，从热管4的冷凝端回流到热管4的蒸发端，形成循环。

上述与热管4冷凝端镶嵌连接的第二散热器6用来吸收热管4的热量，使热管4内的气体工质冷凝液化，并将热量通过热传导传递到第二散热器6的翅片。

上述散热设备中的第二冷却风扇5，用于将环境空气吹向第二散热器6，通过强制对流换热使第二散热器6翅片上的热量迅速散发到环境空气中。

本发明提出的用于计算机芯片的散热设备的一个实施例中，第一和第二散热器2和6采用铝合金型材散热器，第一和第二冷却风扇3和5采用直流12V轴流CPU风扇，热管4的管壳采用导热性好的铜材料制成，将铜粉颗粒直接堆叠在热管4管壳的内壁上，烧结形成与管壁一体、具有多孔毛细结构的吸液芯，热管4的内部被抽成真空状态，工质采用去离子水。

本发明的用于计算机芯片的散热设备的工作原理是：

当计算机CPU芯片1开始工作时，CPU芯片1的温度逐渐升高，CPU芯片1产生的一部分热量经热传导传递到第一散热器2的翅片，通过第一冷却风扇的强制对流使第一散热器2翅片上的热量迅速散发到环境空气中；CPU芯片1产生的另一部分热量经热传导由第一散热器2进入热管4，热管4内部的液体工质在真空环境下沸点很低，受热后迅速蒸发，热管4两端温差越大，工质的蒸发速度越快，在极端的情况下，蒸发速度可以接近音速。液体工质汽化成为饱和蒸汽后体积立即膨胀，在压差作用下流向热管4的另一端(冷凝端)。与热管4冷凝端连接的第二散热器6吸收热管4冷凝端的热量，使热管4内的气体工质受冷迅速放热凝结成液体。热管4内壁上的吸液芯是一种孔隙率很高的多孔毛细结构，冷凝后的工质液体在吸液芯毛细力的作用下，从热管4的冷凝端沿多孔材料回流到热管4的蒸发端，再重新进入下一个循环过程。第二散热器6吸收的热量通过热传导传递到第二散热器6的翅片，第二冷却风扇5将环境空气吹向第二散热器5，通过强制对流换热使第二散热器6翅片上的热量迅速散发到环境空气中。

本发明的用于计算机芯片的强迫风冷散热装置，同时利用热传导和气液相变传热机理吸收CPU芯片产生的热量，由于热管通过封闭真空系统内的液体蒸发与凝结来传递热量，因此热阻很小，其热传导效率比相同重量的金属高几个数量级，可迅速吸收CPU芯片产生的热量，实现极高换热系数和热流密度的换热过程，使得CPU芯片产生的热量不会堆积在发热源处，大幅提升风冷散热装置的散热效率，有效避免热点现象的发生。

Claims (3)

1.一种用于计算机芯片的散热设备，包括第一风冷装置，其特征在于还包括第二风冷装置和热管；所述第一风冷装置底部通过导热硅胶与计算机芯片粘接；所述热管的两端分别通过导热硅胶与第一风冷装置的底部和第二风冷装置的底部镶嵌链接；所述热管为一个内壁附有吸液芯的真空腔体，热管内填充有液态工质。

2.如权利要求1所述的用于计算机芯片的散热设备，其特征在于，所述第一风冷装置和第二风冷装置结构相同，由散热器和冷却风扇组成，冷却风扇通过螺钉固定在散热器的顶部。

3.如权利要求1所述的用于计算机芯片的散热设备，其特征在于，其中所述液态工质为去离子水。

Images