[發(fā)明專(zhuān)利]帶有復(fù)合底板的重力熱管式芯片散熱器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510211721.1
• 申請(qǐng)日: 2015-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104850197A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 諸凱;王雅博;魏杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津商業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F1/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F1/20
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱能工程領(lǐng)域，具體涉及一種具有高效傳熱效應(yīng)的熱管式散熱器裝置。

背景技術(shù)

高性能計(jì)算機(jī)的CPU芯片可以作為高熱流密度發(fā)熱器件的典型代表，一臺(tái)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(qiáng)勁性能的背后，伴隨著更高的發(fā)熱量和熱流密度。增加芯片的散熱面積并不能等比例地達(dá)到強(qiáng)化換熱的效果，但是利用熱管所具有極強(qiáng)的導(dǎo)熱特點(diǎn)，在散熱面積不變的情況下可有效提高芯片的散熱效果。目前熱管用于大功率CPU冷卻的散熱方式是：在散熱器底板以鑲嵌的方式埋有不同排布方式的熱管，散熱器底板的上表面鑲有翅片(如圖1)。熱管的主要作用并非是直接散熱，而是利用與CPU接觸的那部分熱管(蒸發(fā)段)，將CPU芯片所產(chǎn)生熱量以導(dǎo)熱的方式擴(kuò)展至整個(gè)底板，熱量最終是通過(guò)翅片以風(fēng)冷的形式帶走。但是由于這類(lèi)散熱器所存在的缺陷是：熱管是平放于底板內(nèi)的，根據(jù)熱管傳熱的基本原理可知：熱管的受熱部分是蒸發(fā)段；末端為冷凝段；蒸發(fā)段與冷凝段之間的部分屬于絕熱段。由于整根熱管都鑲嵌于散熱器的底板內(nèi)，即蒸發(fā)段和冷凝段都位于較熱的底板中(蒸發(fā)段僅限于與CPU接觸的那部分)。由于蒸發(fā)段與冷凝段之間的溫度差較小，所以熱管的效能受到很大的制約或影響。又因?yàn)榇笮陀?jì)算機(jī)服務(wù)器內(nèi)的空間非常窄小，即使增加熱管的換熱面積也不能明顯提高其散熱效率。在此情況下如何提高熱管式散熱器的性能，就成為國(guó)內(nèi)外研究高熱流密度器件冷卻問(wèn)題的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述熱管式散熱器的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種能夠強(qiáng)化散熱的帶有復(fù)合底板的重力熱管式芯片散熱器。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提出的技術(shù)結(jié)構(gòu)是：散熱器底板的中心區(qū)域設(shè)有CPU散熱板，CPU散熱板與散熱器底板焊接為一體。散熱器底板的上部設(shè)有層疊翅片，數(shù)根直立的U形熱管穿過(guò)層疊翅片，U形熱管的底端鑲嵌浸焊于CPU散熱板內(nèi)，熱管的頂端穿出層疊翅片。

散熱器的底面由純銅材質(zhì)的CPU散熱板和鋁材質(zhì)的散熱器底板兩部分組成，其原因在于，純銅的導(dǎo)熱系數(shù)大約比鑄鋁高1.5倍，但鑄鋁的質(zhì)量要比純銅輕得多。在大型計(jì)算機(jī)服務(wù)器中，要盡量減輕設(shè)備部件的重量，但同時(shí)考慮到必須提高CPU散熱板的導(dǎo)熱能力。所以該散熱器除了U形熱管以及CPU散熱板采用純銅外，其余全部是鋁材。

本發(fā)明的工作原理是：U形熱管的底端作為蒸發(fā)段，熱管內(nèi)部的工質(zhì)吸收CPU的熱量而產(chǎn)生相變，因?yàn)樵摕峁苁侵绷⒎胖茫べ|(zhì)在冷凝段凝結(jié)后利用自身的重力回流至蒸發(fā)段，以此構(gòu)成循環(huán)。在這里熱管作為CPU熱量散失的媒介，其作用是利用(熱管內(nèi))工質(zhì)相變將熱量傳出，最終的熱量是通過(guò)(與熱管相嵌為一體的)層疊翅片與冷風(fēng)換熱而散掉。因?yàn)橹亓κ綗峁艿膶?dǎo)熱效率遠(yuǎn)高于平放式熱管，所以該結(jié)構(gòu)具有較高的散熱效率。

本發(fā)明的特點(diǎn)以及產(chǎn)生的有益效果是，由于將多個(gè)U形熱管的底端與CPU散熱板浸焊于一體，所以相對(duì)擴(kuò)大了熱管蒸發(fā)段的面積，以此熱管內(nèi)的工質(zhì)能夠“轉(zhuǎn)移”出更多的熱量，因而具有很高的導(dǎo)熱效率。U形熱管與層疊翅片裝配在一起，不僅提高了散熱器底板的熱擴(kuò)散能力，更重要的是提高了熱管和翅片的散熱效率，使得換熱明顯增強(qiáng)。該種散熱器與其他(熱管平放于散熱器底板的)散熱器相比，不僅可以使散熱器自身溫度降低，而且散熱底板的均溫效果更好，可以更有效地降低大型計(jì)算機(jī)服務(wù)器內(nèi)部高熱流密度器件的工作溫度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的原理與結(jié)構(gòu)立體簡(jiǎn)圖。

圖2是本發(fā)明中位于CPU散熱板上部的熱管設(shè)置結(jié)構(gòu)立體簡(jiǎn)圖。

圖3是本發(fā)明中散熱器底板與CPU散熱板焊接為一體的結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理與結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說(shuō)明。需要說(shuō)明的是本實(shí)施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實(shí)施例限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

帶有復(fù)合底板的重力熱管式芯片散熱器具有散熱器底板、U形熱管以及層疊翅片，其具體結(jié)構(gòu)是：散熱器底板1的中心區(qū)域設(shè)有CPU散熱板2，CPU散熱板與散熱器底板焊接為一體(如圖2)。散熱器底板的上部設(shè)有層疊翅片3，數(shù)根直立的U形熱管4穿過(guò)層疊翅片(如圖1圖3)。U形熱管的底端鑲嵌浸焊于CPU散熱板內(nèi)，熱管的頂端穿出層疊翅片。散熱器底板上部的層疊翅片為一個(gè)整體，層疊翅片與散熱器底板固定為一體，層疊翅片的四邊留有半圓形裝配空間3-1。散熱器底板設(shè)有4個(gè)螺栓孔1-1。