繞流通道式水冷散熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于熱能工程領(lǐng)域，具體涉及一種用于冷卻計算機CPU芯片的散熱器
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]計算機的CPU芯片可作為高熱流密度發(fā)熱器件的典型代表，一臺大型服務(wù)器通常具有幾十枚甚至數(shù)百枚多核式CPU芯片，在強勁性能的背后，伴隨著更高的發(fā)熱量和熱流密度，可以說CPU芯片的高效冷卻問題已成為計算機性能進一步發(fā)展的桎佶。目前施用于高熱流密度器件冷卻的散熱技術(shù)主要還是以風(fēng)冷為主，即在被冷卻器件的表面加裝一個散熱器，熱量通過散熱器上的翅片被強迫流動的冷風(fēng)帶走。眾所周知，采用液冷卻方式具有較高的傳熱效率，但是液冷式散熱具有兩大難點，一個是冷卻液的滲漏；另外一個是因散熱腔內(nèi)液的流動阻力過大導(dǎo)致散熱效率降低。前者屬于加工的精度以及安裝的問題，而后者將涉及到傳熱和流動的理論與技術(shù)。目前常用的液冷式散熱器，大都在液腔內(nèi)加工(刻畫狀)出一個針柱群，其主要作用是增大液腔內(nèi)的換熱面積以提高冷卻效果。但是該類型散熱器的缺陷是，針柱實際的高度非常矮小，或者每個針柱并不是各自獨立的。除此之外散熱器的上蓋僅僅起到封蓋住針柱群的作用，無法形成理想的流場。該類散熱器結(jié)構(gòu)冷卻效果不理想的關(guān)鍵是，傳熱和流動理論方面的欠缺。因此如何能夠提高液冷式散熱器的效率及性能，就成為國內(nèi)外研宄高熱流密度器件冷卻問題的難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是，提出一種用于冷卻計算機CPU芯片的強化注水式散熱器裝置，在減小冷卻流體流動阻力的基礎(chǔ)上，可有效提高CPU芯片的散熱性能。
[0004]為實現(xiàn)此實用新型目的而采取的技術(shù)方案是:散熱器由上蓋和底托構(gòu)成，上蓋的背面設(shè)有左、右兩個半圓形凹陷的貯水池，兩個半圓形凹陷的貯水池中間設(shè)有圍擋。在左、右貯水池的下方均設(shè)有一個圓形的貯水通道，在上蓋的側(cè)面設(shè)有兩個與左、右貯水池相通的疏水通道，IC水通道與疏水通道呈90°。兩個疏水通道中的一個作為進水通路；另一個作為出水通路。底托為正方形，底托設(shè)有一個下凹的正方形的針柱矩陣，針柱的高度與底托上表面持平，每根針柱均是各自獨立的結(jié)構(gòu)。
[0005]除了散熱器的結(jié)構(gòu)，冷卻液的流動方式與已有技術(shù)的對比:利用散熱器的上蓋作為注液腔。冷卻水從上蓋側(cè)面的進水口轉(zhuǎn)直角彎進入疏水通道，然后通過貯水池散開對底托上的針柱矩陣進行冷卻。兩個半圓形貯水池中間的圍擋作用是，使進入針柱矩陣的冷卻水折彎進入另一側(cè)的貯水池，最后冷卻水從對側(cè)的疏水通道以及出水通道折彎排出。這種冷卻液的流動方式可使(與散熱器底面接觸的)CPU芯片得到充分的冷卻。全部翅片浸沒在貯水池內(nèi)，貯水池的作用是放緩水流的速度，流體能夠形成非常均勻的流場，使其散熱器的傳熱得到強化。
[0006]根據(jù)CPU的熱負荷(熱流密度)來調(diào)整冷卻液的溫度和流量，通過計算使其達到良好的參數(shù)匹配。實驗證明，該上蓋水流通結(jié)構(gòu)所造成的壓降很小，根據(jù)傳熱學(xué)的原理可知，針柱的導(dǎo)熱的方向是由底托以及(針柱的)根部向上進行，而冷卻水是由上向下、然后在橫向掠過流出，形成逆流換熱，所以該結(jié)構(gòu)能夠具有較好的散熱效果。貯水池內(nèi)針柱的主要作用并非是直接散熱，而是將底托的熱量以高導(dǎo)熱的方式傳出，最后通過冷卻液將此熱量散掉。
[0007]本實用新型的特點以及產(chǎn)生的有益效果是，底托針柱群以及上蓋水流通道的設(shè)計，具有強化散熱器傳熱的作用。將針柱加工為一根根各自獨立的結(jié)構(gòu)，每一根針柱的溫度梯度與來流液體的溫度梯度相反，因而具有較強的換熱效果，與傳統(tǒng)水冷散熱器相比可明顯提高換熱效率。該種散熱器不僅可以散熱器的體積大為減小，適用于計算機服務(wù)器窄小的空間，而且使得CPU芯片的均溫效果更好，可以更有效地降低工作溫度。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型中上蓋的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖2是本實用新型中上蓋內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖3是本實用新型中底托及針柱結(jié)構(gòu)平面圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖并通過具體實施例對本實用新型的原理與結(jié)構(gòu)作進一步的說明。需要說明的是本實施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實施例限定本實用新型的保護范圍。
