具有強化換熱效果的液冷式芯片散熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于熱能工程領域，具體涉及一種具有高效傳熱效應的液冷式散熱器
目.0
【背景技術】
[0002]高性能計算機的CPU芯片可以作為高熱流密度發熱器件的典型代表，一臺大型服務器通常具有幾十枚甚至數百枚多核式CPU芯片，在強勁性能的背后，伴隨著更高的發熱量和熱流密度，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展的桎佶。目前施用于高熱流密度器件冷卻的散熱技術主要還是以風冷為主，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液的流動阻力過大導致散熱效率降低。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。例如目前常用的一類液冷散熱器，在液腔內加工(刻畫狀)出一個正方形或多邊形的針柱矩陣，其主要作用是增大液腔內的換熱面積以提高冷卻效果。但是該類型散熱器的缺陷是，每個針柱并不是各自獨立的結構，并且針柱矮小、液腔底部相對較厚，該結構導致在針柱矩陣內無法形成液流通道。因此該結構除了加工問題以外，關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，就成為國內外研宄高熱流密度器件冷卻問題的難點。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是，提出一種具有可減低流動阻力的、具有強化換熱效果的液冷式芯片散熱器，可有效提高高熱流密度發熱器件的散熱性能。
[0004]為實現此實用新型目的而采取的技術方案是:散熱器由第一、第二兩層上蓋和底托構成，第一層上蓋的中心設有進液通道；進液通道的旁邊設有出液通道。第二層上蓋背面的中心設有凸臺式進液口 ；第二層上蓋的四角設有出液孔。底托內部作為注液腔，注液腔為正方形池，注液腔內設有多邊形的針柱矩陣列，每個針柱均為各自獨立的柱體。注液腔內的四個頂角設有開口盲孔，盲孔的開口處與注液腔相通。矩陣列的四周均設有導流通道，第二層上蓋四個角的出液孔與第一層上蓋的出液通道在水平方向錯開。
[0005]除了底托的結構以外，在冷卻液的流動方式上與已有技術的對比:散熱器底托的底部與高熱流密度器件緊密貼在一起，冷卻液體從第一層上蓋進液通道及第二層上蓋的進液口進入。第二層上蓋的作用是使流體在注液腔內的流動更加均勻，冷卻液經第二層上蓋四角的出液孔，返回第一層上蓋的出液通道流出。這種冷卻液的流動方式可使與散熱器底面接觸的CPU芯片得到充分冷卻。注液腔是一個正方形的池體，針柱矩陣列浸沒在腔內，由于注液腔設有導流片，所以冷卻液能夠形成非常均勻的流場。針柱的作用等同于熱交換器的翅片，發熱器件(以CPU芯片為例)的熱量通過導熱傳至底托本體以及注液腔內的針柱，最后熱量以(流體)對流的方式將熱量散出。
[0006]根據發熱器件的熱負荷(熱流密度)來調整冷卻液的溫度和流量，通過計算使其達到良好的參數匹配。由于導流的作用使得注液腔內產生的壓降很小，根據傳熱學的原理可知，溫度的分布或者說散熱量的傳遞是由底托以及針柱的根部(翅根)向上進行，而冷卻液體是由頂端向下流動，形成逆流換熱，所以該結構能夠具有較好的散熱效果。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生的有益效果是，底托注液腔內針柱矩陣列以及導流通道的設計，具有強化散熱器傳熱的作用，尤其是矩陣列中的針柱加工為各自獨立的結構，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。導流結構能夠形成非常均勻的流場，可有效減小流動阻力。該液冷方式與傳統水冷散熱器相比可明顯提高換熱效率25%。該結構不僅可以散熱器的體積大為減小，適用于計算機服務器窄小的空間，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是本實用新型中底托注液腔的原理與結構平面簡圖。
[0009]圖2是圖1的立體結構圖。
[0010]圖3是本實用新型中第一層上蓋的立體結構圖。
[0011]圖4是本實用新型中第二層上蓋的立體結構圖。
[0012]圖5是本實用新型中第一和第二層上蓋組裝后的結構圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖并通過具體實施例對本實用新型的原理與結構作進一步的說明。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。
[0014]具有強化換熱效果的液冷式芯片散熱器，其具體結構是:散熱器由第一層上蓋1-1、第二層上蓋1-2和底托2構成，第一層上蓋的中心設有進液通道1-3 ;進液通道的旁邊設有出液通道1-4。第二層上蓋背面的中心設有凸臺式進液口 1-5，第二層上蓋的四角設有出液孔1-6。底托內部作為注液腔3，注液腔為正方形池。注液腔內設有多邊形的針柱矩陣列4，每個針柱均為各自獨立的柱體，注液腔內的四個頂角設有開口盲孔5，盲孔的開口處與注液腔相通。矩陣列的四周均設有(由導流片構成的)導流通道6，第二層上蓋四個角的出液孔與第一層上蓋的出液通道在水平方向錯開。
[0015]多邊形的針柱矩陣列由四個寬邊和四個窄邊圍成，寬邊與注液腔四角的導流通道相對應；窄邊與注液腔周邊的導流通道相對應。底托四角方向的導流通道設有N個內弧形導流片7 ;注液腔周邊的導流通道設有M個小橢圓形導流片8。多邊形的針柱矩陣列其中心圓形區域針柱的高度低于周圍針柱的高度；