[0012]繞流通道式水冷散熱器由上蓋和底托構(gòu)成，其具體結(jié)構(gòu)是:上蓋I的背面設(shè)有左、右兩個半圓形凹陷的貯水池1-1、1_2，兩個半圓形凹陷的貯水池中間設(shè)有圍擋1-3。在左、右貯水池的下方均設(shè)有一個圓形的貯水通道1-4、1-5，在上蓋的側(cè)面設(shè)有兩個與左、右貯水池相通的疏水通道1-6、1-7，IC水通道與疏水通道呈90°。兩個疏水通道中的一個作為進水通路；另一個作為出水通路。進水通路或出水通路位置可以互換，進、出水通路的端口設(shè)有內(nèi)螺紋。底托2為正方形，底托設(shè)有一個下凹的正方形的針柱矩陣2-1，針柱的高度與底托上表面持平，每根針柱均是各自獨立的結(jié)構(gòu)。
[0013]上蓋兩個半圓形凹陷的貯水池以及貯水池中間的圍擋構(gòu)成一個方形區(qū)域(四角為圓弧，以便于放置密封圈)，底托上正方形的針柱矩陣位于該方形區(qū)域內(nèi)。上蓋的方形區(qū)設(shè)有密封槽1-8，O形密封圈置于密封槽內(nèi)，上蓋和底托的四角設(shè)有通孔，采用不銹鋼螺釘緊固密封。
[0014]上蓋采用透明的塑料材質(zhì)制作，或者是采用不透明的塑料材質(zhì)制作。底托采用紫銅材料制作。
[0015]作為實施例，由兩個半圓形貯水池以及圍擋構(gòu)成的方形區(qū)域直徑為45_ ;底托的面積為50X50mm ;針柱矩陣為35X50mm ;針柱的高度為1.2mm ;針柱的間距為0.3mm ;上蓋的厚度為20_ ;底托本體厚度為3_ 水池中間圍擋寬度6_ 水通道直徑14_ ;疏水通道直徑1mm0
[0016]使用時散熱底托與被散熱器件緊密接觸固定，底托與被散熱器件之間設(shè)有高導(dǎo)熱率的熱結(jié)合層材料。作為實施例，上蓋采用透明的塑料材質(zhì)進行實驗檢測與觀察，證明液體的流動不存在“死區(qū)”。
【主權(quán)項】
1.繞流通道式水冷散熱器，散熱器由上蓋和底托構(gòu)成，其特征是:上蓋(I)的背面設(shè)有左、右兩個半圓形凹陷的貯水池(1-1、1-2)，兩個半圓形凹陷的貯水池中間設(shè)有圍擋(1-3)，在左、右貯水池的下方均設(shè)有一個圓形的貯水通道(1-4、1-5)，在上蓋的側(cè)面設(shè)有兩個與左、右IC水池相通的疏水通道(1-6、1-7)，IC水通道與疏水通道呈90°，兩個疏水通道中的一個作為進水通路；另一個作為出水通路，底托(2)為正方形，底托設(shè)有一個下凹的正方形的針柱矩陣(2-1)，針柱的高度與底托上表面持平，每根針柱均是各自獨立的結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的繞流通道式水冷散熱器，其特征是:所述上蓋兩個半圓形凹陷的貯水池以及貯水池中間的圍擋構(gòu)成一個方形區(qū)域，所述底托上正方形的針柱矩陣位于該方形區(qū)域內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1所述的繞流通道式水冷散熱器，其特征是:所述進水通路或出水通路位置可以互換，進、出水通路的端口設(shè)有內(nèi)螺紋。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的繞流通道式水冷散熱器，其特征是:所述上蓋的方形區(qū)設(shè)有密封槽(1-8)，O形密封圈置于密封槽內(nèi)，上蓋和底托的四角設(shè)有通孔，采用不銹鋼螺釘緊固密封。
5.按照權(quán)利要求1所述的繞流通道式水冷散熱器，其特征是:所述上蓋采用透明的塑料材質(zhì)制作，或者是采用不透明的塑料材質(zhì)制作。
6.按照權(quán)利要求1所述的繞流通道式水冷散熱器，其特征是:所述底托采用紫銅材料制作。
【專利摘要】本實用新型公開了一種繞流通道式水冷散熱器，散熱器由上蓋和底托構(gòu)成，上蓋的背面設(shè)有左右兩個半圓形凹陷的貯水池，在兩個半圓形凹陷的貯水池中間設(shè)有圍擋。每個貯水池的下方是一個圓形的貯水通道，在上蓋的側(cè)面設(shè)有兩個與左、右貯水池相通的疏水通道，貯水通道與疏水通道呈90°。兩個疏水通道中的一個作為進水通路；另一個作為出水通路。底托為正方形，底托設(shè)有一個下凹的正方形針柱矩陣，針柱的高度與底托上表面持平，每根針柱均是各自獨立的結(jié)構(gòu)。該液冷方式與傳統(tǒng)水冷散熱器相比可明顯提高換熱效率，不僅體積可相對減小，適用于計算機服務(wù)器窄小的空間，而且使得CPU芯片的均溫效果更好，可以更有效地降低工作溫度。
【IPC分類】G06F1-20
【公開號】CN204537037
【申請?zhí)枴緾N201520269540
【發(fā)明人】諸凱, 鄭銘鑄, 王雅博, 魏杰, 崔卓
【申請人】天津商業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月28日